淮南煤田煤系页岩气储集空间特征及其岩相控制作用

海陆过渡相煤系泥页岩广泛分布,具有良好的天然气资源潜力。以淮南煤田煤系泥页岩为研究对象,运用X射线衍射、扫描电镜等分析手段,对淮南煤田煤系地层泥页岩的矿物学、岩相、储层特征等方面进行相关测试,并探讨了泥岩岩相对页岩气储集空间的控制作用。研究表明:淮南煤田煤系泥页岩矿物成分中黏土矿物含量多、自生非黏土矿物相对较少,致使岩石脆性降低并对压裂裂缝产生具有负效应,但部分菱铁矿的存在可能起改善作用;存在花斑状高岭石泥岩、浅灰色高岭石泥岩、鲕状泥岩、暗色泥岩、粉砂质泥岩等5种岩相。泥页岩储层裂缝包括层面剪切缝、有机质演化异常压力缝、层间页理缝、构造裂缝等宏观类型和与石英和高岭石有关的微裂缝类型;泥页岩孔隙包括化石孔、粒间孔、粒内孔和晶间孔及可能的有机质孔等类型,为页岩气赋存提供了储集空间。不同沉积环境下的泥岩岩相不同,进而决定了矿物成分特征与有机质相对含量,对泥页岩储集空间起主要控制作用。     

宁镇地区下志留统高家边组富有机质页岩孔隙结构

通过氩离子抛光-场发射扫描电镜、小角X射线散射及低温氮气吸附实验,对宁镇地区下志留统仑山5井等高家边组底部富有机质泥页岩孔隙结构进行分析,为下扬子区下志留统富有机质泥页岩的储层评价提供依据。研究表明:高家边组富有机质泥页岩含有大量的纳米级孔隙,包括有机质孔、矿物粒间孔、矿物粒内孔、微裂缝等,孔径分布复杂;优势孔径分布为介孔段,孔隙直径主要为2~50 nm。影响孔径分布的主要因素是矿物组成,脆性矿物和黏土矿物对微孔和介孔都有一定的影响,而有机质含量对泥页岩总体孔隙特征的影响并不明显。     

页岩储层孔隙结构多尺度定性-定量综合表征:以上扬子海相龙马溪组为例

为了深入研究下古生界海相页岩储层微观孔隙特征及其发育控制因素,本文采用多种孔隙表征及基础地化参数研究手段,实现了对孔隙特征从电镜下直观的形貌观察到对孔隙结构的宏孔-微孔全尺度定量测试,并结合样品地球化学参数和矿物组成探讨了页岩孔隙发育的控制因素。研究结果表明:海相龙马溪组页岩普遍发育有机质孔、粒间孔、粒内孔以及微裂缝等4种微观孔隙类型。其中以有机质孔和黏土矿物集合体粒间孔最为发育;联合高压压汞、低温液氮和二氧化碳吸附实验表明孔径分布曲线呈多峰态,总体孔径以小于50nm为主,表现为介孔和微孔为主,形态多为细颈广体的墨水瓶孔和四周开放的平行板状的狭缝型孔,页岩孔隙孔体积主要有微孔和宏孔贡献,而比表面积主要由小于5nm孔径的微孔-介孔贡献;泥页岩总有机碳(TOC)含量和主要矿物是控制孔隙大小的关键因素,其中TOC含量控制着页岩微孔与宏孔的发育,而黏土矿物与脆性矿物分别对介孔和宏孔有着积极的影响。     

萍乐坳陷上二叠统乐平组泥页岩储层特征

为了探讨萍乐坳陷地区乐平组泥页岩的储层特征,以野外地质调查、老井复查资料及样品的分析测试结果为基础,对研究区泥页岩的分布特征、地球化学特征、矿物组成特征及微孔隙特征等进行了较深入分析。结果表明:乐平组泥页岩在研究区分布广泛,平均厚度在100 m以上。泥页岩的有机碳含量较高,介于0.21%~23.4%,平均为1.74%,Ro为0.7%~4.06%,平均为1.88%,处于成熟—高成熟阶段,干酪根类型以II2型为主。泥页岩中脆性矿物含量较高,以石英为主,平均为47.94%,表明泥页岩具有好的压裂潜力。黏土矿物含量中等,平均为34.93%,主要为伊利石和伊蒙混层。泥页岩的孔隙度平均为3.5%,渗透率平均为0.01×10-3μm2,反映了乐平组泥页岩储层物性较好。扫描电镜下观察泥页岩微孔隙类型主要为粒间孔、粒内孔和有机质孔。孔隙形态呈较开放状态,以细颈状墨水瓶孔和四边开放的平行板状孔等为主。进一步分析表明乐平组泥页岩微孔隙发育主要受有机碳含量和石英矿物含量控制,有机碳含量越高,微孔和中孔越发育,石英含量则对宏孔贡献明显。     

湘中涟源凹陷下二叠统梁山组页岩气勘探前景

基于涟源凹陷二叠系梁山组泥页岩野外露头、钻井等资料,通过有机地化分析测试、X-衍射分析、扫描电镜观察、等温吸附等实验测试分析,系统研究了梁山组泥页岩的地质及地化特征、矿物组成、孔隙结构及吸附性能等。研究结果表明,梁山组有效泥页岩单层厚度为6.15～35.18m;有机质丰度较高,多数大于1%,平均为1.77%;有机质类型主要为I型,岩石热解峰温Tmax(450～533℃)和镜质体反射率(1.51%～1.83%)表明泥页岩属于高成熟阶段富有机质泥页岩。泥页岩矿物组成以石英为主,黏土矿物含量次之,黏土矿物以伊利石为主,有利于改善泥页岩储集性能。孔隙类型多样,有机质孔、粒间孔、粒内孔及微裂缝为页岩气赋存提供空间。页岩吸附气含量达0.65m3/t,具有一定的气体吸附能力。总体上梁山组泥页岩在涟源凹陷普遍发育且规模较大,特别是向斜区南部是页岩气有利勘探区。     

山西省域煤系泥页岩孔隙分形特征

为定量化表征山西省域煤系泥页岩储层孔隙结构复杂程度,以山西省域140件海陆交互相煤系泥页岩实测低温液氮吸附数据为基础,利用FHH模型分别计算了孔径小于4 nm孔隙分形维数D_1与孔径大于4 nm孔隙分形维数D_2,结合XRD衍射、吸附甲烷、有机质丰度、类型等实验成果,讨论了孔隙结构、饱和吸附量、黏土矿物含量及有机质丰度与分形维数的关系。结果表明:山西省域煤系泥页岩发育有机质孔与无机孔,页岩有机质孔不及海相页岩发育,无机孔以黏土矿物层间孔与粒间孔为主,孔隙形态结构复杂,存在较多墨水瓶状、狭缝状孔;孔隙分形维数随BET比表面积、黏土矿物含量增高呈现出增大趋势,随有机质丰度、平均孔径及石英含量增高呈现出减小趋势;D_1与微孔及孔径为2～4 nm的介孔比孔容呈正相关关系,D_2与孔径为4～50 nm的介孔比孔容呈正相关关系,而与宏孔比孔容呈负相关关系;饱和吸附量与分形维数呈正相关关系;山西组泥页岩中黏土矿物含量比太原组高,分形维数与矿物含量的相关性比太原组好,太原组泥页岩w(TOC)高,但有机质孔发育不如山西组,D_1与w(TOC)的负相关关系比山西组更明显。     

柴北缘东段克鲁克组泥页岩储层特征

柴北缘东段石炭系克鲁克组为一套海陆过渡相碎屑岩和碳酸盐岩混合沉积,其中泥页岩较为发育。通过野外剖面踏勘和实测对克鲁克组泥页岩纵向发育特征进行了研究,发现克鲁克组一段泥页岩累计厚度为60 m,泥地比达92.6%,是泥页岩发育最好的层段。通过精细岩心观察描述、全岩X射线衍射分析、岩石薄片鉴定、扫描电镜观察及物性分析等,对泥页岩矿物组成、岩相、储集空间类型及物性特征进行了研究,结果表明,泥页岩矿物组成以石英和黏土矿物为主;黑色纹层状泥质中粉砂岩相、灰黑色条带状泥质粗粉砂岩相、灰黑色条带状含灰灰质泥质粗粉砂岩相和黑色纹层状含生物碎屑泥质中粉砂岩相为主要的岩相类型;储集空间主要发育顺层裂缝、溶蚀孔隙、黏土矿物晶间孔、有机质粒内孔隙及生物碎屑粒内孔;孔隙度在1%~3%,渗透率分布在0.01~1 mD。储层的发育主要受沉积环境、矿物组成和成岩作用的影响,黑色纹层状泥质中粉砂岩相和灰黑色条带状泥质粗粉砂岩相由于沉积厚度大、碳酸盐胶结作用弱、脆性指数较高、储集性能良好,有利于泥页岩储层的发育。     

鄂尔多斯盆地南部延长组泥页岩孔隙特征及其控制因素

泥页岩孔隙特征是页岩气藏储集能力及可开采性评价的关键参数。以鄂尔多斯盆地南部铜川地区瑶科一井延长组泥页岩样品为研究对象,通过扫描电镜、低温氮气吸附等实验手段,对延长组各段泥页岩孔隙特征及影响孔隙发育的控制因素进行了研究。研究表明:鄂尔多斯盆地南部延长组泥页岩孔隙类型主要有粒间孔、粒内孔、黄铁矿晶间孔、溶蚀孔、微裂缝,其中黏土矿物粒间孔最发育,有机孔基本不发育。延长组不同段的纳米孔隙发育特征有明显的差异性,长9段微孔含量相对较高,BET比表面积较大,长8段中孔比例较高,孔隙形态都以管状孔和平行壁的狭缝状孔为主;长7段有最大的宏孔比例和最小的微孔比例,比表面积最小,孔隙含有相对较多的封闭型孔,还有一端或两端开口的楔V型孔;长6段孔隙比例、比表面积大小介于其他各段之间,以平行板状的狭缝型孔隙为主。黏土矿物含量、石英含量是控制孔隙发育的主要因素,而孔隙总体积、比表面积与TOC含量基本呈负相关关系,这主要是由于孔隙中的残留烃对孔隙的堵塞作用,抽提后可以发现样品孔隙总体积、比表面积都有所增加。     

沁水盆地榆社-武乡区块煤系页岩气储层特征评价

通过对沁水盆地榆社-武乡区块石炭-二叠系山西组-太原组富有机质泥页岩展布特征、地球化学特征以及储层特征进行分析认为,研究区富有机质泥页岩十分发育,连续性较好。TOC含量集中分布于1.5%~2.5%,干酪根以III型为主,热演化程度为高成熟—过成熟阶段,为好-优质的烃源岩。泥页岩矿物成分以黏土矿物和石英为主,黏土矿物主要为高岭石和伊蒙混层。页岩孔隙类型以黏土矿物粒间孔和有机质孔最为发育。泥页岩具有良好的吸附性能,页岩比表面积和孔隙体积有很好的正相关关系,表明研究区页岩具有较好的储集性能。优选的山西组-太原组页岩气有利区分布于研究区的北部及中部偏南一带,有利区内泥页岩累计厚度均在50m以上,TOC含量大于2%,构造较为简单,埋深适中,有利于页岩气的勘探与开发。     

巢湖地区龙潭组过渡相煤系页岩储层发育特征

应用有机碳测试、X射线衍射、氩离子抛光-场发射扫描电镜、液氮吸附及高压压汞等实验技术手段,对巢湖地区龙潭组过渡相煤系页岩储层特征进行了研究。结果表明:龙潭组煤系页岩主体TOC质量分数为0. 5%～12. 5%,垂向向下有机碳含量呈现增长趋势,镜质组反射率Ro为1. 2%～2. 8%,有机质类型属腐殖型;矿物主要由黏土矿物和石英组成,其平均质量分数分别为35%,27%;龙潭组页岩孔隙主要发育有机质孔隙、黏土矿物片间孔隙、矿物溶蚀孔等多种类型;微孔、小孔极为发育,提供了主要的孔隙比表面积与孔体积。龙潭组储层孔隙特征主要受控于沉积环境与成岩作用,黏土矿物组分和有机质的演化控制纳米孔隙发育,三角洲沼泽相、泥坪相与泻湖相是有利于龙潭组煤系页岩储层发育的沉积环境。     

淮南矿区新集矿1001井煤系泥岩脆性矿物及其沉积控制

采取钻孔岩心样品,采用X射线衍射、有机碳含量、镜质体反射率等测试方法,研究淮南矿区新集井田1001井煤系泥页岩组成特征、脆性及其沉积控制。结果表明:煤系泥页岩TOC质量分数偏低,为0.6%~6.05%,平均2.44%;干酪根类型以Ⅲ型为主,少量Ⅱb型,处于生油窗和湿气生成范围;泥岩矿物成分以石英和黏土矿物为主,脆性指数主要为20%~60%,平均45%,储层脆性高,可压裂性较好,具有储层改造的潜力。缺氧滞留还原环境有利于脆性矿物发育,对泥页岩脆性控制有促进作用;海相向陆相环境过渡过程中,黏土矿物含量增加,脆性矿物含量明显减少,泥页岩脆性受抑制;受海洋影响较强的还原环境对该井煤系泥页岩中脆性矿物的发育较为有利,这一结果可能在较大程度上受埋藏成岩作用的影响。      

新疆阜康地区八道湾组煤系页岩气储层孔隙结构特征

为了评价煤系页岩气的储层性质,运用扫描电子显微镜、高压压汞、低压N_2和CO_2气体吸附等实验方法,对新疆阜康地区侏罗系八道湾组煤系页岩气储层孔隙的发育情况、结构特征进行了研究,并分析了八道湾组页岩孔隙发育的主要影响因素。结果表明,八道湾组页岩发育多种类型孔隙,以粒内孔、粒间孔为主,有机质孔次之,溶蚀孔发育较少,为煤系页岩气赋存提供储集空间。八道湾组页岩纳米级孔隙以微孔和介孔为主,占孔隙总孔容的77.30%,占总比表面积的89.80%,是页岩气赋存的主要载体;页岩孔隙结构类型以狭缝型孔和板状孔为主,孔隙主要分布在0.4～1.3 nm、3～30 nm和50～200 nm之间。八道湾组页岩孔隙的发育受页岩有机碳含量、成熟度和矿物成分含量影响较大,其中有机碳含量对微孔发育的促进作用明显,成熟度的增加主要对页岩中介孔和宏孔的发育产生重要影响,黏土矿物含量与页岩的介孔孔容及总孔容呈一定的正相关关系,脆性矿物则相反。     

四川盆地上三叠统须五段页岩微观孔隙结构及其控制因素

为了深入研究四川盆地上三叠统须五段陆相页岩储层微观孔隙结构,运用氩离子抛光扫描电镜(SEM)、低温氮气吸脱附以及相关地球化学分析实验等技术对该地区页岩储层的微观孔隙结构进行了研究,并对控制其纳米孔隙发育的主要因素进行了探讨。结果表明：四川盆地须五段页岩微观孔隙可分为有机孔和无机孔(粒间孔、粒内孔、晶间孔、溶蚀孔),微裂缝可分为构造微裂缝、有机质生排烃缝和成岩收缩缝等;孔隙结构类型以两端连通的圆柱孔、平行平面间的缝状孔和呈锥形的管孔为主;微观孔隙孔径分布区间大(1~80 nm),峰值主要集中于2~8 nm之间;以中孔(2~50 nm)为主,所占比例为6021%(或以黏土矿物孔为主,所占比例为4462%);页岩的有机质丰度和黏土矿物含量是控制纳米孔隙发育的主要因素。     

禹州煤田煤系泥页岩矿物组成与脆性分析

为了研究禹州煤田煤系泥页岩的矿物组成和页岩气储集层物性,对采自该区石炭二叠系的泥页岩样品进行了X射线衍射分析和有机地球化学实验。结果表明,禹州煤田煤系泥页岩有机碳含量高,有机质类型为Ⅱ型,热演化程度处于成熟—高成熟阶段(平均值为1.62%);泥页岩矿物组成以石英、黏土矿物为主,平均含量分别为31.9%、63.2%,部分样品中含有少量的长石、菱铁矿、黄铁矿。通过与海相页岩对比,海陆过渡相煤系泥页岩黏土矿物含量为40%~80%,其中高岭石含量高是煤系泥页岩储层的重要特征,平均含量达到29.6%左右。此外,煤系泥页岩的石英脆度和总脆度均比海相页岩要低,其中禹州煤田煤系泥页岩石英脆度为32%,总脆度为36%,与国内其他地区煤系泥页岩脆度相当。表明禹州煤田煤系泥页岩具备较好的页岩气储集层可压裂性。     

东营凹陷页岩油储层特征

渤海湾盆地东营凹陷始新统—渐新统沙河街组第三段下亚段(E_(2-3)s~(3-x))和沙河街组第四段上亚段(E_(2-3)s~(4-s))泥页岩分布面积广、累计厚度大、有机质丰度高、有机质类型以Ⅰ型干酪根为主,具有良好的页岩油勘探潜力。泥页岩主要发育层状和纹层状构造,主要矿物组成为粘土矿物、碳酸盐矿物、石英和长石。宏观观察下,泥页岩发育的裂缝主要有成岩裂缝和构造裂缝,孔隙主要为溶蚀孔、结晶孔及生物孔隙。微观观察下,主要发育的孔隙有粒间孔、粒内孔、晶间孔和溶蚀孔等,在不同的有机质丰度、类型及热演化程度下孔隙发育特征差异明显。小角X射线散射能够得到样品介孔(2~50 nm)的分布特征,结合抽提实验,对比处理前后孔隙分布特征表明细介孔(2~10nm)是有效的页岩油储集空间,也是影响孔隙结构复杂化的主要贡献者。核磁共振冷孔计法(NMRC)能测量泥页岩纳米级(2~500 nm)开孔孔隙的分布特征,定量表征孔隙率,弥补其它表征方法的不足。东营凹陷地区泥页岩中广泛发育的纳米级粒间孔是页岩油主要的赋存空间。     

沾化凹陷罗家地区沙三下段泥页岩储层特征

沾化凹陷罗家地区古近系沙河街组沙三下段发育100~300 m厚的暗色泥页岩,具有较大的油气资源量和勘探潜力.研究表明,罗家地区的这套泥页岩为盐度较高、强还原性的深湖-半深湖沉积,岩石类型以泥岩、灰岩及之间的过渡岩性为主,碳酸盐矿物含量一般高于50%.根据泥页岩纹层厚度、组合方式、比例和稳定性,将深水泥页岩划分为6种类型,其中以薄层状泥质灰岩为主.泥页岩储层孔隙度为2%~8%,平均5.3%;渗透率变化较大,一般为(1~10)×10-3 μm2,平均为7.5×10-3 μm2,为低孔低渗的非常规储层.储集空间类型多,储层发育的裂缝包括构造裂缝、层间微裂缝和成岩缝,孔隙包括矿物晶间孔、溶蚀孔、有机质孔等.储层质量受矿物组成和岩相、成岩作用、有机质含量等因素共同控制,其中有机质含量是控制该套泥页岩储层物性的主要内在因素.     

黔西北地区上二叠统龙潭组泥页岩储层特征

贵州省发育多套含气页岩层系,近年来对于寒武系和志留系黑色页岩进行了较为深入的研究,但是对于上二叠统龙潭组黑色页岩储层研究较为缺乏。文中通过对黔西北地区上二叠统龙潭组黑色页岩进行全岩X衍射矿物分析、TOC含量和Ro、比表面和孔径等测试,特别是场发射扫描电镜实验,分析了龙潭组页岩孔隙类型及储层特征。结果表明：黔西北地区上二叠统龙潭组页岩主要矿物组成是黏土矿物(41.4%)和石英(47.8%)。从空间上看页岩中黏土矿物含量从北向南先减少后增加,石英含量在大方县中部和南部较高。龙潭组黑色页岩的孔隙以中孔为主,空间上从北向南呈现周期性的变化规律。龙潭组泥页岩孔隙分为3类,即粒间孔、粒内孔和有机孔。其中有机孔主要为纳米级,数量丰富,一般呈不规则的圆形,是吸附态赋存的天然气的主要储集空间,具有重要的研究价值。龙潭组页岩孔隙特征受TOC含量和黏土矿物影响明显。有机碳含量高,则微孔越丰富。黏土矿物含量高,则中孔较丰富。石英则对宏孔体积贡献较大。这样定量实验的结果很好的对应了扫描电镜中定性观察的结果。     

滇东北龙马溪组页岩储层微观孔隙特征研究

基于扫描电镜、氮气吸附实验、高压压汞实验等方法,研究滇东北龙马溪组页岩储层孔隙类型、微孔形态、连通性、孔径分布及比表面积等微观孔隙特征。结果表明：主要发育有机质生烃孔、粒内孔、粒间孔及微裂缝等5种孔隙类型,其中有机质生烃孔和矿物粒间孔最发育;孔隙结构以两端开放圆柱形孔和平板孔等开放透气孔为主,含少量不透气孔影响页岩气渗流;孔径主要集中在过渡孔和微孔,贡献了大部分孔比表面积,为页岩储层的主要孔隙类型。     

鄂尔多斯盆地陆相页岩微观孔隙类型及对页岩气储渗的影响

为深入研究鄂尔多斯陆相页岩储层微观孔隙特征及成藏地质意义,特选取了延长矿区本溪组、山西组、延长组长7、长9段的页岩钻井岩心进行了氩离子抛光扫描电镜实验、压汞实验、氦气吸脱附实验以及相关的地化等实验,实现了对孔隙特征从电镜下直观观察到吸脱附实验间接定性反映,以及对孔隙结构从宏孔到微孔的定量测试。研究结果表明,鄂尔多斯陆相页岩存在粒间孔、粒内孔、晶间孔、溶蚀孔、有机孔及微裂缝共6种微观孔隙类型。其中粒间孔、粒内孔普遍存在,且以黏土矿物聚合体粒间孔和层间粒内孔最为发育,粒间孔孔径多在微纳米级,粒内孔多在几十个纳米内;晶间孔和溶蚀孔仅少量存在于某些特定矿物中,孔径多为纳米级;有机孔相对不发育,以赋存于黏附结合态有机质中且呈凹坑状、片麻状有机孔为特征,孔径多在20nm以内;微裂缝少量存在,多为脆性矿物裂开缝或大型贯通式裂缝。另外,分析得出黏土矿物集合体粒间孔和层间粒内孔对研究区页岩气的赋存和运移贡献最大且是储层各向异性(渗透性)的主要控制因素,晶间孔及溶蚀孔次之;有机孔因相对不发育,可能贡献较小。同时微裂缝的影响不容忽视,是沟通宏孔与中孔的主要微通道。     

沁水盆地阳泉区块上古生界煤系页岩气储层特征

页岩储层特征是进行页岩气储集能力评价的基础内容。为探究高演化阶段煤系页岩气储层性质和优选有利储层,运用岩石热解、X射线衍射、扫描电子显微镜、高压压汞、低温N₂和CO₂气体吸附多种实验方法,对沁水盆地阳泉区块上古生界煤系页岩岩心样品进行储层特征研究。结果表明:沁水盆地阳泉区块上古生界煤系页岩,有机碳含量较高(TOC平均为4.9%),处于过成熟阶段(R_ran平均为2.32%),黏土矿物质量分数较高(平均为50.0%),具有低孔低渗的特征(孔隙率平均为6.61%,渗透率平均为0.006 3×10–3μm2),孔隙类型以粒间孔、粒内孔和微裂缝为主,微米–纳米级孔隙为页岩气的赋存提供了储集空间;孔隙总孔容为0.025 5~0.051 7 mL/g,平均0.038 9 mL/g,总比表面积为12.64~40.98 m2/g,平均28.43 m2/g,微孔(<2 nm)、介孔(2~50 nm)的孔容与比表面积呈良好的正相关性,宏孔(>50 nm)孔容与比表面积则相关性不明显,表明微孔和介孔是阳泉区块煤系页岩气储集的主要载体。总体来说,阳泉区块上古生界煤系页岩具有较好的页岩气储集性能,但页岩储层可压裂性较差,影响页岩气的开发。