桂中坳陷北部下石炭统页岩储层微观孔隙结构特征

正页岩储层的孔隙结构特征对页岩气的富集具有重要影响(Loucks et al., 2007;胡宗全等,2015)。我国广西桂中地区页岩气储集孔隙精细表征的研究尚处于空白状态(毛佩筱,2018),为了推进桂中地区上古生界的页岩气勘探工作,本次研究从岩石矿物成分、有机质含量及其演化、物性、储集空间等方面,对桂中地区鹿寨组页岩气储集孔隙进行精细表征,以期为今后的页岩气勘探开发提供参考。     

页岩微纳米孔隙结构分形特征研究

页岩气作为非常规气,是一种重要能源。页岩的孔隙结构特征是衡量与评价页岩储层存储能力与可压裂性的重要参数。选取威远海相页岩（1#）、龙马溪海相页岩（2#）、瑶曲凝灰岩（4#）以及瑶曲陆相页岩（5#,6#）,进行压汞实验、氮气吸附性实验以及核磁共振实验。利用分形理论,表征孔隙结构的非均质性,揭示分形维数和孔隙结构之间的关系。结果表明:孔隙在0.1~100 μm范围采用压汞实验,陆相页岩样品得到的分形维数要比海相页岩样品大;孔隙在2~200 nm范围采用氮气吸附实验,海相页岩的分形维数比陆相页岩大;相比之下,孔隙在10 nm~10 μm范围采用核磁共振实验得到的焦石坝海相页岩与陆相页岩的分形维数大小比较接近。尤其是本文统计的氮气吸附实验样本中,焦石坝海相页岩的分形维数最大,即焦石坝海相页岩的微孔结构最为发育,非均质性最强。因此分形维数可作为一种用于评价页岩孔隙非均质性与储存压裂效果的重要参数。     

海相、海陆过渡相页岩矿物组成对页岩孔隙分形特征的影响

贵州地区海相和海陆过渡相富有机质页岩普遍发育,但页岩矿物组成差异大,页岩孔隙结构复杂,为定量研究矿物组成对页岩孔隙结构的影响,以低温氮气吸附和X衍射实验为基础,利用FHH模型计算孔隙分形维数并研究矿物组成对其影响。结果表明,海相页岩的分形维数D1为2.322～2.756,D2为2.756～2.914;海陆过渡相页岩的D1为2.538～2.814,D2为2.751～2.922,说明海相和海陆过渡相页岩的孔隙结构较复杂,海陆过渡相页岩的储集性较好,而海相页岩的储集性能变化较大,影响因素复杂。海相页岩孔隙的D2与有机质丰度呈"先正后负"的关系,与黏土矿物含量、石英含量呈"先负后正"的关系,与黄铁矿含量呈正相关;D1的影响因素复杂,与矿物组成不具有明显的相关性。海陆过渡相页岩孔隙分形维数与有机质丰度、黏土矿物含量、黄铁矿含量呈正相关关系,与石英含量呈负相关。有机质丰度和黏土矿物含量是影响页岩孔隙结构的最主要的因素。     

桂中坳陷上古生界页岩气资源潜力分析

桂中坳陷经历了原特提斯早期裂陷成盆、晚期褶皱造山,古特提斯阶段再度裂陷成盆与新特提斯阶段造山改造3个盆地世代的构造演化过程。自早泥盆世开始的大规模海侵作用,使得本区堆积了从台沟相到斜坡相沉积的深色泥页岩、到滨海沼泽相的含煤建造,主要分布下泥盆统塘丁组、中泥盆统罗富组和下石炭统岩关组3套黑色泥页岩。研究表明,本区上古生界海相页岩有机质丰度高、类型好、处于高-过成熟演化阶段,具有页岩气形成与富集的有利地质条件,是南方页岩气探采值得关注的重点区域。目前已在该坳陷上古生界页岩中发现了较多气显示,具有与美国东部典型页岩气盆地(阿巴拉契亚、福特沃斯、密执安等盆地)相似的地质条件;经采用类比法预测初步估算,全坳陷上古生界页岩气资源量约为12.34×1012m3,表明该区具有巨大的页岩气资源潜力。     

桂中坳陷泥盆纪生物礁储层特征及演化史

桂中坳陷泥盆纪生物礁滩发育,桂中1井钻探证实该区存在优质生物礁灰岩和白云岩储层。野外露头、显微照片和扫描电镜等分析测试手段表明,该区泥盆纪生物礁储集空间主要包括孔隙、裂缝和溶洞。孔隙类型有粒内溶孔、骨架孔、粒间孔、溶孔、缝合线伴生溶孔等,以晶间溶孔、晶间孔及非组构控制的溶蚀孔、洞、缝为主,储层类型主要为裂缝型、裂缝-孔隙型和孔隙型。沉积环境、成岩作用及构造裂缝控制有利储层的发育,现今储集空间以埋藏溶蚀孔隙和保留下来的残余孔、洞、缝为主。地球化学和成岩作用研究表明,储层孔隙演化与油气充注密切相关,可能发生两期油气充注。储层焦沥青的形成主要是由于地层深埋造成原油热裂解。因此,该区油气勘探应以原油裂解天然气为主,寻找具有保存条件的岩性体。     

桂中坳陷西北部中泥盆统页岩地球化学特征及沉积环境

本文研究桂中坳陷西北部中泥盆统页岩氧化还原条件和古沉积环境。利用该区典型页岩气调查井(桂页1井)岩心,通过X射线荧光光谱分析(XRF)和电感耦合等离子体质谱分析(ICPMS),对中泥盆统岩心(320.35m~938.5m)以1.5m采样间隔进行了微量元素测试。结果显示,纳标组地层V/(V+Ni)、V/Cr和Ni/Co平均值分别大于0.67、4.65和7.71,且富集竹节石、菊石等生物组合,指示其沉积时期海平面相对上升,处于有利于有机质保存的深水陆棚环境;罗富组和塘丁组V/(V+Ni)、V/Cr和Ni/Co分别为0.38~0.65、0.73~4.10和3.70~6.72,指示沉积阶段海平面相对下降,水体变浅,沉积环境为弱氧化的浅水陆棚环境;同时,有机碳含量(TOC)的变化与Ba元素的富集程度相关性较高,表明缺氧环境有利于机质的富集和保存;此外,通过微量元素指标判别,认为桂中坳陷西北部中泥盆统沉积时期,自下而上经历了海平面的相对上升到相对下降的沉积旋回,纳标组时期相对海平面上升至最高,沉积了厚度稳定且有机质含量高的富有机质页岩,可作为本区有利的勘探目标层段。     

黔北地区牛蹄塘组海相页岩孔隙结构及其非均质性特征

马查拉煤系地层是昌都赋煤带主要煤系地层之一。为明确风化对西藏马查拉煤系地层孔隙结构特征的影响,本文以西藏早石炭世马查拉组剖面不同类型风化岩石为研究对象,利用氮气吸附试验及分形理论对微观孔隙结构及其复杂程度进行研究。试验结果表明：岩石的吸脱附等温线都呈现反“S”型,孔隙结构呈现同质化发展趋势。相对压力(P/P₀)可以根据岩样吸脱附曲线的上升趋势分为小于0.1、0.1~0.45及大于0.45 3个阶段。岩样孔径结构集中分布在1~5 nm范围内,其中泥质碎屑灰岩、粉矿质泥岩、粉砂岩、泥岩和灰岩在1~2 nm范围内孔隙体积较大,煤层的比表面积和孔体积与相邻岩层相比较低。风化煤岩大孔分形维数明显高于小孔,孔隙结构复杂程度更高,煤层及碳质泥岩的孔隙分形维数相较其他类型岩石更低。研究结果可服务于昌都地区开发和灾害防治。     

黔西北海相、海陆过渡相页岩孔隙分形特征对比研究

本文以黔西北地区海相页岩层系牛蹄塘组、龙马溪组及海陆过渡相页岩层系龙潭组为研究对象,在孔隙特征分析和低温氮气吸附-脱附实验的基础上,对比研究深海陆棚相、浅海陆棚相以及潮坪-泻湖相泥页岩的孔隙分形维数特征,结果显示：深海陆棚相泥页岩D1适中,D2较大;浅水陆棚相D1偏小,D2适中;潮坪-泻湖相D1、D2均较大。通过将分形维数D1、D2与主要地质参数进行相关关系研究认为：D1能够较好的区别各种沉积相孔隙结构的整体特征,能够表征泥页岩的均值性、孔隙体积、吸附能力等宏观特征,D2则能够较好表征泥页岩结构复杂程度等微观特征。综合研究成果认为：浅海陆棚相泥页岩岩石均质性较好,吸附能力一般,微孔不很发育,不利于页岩气富集,资源潜力较小;潮坪-泻湖相泥页岩岩石非均质性强,吸附能力强,微孔发育,有利于游离态、吸附态页岩气富集,孔隙结构复杂,但开采难度最大;深海陆棚相泥页岩均质性较好,吸附能力适中,微孔发育,有利于游离态页岩气富集,但孔隙结构复杂,开采难度偏大。深海陆棚相为目前研究价值最高,经济开发潜力最高的层系。     

陆相页岩微观孔隙结构及分形特征——以徐家围子断陷沙河子组为例

为揭示陆相页岩微观孔隙结构特征,应用低温氮气吸附-解吸实验,结合扫描电镜分析、有机碳测定及X射线衍射等手段,分析页岩有机质和矿物组成,厘清孔隙结构和分形特征,并探究其影响因素。结果表明：沙河子组陆相页岩矿物组成以黏土矿物、石英和长石为主。储集空间类型主要为黏土矿物粒内孔、长石溶蚀孔和颗粒边缘孔,有机孔隙不发育。氮吸附曲线主要呈现为Ⅳ类吸附曲线,发育H2和H3两类迟滞回线,其中H3型比表面积较低,平均孔径较大,宏孔含量较高。页岩孔体积主要由介孔和宏孔贡献,比表面积主要由介孔贡献。孔径分布呈现双峰态,左峰约为2.7 nm,右峰分布在20~70 nm。页岩发育两段分形特征,分形维数显示H3型页岩孔隙结构非均质性及复杂性较弱。孔隙结构主要受矿物组成控制,与TOC无明显相关性,微孔含量与比表面积越高,宏孔含量与平均孔径越高,页岩孔隙结构越复杂,越不利于页岩气的运移及产出。陆相页岩因沉积环境控制下赋存的腐殖型有机质,从本质上影响了其孔隙空间、孔隙结构及页岩气富集特征,与海相页岩区别显著。     

桂中坳陷早石炭世泥页岩地球化学特征及近源气成藏模式

目前针对桂中坳陷早石炭世富有机质泥页岩的生烃潜力方面研究很少,严重制约了该区以页岩气为主的非常规油气勘探.本研究对鹿寨县城西石炭系鹿寨组泥页岩系统取样分析,从有机碳含量、岩石热解、有机碳同位素组成、抽提物正构烷烃组成特征及泥岩镜质体反射率多个方面讨论了该套泥页岩的生烃潜力;结合区域构造演化史总结了与下石炭统岩关阶泥页岩密切相关的3种近源气藏赋存模式.研究结果表明:泥页岩的TOC值分布于0.25%~15.67%,其中强制海退前沉积的泥页岩富含有机质,TOC值均大于2%,TOC值与氯仿沥青"A"、生烃潜量及总烃呈弱正相关关系.泥页岩的有机质类型主体为Ⅱ型;泥页岩的R_o值分布于1.72%~2.78%,处于过成熟阶段.泥页岩上下岩性组合特征及桂中坳陷现今所处的构造位置表明,坳陷中部对冲构造区为有利的近源气藏形成区,背冲构造区为较差区;坳陷边缘逆冲推覆构造区为存在岩性圈闭的近源气藏形成区.      

Occurrence and influence of residual gas released by crush methods on pore structure in Longmaxi shale in Yangtze Plate,Southern China

The composition of gas released under vacuum by crushing from the gas shale of Longmaxi Formation in Upper Yangtze Plate, Southern China was systematically investigated in this study. The effect of residual gas release on pore structures was checked using low-pressure nitrogen adsorption techniques. The influence of particle size on the determination of pore structure characteristics was considered. Using the Frenkel-Halsey-Hill method from low-pressure nitrogen adsorption data, the fractal dimensions were identified at relative pressures of 0−0.5 and 0.5−1 as D₁ and D₂, respectively, and the evolution of fractal features related to gas release was also discussed. The results showed that a variety component of residual gas was released from all shale samples, containing hydrocarbon gas of CH₄ (29.58% −92.53%), C₂H₆ (0.97% −2.89%), C₃H₈ (0.01% −0.65%), and also some non-hydrocarbon gas such as CO₂ (3.54% − 67.09%) and N₂ (1.88%−8.07%). The total yield of residual gas was in a range from 6.1 μL/g to 17.0 μL/g related to rock weight. The geochemical and mineralogical analysis suggested that the residual gas yield was positively correlated with quartz (R²=0.5480) content. The residual gas released shale sample has a higher surface area of 17.20−25.03 m²/g and the nitrogen adsorption capacity in a range of 27.32−40.86 ml/g that is relatively higher than the original samples (with 9.22−16.30 m²/g and 10.84−17.55 ml/g). Clearer hysteresis loop was observed for the original shale sample in nitrogen adsorption-desorption isotherms than residual gas released sample. Pore structure analysis showed that the proportions of micro-, meso- and macropores were changed as micropores decreased while meso- and macropores increased. The fractal dimensions D₁ were in range from 2.5466 to 2.6117 and D₂ from 2.6998 to 2.7119 for the residual gas released shale, which is smaller than the original shale. This factor may indicate that the pore in residual gas released shale was more homogeneous than the original shale. The results indicated that both residual gas and their pore space have few contributions to shale gas production and effective reservoir evaluation. The larger fragments samples of granular rather than powdery smaller than 60 mesh fraction of shale seem to be better for performing effective pore structure analysis to the Longmaxi shale.     

广西环江凹陷深部岩溶缝洞充填物碳氧同位素特征及古环境意义

深部岩溶是碳酸盐岩地区深部油气资源勘探中不可避免的问题。深部岩溶发育期次的确定是岩溶储层地质的技术难题。广西环江凹陷在页岩气钻井中发现大量深部溶洞且充填物丰富多样,成为深部岩溶发育期次研究的良好素材。文章对HD1-4钻井揭露的深部岩溶缝洞充填物及地表岩溶缝洞充填物进行碳氧同位素分析,揭示出环江地区的4种不同岩溶环境：同生期或准同生期岩溶环境、表生期大气淡水岩溶环境、中浅埋藏岩溶环境、深埋藏或热液岩溶环境,环江地区深部岩溶发育为4期不同岩溶环境叠加的效果,主要受到热液岩溶环境和大气淡水岩溶环境的影响。     

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.     

陆相页岩热演化过程中孔隙分形特征

分形维数可定量表征储层孔隙结构的复杂性,为页岩储层评价提供思路。以热模拟获得的不同热演化阶段的鄂尔多斯盆地长7段页岩为研究对象,应用场发射扫描电镜观察了各演化阶段孔隙变化特征,并通过低温液氮吸附实验,研究各个演化阶段页岩孔隙分形特征,运用FHH模型计算页岩孔隙分形维数,探讨了分形维数与有机碳、矿物成分、孔隙结构参数的关系。研究结果表明：低成熟阶段页岩中纳米级有机质孔发育有限,随着成熟度的增加,在有机质内部开始逐渐发育孔隙,同时黏土矿物颗粒间的有机质也开始分解,出现纳米级层间孔,主要发育墨水瓶状孔和少部分的平行板状孔;孔径峰值主要在2~4 nm和40~50 nm,随着成熟度增加,上述2个孔径段的孔隙相对数量增加,分形维数依次增大,分形维数为2.592~2.717,孔隙非均质性增强。分形维数随着有机碳含量的减少而增加,而与石英、黏土矿物含量相关性不明显;随着成熟度增加,微孔和中孔比例增加,平均孔径减小,孔隙表面越复杂,比表面积和分形维数增加;分形维数与总孔隙体积、微孔体积、中孔体积具有很好的正相关性,而与大孔体积相关性较差。     

胡尖山油田长9段储层孔隙结构表征及影响因素分析

通过岩心观察、普通薄片、铸体薄片、扫描电镜以及压汞测试等分析手段,对胡尖山油田长9段储层岩石学、物性和孔隙结构表征及控制因素等方面进行研究。研究表明,长9段储层岩性以岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主,储集空间以剩余粒间孔为主,喉道较细,物性较差,属于低孔低渗储层。利用分形维数结合压汞参数对储层孔隙结构进行表征,基于此将目的储层划分为4类,建立不同类型储层测井响应,明确不同类型储层的平面分布。认为沉积和成岩作用控制孔隙结构的形成,其中沉积作用是影响储层孔隙结构的先决条件,而成岩作用是决定储层孔隙结构特征的关键因素。压实和胶结作用对孔隙结构起破坏作用,溶蚀作用则改善储层孔隙结构。以上研究成果对研究区长9段储层的分类评价及下一步的油气勘探具有指导意义。

     

上扬子区古生界页岩的微观孔隙结构特征及其勘探启示

页岩的微观孔隙是评价页岩气资源潜力以及是否具有开采价值的重要指标。对上扬子区遵义、通江、广元等地下寒武统牛蹄塘组、下志留统龙马溪组和上二叠统大隆组的页岩进行采样,运用扫描电镜、氮气吸附和压汞实验对这些页岩的孔隙结构特征及其影响因素进行了研究。结果表明,大隆组页岩具有很低的比表面积和孔隙度,其中孔径小于100 nm的孔对孔隙度的贡献率在10%左右,主要孔隙类型为草莓体黄铁矿晶间孔;龙马溪组和牛蹄塘组页岩则具有较高的比表面积和孔隙度,50%~80%以上的孔隙度来自小于100 nm孔的贡献,主要孔隙类型是干酪根孔隙和溶蚀孔隙。认为页岩微观孔隙的发育与页岩的类型、溶蚀作用以及成熟度等因素有关。