川渝地区龙马溪组页岩孔隙结构演化研究

页岩储层孔隙结构是影响页岩气赋存形式和流动行为的关键因素,有关孔隙结构演化的研究受到越来越多的关注.利用低压氮气吸附、脱附实验分析了不同成熟度龙马溪组页岩地质实际样品的孔隙结构特征.结果表明:随着热成熟度的升高,龙马溪组页岩氮气吸附脱附曲线迟滞环形态由H3型向H2型演变,这说明龙马溪组页岩在成熟阶段以黏土矿物有关的狭缝形孔隙为主、有机质孔不发育的孔隙结构,逐渐转变为过成熟阶段由狭缝形孔和圆柱形孔等不同形态和孔径的多种孔隙类型(有机质孔和矿物基质孔)所构成的具复杂网络效应的孔隙结构(墨水瓶结构).有机质孔隙的形成与发育导致不同成熟度的龙马溪组页岩在孔隙体积、比表面积和孔径分布上存在显著的差异,造成孔隙结构的转变.影响页岩孔隙结构的因素包括成熟度、总有机碳(TOC)含量和矿物组成,其中TOC含量和成熟度共同控制页岩孔隙发育,TOC含量控制页岩孔隙发育程度,成熟度决定页岩孔隙发育阶段,矿物组成对孔隙结构的影响居次要位置.基于以上研究,海相Ⅰ～Ⅱ型富有机质页岩孔隙演化可大致划分为三个阶段:原生孔隙压实和次生孔隙开始形成阶段(Ro,V<2.0％)、次生孔隙大量发育阶段(2.0％≤Ro,V<3.6％)和孔隙消亡阶段(Ro,V≥3.6％).     

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。     

黔北地区牛蹄塘组页岩有机质富集及有机质孔隙发育机制研究

基于上扬子黔北地区下寒武统牛蹄塘组典型钻孔剖面,通过对代表性样品TOC含量、矿物组成、主量元素、微量元素、孔隙特征等测试分析,对黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩有机质特征、沉积环境以及孔隙发育机制开展了系统研究,为黔北地区牛蹄塘组页岩气的勘探提供参考。黔北地区牛蹄塘组中、下段发育富有机质页岩,TOC含量平均值为2.53%,TOC含量大于2.0%的富有机质页岩累积厚度约80 m。对氧化-还原环境敏感参数U/Th、Mo/Al和U/Al的研究表明,富有机质页岩形成于强还原性的沉积环境。牛蹄塘组中段富含黏土矿物的中等TOC含量页岩段较底部贫黏土矿物的高TOC含量页岩段孔体积和孔比表面积更高,有机质孔发育更好,可能与剖面下段排烃效率较高有关。富含黏土矿物的中等TOC含量页岩黏土矿物粒间孔较为发育,为生烃期原油或者运移沥青提供了一定的储集空间,并在更高热演化条件下二次裂解成气产生有机质孔。牛蹄塘组中段中等TOC含量页岩段较底部的高TOC含量页岩段为更有利的页岩气富集层段。     

富有机质泥页岩微纳米孔隙系统演化特征及模式研究新进展

富有机质泥页岩孔隙系统演化特征及其模式的研究有助于完善页岩油气微纳米储层地质理论,进一步揭示页岩油气富集成藏机理,并促进页岩油气综合地质评价与勘探开发.通过综述富有机质泥页岩孔隙系统特征及发育演化影响因素,简述了泥页岩复杂孔隙系统研究发展历程,分析了自然成熟序列泥页岩和模拟序列泥页岩孔隙系统演化特征,总结了国内外富有机...     

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。     

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。     

柴北缘盆地YQ-1井中侏罗统石门沟组泥页岩纳米孔隙特征及影响因素

柴达木北缘(柴北缘)盆地侏罗纪是典型的陆相湖沼盆地,是目前具有页岩气潜力的盆地之一。本文运用氮气吸附、有机碳含量、有机质成熟度、全岩X衍射分析等方法,对柴北缘鱼卡地区YQ - 1井中侏罗统石门沟组泥页岩的纳米孔隙特征及控制因素进行研究。结果表明,石门沟组泥页岩纳米孔隙结构复杂,根据吸附回线及孔径分布特征可划分为两类,第一类以一端不透气性孔和开放性平行板状狭缝孔为主,孔径主要集中在3～5 nm范围内,呈单峰状分布;第二类则以一端不透气性孔和开放性倾斜板狭缝孔为主,孔径主要分布在3～5 nm和8～14 nm范围内,呈双峰状分布。孔径小于50 nm的微孔和介孔是比表面积和孔体积的主要贡献者;黏土矿物含量与微孔、介孔、总孔体积呈正相关;在较低的成熟度制约下,泥页岩有机质孔隙基本不发育,有机质丰度较高的石门沟组上段H9泥页岩TOC含量与微孔、介孔、总孔体积呈负相关性,有机质丰度较差的下段H8泥页岩TOC含量与孔体积相关性则不甚明显;孔隙结构及孔径分布受沉积环境水动力条件影响;黏土矿物是石门沟组泥页岩纳米孔隙的主要提供者,是孔隙发育的主控因素,TOC含量与沉积环境也会对泥页岩孔隙发育产生一定影响。     

四川盆地长宁地区志留系龙马溪组页岩孔隙特征及发育控制因素

利用四川盆地长宁地区龙马溪组产气层岩芯扫描电镜图像研究泥页岩储层孔隙特征,根据泥页岩成分和孔隙格架矿物,将孔隙分为三大类,并从TOC含量、岩性及矿物成分、热演化程度等方面讨论其对孔隙的影响。认为无机孔隙的形态受格架矿物的形态控制,有机质孔隙的形态受热演化程度控制。相关性分析显示龙马溪组孔隙类型主要为有机质孔隙,影响孔隙的主要因素是有机质含量,其次是热演化程度和矿物含量。从储层特征出发分析了研究区内孔隙类型和孔隙发育的控制因素,为储层基础评价研究提供了思路。     

页岩孔隙空间的形成与演化及孔隙对含气性的影响

虽然页岩气的勘探已经在北美以及中国取得了突破,但是对页岩中孔隙空间的形成与发育仍然存在较大的争议,页岩中是否存在有效的孔隙,这些孔隙与气体的赋存有何联系都需要解答。本文对不同地区、不同岩石类型以及不同热成熟度的页岩进行微观分析,对比前人的研究,同时结合四川盆地龙马溪组页岩的实际分析数据,将页岩划分为富有机质页岩和含粉砂质泥页岩。富有机质页岩中有机质纳米孔是主要的孔隙类型,同时也是气体聚集与吸附的主要空间,有机质孔隙度与有机质含量、热成熟度密切相关;含粉砂质泥页岩中以粒间、粒内溶蚀孔为主,由于有机质含量较少,因而受热成熟影响很小。对页岩的孔隙形成机理分析发现,富有机质页岩孔隙度与有机质含量呈正相关,特别是与初始有机碳含量密切相关,因此恢复初始有机碳的含量是评价页岩含气量与含气性的关键。在热演化程度较低时（Ro < 0.6%）,页岩中有机质孔隙不发育,页岩几乎不含气;随着热演化程度升高（Ro = 0.8%）,页岩微孔隙发育,此时页岩以吸附气为主;随着热演化程度增大（Ro > 1.2%）,微孔逐渐向中孔和宏观孔转化,总的比表面积减小,页岩中游离气含量开始增加,吸附气含量减少。     

川东南地区五峰-龙马溪组深层超压富有机质页岩孔隙结构分形特征及其地质意义

为明确川东南地区五峰-龙马溪组深层超压富有机质页岩的微观孔隙结构及其分形特征,以丁山-东溪地区五峰-龙马溪组深层超压富有机质页岩为研究对象,在查明页岩岩矿学和地球化学特征基础上,综合运用高分辨率扫描电镜、低温气体(CO₂、N₂)吸附以及高压压汞等研究手段,定量表征五峰-龙马溪组深层超压不同岩相富有机质页岩的微观孔隙结构特征.基于分形理论,利用低温CO₂、N₂吸附实验、高压压汞手段获得页岩不同尺度孔隙的分形维数,揭示页岩孔隙结构特征、矿物组成、TOC含量和分形维数的关系及其地质意义.研究表明,川东南丁山-东溪地区五峰-龙马溪组页岩样品普遍发育有机孔、无机孔(粒间孔和粒内孔)以及微裂缝;孔隙形态主要为楔形、狭缝型以及平行板状等;孔径分布呈多峰型,中孔为总孔隙体积的主要贡献者(约占59%),微孔为总孔隙体积的次要贡献者(约占35%),大孔对总孔隙体积的贡献较小.受矿物类型和含量、TOC含量和成岩作用等因素的共同影响,不同岩相页岩孔隙演化存在差异,最终造成现今储层的强非均质性和复杂的孔隙结构特征.研究区五峰...     

四川盆地下古生界黑色页岩纳米孔隙形态的影响因素及其地质意义

以场发射扫描电镜与Pores and Cracks Analysis System （PCAS） 图像处理软件为主要研究手段,以形状系数为孔隙形态表征参数,并选取低压N2吸附等为辅助研究手段,对四川盆地及周缘地区的典型钻井A-D 井龙马溪组及筇竹寺组黑色页岩中纳米孔隙的形态特征进行定量研究。研究发现黑色页岩纳米孔隙形态受孔隙类型（赋存位置）、有机质显微组分、地层埋藏深度、热成熟度及孔隙尺寸等因素综合控制。具体体现在：（1） 有机质孔、粒间孔和粒内孔所占比例、孔径分布与孔隙形态具有明显差异,反映这三类孔隙的演化受成岩作用的影响不同。（2） 固体沥青纳米孔隙比其他显微组分中的纳米孔隙更加规则。（3） 与埋藏深度密切相关的压实作用很可能会在垂向上压缩孔隙,一方面令孔径缩小,另一方面让孔隙形态往狭长–裂缝形发展。（4） 有机质孔形态随热成熟度升高总体上会变得更加规则,但这种趋势可能会被孔隙间的合并及压实作用等破坏。（5） 面积更小的孔隙形态往往比面积更大的孔隙更规则。初步研究显示固体沥青纳米孔隙形态代表着高过成熟页岩气储层中主体储集空间所处压力环境,但固体沥青纳米孔隙形态随孔隙压力的演化模式及利用固体沥青纳米孔隙形态表征其所在层系异常高压维持状况及页岩气保存状况的可能性尚需进一步研究。     

四川盆地下古生界黑色页岩纳米孔隙形态的影响因素及其地质意义

以场发射扫描电镜与Pores and Cracks Analysis System （PCAS） 图像处理软件为主要研究手段，以形状系数为孔隙形态表征参数，并选取低压N2吸附等为辅助研究手段，对四川盆地及周缘地区的典型钻井A-D 井龙马溪组及筇竹寺组黑色页岩中纳米孔隙的形态特征进行定量研究。研究发现黑色页岩纳米孔隙形态受孔隙类型（赋存位置）、有机质显微组分、地层埋藏深度、热成熟度及孔隙尺寸等因素综合控制。具体体现在：（1） 有机质孔、粒间孔和粒内孔所占比例、孔径分布与孔隙形态具有明显差异，反映这三类孔隙的演化受成岩作用的影响不同。（2） 固体沥青纳米孔隙比其他显微组分中的纳米孔隙更加规则。（3） 与埋藏深度密切相关的压实作用很可能会在垂向上压缩孔隙，一方面令孔径缩小，另一方面让孔隙形态往狭长–裂缝形发展。（4） 有机质孔形态随热成熟度升高总体上会变得更加规则，但这种趋势可能会被孔隙间的合并及压实作用等破坏。（5） 面积更小的孔隙形态往往比面积更大的孔隙更规则。初步研究显示固体沥青纳米孔隙形态代表着高过成熟页岩气储层中主体储集空间所处压力环境，但固体沥青纳米孔隙形态随孔隙压力的演化模式及利用固体沥青纳米孔隙形态表征其所在层系异常高压维持状况及页岩气保存状况的可能性尚需进一步研究。     

Controlling Factors of Organic Nanopore Development: A Case Study on Marine Shale in the Middle and Upper Yangtze Region,South China

The Upper Ordovician Wufeng-Lower Silurian Longmaxi and the Lower Cambrian Qiongzhusi shales are the major targets for shale gas exploration and development in China. Although the two organic-rich shales share similar distribution ranges and thicknesses, they exhibit substantially different exploration and development results. This work analyzed the nanopore structures of the shale reservoirs in this region. Pore development of 51 shale samples collected from various formations and locations was compared using the petromineralogical, geochemical, structural geological and reservoir geological methods. The results indicate that the reservoir space in these shales is dominated by organic pores and the total pore volume of micropores, mesopores, macropores in different tectonic areas and formations show different trends with the increase of TOC. It is suggested that organic pores of shale can be well preserved in areas with simple structure and suitable preservation conditions, and the shale with smaller maximum ancient burial depth and later hydrocarbon-generation-end-time is also more conducive to pore preservation. Organic pore evolution models are established, and they are as follows: ① Organic matter pore development stage, ② Early stage of organic matter pore destruction, and ③ late stage of organic matter pore destruction. The areas conducive to pore development are favorable for shale gas development. Research results can effectively guide the optimization and evaluation of favorable areas of shale gas.     

Variation in Pore Space and Structure of Organic-rich Oil-prone Shales from a Non-marine Basin: Constraints from Organic Matter and Minerals

Organic matter (OM) and minerals are major particle components of lacustrine shales. The influence of OM and minerals on pore space and structure in organic-rich oil-prone shales containing a large range of total organic carbon (TOC) contents is poorly understood. In this study, we investigated the variation in pore space and structure of low mature lacustrine shales in the Songliao Basin (NE China), based on a study of the mineralogy, petrography, geochemistry, and geophysical properties of shales. Different pore types make markedly different contributions to the mineral surface area (MSA) and pore volume (PV) of the shales. There exists a negative correlation between MSA/PV and TOC in mesopores (r2 = 0.75/0.65) and macropores (r2 = 0.74/0.68), and a positive correlation in micropores (r2 = 0.59/0.64), which are associated with the variation of mineral and TOC contents. A positive relationship between the throat/pore ratio and TOC (r2 = 0.82) shows an increase in throat radius and decrease in pore radius with increasing TOC content. This relationship is supported by the reduction in mean pore diameter (MPD) for large pores and increase in MPD for small pores. These variations are related to the decreased pores by quartz plus feldspar (Q + F) content, increased throats by clay minerals, and enhanced pore-fill by OM. We propose that the variation of OM and minerals is a key control on the pore space and structure of low mature organic-rich oil-prone shales.     

渝东南渝页1井下志留统龙马溪组页岩孔隙特征及其主控因素

富有机质黑色页岩的孔隙结构控制了页岩气的赋存状态和储气量。中国南方地区下志留统是页岩气发育的最重要层位之一。为研究页岩的孔隙特征及其主控因素,对以下志留统龙马溪组页岩气为勘探目标的渝页1井的岩心进行系统的采样,并进行了比表面和孔径、有机质成熟度(Ro)、显微组分、总有机碳(TOC)含量、全岩X射线衍射和粘土矿物含量等一系列分析测试。结果显示,黑色页岩的孔径主要分布于2~5 nm,即以中孔隙为主;中孔体积占总体积的70%左右,微孔体积和宏孔体积分别占10%和20%左右。页岩孔隙结构(微孔体积、中孔体积和宏孔体积)和组成(碎屑矿物成分、粘土矿物成分、TOC和Ro)的相关关系分析表明：粘土矿物对微孔体积和中孔体积都具有控制作用,并且对中孔体积的控制作用更加显著;陆源碎屑含量的增加有利于宏孔体积的增加;有机质成熟度较高时和高成熟度有机碳含量都与宏孔隙体积呈正相关,这可能与高成熟有机质中nm级显微裂缝的发育导致宏孔体积增加有关。     

泥页岩有机质孔隙差异特征及影响因素分析 ——以我国典型海相、陆相、过渡相储层为例

泥页岩中有机质孔隙是有机质向烃类转化的产物,也是烃类重要的纳米级赋存空间。以我国不同沉积相泥页岩（鄂尔多斯盆地延长组、四川盆地东南缘龙马溪组和牛蹄塘组、南华北盆地山西组）为研究对象,通过有机地球化学和微区分析等手段对有机质孔隙发育特征及影响因素进行了精细表征和深入探讨。结果表明:TOC与孔隙参数的相关性随热成熟度的增加展现出规律性变化,表明热演化是有机质孔隙发育的主要驱动因素。除热成熟度外,四组样品中有机质孔隙的发育特征受多种因素影响:延长组有机质孔隙处于形成阶段,多数有机质不发育孔隙,孔隙的形成主要受有机质类型和显微组分的影响。龙马溪组有机质孔隙普遍发育,为孔隙发育的高峰阶段,有机—无机相互作用制约着孔隙的结构和形貌特征。牛蹄塘组因排烃作用较为完全而处于孔隙收缩阶段,已有较多有机质孔隙被压实而消失,孔隙形态主要受控于微裂隙和有机质—黏土复合体的发育情况。山西组因过高的热演化程度引起有机质结构塌陷,且保存条件极差,处于孔隙的转化和消失阶段;有机质孔隙的发育情况与有机质类型和内部结构直接相关,并受保存条件的严重影响。相关结论有助于深刻理解页岩油气资源赋存富集机理,促进页岩油气资源的勘探开发。     

基于压机热模拟实验的页岩孔隙演化特征

富有机质页岩微观孔隙结构是影响页岩油气富集的重要因素,但热演化过程中的孔隙结构变化特征不甚清楚,是当前领域研究的难点.用新疆三塘湖盆地中二叠统芦草沟组低成熟油页岩样品开展高温高压半封闭体系热模拟实验,对各温度阶段的样品进行抽提,利用低温吸附技术定量表征未抽提和抽提样品的孔隙结构,揭示低熟到过成熟页岩样品的孔隙演化特征.结果表明:低熟-成熟阶段,中、大孔量随热模拟温度上升而降低,微孔量先降低再升高,高压及滞留油/沥青对所有孔隙均有一定的抑制作用;高-过成熟阶段,孔含量明显上升,残留沥青中会产生微孔及中、大孔.在热模拟实验中温度、压力条件对孔隙结构具有重要影响,有机质演化产物与孔隙演化趋势紧密相关.