常见黏土矿物电镜扫描微孔隙特征与甲烷吸附性

野外采集的黏土岩的电镜扫描图像分析显示,黏土矿物孔隙分布于颗粒之间和颗粒内部板片自然错断处,前者形态不规则,后者呈楔形或面状缝隙。具层间结构的蒙脱石层内发育纳米级连通孔隙。蒙脱石微孔隙最为发育,伊-蒙混层黏土次之,其粒间孔和层面缝隙为20~100 nm,层内连通孔隙小于50 nm。高岭石黏土主要发育20~100 nm的粒间孔。伊利石和绿泥石晶体颗粒较大,以微米级孔隙为主。吸附实验所反映的各种黏土矿物甲烷吸附能力与电镜扫描反映的微孔发育程度相吻合,指示泥页岩中的纳米级微孔在一定程度上决定着泥页岩的比表面积和气体储存能力。黏土岩的孔隙发育与岩石成因和成岩演化有关,孔隙大小主要受黏土颗粒大小的控制。     

样品粒度对黏土矿物甲烷吸附容量测定的影响

等温吸附实验显示,同一黏土样品的甲烷吸附量随粒度减小有增加趋势,粒度减小不仅使颗粒内部的孔隙更多地暴露,而且使样品活化程度增高,增加了孔隙连通性、孔隙体积和表面积,从而使吸附量不断增加。孔隙测量表明,绿泥石黏土孔隙率低且以大孔为主,当粒度小于270目时,绿泥石样品的内表面积明显增加,其甲烷吸附量明显的升高。而蒙脱石黏土孔隙率高,以纳米级微孔隙为主,小于270目时可能部分孔隙被破坏,孔隙体积、表面积及甲烷吸附量出现轻微的减小。尽管粒度变化对不同大小孔隙的分布均有一定的影响,但样品表面积和气体吸附量主要受小于20nm,特别是小于10nm微孔隙变化的影响。为提高不同试样气体吸附量测定的准确性和可比性,150~250目粒度范围可作为气体吸附实验研究样品的标准粒度。     

埕岛油田馆陶组黏土矿物分析与储层伤害研究

论述了胜利埕岛馆陶组油藏的地质概况,储集层发育、岩性及孔隙结构特征,黏土矿物含量及其变化规律,黏土矿物对碎屑岩孔隙度、渗透率的影响,分析了母岩性质、气候条件、油气形成、沉积环境等地质因素对黏土矿物和储层特征的影响,逐一分析了伊/蒙混层矿物、高岭石、伊利石、绿泥石与储层伤害的关系。该油藏为典型的河流相沉积,矿物和结构成熟度低,非均质性强,胶结疏松,渗透率高,但主要由数量较少的大孔隙提供,石油储量和产量与高岭石含量成反比。与储层伤害有关的黏土矿物主要为蒙脱石,其次为高岭石,伊利石和绿泥石的伤害小。储层对工作液的敏感性,主要为伊/蒙混层矿物产生的水敏,其次为高岭石产生的速敏,绿泥石产生的酸敏小。图1表4参19。     

干酪根及黏土单矿物对甲烷吸附能力的差异性

页岩气主要以游离气和吸附气的形式存在于富含有机质的泥页岩中。目前,国内外在干酪根和黏土矿物对甲烷吸附能力的差异性研究方面还比较薄弱。由此提出了将干酪根和黏土矿物进行分离的方法,对干酪根和不同黏土矿物分别进行等温吸附实验,研究单位质量的干酪根、伊蒙混层、高岭石、绿泥石和伊利石对甲烷吸附能力的差异性。结果表明:对甲烷吸附能力大小的次序为干酪根> 伊蒙混层> 高岭石> 绿泥石> 伊利石,有些样品干酪根吸附气量大于黏土矿物之和的吸附气量。随着温度的升高,干酪根和黏土单矿物对甲烷分子的吸附量有所下降。在同一温度下,干酪根吸附气量随镜质体反射率增大而增加,黏土矿物基本不受镜质体反射率的影响。      

鄂尔多斯盆地临兴区块太原组致密砂岩黏土矿物特征及其对储层物性的影响

鄂尔多斯盆地临兴区块太原组致密砂岩自生黏土矿物含量较高,是影响储层物性的重要因素之一,但对黏土矿物特征及成因尚未系统研究,影响了优质储层刻画。通过岩心观察、薄片鉴定、X射线衍射、物性分析,明确黏土矿物的含量及形态特征,剖析其成因及与储层物性之间的相关性。结果表明,临兴区块太原组致密砂岩黏土矿物相对含量由高到低依次为伊利石、高岭石、绿泥石及伊/蒙混层,均呈充填式分布于粒间溶蚀孔隙或晶间微孔隙中,为热水蚀变成因。紫金山岩体影响黏土矿物的含量及分布,岩体附近伊利石、绿泥石及伊/蒙混层含量较高,而高岭石含量较低。伊利石、绿泥石及伊/蒙混层与储层物性呈负相关关系,高岭石与储层物性呈正相关。受黏土矿物影响,太原组物性相对较好的致密砂岩储层分布于研究区的东北及西南部,为下一步油气勘探开发的有利目标区。     

甲烷在页岩黏土矿物孔中的赋存力学机制

利用低压氮气吸附法,研究了不同类型黏土矿物孔隙结构特征,在此基础上,利用分子势能理论研究甲烷分子在黏土矿物孔隙中赋存力学机制,揭示了页岩中黏土矿物吸附甲烷的本质。文中从分子间作用力角度出发,利用势能理论建立了单一甲烷分子在孔中相互作用的势能计算模型,即孔径与甲烷分子在孔内位置的双重函数。研究结果表明:甲烷分子越靠近孔壁,势能越大;远离孔壁,势能迅速减小。受到孔壁面势能作用影响的甲烷分子,呈吸附态;未受到影响的,呈游离态。随着孔径增大,甲烷分子受壁面影响区域比例减小,甲烷吸附能力降低。当孔径大于20 nm时,甲烷分子受壁面势能影响区域较小。从微观角度讲,相同孔径中,甲烷分子与黏土矿物间的相互作用力大小顺序依次为高岭石、蒙脱石(伊利石)、绿泥石;从宏观角度讲,黏土矿物样品对甲烷分子的作用力大小的顺序依次为蒙脱石、高岭石、绿泥石、伊利石。     

罗布泊“大耳朵”湖区第四纪古气候

沉积物中黏土矿物具有一定的古气候指示意义.罗布泊“大耳朵”盐湖区第四纪黏土矿物研究表明,沉积物中的黏土矿物主要有伊利石、伊蒙混层矿物、绿泥石和高岭石,总体相对含量均值分别为45.03％、32.74％、16.81％和5.42％.伊利石、伊蒙混层和高岭石的共存表明这些黏土矿物可能具有不同的来源.伊利石和伊蒙混层含量较多,说...     

鄂尔多斯盆地西峰地区长8储层黏土矿物特征及对储层的影响

鄂尔多斯盆地西峰地区长8储层黏土矿物是影响孔喉结构及储层物性的关键因素,通过铸体薄片、X衍射、扫描电镜等方法对长8储层中黏土矿物的特征及成因进行研究,结果表明,本区长8储层黏土矿物主要为绿泥石、伊利石、高岭石及伊蒙混层,绿泥石以杂基形式充填孔隙时对储层造成破坏作用,以胶结物形式充填时对储层起建设作用;伊利石主要以胶结物的形式存在于孔隙中,对储层起破坏作用;高岭石主要以单晶形式存在于孔隙,对储层起建设作用,是产生次生孔隙的主要来源之一。伊蒙混层在本区黏土矿物中含量极少,混层比小于10%,对储层影响较小。     

东营凹陷自生粘土矿物特征及其与盆地演化的关系

东营凹陷中自生粘土矿物的特征在空间上呈现出规律性的变化。随着深度的增加，粘土矿物组合从泉脱石和高岭石-R3型伊蒙混层矿物和高岭石-R1型伊蒙混层矿物和高岭石-R3型伊蒙混层矿物、高岭石和绿泥石一伊利石和绿泥石，伊利石类矿物中伊利石的组分逐步增加，矿物种类从蒙脱石-R0型伊蒙混层矿物-R1型伊蒙混层矿物-R3型伊蒙混层矿物—伊利石。从凹陷的边部向中部，粘土矿物也表现出同样的变化规律。凹陷边缘中生代地层中的自生粘土矿物特征反映东营凹陷甚至整个济阳坳陷是在中生代地层基础上逐步拉张、沉积形成的。     

渤南洼陷深层碎屑岩储集层中的黏土矿物特征及油气意义

应用岩心观察、X-衍射分析、薄片鉴定、扫描电镜、全岩矿物鉴定、岩心物性和含油级别分析测试等手段,揭示了渤南洼陷古近系碎屑岩储层中的黏土矿物特征及其与油气的密切关系。研究区黏土矿物主要为伊利石、伊-蒙混层、高岭石和绿泥石,垂向序列由下到上可分为伊利石-绿泥石发育带、高岭石异常高值带和伊利石-伊-蒙混层发育带3个变化带。不同阶段的黏土矿物主控因素差异导致黏土矿物的演化过程极其复杂,主要分为4个阶段:沉积期主要受沉积环境的影响,黏土矿物以伊利石和伊-蒙混层为主;有机质成熟期主要受成岩作用影响,在酸性成岩环境下高岭石大量产生;构造活动期受烃类侵位和深部流体的影响,在油气聚集区,高岭石得到保存,在岩浆活动区,绿泥石大量生成;油气成藏期受多种因素的影响,油层内的高岭石得到保存,油层外的高岭石转化为其他黏土矿物,出现了与油层对应的高岭石含量相对高值带。高岭石的相对高含量带是工业油层出现的重要标志。     

川南地区五峰组—龙马溪组页岩微观孔隙结构特征及主控因素

为研究川南地区五峰组-龙马溪组页岩储层的孔隙结构特征及主控因素,对9口取心井的页岩样品开展了有机地球化学、X射线衍射全岩矿物含量及黏土矿物相对含量分析、氩离子抛光扫描电镜观察、高压压汞测试和气体（CO₂和N₂）等温吸附实验等研究。结果表明：①页岩总有机碳（TOC）质量分数平均为2.42%,等效镜质体反射率（R_o）平均为2.83%,有机质处于过成熟阶段;黏土矿物以伊/蒙混层-伊利石-绿泥石组合为主,处于晚成岩阶段。②页岩的平均孔隙度为2.49%,孔径主要为2.6~39.8 nm,以细颈墨水瓶状和狭缝孔为主;饱和吸附气质量体积为0.014 7~0.032 2 cm³/g,总孔隙比表面积为19.49~40.68 m²/g,介孔和宏孔为页岩气的储集提供了主要储集空间,微孔对孔隙的比表面积贡献较大。③TOC,R_o和黏土矿物相对含量等均对微孔和介孔的比表面积具有一定的控制作用,黏土矿物层间孔的发育程度对介孔和宏孔的孔隙体积具有一定的影响,脆性矿物含量与微孔、介孔、宏孔的孔隙体积均呈负相关关系。该研究成果对川南地区寻找优质储层和页岩气富集区均具有指导作用。     

泥质烃源岩中蒙脱石伊利石化对页岩气赋存的影响

页岩气的赋存受多种因素的制约,作为泥质烃源岩中最主要的2种黏土矿物,蒙脱石和伊利石在比表面和微孔隙上存在的明显差异决定了蒙脱石更有利于页岩气的赋存。成岩过程中的压实作用和蒙脱石向伊利石的转化以及由此产生的异常压力都会改变蒙脱石和伊利石的性质,进而影响到对页岩气的吸附。然而,泥质烃源岩中蒙脱石层间有机质的存在,一定程度上延缓了蒙伊化进程,也会对页岩气的吸附产生重要影响。将泥质烃源岩中蒙脱石伊利石化与蒙脱石层间有机质演化以及层间水脱水过程联系起来分析发现,成岩过程中层间有机质排出以前以及层间水排出时期,即从无序伊蒙混层向部分有序混层转化的阶段(伊蒙混层比50%~35%)以及有序伊蒙混层形成的末期(伊蒙混层比15%左右),对应页岩气的有利富集期。     

致密砂岩气藏黏土矿物特征及其对储层性质的影响——以鄂尔多斯盆地苏里格气田为例

为了研究致密砂岩气藏的储层性质,以X射线衍射定量评价黏土矿物赋存特征为基础,结合铸体薄片、扫描电镜、高压压汞及核磁共振等资料,对鄂尔多斯盆地苏里格气田二叠系盒8段致密砂岩气藏15块黏土矿物样品进行了物性特征、孔隙结构及可动流体的影响因素等研究。结果表明：伊利石（体积分数为3.07%）及高岭石（体积分数为1.86%）是研究区主要的黏土矿物;黏土矿物本身发育丰富的微-纳米级孔隙,并贡献部分储集空间,同时也是论证次生溶蚀孔隙形成的间接证据;绿泥石主要起到晚期充填破坏孔隙的作用,伊利石及伊/蒙混层的大量出现会破坏储层性质;可动流体修正参数将孔隙表面亲水性考虑在内,突出了亲水性黏土与可动流体赋存特征的关系（R²>0.70）。该项研究提供了致密砂岩气藏黏土矿物与储层性质耦合关系的新视角,可为生产实践提供理论指导。     

四川盆地东部华蓥山地区龙潭组页岩气储层特征

为了探讨四川盆地东部华蓥山地区龙潭组海陆过渡相富有机质泥页岩的储层特征及其主控因素,开展了有机地球化学、矿物组成、孔隙结构参数等分析测试。结果表明,研究区泥页岩普遍具有较高的总有机碳含量,平均为3.16%;干酪根类型以Ⅲ型为主,镜质体反射率平均为1.2%,达到中—高成熟阶段;矿物组成中黏土较为富集,平均含量为66.24%,主要由伊/蒙混层和伊利石组成;孔隙类型以黏土矿物层间孔和微裂缝为主,有机质孔不发育。泥页岩具有较高的比表面积和孔体积,均值分别为27.47m~2/g和0.042cm~3/g,与我国南方古生界海相龙马溪组页岩相当。通过相关性分析发现,泥页岩比表面积和孔体积与总有机碳含量呈负相关关系,而比表面积和孔体积与黏土矿物含量之间具有显著的正相关性,说明无机孔隙是该套泥页岩孔隙空间的主要贡献者,而并非有机质孔。伊/蒙混层中包含的微孔和中孔、以及伊利石中存在的中孔和大孔是泥页岩孔隙系统的主要构成。     

蒙脱石与相关黏土矿物的演变规律及其对页岩气开发的影响

按照分布特征—演化规律—工程应用的思路揭示了蒙脱石及相关黏土矿物对页岩气高效开发的影响。首先归纳总结、分析对比了不同地区蒙脱石及相关黏土矿物含量的差异性,发现其复杂多变的分布特征蕴含着一定的变化规律;然后系统分析了蒙脱石及相关黏土矿物的沉积环境及其在不同埋深条件下赋存特征的差异性,揭示了蒙脱石及相关黏土矿物的时空演变规律——蒙脱石在富含K+的碱性环境下易于转化为伊利石,在富含Fe2+和Mg2+的碱性环境下易于转化为绿泥石,在酸性环境下形成高岭石,随着地层埋藏深度的增加,可以进一步演变出伊-蒙混层发育带、高岭石异常高值带及伊利石-绿泥石发育带;最后依据蒙脱石易于水化膨胀造成页岩气产出困难的特性和蒙脱石及相关黏土矿物的演变规律,形成对优质页岩储层分布范围预测、页岩气开发过程中钻井液及压裂液配方研制的有益认识,从而有利于更好地识别及开发页岩气。     

南堡凹陷东营组低阻油层控制因素

受沉积、成岩和构造等作用的综合影响,南堡凹陷东营组地层中发育了常规测井识别难度较大的低阻油层。文中利用岩心分析化验资料进行岩石物理分析,明确了南堡凹陷东营组低阻油层成因。结果表明:微观上受蒙皂石、伊/蒙混层等阳离子交换能力强的黏土矿物体积分数增加的影响;宏观上受辫状河三角洲沉积背景控制,在粒度细、分选差、泥质体积分数高的水下分流河道分叉处、末端、侧翼或河道叠置处及河口坝微相砂体中易发育低阻油层。地层现今处于中成岩演化期,黏土矿物类型以伊/蒙混层、高岭石、绿泥石和伊利石为主,压实作用中等—强,储层孔隙结构复杂。东营组和明化镇组沉积时期的火山运动导致圈闭中油气发生再次运移,含油饱和度降低,也易形成低阻油层。     

页岩含气量主控因素及定量预测方法

在国内外研究进展调研的基础上,对页岩含气性主要影响因素进行了综合分析。研究认为:影响页岩含气量的主控因素包括有机碳含量、有机质热成熟度、岩石矿物成分、孔隙结构、页岩含水率、地层温压等;有机碳含量较高则页岩吸附气量较大,有机质成熟度较高则有机质孔隙发育,页岩的吸附能力大;黏土矿物较脆性矿物吸附甲烷的能力强,其中蒙脱石的吸附能力最强,其次为伊蒙混层和高岭石;页岩的微—中孔总体积越大对页岩气吸附能力越强,中—宏孔总体积越大游离态页岩气含量越高;页岩含水率较高时,含气量有降低趋势;页岩含气量随温度升高而降低,随压力升高而增加。     

南堡凹陷3号构造油藏储层敏感性研究及影响因素

针对南堡凹陷3号构造的岩石性质及黏土矿物成分特征,利用扫描电镜和X射线衍射仪,通过实验对东三段和沙一段储层进行了敏感性研究,找出了引起储层敏感性的因素,并提出了相应抑制敏感性的措施。研究结果表明,东一段的主要黏土矿物为伊蒙混层、绿泥石、高岭石、伊利石等,而沙一段的主要黏土矿物为伊蒙混层、伊利石等。伊蒙混层、伊利石、高岭石、绿泥石等主要黏土矿物是导致储层敏感性的物质基础和内在因素,该区储层具有弱速敏-强速敏、弱酸敏、中等偏强水敏-强水敏性、弱盐敏和中等偏强碱敏-强碱敏等特点,并根据储层各自敏感性的差异,制订出不同的抑制措施,为油田开发提供可靠依据。     

吴起地区长61油层黏土矿物对油层低电阻率化的影响

为了认识黏土矿物对油层低电阻率化的影响,以薄片、扫描电镜、X射线衍射、测井解释和试油结果为依据,对吴起地区长61油层黏土矿物特征及其对电阻率的影响进行了研究。结果表明,黏土矿物对低电阻率油层的形成具有控制作用,具体表现在3个方面:第一为附加导电作用,以网状伊/蒙混层矿物最强,是油层电阻率降低的关键因素;第二为对孔隙结构的改造,导致束缚水饱和度增高,电阻率降低,以伊利石最为明显;第三是对水分子的吸附作用,以绿泥石等为主。综合三者的作用大小和矿物含量,吴起地区黏土矿物对电阻率的影响程度依次为:伊利石>伊/蒙混层>绿泥石>高岭石。此项研究可对低电阻率油层的存在机理和分布进行有效解释和预测。     

辽东湾坳陷X油田黏土矿物对注水开发储层物性的影响

为摸清研究区储层物性变化规律,指导油田注水开发,以辽东湾坳陷X油田东二下段三角洲前缘储层中黏土矿物为研究对象,采用铸体薄片、扫描电镜、X—衍射等方法,通过对比不同位置、不同含水阶段密闭取心井黏土矿物体积分数、储层物性,结合古地貌与沉积环境,深入分析黏土矿物的分布规律及控制因素,探讨黏土矿物对注水开发储层的影响。研究结果表明:研究区储层中黏土矿物主要为伊/蒙混层和高岭石,含有少量的伊利石和绿泥石;受古地貌与沉积环境两大因素控制,黏土矿物含量呈现规律性变化,南西地区古地貌低洼,储层埋深较大,以石英砂岩为主的河口坝砂体发育,伊/蒙混层含量高,而北东地区古地貌略凸起,储层埋深小,以长石砂岩为主的水下分流河道砂体发育,高岭石含量高;黏土矿物总含量低的储层水淹较强,黏土矿物总含量高的储层水淹较弱;伊/蒙混层含量高的储层,水淹后储层物性明显降低,而高岭石含量高的储层,水淹后储层物性明显变好。研究成果为储层剩余油描述提供了新思路,也为同类油田的注水措施优化、开发方案调整提供了理论指导。