鄂尔多斯盆地陆相页岩孔隙演化特征——以长7油层组为例

以鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段长7油层组陆相页岩为对象,基于X线衍射、场发射扫描电镜、等温吸附、物性测试及岩石热解等实验,研究陆相页岩孔隙演化特征。结果表明:研究区页岩孔隙直径和黏土矿物演化程度呈正相关关系,演化程度越高,黏土矿物平均孔径越大;随着矿物演化程度的增加,蒙脱石逐渐向伊利石转化,转化过程中,蒙脱石层间水分子的逐渐排出引起页岩储层孔隙度增加,且在层间形成微孔隙和微裂隙;伊/蒙混层从无序状态变为有序状态,大量脱出层间水,而层间水变为自由水进入页岩固有的孔隙空间,并在地层压实作用下使页岩孔隙体积增大。页岩有机质生烃对孔隙有保护作用,成岩后期压实作用使页岩孔隙减小,但随着地层温度和压力达到页岩生油窗,有机质生烃作用生成的部分油气进入之前的孔隙,增加孔隙内部压力,减缓压实作用下孔隙体积的降低。     

深孔绳索取心钻进用无固相防塌钻井液试验

为应对金刚石绳索取心钻进普遍发生的垮塌、造浆、钻杆内壁结泥皮等问题，完成了基于聚乙烯醇(PVA)为抑制剂的无固相防塌钻井液室内研究。通过泥页岩滚动回收试验、膨润土临界加量试验、泥球浸泡试验以及电动电位测试等对比了常用抑制剂的抑制效果；通过配伍性试验确定了增黏剂及降失水剂的种类和加量；对比了不同种类的污染物对所获配方钻井液综合性能的影响。结果表明，相比于NaCl、KCl等常规无机盐抑制剂，聚乙烯醇具有较强的抑制性，且抑制性与聚合度呈正相关；黄原胶(XC)、磺化褐煤树脂(SPNH)、磺化沥青(FT-1)可用作配制该钻井液的增黏提切剂和降失水剂；该配方钻井液可抗35% NaCl、4% CaCl₂以及12%钙土的污染，能满足110℃温度范围内的使用要求，可在3 000 m深度范围内的强造浆地层、破碎地层、盐膏层等复杂地层中使用。      

桂中坳陷西北部下石炭统岩关组泥页岩储层特征研究:以环页１井为例

桂中坳陷西北部地区下石炭统岩关组泥页岩沉积厚度大，生烃条件好，是页岩气勘探重要的目 标 层 之 一。以 环 页１井为例，通过镜下观察、有机地球化学分析、矿物含量分析、物性分析和等温吸附实验，分析了岩关组泥页岩的有机地球化学特征、岩石矿物学特征、储集特征和含气性特征。结果表明，岩关组泥页岩有机质类型属于Ⅰ～Ⅱ１ 型，总有机碳质量分数平均为１．３４％，热演化程度（Ｒｏ）较高，平均达３．０３％。矿物成分以石英、方解石和黏土矿物为主，具有高石英、低黏土矿物、低碳酸盐矿物的组成特征，脆性矿物含量高，黏土矿物以伊利石为主，已进入中成岩 Ｂ期。泥页岩主要发育黏土矿物层间孔、有机质孔及微裂缝，具 有良好的储、渗条件。泥页岩具有低孔低渗的特征，ｗ（ＴＯＣ）、石英含量和孔隙度三者之间存在着良好的正相关性，碳酸盐矿物成分的增多导致孔隙度降低，增多的伊利石和高岭石对孔隙度有贡献作用。甲烷吸附气含量平均为１．１６ｍ３／ｔ，泥页岩甲烷吸附量 随着孔隙度的增加而增加，ｗ（ＴＯＣ）和Ｒｏ 共同影响着泥页岩的吸附能力，过高的成熟度降低了泥页岩的吸附能力。      

基于低温氮气吸附和高压压汞表征潜江凹陷盐间页岩油储层孔隙结构特征

为了更全面地表征潜江凹陷潜江组页岩油储层孔隙结构特征,系统选取了距物源不同距离的A井和B井多块页岩样品进行了分析测试,通过场发射扫描电镜、低温氮气吸附和高压压汞实验综合分析了页岩孔隙结构特征;通过对比抽提前后场发射扫描电镜图像、低温氮气吸附和高压压汞实验数据,进一步研究了页岩中滞留烃的赋存空间特征;通过对典型页岩样品的二次压汞实验,探讨了页岩中连通孔隙的孔径分布特征。结果显示:潜江凹陷潜江组页岩油储层孔隙大小为纳米-微米级,孔径2~180 nm的黏土矿物层间孔和白云石晶间孔是该区发育最主要的两种孔隙类型;A井页岩中的滞留烃主要赋存在孔径2~20 nm的黏土矿物层间孔中,滞留烃含量较低,连通孔径主要集中在3~15 nm范围内,B井页岩中的滞留烃赋存在孔径8~100 nm的白云石晶间孔中,滞留烃含量多,连通孔径主要分布在10~130 nm范围内;白云石和黏土矿物的存在都有利于页岩储层储集空间的发育,但远离物源的生物成因的白云石更有利于滞留烃的赋存和可动性。研究成果可以为潜江凹陷页岩油的勘探和开发提供一定的理论支撑。      

柴达木盆地北缘中侏罗统大煤沟组泥页岩吸附特征及其影响因素

页岩中吸附气含量是页岩总含气量中的重要组成部分.页岩吸附特性及其影响因素研究对于预测页岩总含气量及评价页岩气资源潜力具有重要的意义.柴达木盆地北缘侏罗系大煤沟组为一套湖相暗色泥页岩,分布广泛,有机碳含量高,已钻探获得页岩气发现.为研究这套泥页岩的吸附特征和影响因素,选取包括柴页１井岩心在内的４０件泥页岩样品进行了有机地球化学、储层性能、岩石矿物学和含气量等一系列实验测试,分析了泥页岩有机碳含量等参数对吸附能力的影响.结果表明研究区大煤沟组泥页岩最大甲吸附气含量随压力增大而吸附能力逐渐增强,至一定程度达到饱和后不再增加;泥页岩中的有机碳、氯仿沥青“A”和黏土矿物可有效吸附和溶解甲烷,对吸附能力产生积极影响;在页岩热演化程度总体偏低的情况下,液态烃和可溶有机质大量存在并占据孔隙空间从而降低了泥页岩的比表面积,对其吸附能力产生消极影响.      

潜江凹陷潜江组页岩中可溶有机质赋存空间表征及影响因素分析

为揭示潜江凹陷潜江组３４ 段第１０韵律(Eq３１０４ )页岩中可溶有机质的赋存空间及其影响因素,采用 XRD、 索氏抽提、低温氮气吸附、高压压汞、扫描电镜、TOC测试、热解等手段,以抽提前后页岩样品的孔隙结构变化特 征为基础,揭示页岩中可溶有机质的赋存空间、孔隙类型和孔隙结构,进而探讨影响页岩孔隙结构变化的主要因 素.研究表明,研究区页岩孔隙类型主要为粒间孔、黏土矿物层间孔.扫描电镜和能谱分析表明,页岩中可溶有 机质主要赋存在粒间孔和黏土矿物层间孔中.低温氮气吸附实验结果显示页岩孔隙结构分为２种类型,一种以 四周开放的平板状孔隙为主,孔隙多为宏孔(孔径＞５０nm),抽提后孔隙结构δ发生改变,仅增加了部分介孔－宏 孔;另一种孔隙类型较为复杂,多为开放型圆柱状及平板状孔隙,存在较多的宏孔(孔径＞５０nm),抽提后小孔径(孔 径２~１０nm)孔隙增加较多,孔隙结构更为复杂.石英及黏土矿物的存在促进了微孔及介孔的发育,有利于可溶有 机质在微孔以及介孔中的赋存,白云石促进了宏孔的发育,有机质主要赋存于生物成因的白云石粒间孔内.      

渝东南地区下寒武统牛蹄塘组页岩储层特征及甲烷吸附能力——以渝科1井和酉科1井为例

为探究渝东南地区下寒武统牛蹄塘组页岩储层特征及甲烷吸附能力,对渝科1井和酉科1井钻遇的牛蹄塘组富有机质页岩进行采样;根据场发射扫描电镜的观察结果,以及全岩X线衍射矿物、有机碳质量分数、有机质成熟度、比表面积和孔径等测试结果,分析页岩的储层特征;采用CH4等温吸附法测定页岩甲烷吸附饱和吸附量并讨论其主控因素,采用NLDFT法和BJH法计算页岩孔隙体积.实验测试结果表明:牛蹄塘组页岩硅质矿物质量分数平均为54.60%,黏土矿物质量分数平均为34.80%,主要为伊利石,有机碳质量分数平均为2.46%,等效镜质体反射率平均为3.12%.在页岩孔隙体积(0.614~400.000nm)中,中孔体积占61.7%,微孔体积占23.4%,微孔体积贡献主要的比表面积.微孔和宏孔主要存在于有机质,有机碳质量分数是影响页岩甲烷吸附能力的最主要因素.有机质成熟度大于2.7%以后,有机质中微孔体积、中孔体积和宏孔体积的比例相对稳定,对页岩甲烷吸附能力影响不大.硅质矿物质量分数的增加在一定程度上减弱页岩对甲烷的吸附能力.有机组分对渝东南地区下寒武统牛蹄塘组页岩吸附能力的评价至关重要,同时也应考虑无机矿物对页岩储层开发的影响.     

页岩黏土矿物CH_4/CO_2吸附规律的分子模拟

CH4和CO2在页岩黏土矿物中的吸附行为对页岩气的开采和CO2的封存具有重要意义。选取黏土矿物的主要成分蒙脱石为研究对象,构建层状裂缝型孔隙的分子模型,采用巨正则系综蒙特卡洛(GCMC)方法和分子动力学(MD)方法,在不同压力、不同温度条件下,研究不同狭缝孔隙宽度CH4和CO2气体的吸附行为,同时分析离子交换结构对吸附的影响。结果表明:CH4吸附符合Langmuir吸附规律,可以采用Langmuir方程进行拟合。随着温度的升高两种气体吸附量减小,随着压力的增大而增大;蒙脱石的离子交换结构对CH4的吸附影响较小,但促进对CO2的吸附;不同的狭缝孔隙宽度对应CH4和CO2的赋存状态不同,蒙脱石的离子交换结构影响CO2的赋存状态;平均作用势说明吸附层中分子间结合能力大于游离层,吸附态是CH4和CO2在蒙脱石狭缝中的主要赋存形式之一。基于CH4和CO2在页岩黏土矿物中的吸附规律,可为页岩气的勘探开发提供依据。     

陆相页岩岩相非均质性及储层孔隙发育特征：以四川盆地自流井组东岳庙段页岩为例

继四川盆地复兴地区涪页10井取得勘探突破后,侏罗系自流井组东岳庙段页岩油气表现出良好的勘探潜力。东岳庙段页岩发育独特的介壳灰岩夹层、黏土矿物含量高(质量分数最高可达60%),储层孔隙类型多样,纵向上具有很强的非均质性。以兴页X井为例,结合测录井资料、岩心观察、氩离子抛光扫描电镜等技术手段,重点剖析了东岳庙段陆相页岩岩相特征及其孔隙发育特征。建立了“夹层+矿物三端元”的陆相页岩岩相划分原则,将东岳庙段陆相页岩纵向上划分为6种岩相,即：介屑纹夹层型黏土页岩相;介屑纹夹层型混合页岩相;介屑灰岩相;粉砂介屑互层型混合页岩相;粉砂介屑互层型黏土页岩相;介壳韵律型混合页岩相。通过氩离子抛光扫描电镜观察发现,该套陆相页岩具有特殊的有机黏土复合体孔,其中介屑纹夹层型黏土页岩相有机孔类型最为发育,而介屑灰岩相有机孔不发育,主要发育粒内溶孔。压汞-氮气吸附联测结果显示6种岩相页岩的孔径分布无明显差异性。综合分析认为,有机质和黏土矿物在成岩演化过程中的相互作用是东岳庙段陆相页岩孔隙发育的主要因素。     

硬脆性泥页岩水化过程的微观结构变化

为解决硬脆性泥页岩地层的井壁失稳问题,利用X线衍射仪、扫描电子显微镜和CT成像数字岩心分析等,测试川西地区须家河组三段的岩样,分析硬脆性泥页岩水化过程中微观结构变化的过程和规律.结果表明:矿物颗粒间天然微孔缝的毛细管效应促进内部矿物水化,水化作用又促进次生孔缝的产生扩展,是导致微观结构发生变化直至宏观破坏的主要原因之一...     

渤海湾盆地济阳拗陷沙三段页岩气地质条件分析

沙河街组三段的湖相富有机质泥页岩是济阳拗陷常规油气的主力烃源岩,也是该拗陷页岩气勘探的重点研究层系.分析沙三段暗色泥页岩的地球化学指标、页岩储层特征、含气性等,探讨济阳拗陷沙河街组湖相泥页岩形成页岩气的地质条件.结果表明:沙河街组湖相泥页岩沉积厚度大,平均大于200m;有机碳含量高,干酪根类型好,以Ⅰ型为主,Ⅱ1和Ⅱ2为辅;成熟度以成熟—高熟为主,与美国产气页岩和中国南方上扬子地区海相富有机质页岩地球化学特征具有可比性.湖相泥页岩脆性矿物质量分数高,石英与碳酸盐岩所占比例大,黏土矿物质量分数为10%～30%,页岩储层裂缝类型多样.由于砂泥岩互层频繁,粉砂或砂质夹层孔隙可以有效改善页岩储层储集性能,为页岩气提供有效的储集空间.泥页岩层段气测显示异常,指示其良好的含气性.沙三段富有机质泥页岩是济阳拗陷页岩气勘探的优选层系,具有良好的页岩气勘探潜力.     

页岩气资源潜力评价的几个关键问题讨论

综合国内外的页岩气研究现状,认为页岩气是未来重要的补充能源,但其发展尚需要大量的工作;中国学者对页岩气的概念和资源评价方法的认识逐渐趋向于统一,关注的泥页岩评价指标主要是总有机碳、成熟度、连续厚度和泥页岩中脆性矿物含量.在对页岩气的定义进行限定的基础上,提出了含气泥页岩层段和泥页岩含气系统的概念,应用这种概念更有利于页岩气的资源评价和开发.除了常规的泥页岩评价指标外,应对泥页岩层段和系统中顶、底板的研究给予高度重视;提出了顶、底板主要特征,特别是不渗透岩层能封堵泥页岩中形成的天然气.在页岩气资源量计算中,应考虑到烃源岩纵横向上的非均质性,应用权重系数考虑不同厚度烃源岩的有机质丰度参数;同时,提出了一种新的泥页岩含气系统纵向单元精细划分方法.由于国内对页岩气中吸附气和游离气的测试方法尚不统一,对同一样品测试结果相差较大,缺乏相应的分析测试标准,因此提出了按照泥页岩总有机碳含量及氢指数确定含气量的方法;该方法尽管结果不一定很精确,但对于目前测试数据误差较大或缺乏的情况,能提供重要参考.页岩气资源评价总体上应兼顾评价方法的科学性、合理性、可靠性和可操作性;依据勘探程度选择评价方法,分类评价与分级评价相统一.最后,建议采用镜质体反射率与总有机碳的乘积和开采系数的关系图,来预测开采系数.     

鄂西宜昌地区五峰组-龙马溪组页岩储层特征及其脆性评价

依据鄂西宜昌地区五峰组-龙马溪组页岩X射线衍射全岩分析、X射线衍射黏土矿物分析、物性分析、含气性测试和地球物理测井等资料,对区内页岩储层发育特征和页岩脆性特征进行了研究和综合评价。结果表明:宜昌地区五峰组-龙马溪组页岩依次主要由石英、黏土矿物、长石、白云石、方解石、黄铁矿等组成;具有自底部“高硅、低黏土”页岩向上过渡为“低硅、高黏土”页岩的发育特征。页岩孔隙度主要为1.01%~1.77%,平均1.29%,渗透率主要为0.001×10-3~0.843×10-3 μm2,平均0.234×10-3 μm2,属于低孔特低渗储层;五峰组-龙马溪组下部页岩含气量普遍大于1 m3/t,厚度可达20 m。脆性矿物含量法脆性分析结果显示,页岩脆性指数分布于39.6%~89.6%之间,平均55.4%,其中底部10 m厚的页岩脆性指数均大于60%,利于储层压裂改造后形成复杂的裂缝网络系统。弹性参数法脆性分析结果显示,五峰组-龙马溪组页岩杨氏模量主要为25.2~67.5 GPa,平均38.9 GPa;泊松比主要为0.177~0.327,平均0.297;脆性指数主要介于8.5%~97.3%之间,平均33.2%;其中底部13 m厚的页岩具有典型高杨氏模量、低泊松比和高脆性指数的特征。页岩脆性综合评价结果表明,五峰组-龙马溪组底部9 m厚的页岩发育相对最优杨氏模量和泊松比条件,脆性属于中-高等程度,造缝能力强,可压裂性好。将页岩段划分为4类可改造储层,其中底部2 714.4~2 723.4 m段页岩具有泊松比相对最小、含气性最好、脆性最优和有机质含量高等特征,构成研究区最优改造层段。      

正安地区五峰组-龙马溪组页岩储层特征及控制因素

四川盆地以东的复杂构造变形带拥有巨大的页岩气资源潜力，但目前勘探开发不足。为了支撑复杂构造变形带的页岩气勘探开发，针对复杂构造变形带内正安地区五峰组-龙马溪组页岩钻井岩心，开展了矿物学、有机地球化学、岩石学分析测试，探讨了页岩储层特征及主控因素。正安地区五峰组-龙马溪组页岩储层石英质量分数高达60%~80%，以硅质页岩为主，脆性程度高。石英主要是无机成因，包括原生碎屑石英沉积和黏土矿物转化而成的次生石英。原生碎屑石英、层状黏土颗粒的压实脆裂增大了孔隙空间，但次生石英的沉淀、充填减小了矿物颗粒间的骨架孔隙。正安地区五峰组-龙马溪组页岩储层总w（TOC）高达5.8%，有机质中无定形腐泥组大于80%，沥青反射率介于2.6%~3.1%，有机质热解而成的有机孔显著增大了孔隙度，但有机孔隙后期遭受构造挤压变形，多坍塌成狭长的多边形。      

Influencing factors of gas content evaluation for shale gas： a case study of Lower Paleozoic Wuling fold belt in Upper Yangtze Basin

Factors of shale gas accumulation can be divided into the external and internal factors, according to accumulation mechanism and characteristics of shale gas. The internal factors mainly refer to parameters of organic geochemistry, mineral components and physical parameters. Six factors were presented in this study, i. e. organic matter, maturity, quartz, carbonate, clay mineral and pore. The external factors mainly refer to geologic environment of shale gas reservoir, including four factors： temperature, pressure, depth and thickness. Based on the experiment results of 26 samples of drilling cores from Wuling fold belt in Lower Paleozoic Silurian of the Upper Yangtze Basin, combined with the integrated analysis of geology, logging and test, the correlation of the gas content of shale gas to the above-mentioned ten factors was concluded. Six important evaluation indicators were preliminarily established in the gas-bearing core area of marine shale in the Upper Yangtze Basin.     

Influencing factors of gas content evaluation for shale gas: a case study of Lower Paleozoic Wuling fold belt in Upper Yangtze Basin

Factors of shale gas accumulation can be divided into the external and internal factors,according to accumulation mechanism and characteristics of shale gas． The internal factors mainly refer to parameters of or- ganic geochemistry,mineral components and physical parameters． Six factors were presented in this study,i．e． organic matter,maturity,quartz,carbonate,clay mineral and pore． The external factors mainly refer to geolog- ic environment of shale gas reservoir,including four factors: temperature,pressure,depth and thickness． Based on the experiment results of 26 samples of drilling cores from Wuling fold belt in Lower Paleozoic Silurian of the Upper Yangtze Basin,combined with the integrated analysis of geology,logging and test,the correlation of the gas content of shale gas to the above-mentioned ten factors was concluded． Six important evaluation indi- cators were preliminarily established in the gas-bearing core area of marine shale in the Upper Yangtze Basin．     

四川盆地长宁构造地区龙马溪组页岩孔隙结构及其分形特征

以四川盆地长宁构造地区古生界下志留统龙马溪组页岩为例,利用低压氮气吸附测试手段和分形法理论,分析了页岩的孔隙结构参数及分形维数,结合有机质含量和矿物组成分析,研究了页岩孔隙结构特征及其分形特征的影响因素。结果表明:龙马溪组页岩孔隙结构复杂,孔隙主要以两端开口的圆筒状孔、墨水瓶状孔等开放性孔为主,孔径主要在1~10nm之间,孔径主峰位于1.86nm附近;页岩平均孔径在1.807~4.343nm之间,与w(TOC)、石英含量呈负相关,与黏土矿物含量呈正相关,其中w(TOC)对其影响显著;页岩总孔容在0.010 76~0.025 04cm3/g之间,比表面积在5.416~25.958m2/g之间,页岩总孔容、比表面积与w(TOC)、石英含量呈正相关,与黏土矿物、碳酸盐含量呈负相关;页岩具有双重分形特征,大孔隙分形维数D₁为2.091 8~2.653 7,小孔隙分形维数D₂为2.724 8~2.857 5,说明大孔隙结构的复杂程度大于小孔隙;页岩孔隙的分形维数与比表面积和总孔容呈正相关,而与平均孔径呈负相关;与w(TOC)、石英含量呈正相关,与黏土矿物、碳酸盐含量呈负相关,其中w(TOC)、石英和黏土矿物含量对页岩孔隙结构复杂性影响较大。      

川东南地区志留系龙马溪组页岩孔隙结构特征

页岩储层的孔隙结构对页岩气资源评价和勘探开发具有重要意义。通过高压压汞法、低压氮气吸附法、氩离子抛光-场发射扫描电镜对川东南龙马溪组页岩微观孔隙结构特征进行了深入的研究,分析了微观孔隙发育影响因素。研究表明,页岩排驱压力比较高,孔隙分选差,退汞率极低,说明孔隙与喉道非常不均一;页岩比表面积为12.330~29.822 m2/g,平均为20.132m2/g;孔体积为0.015 9~0.094 7cm3/g,平均为0.044 5cm3/g;平均孔径为3.484~12.473nm,平均为7.400nm;主体孔隙为中孔,存在一部分的微孔和大孔,氮气吸附-脱附曲线表明孔隙形态以墨水瓶形孔和狭缝状孔为主。孔隙类型可分为有机质孔、原生残余孔、次生溶蚀孔、黄铁矿晶间孔、黏土矿物晶间孔、裂缝6种类型,其中原生残余孔、次生溶蚀孔可达微米级。有机碳含量、石英含量、黏土矿物含量、热演化程度均会影响微观孔隙发育,比表面积和孔体积随有机碳、石英含量的增加而增加;而随黏土矿物含量的增加,比表面积、孔体积呈减小趋势;适宜的热演化程度是纳米级孔隙发育的重要影响因素。