四川盆地志留系龙马溪组页岩储集空间及矿物组成特征

基于四川盆地长宁县双河镇下志留系龙马溪组新鲜露头剖面野外考察,通过SEM、矿物含量等分析,研究龙马溪组页岩岩石学特征、矿物组成特征和储集空间类型,并讨论页岩储集空间的影响因素以及储层矿物组成的特征.结果表明：发育有黄铁矿孔隙、黏土矿物晶间微孔和微裂纹、有机质孔隙、层间页理缝等4种储集空间,岩相类型、矿物组成、成岩作用控制着储集空间;研究区龙马溪组页岩储层矿物特征明显,对页岩气的开采具有重要意义.     

基于统计学方法的页岩孔容预测

页岩气储集空间与储层矿物特征关系密切,以四川盆地东缘龙马溪组页岩为研究对象,利用矿物组成、微量元素、地球化学等测试结果,结合低温氮气吸附法和高分辨率成像技术,采用多元统计分析方法,建立了页岩孔容预测方程,并分析孔隙分布特征和影响因素。结果表明,龙马溪组中部和底部页岩组分含量差异较大,生物成因的自生石英发育是龙马溪组底部石英含量高的主要原因;页岩纳米级孔隙以2~5 nm为主,对孔容贡献率介于64.2%~70.1%;建立的页岩组分含量与孔容的预测模型高度显著。脆性矿物孔、黏土矿物片间孔及其粒内孔是富黏土矿物页岩的主要孔隙类型,孔隙呈微缝状,小于2 nm孔隙不发育;有机质含量是富有机质页岩孔容大小的主控因素,有机质孔的面孔率介于8.8%~12.5%;有机质含量及成熟度是小于2 nm微孔发育的主控因素,大于50 nm孔隙的发育则受控于黏土矿物、石英及长石含量。      

渝东五峰组-龙马溪组页岩矿物成分与孔隙特征分析

页岩的矿物成分和孔隙特征对页岩气成藏和开采具有重要意义。四川盆地渝东石柱县打风坳地区五峰组-龙马溪组富有机质页岩广泛发育,应用X射线衍射技术对其矿物成分特征进行研究,发现五峰组-龙马溪组页岩矿物成分包含石英、长石、方解石、白云石、黄铁矿、伊利石、伊/蒙混层和绿泥石。脆性矿物含量(50%)和黏土矿物组合特征表明五峰组-龙马溪组是宜于页岩气形成与开采的有利层位。应用氩离子抛光-扫描电镜方法对页岩微纳孔隙特征展开研究,发现无机孔、微裂缝和有机孔3种孔隙类型。无机孔主要包括粒间孔、黄铁矿晶间孔、黏土矿物层间孔和溶蚀孔,孔径数百纳米至数微米;微裂缝包括构造裂缝和解理缝,缝长集中于3~10μm,缝宽数百纳米。有机孔主要发育在有机质内部,呈片麻状或蜂窝状,孔径30~200 nm,连通性较好。总体而言,五峰组页岩中最主要的孔隙类型是溶蚀孔,龙马溪组页岩中主要发育粒间孔和有机孔。     

沉积相带对川南龙马溪组页岩气富集的影响

为查明沉积相带对川南龙马溪组页岩气富集的影响,结合地层分布、岩性特征、沉积构造、有机碳含量、矿物组成、储集空间类型等特征,对龙马溪组页岩沉积相类型进行划分,并探讨沉积相带对有效页岩发育的影响,以期为页岩气富集条件评价提供依据。通过研究区6口页岩气井的钻井岩心观察,结合测井响应、实验测试分析,将龙马溪组划分为浅水泥质陆棚亚相、半深水陆棚亚相和深水陆棚亚相3种沉积亚相类型。有机碳含量、有效页岩的发育和分布、矿物组成以及孔隙发育特征是影响页岩气富集的关键因素,而这些因素均受控于沉积相带:沉积水体越深TOC含量越高,距离沉积中心越近TOC含量越高;龙马溪组地层厚度较大,但有效页岩厚度并不大,深水陆棚亚相沉积层段为页岩气富集的有效层段,且有效页岩层向沉积中心方向逐渐增厚;深水陆棚亚相丰富的生物供应为有效页岩带来了更高的有机质含量以及更多的脆性矿物,提高了岩石脆性;龙马溪组页岩中的孔隙类型主要为黏土矿物层间孔与有机质孔,且TOC含量高的沉积相带中有机质孔越发育。综上,深水陆棚亚相页岩具备有机质含量丰富、岩石脆性高、有机质孔发育等特征,是页岩气富集的最有利相带。     

黔北凤冈地区龙马溪组页岩储层储集空间划分与演化过程分析

页岩储集空间的研究是页岩油气研究的核心内容之一,页岩孔隙和裂缝很大程度上影响了页岩储层的储集能力和渗流特征。采用薄片观察、常规扫描电镜观察、氩离子抛光(FIB)、场发射电子显微镜(FESEM)实验,并结合能谱分析(EDS)等技术手段系统分析了研究区龙马溪组页岩储层的储集空间的成因、大小、形态、分布、连通性等特征,以页岩中储集空间的成因及孔隙发育位置特征为依据,分析了页岩储集空间划分方案,将研究区龙马溪组页岩储层储集空间划分为无机孔、有机孔、裂缝三个大类。结合页岩成岩过程,考虑机械压实、热演化机制、黏土矿物转化、溶蚀作用等因素,定性探讨了页岩储层孔隙的形成演化过程。研究区龙马溪组页岩储层主要储集空间为黏土集合体内矿片间孔隙、黏土絮体间孔隙、粒内有机质纳米孔及裂缝。有机质纳米孔隙是页岩演化到一定阶段的产物,并不是所有页岩储层中都会发育有机质纳米孔隙,且有机质纳米孔的形成和保存受多种因素的影响。     

龙马溪组页岩不同显微形态有机质成因及其勘探潜力探讨

有机质是页岩中最重要的组分,有机孔更是页岩气重要的储集空间,以扫描电镜为主流的微观分析检测技术成为页岩研究的重要手段,目前对有机质的综合研究正逐步成为页岩气勘探开发研究的重要内容。本次研究选取四川盆地及其外围龙马溪组富有机质页岩,采用氩离子抛光非镀膜样品,利用低电压近距离工作状态,对样品进行了高分辨率场发射扫描电镜检测,观察、总结了有机质显微形态,并依据其内部结构及组成特征对其生烃及储集能力进行了探讨。检测结果揭示:龙马溪组富有机质页岩中有机质主要有三种显微形态,分别是结构型沉积有机质、分异型交生有机质和填隙型运移有机质。结构型沉积有机质形成于沉积及早期成岩演化阶段,保留了部分生物结构特征或沉积定向构造;分异型交生有机质与黏土矿物交互生长并经历演化分异作用,形成了类似于岩浆岩中的“花岗结构”;而填隙型运移有机质形成于晚成岩有机质高演化阶段,为液态烃充填于自生矿物晶间,其周边矿物具有自形特征。龙马溪组页岩以填隙型运移有机质和分异型交生有机质为主,二者都发育丰富的有机质孔隙(孔径10~300nm),是龙马溪组页岩优质的生气母质,并具有优质的储集性能。研究结果为我国海相龙马溪组页岩气生成理论及勘探开发评价提供了较深层次的微观信息。     

场发射扫描电镜及PerGeos系统在安页1井龙马溪组页岩有机质孔隙研究中的联合应用

安页1井是中国地质调查局在我国南方盆地外围武陵山复杂构造区实施并取得页岩气突破的一口地质调查参数井。本文以安页1井龙马溪组富有机质页岩为研究对象,利用场发射扫描电镜,研究了上扬子地区盆地外围龙马溪组富有机质页岩储集空间类型,并将Per Geos数字岩石处理系统引入有机质孔隙定量分析,定量刻画了有机质微纳米孔隙结构及发育特征。研究认为:有机质孔隙是安页1井龙马溪组富有机质页岩最主要的储集空间,形态上表现为填隙于自生硅质中的有机质发育着均匀海绵状孔隙结构,或与黏土矿物交互生长的有机质发育着气泡状孔隙结构,这两类不同赋存形态的有机质的孔隙均极为发育。通过Per Geos数字岩石系统处理,揭示了两类有机质孔隙孔径发育呈现双众数分布,其中海绵状结构的有机质孔隙孔径众数为5~10 nm,气泡状结构的有机质孔隙孔径众数为51~100 nm,有机质孔隙主要介于中孔~宏孔范畴。安页1井龙马溪组有机质孔隙的大量发育,指示了盆地外围的龙马溪组页岩经历了较强烈的生烃过程并具有较好的储集能力,具备良好的开发潜力。     

黔西北骑龙村剖面五峰-龙马溪组黑色页岩孔隙结构特征

页岩的孔隙类型、结构对于页岩气资源评价与开采具有重要意义,为了进一步认识页岩孔隙结构特征及其演化规律,利用场发射扫描电镜、氮气吸附实验对黔西北骑龙村剖面五峰—龙马溪组黑色页岩微观孔隙类型、结构进行了研究,结果表明,研究区五峰—龙马溪组页岩气储层的储集空间类型多样,主要包含粒内孔、粒间孔、有机质孔和微裂缝。页岩孔隙以介孔为主,介孔是页岩气的主要储集空间;孔隙结构以墨水瓶状孔和平行板状孔为主。探讨了影响页岩孔隙发育的主要因素,有机碳含量、热演化程度和矿物成分含量均对页岩孔隙的发育有影响,而且并非单相性的,是相互制约的。研究剖面石英含量与微孔、中孔的发育程度呈良好的正相关关系,而与宏孔发育程度的相关性不明显;黏土矿物含量与微孔、中孔的发育程度的相关性不明显,而与宏孔的发育程度呈负相关关系;有机质孔隙正处在其发育高峰期,对于页岩孔隙具有重要贡献,且随成熟度增加而增加。     

湘西北下古生界黑色页岩扫描电镜孔隙特征*

利用扫描电镜对湘西北下古生界下寒武统牛蹄塘组和下志留统龙马溪组的黑色页岩样品进行了观察,进一步分析了黑色页岩中的微观孔隙类型、特征及其形成演化过程。区内两套黑色页岩内部发育多种储集空间类型,可概括分为3大类:矿物基质孔、有机质孔、微裂缝,其中矿物基质孔又可细分为粒间骨架孔、凝絮成因孔、溶蚀孔和基质晶间孔,有机质孔主要包括生物骨架孔和生烃残留孔。原始的沉积环境与成岩过程决定了泥页岩中的孔隙和微裂缝系统,不同的成岩阶段控制着页岩中孔隙结构的演化过程,进而影响着页岩气的赋存状态。泥页岩中这种复杂的微观孔隙网络系统为油气储集提供了有效空间,也为页岩气的渗流提供了主要通道,对页岩气的成藏和开发有重要意义。     

湘西北下古生界黑色页岩扫描电镜孔隙特征

利用扫描电镜对湘西北下古生界下寒武统牛蹄塘组和下志留统龙马溪组的黑色页岩样品进行了观察,进一步分析了黑色页岩中的微观孔隙类型、特征及其形成演化过程。区内两套黑色页岩内部发育多种储集空间类型,可概括分为3大类:矿物基质孔、有机质孔、微裂缝,其中矿物基质孔又可细分为粒间骨架孔、凝絮成因孔、溶蚀孔和基质晶间孔,有机质孔主要包括生物骨架孔和生烃残留孔。原始的沉积环境与成岩过程决定了泥页岩中的孔隙和微裂缝系统,不同的成岩阶段控制着页岩中孔隙结构的演化过程,进而影响着页岩气的赋存状态。泥页岩中这种复杂的微观孔隙网络系统为油气储集提供了有效空间,也为页岩气的渗流提供了主要通道,对页岩气的成藏和开发有重要意义。     

四川盆地东南缘渝南黔北毗邻地区龙马溪组页岩气有利勘探区预测

利用区域地质调查、野外剖面实测、样品采集及实验测试分析,总结了四川盆地东南缘渝南黔北毗邻地区构造特征及其演化过程,重点分析了龙马溪组页岩的岩石学特征和有机地球化学特征。开展与四川盆地东部盆缘已获高产工业气流的JY1井龙马溪组页岩的对比研究,结果表明研究区龙马溪组页岩与JY1井龙马溪组页岩在岩石特征方面具有极大相似性。由此,选取有效黑色页岩厚度、脆性矿物石英含量、埋藏深度、有机质成熟度(Ro)4个指标,同时参照JY1井龙马溪组页岩与之相对应参数确定指标阈值,结合构造特征、地貌复杂性,圈定龙马溪组页岩气有利勘探区,优选出有利勘探区位于研究区的西北部隔挡式构造带内龙骨溪背斜中段、南段北西翼靠近核部区域。     

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。     

页岩纹层结构分类与储集性能差异 ——以四川盆地龙马溪组页岩为例

纹层结构研究对页岩系统储层有效性评价具有重要意义。以四川盆地海相志留系龙马溪组页岩为例,综合利用成像测井、光学显微镜、场发射扫描电镜、孔隙度测定、氮气吸附及含气量测试等方法,明确了龙马溪组不同尺度纹层结构特征,评价了不同纹层结构储集性能的差异。龙马溪组发育水平等厚纹层结构—中粗纹层组合、水平—小型波状纹层结构—中粗纹层组合、水平不等厚纹层结构—薄纹层组合及块状无纹层组合;纹层成分主要为包括石英、碳酸盐、有机质与黏土矿物的三类组合,碳酸盐纹层的有机质孔隙和无机质孔隙相对发育;纹层状页岩与块状泥岩在孔隙类型、孔隙体积、有机质丰度及含气量等方面具有明显差异。总体来看,中粗纹层组合页岩储层性质优于薄纹层组合页岩优于块状泥岩,是龙马溪组优先勘探的目标。下一步研究应重点加强纹层结构形成的水动力学背景、对有机质富集及储层可改造性等方面的影响。相关认识可为深化四川盆地龙马溪组有利储层优选与评价提供重要的参考和技术支持。     

渝东北地区五峰组-龙马溪组黑色页岩储层特征

以渝东北地区浅海陆棚相沉积的五峰组-龙马溪组泥页岩为研究对象,通过岩石薄片鉴定、矿物含量分析、扫描电镜、物性分析、有机地球化学分析等手段,剖析了泥页岩的岩相学、矿物学特征、储集空间类型。结果表明,五峰组-龙马溪组主要有炭质页岩、泥岩、泥质粉砂岩、硅质岩、泥灰岩和斑脱岩6种岩相类型。黑色页岩的有机质类型为Ⅰ型干酪根,有机碳含量较高,TOC普遍大于2%,最大达7.56%,平均为3.09%;有机质成熟度比较高,Ro值为1.65%~2.33%,基本上处于高成熟-过成熟阶段。矿物成分以石英矿物和黏土矿物为主,黏土矿物主要为伊利石和伊蒙间层。扫描电镜下观察,微孔隙主要包括矿物晶间孔、晶内孔、微裂缝以及有机质内微孔等。平均孔隙度为2.90%,平均渗透率为0.005×10-3μm2。     

鄂西鹤峰区块龙马溪组储层特征及资源潜力

通过鄂西鹤峰地区地层剖面测量及露头样品采集,对龙马溪组进行了地层划分对比,并对页岩气储层表征参数进行了测试分析。结果表明,鹤峰区块龙马溪组地层可分为两段,下段地层为黑色炭硅质岩夹炭质页岩或与之互层,上段地层为含炭粉砂质页岩。龙马溪组样品TOC平均值1.63%,总体达到中等页岩气层标准,下段样品TOC值明显好于上段,炭硅质岩TOC平均值大于炭质页岩。所有样品均达到过成熟阶段,有机质类型以腐泥型为主。主要矿物为石英和粘土矿物,脆性矿物占比高。龙马溪组储层属于低孔-特低孔、特低渗储层类型。等温吸附实验测得含气量平均值1.80 m~3/t,通过体积法计算得到鹤峰区块龙马溪组页岩气吸附气资源量1541×10~8m~3。     

渤海湾盆地东营凹陷沙河街组页岩油储层微观孔隙特征

通过场发射环境扫描电镜、低温氮气吸脱附实验、高分辨率背散射电子图像定量分析等技术方法,对渤海湾盆地东营凹陷沙河街组页岩油储层的微观孔隙类型、结构特征及孔隙分布进行了系统研究。结果表明:沙河街组页岩油储层微观孔隙类型多样,包括粒间孔、粒内孔、晶间孔、溶蚀孔和晶内孔5类孔隙。有利储集空间为孔径在100~3000nm的孔隙,以粒间孔、粒内孔和溶蚀孔为主。泥岩类和灰岩类孔隙形态包括细颈瓶状(墨水瓶状)和平行板状;白云岩类孔隙形态为平行板状,连通性最好。白云岩类定量面孔率最大且孔隙发育最好,其次为泥岩类,灰岩类较差。影响微观孔隙特征的主要因素包括矿物成分及含量、有机质生排烃和热液作用,其中黏土矿物和泥级颗粒有利于储层微孔发育,方解石的胶结作用和重结晶作用不利于孔隙发育。生排烃产生的有机酸和热液作用增进了次生孔隙的形成。     

黔西北燕子口地区五峰-龙马溪组页岩气源岩评价

黔西北上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组具有巨大的页岩气资源潜力,是我国南方页岩气勘探主攻目的层位和地区之一。本文研究了黔西北燕子口地区该套地层横向范围和厚度以及埋藏深度、岩相特征、矿物组成、总有机碳含量、热成熟度、储集空间和物性等页岩气成藏关键特征,结果表明:五峰组在燕子口西部的以勒地区厚度可达20 m,而龙马溪组自黔中隆起往北厚度逐渐增大,至四川丁木坳—大坪一线厚度达250 m以上;有效烃源岩主要分布在五峰组-龙马溪组下段,包括粘土页岩、粉砂质页岩和钙质页岩几种岩相类型,主要由粘土矿物、石英、碳酸盐矿物组成,其高岩石脆性指数(47.3%～76.8%)显示良好的可压裂性;可识别出裂缝、溶蚀孔、粒间孔、晶间孔等储集空间,其中溶蚀孔隙和裂缝占主导,储层孔隙度高,比表面积(13.4～24.9 m2/g)与总有机碳含量之间呈现良好的正相关性;地球化学分析表明,富有机质页岩段有机质类型好(Ⅰ型-Ⅱ1型),具有高有机质丰度(TOC平均值为2.56%)和有机质成熟度(Ro值为2.5%)。综合研究认为,燕子口地区以北与川东南古蔺—叙永一线接壤区带为五峰组-龙马溪组页岩气较为有利的勘探潜力区域。     

河南省南襄盆地泌阳凹陷古近系核桃园组湖相页岩油储集层特征

尽管对南襄盆地泌阳凹陷古近系核桃园组湖相页岩采用大型压裂初产已获高产油气流,但是对该湖相页岩储集层特征尚未进行系统研究。文中应用薄片分析及全岩X衍射分析,结合陆相页岩矿物组成特点,将泌阳凹陷湖相页岩划分为块状泥岩、纹层状黏土质页岩、纹层状粉砂质页岩、纹层状灰质页岩及纹层状云质页岩5种类型。根据页岩岩心样品氩离子抛光扫描电镜分析结果,探讨了研究区湖相页岩的储集特征:(1)主要发育溶蚀孔、晶间孔、粒间孔、构造缝、层间页理缝和微裂缝等储集空间类型;(2)孔隙发育具有各向异性;(3)孔隙以中孔体积为主,微孔次之,孔径平均为4.76 nm,有2个峰值区,分别是2～3 nm和71 nm左右。进一步分析表明,岩石类型控制了储集层的储集空间发育特征,研究区以纹层状灰质页岩的溶蚀孔、晶间孔、有机质孔、层间缝等孔隙最为发育,其亦对页岩油储集最为有利。     

超压对川东南地区五峰组-龙马溪组页岩储层影响分析

四川盆地东南部保存条件较好的五峰组-龙马溪组页岩普遍存在超压,且在其他地质条件相同的情况下,超压页岩储层相对于常压、低压储层具有更高的孔隙度.研究表明,富有机质页岩在适中的热演化过程中,由于烃类的大量生成,形成较多有机质孔隙,增加了页岩储层储集空间;另一方面,烃类大量生成造成的超压对页岩储层储集空间保存具有至关重要的作用.川东南五峰组-龙马溪组优质页岩储层孔隙以有机质孔、黏土矿物孔等塑性孔为主,且缺少刚性矿物颗粒支撑,易被上覆地层有效应力压实.但超压的存在对于页岩储层具有保护作用,抵消了上覆地层有效应力对页岩储层的机械压实,从而使已形成的页岩孔隙保存下来,使页岩储集空间得以保留.研究超压对页岩储层孔隙度影响机制以及超压页岩储层发育模式对于四川盆地五峰组-龙马溪组页岩气勘探、开发具有重要意义.     

基于图像分析技术的页岩微观孔隙特征定性及定量表征

在有限的条件下,为了更经济有效地评价页岩微观孔隙特征,同时利用扫描电镜(SEM)、氩离子抛光场发射扫描电镜(FESEM)方法对四川盆地彭水地区龙马溪组页岩孔隙特征进行了定性观察,并借助专业的图像分析软件Iamge J2x提取页岩SEM和FESEM图像蕴含的孔隙定量信息,结合统计学方法分析页岩全孔径分布特征,计算页岩孔隙分形维数,探讨孔隙结构特征以及分析维数与有机碳含量、矿物成分、孔隙吸附能力等的相关性,研究发现:扫描电镜下,彭水地区龙马溪组页岩微米级孔隙发育,主要孔隙类型有粒间孔、黏土矿物层间孔、粒内孔以及微裂缝等;氩离子抛光场发射扫描电镜下,可见大量纳米级孔隙,主要发育有机质孔、无机矿物孔(黄铁矿晶间孔、粒内孔、黏土矿物层间孔、粒间孔等)和微裂缝,两者综合分析更有利于页岩孔隙定性表征;页岩孔隙全孔径分布特征呈4个主峰,主要分布区间为3~9 nm,10~40 nm,100~400 nm,1~4μm;页岩有机质孔隙形状系数分布区间为0.9~1,孔隙呈圆形、近圆形,无机矿物孔形状系数分布在0.5~0.7,多呈三角形、多边形、狭缝形等,孔隙形状较有机质孔复杂,主要受页岩孔隙成因不同所致;彭水地区龙马溪组页岩孔隙符合分形特征,有机质孔隙分形维数较无机矿物孔分形维数小,孔隙结构相对简单;分形维数与有机质含量、矿物成分、孔隙度及吸附气含量都有一定的相关性,随有机质含量的增加,孔隙分形维数增加,孔隙结构复杂化,随分形维数增加,页岩孔隙的最大吸附气含量也随之增加,孔隙吸附能力增强。