木里煤田煤系泥页岩储层特征研究

为深入研究青海省木里煤田聚乎更矿区三露天井田煤系泥页岩储层孔渗特征并评价其优级,通过孔径、X射线衍射、扫描电镜、孔渗等实验和测试分析,针对含煤岩系中泥页岩储层层位、储集层性质方面,对三露天井田中侏罗系煤系泥页岩储层孔隙类型及其特征做出定量分析。研究表明,研究区泥页岩储层存在粒间孔、粒内孔、溶蚀孔及微裂缝等4种微观孔隙类型。以黏土矿物聚合体粒间孔和层间粒内孔最为发育;Ⅳ型等温线和滞后回线表明泥页岩储层主体孔隙大小为2~50nm,孔隙类型以狭窄型为主,属中孔级别。样品主要组成矿物为石英和黏土矿物,其中黏土矿物以蒙脱石和伊利石为主;泥页岩储层更容易在外力作用下形成天然裂缝和诱导裂缝。储层的矿物组成和物性特征均表明木里组更有利于煤系页岩气的富集;所研究的三露天井田泥页岩储层的评价为后续的勘探开发提供了基础。     

柴北缘中侏罗统湖相泥页岩储层矿物组成与脆性特征

运用X射线衍射技术,对柴北缘中侏罗统46块岩心泥页岩样品和15块露头泥页岩样品进行了定性和定量分析。结果表明研究区泥页岩矿物成分中黏土矿物含量最高,介于33%~79.7%之间,平均54.3%;其次为石英,含量介于14.5%~57.8%之间,平均35.4%;碳酸盐矿物含量较少,总量一般介于0~13%之间,个别样品大于15%,露头样品与岩心样品矿物成分有差别。黏土矿物组合特征反映出研究区进入中成岩阶段,对应有机质演化的成熟阶段,具有适宜页岩油气形成的成熟度条件。扫描电镜显示,研究区泥页岩发育3种孔隙类型。与海相页岩相比,柴北缘中侏罗统泥页岩黏土矿物含量高但敏感性矿物含量低,石英、长石等脆性矿物含量偏低但达到湖相泥页岩开发标准,脆性指数平均为42.6%,整体上具有较好的脆性和可压性,有利于该区湖相页岩的压裂改造。     

东营凹陷泥页岩矿物组成及脆度分析

对东营凹陷泥页岩矿物组成、脆度进行了系统研究,并与北美页岩进行了对比。研究表明:东营凹陷沙三下和沙四上亚段泥页岩主要由黏土矿物、陆源碎屑矿物（主要指石英和长石）和自生非黏土矿物（主要指碳酸盐和黄铁矿）三部分组成;泥页岩黏土矿物含量平均只有25％左右,远低于海相泥岩和传统观点;石英含量平均为29%,远低于海相页岩;长石含量平均约5％,高于海相泥岩;自生的碳酸盐矿物含量较高,平均约37％;分析认为,陆相盆地面积较小、距物源区近以及相变快是导致研究区泥页岩矿物组成特征的主要原因。鉴于此,提出了新的脆度计算方法并计算了东营凹陷泥页岩的石英脆度、碳酸盐脆度和总脆度。对比发现,碳酸矿物盐含量与泥页岩脆度相关性较好,是影响泥页岩脆度的主要因素。最后指出:研究区泥页岩脆性较好,易于形成天然裂缝或被压裂,是页岩气潜在的有利储层。     

淮南煤田煤系泥页岩储层微孔特征及成因探讨

煤系泥页岩储层发育的微孔（孔径<2 nm）对泥页岩气吸附赋存具有重要意义。以淮南煤田石炭—二叠纪海相-海陆过渡相煤系泥页岩为研究对象,通过Ro,max、TOC、XRD和CO2吸附实验,揭示储层微孔结构特征,探讨微孔发育的控制因素及成因。研究表明：太原组、山西组和下石盒子组泥页岩有机质成熟度基本接近,处于低成熟-成熟阶段;三角洲平原亚相的下石盒子组TOC最高、黏土矿物最丰富、微孔最发育,其次为障壁砂坝-澙湖相的太原组,三角洲前缘和前三角洲亚相的山西组TOC最低,黏土矿物中等,微孔最不发育;微孔孔径分布发育峰1（0.366 5 nm）、峰2（0.457 7~0.627 2 nm）和峰3（0.821 6 nm）三个峰或区间。微孔孔容与TOC以及黏土矿物（高岭石和绿泥石）含量呈正相关,与脆性矿物含量呈负相关,推断储层主要发育有机质孔和黏土矿物孔,不同类型微孔的发育受控于不同沉积环境及成岩演化下有机碳含量和矿物成分差异。峰1对应微孔归因于黏土矿物孔为主,有机质孔少量,峰2为黏土矿物孔和有机质孔共同主导,峰3主要为有机质孔,少量黏土矿物孔;认为有机质孔为芳环层间孔（峰1+峰2）和芳环有序堆叠形成的柱状孔（峰3）,黏土矿物孔为高岭石和绿泥石矿物内部片层之间的空穴或经后期转化改造形成的微孔,以上也可能在有机质与黏土矿物的复合体中发育微孔。     

煤系泥页岩吸附性及其影响因素

为了揭示煤系泥页岩的吸附与含气特征,基于山西省域煤田、准噶尔盆地等地200余件煤系泥页岩的含气量、等温吸附、高压压汞、液氮吸附及XRD衍射等实测数据,对煤系泥页岩吸附性与含气性特征进行了分析,并对其影响因素进行了讨论。结果表明煤系泥页岩实测含气量0~5.87 cm³/g,集中于0.90~2.00 cm³/g;最大吸附量V_L0.11~6.3 cm³/g,平均为1.57 cm³/g;p_L 0.16~8.65 MPa,平均为3.28 MPa;V_L与孔隙度、有机质丰度、有机质成熟度、黏土矿物质量分数呈现出正相关关系,与伊蒙混层质量分数、平均孔径呈现出负相关关系。     

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。     

淮南煤田石炭-二叠系泥页岩层系分布与沉积环境分析

基于钻孔岩心观察、室内试验测试以及结合前人研究成果,探讨了淮南煤田石炭-二叠系泥页岩层系分布特点及其沉积环境演化。结果表明:太原组、山西组和下石盒子组、上石盒子组均发育了不同厚度的泥页岩层系,泥岩岩石类型包括粉砂质泥岩、暗色泥岩和高岭石泥岩。太原组发育浅海相的碳酸盐岩和碎屑组成的含煤沉积,部分沼泽、湖泊相发育了泥岩;山西组为海退系列的水下三角洲平原沉积,下部厚约10m的暗色泥岩段有机质含量相对较高,为研究区内主要赋页岩气层段,上部为分流河道沉积,泥岩发育不稳定;下石盒子组与上石盒子组河流作用增强,沉积环境更靠近陆地一侧,不利于有机质的聚集,沉积泥岩有机质含量相对较低。山西组和下石盒子组为本区富有机质泥岩的富集层段,更具生气潜力。     

泥页岩储层岩石力学特性及脆性评价

泥页岩储层的岩石力学特性对油气开发影响极大,进行泥页岩力学特性和脆性评价方面的研究,可以为泥页岩油钻井和压裂设计工作提供技术支撑。实验研究表明,泥页岩抗压强度与围压、杨氏模量成正相关;体积应变量随杨氏模量减小而增大,随泊松比增加而增加;泥页岩破坏在低围压下以劈裂式破坏为主,高围压时多出现剪切式破坏。泥页岩的脆性与其弹性参数和矿物组成关系密切,通过数值模拟和实验测量,综合弹性参数和矿物组分两种方法提出了一种新的脆性评价方法-弹性参数与矿物成分组合法(EP &; MC Method),并实现了单井脆性评价,效果较好。脆性评价既是储层岩石力学特性分析的重要内容,也是压裂选层的重要依据。

     

深部硬脆性泥页岩含水率与强度分布规律研究

泥页岩井壁稳定问题是钻井工程中经常遇到的一个十分复杂且带有世界性的难题。所取岩芯为准噶尔盆地沙窝地区块垮塌严重的深部泥页岩,通过室内试验测定泥页岩不同含水率条件下强度参数（内聚力、内摩擦角、弹性模量、泊松比）值,对试验数据进行回归分析,得出泥页岩含水率与其强度参数的分布规律;并根据渗流力学原理对泥页岩含水率的分布规律做了理论推导。研究结果为计算水化后泥页岩井壁围岩的应力及评价井眼稳定性提供了试验依据和理论基础。     

基于孔隙度分级的页岩脆性矿物指数预测方法

均分权值计算法是目前应用最为广泛的一种弹性参数法,但该方法在孔隙度变换范围比较大的地区存在适应差的问题,针对这一问题,通过研究提出一种基于孔隙度分级的弹性参数法。该方法最主要的优点体现在,采用孔隙度分级的思想来获得准确度更高的页岩脆性矿物指数预测。研究成果在某地区S井的应用效果表明,提出的方法预测精度要远好于目前常用方法,这说明,本方法能够被用来更好地指导研究区的脆性矿物指数预测。     

泥页岩主要黏土矿物组分甲烷吸附实验

为了从深层次揭示控制黏土矿物天然气吸附能力的主要因素, 选择不同来源和成因的泥页岩中的常见黏土矿物进行了甲烷等温吸附实验.分析显示不同类型的黏土矿物气体吸附能力差异明显, 各种黏土矿物甲烷吸附容量次序为蒙脱石＞＞伊蒙混层＞高岭石＞绿泥石＞伊利石＞粉砂岩＞石英岩.黏土矿物结晶结构决定了矿物片层之间的层间孔隙和聚合体颗粒之间粒间孔隙的形态和大小, 从而决定着其表面积和气体吸附性能.黏土矿物甲烷吸附能力与电镜扫描所反映的微孔隙发育程度密切相关.研究表明, 黏土矿物的气体吸附能力不仅与黏土类型有关, 而且明显受成岩演化程度和岩石成因的影响.此外, 随粒度减小孔隙连通性和内表面积的不断增加, 黏土矿物气体吸附能力有所升高.      

川南煤田龙潭组煤系泥页岩气与煤层气组合模式及合采前景分析

文中研究的上二叠统龙潭组煤层及其顶底板泥页岩含气性特征、组合模式及合采对煤系气勘探开发意义重大。为改变煤层气产业低产低效长周期的现状,实现综合效益的目标,将龙潭组作为目标层进行研究;简述了川南煤田龙潭组含气泥页岩与煤层的组合模式,并初步探讨了上述组合模式合探合采的必要性、条件和前景,并提出了开展综合勘探开采的建议。     

太原西山七里沟石炭系煤系页岩组成结构及热解特征分析

以太原西山煤田七里沟石炭系煤系页岩为研究对象,采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和热重质谱(TG-MS)研究其矿物组成、结构特征及热解行为。结果表明:(1)东大窑段底部页岩中黏土矿物含量最高,对热解生烃的促进作用最大;(2)畔沟段、晋祠段和毛儿沟段页岩为Ⅲ型干酪根,东大窑段页岩均为Ⅱ型干酪根。畔沟段页岩中芳香类化合物含量最多,东大窑段底部页岩的生烃潜力‘A’最大,脂肪结构最为富集;(3)400℃之前,毛儿沟段页岩的热失重量最大,C_2H_6生成强度最大,受沉积环境影响,产生大量含硫气体;400～650℃,东大窑段底部页岩的热失重量最大,CH_4等烃类气体生成强度最大;650～950℃,畔沟段页岩的热失重量较大,生成大量H_2和C_6H_6;(4)样品的热解参数与其结构参数有关,随着脂肪结构占比和生烃潜力"A"的增大,400～650℃的热失重量增大;随着芳香结构占比和芳香缩聚程度指数DOC_1的增大,650～950℃的热失重量分段性增大;随着有机质成熟度‘C’的增大,最大热失重速率峰温分段性减小。     

淮南煤田煤系砂岩含气性分析

为查明淮南煤田煤系致密砂岩气赋存,通过测井解释成果分析,深入剖析了淮南煤田煤系砂岩气的含气性分布特征。研究结果表明:淮南煤田砂岩气主要赋存于二叠系煤系地层的粉砂岩中,不同钻孔显示砂岩气储层层数不等,潘三矿没有砂岩气储层,丁集矿致密砂岩气储层从含气层-气水同层-低产气层-气层的层数从4层到至9层,含气层数及富气差异程度明显,石炭系没有明显含气储层,没有砂岩气赋存;研究区二叠系砂岩气与煤系其它类型成因气存在5种共生组合关系:顶部页岩气向下运移形成砂岩气、底部煤层气向上运移形成砂岩气、顶底部页岩气向中间砂体运移形成砂岩气、顶部煤层气和底部页岩气向中间砂体运移形成砂岩气、底部页岩气向上运移形成砂岩气。     

川南地区下古生界页岩气储层矿物组成与脆性特征研究

应用X射线衍射(XRD)分析技术,对川南地区下古生界下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组两套海相页岩气储层岩心样品进行了矿物组成与脆性特征研究。结果表明,川南地区筇竹寺组和龙马溪组海相页岩具有差异的矿物组成和含量特征。筇竹寺组页岩中,石英含量最高(28.4%~42.8%,平均35.7%),黏土矿物含量次之(25%~35.3%,平均28.7%),碳酸盐矿物含量较低(1.4%~21.7%,平均11.2%)。龙马溪组页岩中,黏土矿物和碳酸盐矿物含量高,前者为13.4%~66.1%(平均34.7%),后者为14.6%~80.0%(平均35.9%),石英含量相对较低(5.2%~41.4%,平均21.0%)。另外,这些页岩中还含有少量黄铁矿、长石、白云石等其他矿物。总的来说,该区下古生界海相页岩的矿物组成特征与北美海相页岩比较相似。川南地区筇竹寺组和龙马溪组页岩中脆性矿物丰富、含量高,前者为55.6%~73.9%(平均64.1%),后者为26.9%~86.6%(平均62.5%),整体上具有良好的脆性和可压性,有利于该区海相页岩气的压裂改造。     

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。     

泥页岩储层孔隙度测量方法分析与评价

泥页岩属于非常规储层,孔隙度普遍小于10%,渗透率普遍低于1 mD。低孔低渗的特征致使常规实验方法和测井解释方法难以准确获取其孔隙度值。这里选取沧东凹陷孔二段泥页岩样品,对其孔隙度分别进行压汞法、气测法、液测法以及核磁共振法的测量,并将核磁共振实验与核磁共振测井的孔隙度值进行对比。结果表明,核磁共振技术是获取泥页岩孔隙度相对适用的方法,高精度核磁共振仪器在选择较小回波间隔(T_E=0.1 ms)的条件下,可测得更为全面的泥页岩孔隙度值。在有机质含量较高(TOC≥9%)的泥页岩层段,核磁共振测井信噪比呈现出一定的相关性,低信噪比可能是造成核磁共振测井获取孔隙度值偏高的原因。因此在实际测井评价过程中,要考虑信噪比的影响。     

泥页岩储层脆性评价实验研究——以贵州岑巩地区下寒武统牛蹄塘组泥页岩为例

泥页岩的压裂改造效果很大程度上由其脆性决定,开展泥页岩的脆性评价实验研究,可为页岩气田的开发与增产提供技术支撑。贵州岑巩地区下寒武统牛蹄塘组泥页岩层系内页岩发育良好,矿物组份复杂,非均质性强。通过对TX1井岩芯样品分别展开全岩矿物X-射线衍射、地层条件下的三轴压缩应力实验以及物性测定实验,系统分析矿物组成和岩石力学特征,并以实验结果为基础分析矿物成分与岩石物理参数的关系,明确了目的区域常规物性普遍较差,总体具有低孔-超低渗特征。该实验测试数据及取得的认识为该地区泥页岩层段的脆性评价研究能够提供一定指导。     

永城煤田石炭二叠纪煤系成因分析与聚煤特征

根据成因地层分析和沉积环境分析的方法,在永城煤田石炭二叠纪煤系识别出三种沉积体系、11个生长层序。重点分析了陆表海潮下碳酸盐岩沉积和碎屑潮坪沉积特征,认为灰岩在微观特征、微相类型上由上而下的有规律变化,符合向上变浅的缓坡型陆表海沉积模式。潮坪沉积物以潮道发育、砂泥混合坪标志明显为特征。三角洲则表现为浅水沉积性质。有价值的煤层形成于废弃碎屑潮坪泥炭沼泽和下三角洲平原泥炭沼泽。泥炭沼泽几乎不受咸水和活动碎屑体系的影响是主要煤层低硫低灰的原因。     

湖南涟源凹陷下石炭统测水组泥页岩矿物组分与脆性特征研究

应用X射线衍射(XRD)分析技术对湖南涟源凹陷石炭系测水组泥页岩进行矿物组成与脆性特征研究.结果表明,涟源凹陷石炭系测水组泥页岩中矿物成分复杂,石英含量最高,平均72.61%,粘土矿物含量次之,平均19.46%,含有少量的长石、白云石、黄铁矿和方解石,平均质量分数分别为4.02%,4.75%,2.01%和1.66%.总体来说,该地区石炭系测水组页岩的矿物组成特征与北美woodforth页岩比较相似.涟源凹陷测水组页岩中脆性矿物丰富、含量高,脆性指数平均0.8.研究表明涟源凹陷测水组泥页岩整体上具有良好的脆性特征,有利于该区页岩气的压裂改造.