川南龙马溪组页岩气储层纳米孔隙结构特征及其成藏意义

以川南龙马溪组页岩气储层为例,运用氮气吸附法对储层纳米孔隙进行测定,通过等温线和DFT分析,对孔结构特征表征并讨论控制纳米孔隙结构的主因和纳米孔隙对页岩气成藏的意义。结果表明：龙马溪组页岩气储层孔隙结构较复杂,主要由纳米孔组成,具有一定的无规则孔结构,孔隙多呈开放形态,以两端开口的圆筒孔及4边开放的平行板孔等开放性孔为主;垂向上由深到浅,孔隙开放程度减小;纳米主孔位于2~40 nm,占孔隙总体积的88.39%,占比表面积的98.85%;2~50 nm的中孔提供了主要的孔隙体积,小于50 nm的微孔和中孔提供了主要的孔比表面积;TOC是控制该储层中纳米孔隙体积及其比表面积的主要内在因素,也是提供页岩气主要储存空间的重要物质;纳米孔对页岩气的吸附能力极强,在其内部有大量页岩气以结构化方式存在,增加了页岩气的存储量,并使模型表征复杂化;开放状纳米孔可提高页岩气解吸效率和储层渗透率,提高页岩气的产量。     

川南富集区龙马溪组页岩气储层孔隙结构分类

运用压汞法测定川南龙马溪组页岩气储层孔隙特征,结合有机碳含量(TOC)、矿物成分进行多元回归分析,探讨孔隙主要影响因素,并对孔隙进行分类.结果表明,孔隙度平均为4.71％,发育程度中等;储集空间由超大孔、大孔、中孔、小孔和微孔组成;中孔、小孔和微孔为主要孔径,6～120 nm的孔隙占有重要比例;TOC和脆性矿物对孔隙形成有积极意义,且TOC影响最显著;黏土矿物相反,且其影响程度远小于TOC和脆性矿物含量.基于退汞曲线-TOC成因,将龙马溪组孔隙结构划分为3种类型:Ⅰ型(退汞曲线上凸型,高TOC),Ⅱ型(退汞曲线先凸后凹型,低TOC)和Ⅲ型(退汞曲线凹型,中TOC),其中具有Ⅰ型孔隙结构的页岩气储层为最有利储层.     

川南地区下古生界页岩气储层微观孔隙结构表征及其对含气性的影响

运用普通扫描电镜、氩离子抛光—场发射扫描电镜、Image J2x软件分析、高压压汞、低温CO_2和N_2吸附实验方法,对川南地区下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组两套页岩气储层微观孔隙成因类型、孔隙结构特征及其对页岩含气性的影响进行了研究。结果表明,川南地区下古生界页岩微观孔隙主要发育粒间孔、粒内孔、有机质孔和微裂缝等多种成因孔隙类型;下古生界页岩微观孔隙总面孔率为3.95%~7.48%,筇竹寺组页岩总面孔率和有机质孔面孔率低于龙马溪组页岩;下古生界页岩总孔容为(3.93~24.96)×10~(-3)m L/g,总比表面积为2.727~29.399 m~2/g,孔径为0.35~1.00,2.5~4.7和55~75 nm的孔隙是总孔容的主要贡献者,孔径为0.3~1.0,2.5~5.5 nm的孔隙主要提供了总比表面积,筇竹寺组页岩总孔容和总比表面积均较龙马溪组页岩要低;页岩微观孔隙的面孔率、有机质孔、孔容、比表面积、孔径分布均会影响页岩含气性。下古生界筇竹寺组和龙马溪组页岩在微观孔隙结构特征的上述差异,为揭示川南地区筇竹寺组与龙马溪组页岩含气性的差异提供了依据。     

煤储层微小孔孔隙结构的低场核磁共振研究

基于系列中高煤阶煤样的低温液氮吸附实验和低场核磁共振实验,系统分析了样品的吸附脱附曲线特征及孔径分布特征,通过对比分析获得了测试样品的核磁共振表面弛豫率,获得了核磁共振T2弛豫时间与煤的微小孔孔径分布之间的转换系数C。结果表明：对于研究煤样,高煤阶煤的吸附脱附曲线有明显拐点,中煤阶煤的吸附脱附曲线拐点不明显;高煤阶煤的表面弛豫率约为0.54×10-8 m/ms,而中煤阶煤集中在1.18×10-8 m/ms左右;进一步求得高煤阶煤的C值为1.62×10-8 m/ms,中煤阶煤的C值为3.54×10-8 m/ms;利用求得的C值计算得到基于核磁法的微小孔的赝孔径分布,发现赝孔径分布与采用BJH获得的孔径分布在形态和变化趋势上都具有高度一致性。     

四川盆地二叠系龙潭组页岩气储层特征与勘探潜力

通过宏观野外实测、岩芯观察以及微观薄片鉴定、氩离子抛光扫描电镜观察(SEM)等技术手段,对四川盆地上二叠系龙潭组页岩气的储层特征进行了系统分析。龙潭期主要沉积环境从南向北依次发育：河流三角洲、滨岸沼泽、潮坪、混积陆棚与碳酸盐岩台地相。富有机质泥页岩主要发育在滨岸沼泽与深水陆棚相区,川北深水陆棚相页岩具有“四高一低”的特征：高含气量(>5 m³/t)、高TOC(>4%)、高孔隙度(>6%)与低黏土矿物(<38%),是未来勘探的重点区。     

川南志留系龙马溪组页岩气形成条件与有利区分析

利用四川盆地南部志留系龙马溪组最新钻井、露头地质调查资料及样品分析结果,从富有机质页岩区域分布、岩性、有机质特征、储层特征、含气性、地层压力等方面,重点研究川南地区龙马溪组页岩气形成条件与有利区优选.认为龙马溪组页岩有机质含量高（TOC含量0.35%~18.40%,平均2.52%）、有效厚度大（黑色页岩厚20~260 m）、热演化程度高（Ro值1.8%~3.6%）、脆性矿物含量较高（40%~70%）、有机质纳米孔隙发育、含气量较高（0.3~5.1 m 3/t,平均1.9 m 3/t）、埋藏适中（2 000~3 600 m）,有利于页岩气的形成与富集,其中龙马溪组下部富有机质页岩发育,是南方最有利的页岩气勘探开发层系.综合对比研究指出,隆昌-永川、威远、长宁-珙县等地区具备页岩气勘探开发有利的地质与地面工程条件,是目前经济技术条件下研究区内龙马溪组页岩3个最现实的页岩气勘探开发有利目标区。     

延长探区山西组陆相页岩储层孔隙结构及孔隙发育主要影响因素

储层的孔隙特征对页岩气含气性和产能评价具有重要作用,为研究延长探区山西组页岩气储层孔隙特征,通过应用氩离子抛光-场发射扫描电子显微镜、岩芯观察、薄片鉴定、全岩X射线衍射和压汞实验等测试方法,对孔隙类型和孔隙结构进行了详细探究。结果表明山西组页岩气储层矿物组成以黏土矿物和石英为主,黏土矿物含量较高,且变化范围较大,在43.5%~98%之间。储层发育大量的微裂隙和微孔隙,孔径主要在0.5~20μm之间,以微小孔隙为主,喉道较小且孔喉分选性较差,显微镜下观察发现储层泥页岩微裂缝极为发育,裂缝面密度达到108.8/m2,这些缝隙构成网状结构,既可以为页岩气提供储存空间,又是页岩气渗流的主要通道。有机碳含量高,有机质孔数量相应增加,碎屑含量降低,减小了对有机质的挤压程度,有利于有机质孔的保存。热演化程度增高,有机质生烃转化和生气膨胀作用增加了有机质孔。进一步,黏土矿物在脱水转化过程中形成了微裂缝,对孔隙发育均具有促进作用。     

赣西北地区新开岭组页岩气储层物性特征

通过分析新开岭组泥页岩的岩石学矿物特征、孔隙类型、孔隙度与渗透率以及比表面积等储层物性特征,研究发现新开岭组岩石学矿物特征有利于页岩气赋存,主要以石英、粘土矿物为主,粘土矿物主要以伊利石为主;孔隙类型以粒间孔和有机质孔为主,是页岩气主要赋存空间;微裂缝对页岩储层的改造具有十分积极的作用,使得页岩气藏能连续成片的分布;泥页岩具有较好的孔隙度与渗透率值。综合分析认为新开岭组储层物性特征有利于页岩气赋存及运移,是区内页岩气勘查开发的有利层位。     

泸州深层页岩气水平段钻井提速关键技术

四川盆地泸州区块深层页岩气储层具有地层温度和压力高的特点,致使旋转导向仪器故障率高,四开平均钻井周期长;同时受井眼轨道“低造斜点+高造斜率”设计和长水平段轨迹频繁调整的影响,起下钻和下套管摩阻大。针对上述难题,通过现场试验,形成了降钻井液密度控压钻井、地面降温系统、旋转下套管等关键技术。现场应用表明:钻井液密度从2.20 g/cm^(3)降至1.82 g/cm^(3),旋转导向仪器故障率从50%下降至30%;四开井段平均机械钻速从8 m/h提高到11.44 m/h,提高了43%;平均钻井周期从55.2 d降低到27.1 d,降幅51%;钻井提速提效显著。本文试验形成的关键技术对泸州深层页岩气水平井钻井工程提速提效具有良好的推广和借鉴意义。     

基于核磁共振弛豫谱技术的页岩储层物性与流体特征研究

页岩以纳米级孔隙为主,具有特殊的孔隙结构、复杂的岩石组成和超低的渗透性等特点,这给常规表征技术手段的应用带来了困难。基于对四川盆地龙马溪组海相页岩的低场核磁共振系统实验分析,提出了一套较为完善的针对页岩孔隙度、渗透率、孔隙类型、孔隙结构和甲烷吸附能力的精细定量表征技术,从理论和技术两个角度阐明了核磁共振弛豫谱技术在页岩储层物性与流体特征分析中的应用。结果表明:核磁共振技术可有效识别页岩的黏土束缚流体、毛管束缚流体和可动流体,并计算它们的孔隙度;提出的基于双T2截止值的页岩孔径划分方案可有效应用于评价页岩的储集和产出性能;提出的基于饱和流体和束缚流体双T2几何平均值的SDR渗透率计算模型在页岩渗透率预测方面具有较强的适应性;利用核磁共振技术可定量识别页岩中吸附态、孔束缚态甲烷和游离态,可获得样品的等温吸附曲线;利用核磁共振实验模拟页岩中注CO2后甲烷的相态变化过程,发现注CO2可有效提高页岩中吸附气的采收率。总体上,基于低场核磁共振的页岩储层物性和流体特征表征为页岩储层研究提供了一种全新的技术思路。     

泸州深层页岩气区螺杆钻具应用评价分析

泸州区块深层页岩气311.1mm和215.9mm存在螺杆钻具平均单趟钻进尺较少、纯钻时间较短问题。基于现场螺杆使用数据,开展了螺杆钻具应用指标、起钻原因等整体分析,并针对该井区螺杆钻具常发生的刺漏、脱胶、失速等故障提出了相应的解决方法。以部分国产和进口高性能螺杆为例,开展了螺杆转速特征分析。结果表明,具备高功率、大扭矩、长寿命特性的高性能螺杆钻具能更好地利用好钻井机泵条件,实现高钻井参数的释放。与常规螺杆相比,高性能螺杆应用井段平均机械钻速能提高114%~214%。     

高成熟度页岩储层微观孔隙结构特征

页岩孔隙结构特征对气体存储及流动能力都有着重要影响。综合运用场发射扫描电镜观察及氮气吸附实验数据,从定性和定量两方面探讨我国高成熟页岩的储层微观孔隙结构特征及其发育控制因素。结果表明,样品主要发育有机质孔、粒间孔、粒内孔和微裂缝;有机碳含量是控制储层孔隙发育的主要因素。     

渝东南下寒武页岩纳米级孔隙特征及其储气性能

系统采集、观察并描述了渝东南地区下寒武统页岩岩芯,通过有机碳含量、X衍射、甲烷等温吸附及氮气吸附实验测试,分析了页岩纳米级孔隙结构类型、发育特征及影响因素,探讨了纳米孔对页岩储气性能的影响。研究认为,渝东南下寒武统页岩纳米孔隙结构特征复杂,根据氮气吸附-脱附曲线及孔径分布特征可划分为3种类型,主要发育两端开放的管状孔、平行壁的狭缝状孔及四面开放的尖劈形孔等开放型孔隙,多为与有机质相关的纳米孔,孔隙直径一般小于60 nm,呈现2~5,8~12和24~34 nm三个分布峰值区。宏孔（>50 nm）孔隙体积百分含量为8.5%,比表面积百分含量仅占0.3%;中孔（2~50 nm）孔隙体积百分含量高达82.1%,比表面积百分含量为79.0%;微孔（<2 nm）孔隙体积百分含量为9.4%,比表面积百分含量占20.7%。有机碳含量是纳米孔隙结构特征的主控因素,有机质是总孔体积与比表面积发育的物质基础,纳米孔隙体积、比表面积与吸附含气量具有明显的线性关系。     

鄂尔多斯盆地陆向页岩气储层非均质性特征研究

鄂尔多斯盆地具有优质的页岩气资源,研究陆向页岩气储层的非均质性对页岩气、煤层气合探共采工作具有重要意义,因此提出鄂尔多斯盆地陆向页岩气储层非均质性特征研究方法。根据SY/T 5983—1994标准和SY/T 5163—1999标准,采用X射线衍射仪对鄂尔多斯盆地陆向页岩气储层展开X射线衍射分析,采集非均质性特征研究所需的样品。通过研究储层的内层岩性和微观孔隙结构,分析鄂尔多斯盆地陆向页岩气储层中的非均质性特征,为鄂尔多斯盆地陆向页岩气的开采提供了相关依据。     

大佛寺井田煤储层孔隙特征

对采自大佛寺煤矿侏罗系中统延安组4上、4#煤的煤样,采用压汞、低温液氮吸附、扫描电镜等测试方法,系统分析大佛寺井田煤储层孔隙大小分布特征、孔隙类型、孔隙成因类型。研究表明,大佛寺井田4上、4#煤储层孔隙度为2.70%~6.30%,以小孔为主(10~100nm),孔隙类型以墨水瓶状或细颈瓶形孔为主,孔隙成因类型均属于原生孔中的组织孔。大佛寺井田4#煤储层裂隙发育(一般为5~20μm),渗透性好,对煤层气开发有利。     

沁水盆地南部煤层气储层纳米级孔隙特征研究

纳米级孔隙是煤储层吸附甲烷的主要场所,通过对沁水盆地南部4个矿区12个代表性煤样的液氮吸附实验,详细分析了煤的纳米级孔体积、比表面积、孔径分布及孔形结构等孔隙特征(1.5¹00 nm);并探讨了孔体积和比表面积与煤变质程度、显微组分和矿物质含量的关系。研究结果表明:煤中BJH孔体积为0.000 5100 nm);并探讨了孔体积和比表面积与煤变质程度、显微组分和矿物质含量的关系。研究结果表明:煤中BJH孔体积为0.000 5⁰.003 45 cm3/g,BET比表面积为0.1960.003 45 cm3/g,BET比表面积为0.196².654m2/g。煤样纳米级孔体积由过渡孔(102.654m2/g。煤样纳米级孔体积由过渡孔(10¹00 nm)主导,而比表面积由亚微孔(1.5100 nm)主导,而比表面积由亚微孔(1.5⁵ nm)控制。实验煤样的吸附回线可以分为4类,根据吸附回线可将实验煤样的孔形结构分为半封闭孔、开放孔、细瓶颈孔。随变质程度增高,孔体积和比表面积均表现出先降低再增加的趋势;比表面积与镜质组含量存在微弱的正相关关系,而与矿物质含量的关系则相反。     

中国南方海相页岩气与华北煤系页岩气储层特征差异

我国海相页岩气的勘探开发已经取得了一定的进展,相比之下,煤系页岩气研究成果较少,本文以贵州凤冈区的海相页岩和沁水盆地的煤系页岩为例,通过干酪根类型、总有机碳含量、矿物组成、孔隙等四方面进行储层特性对比,分析海相页岩气储层和煤系页岩气储层差异,查明不同沉积环境下页岩气储层特点,为煤系页岩气的进一步勘探开发奠定基础。结果表明两者既有相似又有所区别：海相页岩和煤系页岩干酪根类型存在明显差异,前者以Ⅰ型、Ⅱ型为主,后者主要为Ⅲ型干酪根;海相页岩较煤系页岩总有机碳含量和脆性矿物含量高;两者均发育有机质孔,且以中孔(2~50nm)为主,低温氮气吸附曲线都为Ⅳ型,但海相页岩孔隙比表面积较高。加之煤系页岩单层厚度薄,连续性差,因此对煤系煤岩的勘探开发不能完全照搬海相页岩的开发模式,可以考虑与煤层气致密砂岩气一起勘探开发,提高资源利用率,实现经济开采。     

保靖地区高成熟度海相页岩微—纳米孔隙结构特征

页岩中微—纳米孔隙广泛发育,微—纳米孔隙结构对页岩含气性评价及页岩气开发具有重要意义。利用场发射扫描电镜（FE-SEM）观察、高压压汞、低压液氮吸附等方法对保靖地区龙马溪组高成熟度海相页岩的微—纳米孔隙结构特征开展了详细研究。结果表明,研究区龙马溪组海相页岩有机质丰度较高,BY-1井岩心样品实测TOC值范围是0.57%~2.16%,矿物组分中石英和黏土矿物含量最高,均值分别为46.9%和32.6%;页岩中黄铁矿发育;页岩的孔隙类型包括粒内孔、粒间孔、晶间孔、有机质孔和微裂缝5种,其中页岩气的储集空间主要由黏土矿物晶间孔、有机质孔和黏土矿物收缩缝提供。BY-1井龙马溪组页岩中微孔和中孔孔容分别占总孔容的14.5%~38.1%和49.4%~61.9%,是研究区目的层的主要储集空间,而页岩中宏孔孔容较小,相对不发育。     

煤储层孔隙系统发育特征与煤层气可采性研究

借助干低温氮等温吸附试验和压汞孔隙分析,研究了河南煤田主要矿区煤储层孔隙系统发育特征。研究发现河南煤储层孔隙系统具有如下特征：①煤储层的孔比表面及总孔体积均较大;②压汞孔隙度较大,孔隙结构以吸附孔占绝对优势,约占总孔隙含量的78％;③孔隙类型主要为细孔细喉型,渗流孔内部的连通性较好但渗流孔和吸附孔之间的连通性较差;④研究区的这种孔隙系统对煤层气的储集非常有利,但对煤层气的解吸和开发较为不利。     

冻融后花岗岩孔隙发育特征与单轴抗压强度的关联分析

为了研究冻融后岩石的孔隙特征与力学性质之间的关系,对冻融后的花岗岩进行了核磁共振测试和力学试验,分别分析了NMR孔隙度和谱面积与单轴抗压强度之间的关系,并将岩石核磁共振成像结果与力学破坏特性进行了关联分析。研究结果表明：孔隙的发育程度对岩石的力学损伤有重要的影响,岩石的NMR孔隙度和谱面积与单轴抗压强度之间的关系式均为指数分布,岩石内部的孔隙分布情况与其力学性质和宏观破坏特征之间存在一定的联系;采用分形理论对冻融后花岗岩的孔隙发育特征进行了描述,得出了冻融花岗岩孔隙发育的分形维数。分析表明,冻融作用下岩体内的裂隙产生及其演化具有自相似性,分形维数值越大,孔隙越发育,其单轴抗压强度就越小。