陆相煤系页岩气储层孔隙特征及其主控因素

认识储层特殊性并遴选优质层段是进行陆相煤系页岩勘探开发的首要工作。本文运用TOC、Ro、有机岩石热解、XRD、SEM、高压压汞、低温液氮吸附等实验,对大同组陆相页岩储层特征进行定性与定量表征,探讨孔隙结构特殊性及主控因素。结果表明,宁武地区大同组泥页岩厚度大,成熟度中等,具有生烃潜力,按照岩性可划分为4个层段。大同组微纳米孔隙可划分为“双峰型”、“单峰型”和“弱峰型”,孔隙比表面积与TOC呈正相关趋势,比表面积与黏土矿物含量正相关,相关性较好,大孔和微孔分别由脆性矿物和黏土矿物提供。陆相页岩孔隙主要受沉积成岩和构造改造影响,分流河道沉积表现为由下至上黏土矿物含量增多,沉积物颗粒变细,泥页岩孔隙度逐渐减小,深湖相沉积表现为由下至上黏土矿物含量降低,碎屑矿物颗粒增多,沉积物颗粒变粗,孔隙度增大,成岩作用对页岩有机质生烃孔隙具有贡献,同时发生压实作用使孔隙率降低,构造改造对页岩气渗流和逸散利弊并存。     

海陆过渡相层序地层特征及其对页岩气储层的影响——以通许隆起中部太原组—山西组为例

通许隆起二叠系发育一套海陆过渡相富有机质泥页岩,是近年来河南省页岩气勘探的重要领域。通过对区内钻井资料、海平面变化曲线、岩芯测试等资料的综合分析,以及对通许隆起中部太原组-山西组页岩气层系开展层序地层的研究,初步分析了层序对页岩气储层发育的影响。可将区内目的层系划分出6个三级层序：SQ1、SQ2、SQ3位于太原组和山西组下部,主要为（灰）黑色泥页岩层序;SQ4、SQ5、SQ6位于山西组,主要为灰色泥页岩层序。其中,SQ1—SQ3中w（TOC）值与脆性矿物质量分数相对较高,泥页岩段w（TOC）值与海平面变化趋势呈正相关,脆性指数与海平面变化呈负相关;泥页岩孔隙度与渗透率,因受后期成岩作用和构造作用影响较大,与层序的相关性较差。综合研究表明,通许隆起中部东南方向SQ1—SQ3的海退体系域早期为页岩气勘探有利层位。     

豫西地区山西组—太原组页岩孔隙结构及其影响因素——以ZXY1井为例

页岩孔隙结构是储层评价的关键,对页岩气的勘探、开发以及页岩储层改造等都具有十分重要的意义。本文以ZXY1井太原组—山西组页岩为例,利用低温氮吸—脱附实验、X衍射、扫描电镜等实验手段研究页岩孔隙结构及其影响因素。结果表明,太原组—山西组页岩孔隙复杂,发育有机孔、微裂缝和多种无机孔;孔隙孔径主要为2~50 nm,以介孔为主,其次为微孔;孔容和比表面几乎全部由微孔和介孔提供。有机质、黏土矿物及其组合对孔隙结构影响分析表明,孔容与TOC含量、孔容与黏土矿物含量、比表面积与TOC含量、比表面积与黏土矿物含量均具有较为显著的正线性相关关系;TOC含量和黏土矿物含量数值乘积与孔容、比表面积表现为非常显著的正线性相关关系;TOC含量和黏土矿物含量双参数回归孔容与比表面积,相关系数高,误差较小。综合分析认为,有机质和黏土矿物对孔隙结构的影响并非简单正线性相关关系,而是复杂的正向关系。     

武乡区块山西组泥页岩孔隙结构及分形特征研究

沁水盆地东部煤系伴生泥页岩广泛发育,页岩气资源潜力大,开展该区泥页岩孔隙结构特征的研究对页岩含气性评价及实现煤层气、页岩气合探共采具有重要意义。本文以盆地内武乡区块Y井二叠系山西组泥页岩为研究对象,通过XRD、高压压汞和低温液氮吸附等实验手段对泥页岩孔隙结构特征及分形特征进行了研究。结果表明,Y井山西组泥页岩的矿物组成以黏土矿物和石英为主;泥页岩中小于50 nm的孔隙大量发育,结构形态上以狭缝平板型孔隙和"细瓶颈"孔隙为主;泥页岩样品吸附曲线呈倒S型,属于Brunauer分类方案中的Ⅱ型曲线,其脱附曲线属于IUPAC分类方案中的H2型(兼具H1型及H3型),属De Boer分类方案中的B型(兼具E型及C型); Y井山西组泥页岩分形维数接近3,非均质性较强,矿物成分、总孔体积、平均孔径和TOC含量是影响泥页岩分形维数的重要因素。     

煤系页岩气储层研究进展

煤系页岩气是煤系非常规天然气的重要类型。储层研究可为煤系页岩气开发提供理论基础。基于国内外文献调研分析,从煤系页岩分布与地化特征、储层特征与含气性、煤系页岩气赋存状态、富集影响因素、有利储层优选方面,阐述了煤系页岩气储层研究进展。研究表明:煤系页岩单层厚度薄,累计厚度大,有机质类型以Ⅲ型为主,储层矿物中黏土矿物含量相对较高,含气量具备商业开发所需条件。煤系页岩气赋存状态本质上取决于储层孔隙结构,页岩气在微孔中主要以吸附态的形式存在,而在中孔和宏孔中游离态是其主要存在形式。煤系页岩气富集主要受到有机质特征、储层矿物组成、储层结构特征、岩性组合的影响。有机质含量高有利于页岩气赋存;黏土矿物具有较强的吸附能力,多发育微孔和中孔,有利于页岩气富集;储层孔隙度的增加有利于页岩气富集;煤系页岩与煤层互层时,存在压力封闭和煤层气充注,利于富集。煤系页岩气有利储层优选为:TOC含量>2%,R o>0.7%,孔隙度>2%,脆性矿物含量>30%,黏土矿物含量<50%,含气量>1 m 3/t,煤系页岩有效厚度定为>30m、埋深>1000m,同时应考虑气藏封闭性及构造稳定性。     

鄂尔多斯盆地中部上古生界山西组页岩储层特征

鄂尔多斯盆地山西组发育一套厚度大且有勘探潜力的陆海陆过渡相页岩。应用岩芯观察、X衍射、扫描电镜和显微镜观察以及高压压汞等方法,对该盆地中部山西组页岩的岩石学、矿物学、页岩储集空间、孔隙结构和物性特征进行分析研究。结果表明:研究区山西组页岩以黑色泥岩、黑色页岩夹纹层或薄层状深色粉砂岩为主,页岩主要由黏土矿物和石英两类矿物组成,二者平均含量分别为59.6%和36.9%。页岩宏观和微观裂隙发育,显微镜下统计的显微裂缝平均面密度达到116.6/m。除了发育与矿物和成岩作用有关的矿物孔隙外,页岩中有机显微组分发育较多的有机质孔。页岩孔隙度平均为0.77%,渗透率平均为0.06×10-3 μm2。山西组页岩总有机碳（TOC）、镜质体反射率（R_o,%）和黏土矿物含量是影响页岩孔隙度的主要因素,具有正相关性,而石英含量与页岩孔隙度呈一定的负相关关系。山西组页岩中裂缝的普遍发育提高了页岩的渗透率,有利于页岩气聚集成藏。综合分析表明山西组页岩气储层地质条件一般,开发难度较大,但在裂缝发育、物性较好的层位和地区仍具有较好的页岩气资源前景。     

福建二叠系中统童子岩组页岩气储层特征

为了评价福建省二叠系中统童子岩组页岩气资源开发潜力,开展了野外地质调查及现场解吸测试工作,研究了童子岩组页岩气储层特征及其影响因素。结果表明:福建二叠系中统童子岩组泥页岩干酪根为Ⅲ型;有机碳质量分数普遍在2%以下;R_ran值介于2.52%~5.80%,泥页岩储层处于过成熟演化阶段;泥页岩储层黏土矿物含量较高,脆性矿物含量不高,不利于页岩储层的压裂改造;泥页岩孔隙度较低,渗透率极低,中孔是童子岩组页岩气储存的主要场所;童子岩组含气量总体较低,主要受后期构造运动和岩浆活动影响所致。分析表明:在受影响相对较小的局部块段——加福向斜和抚市向斜,其向斜底部的童子岩组具有页岩气成藏条件。      

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。     

云南曲靖地区筇竹寺组泥页岩储层发育特征与影响因素

以云南曲靖地区筇竹寺组泥页岩为例,利用氩离子抛光-场发射扫描电镜、高压压汞、常规扫描电镜等实验技术手段,探究泥页岩储层微观储集空间的发育类型与特征。结果表明：筇竹寺组泥页岩储层孔隙成因复杂,类型多样,主要发育的微观储集空间类型包括有机质孔隙、粘土矿物孔隙、颗粒矿物孔隙、微裂隙等,以有机质孔隙最为发育,提供了主要的储集空间;孔隙度介于1.59%~11.33%之间,平均值达到了5.0%,小孔、微孔所占储集空间比例约56.5%,中孔和超大孔所占比例为34.0%,大孔相对较少。控制筇竹寺组页岩孔隙发育的因素主要有TOC、矿物组分和成岩作用,TOC是影响筇竹寺组页岩储层孔隙发育的主控因素,也是提供页岩气主要储存空间的重要物质。     

四川盆地威远地区龙马溪组页岩储层特征

基于威远地区龙马溪组的大量测录井和分析测试资料,从泥页岩的地球化学特征、岩石学特征、储层物性特征和含气性特征4个方面对龙马溪组页岩气储层进行研究。结果表明:威远地区龙马溪组有机质丰度较高,平均为2.72%;有机质类型以Ⅰ型为主,成熟度较高,达到热裂解生干气阶段;泥页岩埋藏深度适中,厚度较大,达到页岩气成藏的基本条件;页岩中黏土矿物质量分数适中,脆性矿物质量分数高,平均可达59.6%,具有高脆性、低泊松比和高杨氏模量的特征,满足页岩可压裂性评价指标;储层中广泛发育黏土矿物转化缝、次生溶蚀孔隙和残余粒间原生孔隙等储集空间,受分辨率的限制和未进行离子抛光,故未见到大量的有机质孔隙,孔隙度平均值为6.06%,其中充气孔隙度平均值为2.7%,渗透率受微裂缝的影响较大,分布范围较广;储层含气量高,均大于2 m3/t的标准,最高可达13.016 m3/t,其中游离气占70%~80%。综合研究认为,威远地区龙马溪组页岩为优质页岩气储层段,适合大规模开发。     

Pore structure and heterogeneity of shale gas reservoirs and its effect on gas storage capacity in the Qiongzhusi Formation

Fine characterization of pore systems and heterogeneity of shale reservoirs are significant contents of shale gas reservoir physical property research.The research on micro-control factors of low productivity in the Qiongzhusi Formation(Fm.)is still controversial.The lower Cambrian Qiongzhusi Fm.in the Qujing,Yunnan was taken as the object to investigate the influence of mineral compositions on the phys-ical properties of the reservoir and the heterogeneity of shale,using the algorithm to improve the char-acterization ability of Atomic Force Microscopy(AFM).The results showed that:(1)The pores are mainly wedge-shaped pores and V-shaped pores.The pore diameter of the main pore segment ranges from 5 to 10 nm.Mesopores are mainly developed in the Qiongzhusi Fm.shale in Well QD1,with the average pore diameter of 6.08 nm.(2)Microscopic pore structure and shale surface properties show strong hetero-geneity,which complicates the micro-migration of shale gas and increases the difficulty of identifying high-quality reservoirs.(3)The increase of clay mineral content intensifies the compaction and then destroys the pores.Conversely,brittle minerals can protect pores.The support and protection of brittle minerals to pores space depend on their content,mechanical properties and diagenesis.(4)Compression damage to pores,large microscopic roughness and surface fluctuations and strong pore structure heterogeneity are the reasons for the poor gas storage capacity of the Qiongzhusi Fm.,which will lead to poor productivity in the Qiongzhusi Fm.     

鄂尔多斯盆地东南部上古生界海陆过渡相页岩储集性与含气性

鄂尔多斯盆地上古生界海陆过渡相页岩是重要的页岩气富集层系,但是含气性及其控制因素研究薄弱,制约了对该地区页岩气的勘探和研究。论文通过对鄂尔多斯东南部本溪和山西组大量页岩样品开展有机地球化学、矿物组成、页岩孔隙及分布的研究,评价了海陆过渡相页岩的储集性;通过含气量现场解吸和等温吸附实验,分析了页岩含气特征和影响因素。结论认为研究区海陆过渡相页岩有机质丰度高(TOC含量0.5%~11%),主要发育III型干酪根,有机质成熟度较高(1.0%~3.0% Ro);矿物组成以富黏土页岩为特征,黏土矿物含量可高达60%以上。总孔隙度分布在2%~8%,部分样品微裂缝发育。孔隙类型以平行板状的狭缝型孔隙介孔为主,在岩石孔隙比表面积和孔体积的贡献占90%以上;TOC含量与孔隙比表面积及孔隙总体积具有密切的相关性,有机质孔隙对岩石总孔隙构成具有重要贡献。现场解吸含气量为0.591~4.05 m3/t,兰氏体积从0.05 m3/t到14 m3/t都有分布,页岩实测含气量与气体吸附能力差异大。TOC含量是控制海陆过渡相页岩含气量和含气能力的重要因素,富黏土矿物的吸附作用可使样品含气能力显著增加。     

黔西地区下石炭统旧司组页岩气聚集条件及含气性分析

为研究旧司组页岩气聚集条件和含气性特征,以黔西地区下石炭统旧司组页岩为研究对象,采用薄片鉴定、X-射线衍射分析、覆压孔渗、扫描电镜、低温氮吸附、有机地球化学、含气量现场解析、等温吸附等测试方法开展研究。结果表明:黔西地区旧司组富有机质页岩广泛发育,厚度主体上介于30~100 m之间,有机碳含量高,有机质类型主要为Ⅱ型,处于过成熟生干气阶段;矿物成分主要为石英和黏土矿物,脆性指数均大于50%,为超低孔、超低渗,孔隙类型多样,孔径介于2~4 nm之间,以中孔为主,比表面积和总孔体积较大,具备良好的页岩气聚集条件;页岩微观孔隙的分形维数(D₁、D₂)较大,平均值分别为2.804 1、2.753 8,页岩孔隙结构较为复杂、非均质性较强;现场解析总含气量主体介于1.5~3.0 m³/t之间,等温吸附气量介于1.58~4.52 m³/t之间,含气性能较好,旧司组显示出具有良好的页岩气勘探潜力。     

沁水盆地阳泉区块太原组煤系页岩孔隙结构特征

页岩孔隙结构是影响页岩气赋存与储集的基本因素之一。为研究高演化海陆过渡相煤系页岩的孔隙结构和评价页岩气储集能力,主要运用扫描电子显微镜、高压压汞、低温N₂和CO₂气体吸附实验方法,对沁水盆地阳泉区块太原组海陆过渡相煤系页岩孔隙微观特征与孔隙结构进行了研究,并分析了太原组煤系页岩孔隙发育的影响因素。研究结果表明:沁水盆地阳泉区块太原组海陆过渡相煤系页岩孔隙度介于2.54%~12.03%之间,平均为6.61%;发育多种类型的孔隙,常见粒间孔、粒内孔和微裂缝,有机质孔不发育;太原组煤系页岩孔隙总孔容介于0.025 5~0.054 7 mL/g之间(平均0.040 1 mL/g),总比表面积介于12.34~43.38 m²/g之间(平均28.74 m²/g),微孔(<2 nm)和介孔(2~50 nm)是页岩气储集的主要载体;有机碳含量、成熟度R_o和黏土矿物含量均对煤系页岩孔隙发育产生积极影响。     

渝东南彭水地区彭页1井龙马溪组储层特征及含气性研究

渝东南地区是我国页岩气勘探开发的重点地区.以彭水地区彭页1井龙马溪组泥页岩为研究对象,结合钻井资料、全岩分析、薄片观察、扫描电镜、核磁共振与氮气吸附等实验,对页岩岩矿特征、有机地球化学、储层特征与含气性进行系统分析.研究表明：彭页1井龙马溪组泥页岩厚度约80 m,脆性矿物含量高,以石英为主,约占48%,其次为长石与碳酸盐矿物;黏土矿物占29%,以伊利石为主,占黏土矿物总量的65%,与美国Barnett页岩矿物成分及含量相近,有利于后期压裂.该井区页岩有机质类型为II₂型,TOC为1%～3%,平均1.84%,成熟度2.5%～4.4%.储集空间多为纳米级—微米级孔隙,有机质孔和粒间孔为主,可见粒内溶蚀孔、微裂隙、黏土矿物层间孔和少量晶间孔,平均孔隙度2.43%,孔径以微小孔为主,介于2～80 nm,渗透率主要集中在0.005～0.01 mD,含气性中等—偏低,解析气量平均1.15 m³/t,饱和吸附量（V_L）平均2.56 m³/t,均低于Barnett页岩和焦页1井的含气量,有机质丰度、储层孔隙度是该区页岩含气量的主控因素,其次还受脆性矿物和黏土矿物含量影响.     

临兴区块上古生界煤系页岩孔隙结构多尺度定性–定量综合表征

为了揭示鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩微观孔隙结构特征及其主控因素,丰富对该区块海陆过渡相煤系页岩孔隙发育特征与孔隙结构的认识,对临兴地区页岩进行扫描电镜、高压压汞和液氮吸附分析以表征微观孔隙结构特征,同时结合孔隙率、TOC含量、岩石矿物含量、黏土相对含量、有机质成熟度测试结果对页岩孔隙结构发育主控因素进行研究。结果表明:研究区页岩发育粒内孔、粒间孔、溶蚀孔和微裂缝,有机质内部偶见孔隙、可见微裂隙,与矿物伴生时周边发育微裂隙;页岩总孔容介于0.001 46~0.010 81 mL/g,介孔占比81.9%,比表面积介于0.35~ 3.65 m2/g,孔径分布以单峰型为主,分布范围主要在200 nm以内,主峰孔径在45 nm左右,本溪组、太原组页岩孔隙连通性优于山西组,太原组宏孔占比优于本溪组、山西组;页岩总有机碳含量对页岩孔隙发育的影响复杂,对宏孔发育具有一定的积极作用,脆性矿物含量对总孔、介孔发育有积极作用,黏土矿物含量对总孔和介孔发育起消极作用,其中,脆性矿物和黏土矿物通过影响介孔的发育来控制页岩中孔隙的发育程度。基于页岩孔隙结构多尺度定性–定量表征及其控制因素研究对临兴区块海陆过渡相页岩气资源量评价、甜点优选与开发具有重要指导意义,丰富了对海陆过渡相页岩储层的地质认识。      

六盘山盆地固页1井白垩系马东山组泥页岩储层特征

以六盘山盆地固页1井白垩系马东山组泥页岩为研究对象,通过岩心编录、铸体薄片鉴定、X衍射、扫描电镜及等温吸附等手段,对六盘山盆地固页1井白垩系马东山组泥页岩储层特征进行综合研究。结果表明:马东山组泥页岩具有丰富的岩相组合,包括页岩相、泥质碳酸盐岩相、白云岩相、含碳酸盐质泥岩相、含白云质泥岩相、白云质泥岩相及灰质泥岩相;其中含白云质泥岩相和碳酸盐质泥岩相TOC含量最高。马东山组泥页岩为低孔低渗类储层,其矿物组成以黏土矿物含量低、长石类和碳酸盐类矿物含量高为特征,易于压裂。镜下及扫描电镜观察显示,马东山组泥页岩孔裂隙可概括为顺层分布、网状分布、溶蚀和粒间4种微裂缝与粒间、晶间和溶蚀3种孔隙;其孔隙具有丰富的溶蚀现象,且溶蚀孔多被炭质、方解石、白云石、斜长石、伊利石及石膏等充填,形成丰富的粒间孔、晶间孔、溶蚀孔及晶体间微裂缝;孔隙大小集中分布于2~10μm,个别可达10~33μm。等温吸附表明,马东山组泥页岩最大甲烷吸附能力介于0.96~4.6 m^3/t,均值2.29 m^3/t;Langmuir压力中等偏低,变化范围为1.27~2.21 MPa,平均1.74 MPa,显示马东山组泥页岩具有较强的储气能力。总之,马东山组泥页岩储层孔裂隙发育丰富、泊松比低、脆性好、储气能力好且易于压裂,是良好的页岩油气储层。