辽河东部凸起太原组页岩孔隙分形特征

页岩孔隙结构具有良好的分形特征,孔隙结构的分形维数能定量描述孔隙结构的复杂程度。以辽河东部凸起为例,应用高压压汞方法研究了页岩孔隙结构及其不规则性,计算了页岩孔隙分形维数。研究结果表明,辽河东部凸起太原组页岩孔隙分形无标度区为0.09~60μm,孔隙分维数为2.378~3.007,随着分形维数的增大,页岩的非均质性增强,压汞实验得出的页岩孔径分布特征也证明了页岩的孔隙分形维数可以用来定量描述页岩储层岩石孔隙结构的微观非均质性;数学拟合表明分形维数与有机质含量相关性差,反映页岩中无机孔隙为主体孔隙类型;分形维数与石英含量呈较弱的正相关而与黏土矿物含量呈较强的负相关性,表明黏土矿物含量对页岩孔隙结构影响明显。分形维数与页岩的渗透率和孔隙度均具有很好的负相关性,分形维数越大,岩心的渗透率和孔隙度越小,表明分形维数越大,孔隙结构越趋于复杂,不利于气体的渗流和产出。     

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～Ⅰ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(R_o,V<2.0%)、次生孔隙大量发育阶...     

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。      

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。     

四川盆地长宁构造地区龙马溪组页岩孔隙结构及其分形特征

以四川盆地长宁构造地区古生界下志留统龙马溪组页岩为例,利用低压氮气吸附测试手段和分形法理论,分析了页岩的孔隙结构参数及分形维数,结合有机质含量和矿物组成分析,研究了页岩孔隙结构特征及其分形特征的影响因素。结果表明:龙马溪组页岩孔隙结构复杂,孔隙主要以两端开口的圆筒状孔、墨水瓶状孔等开放性孔为主,孔径主要在1~10nm之间,孔径主峰位于1.86nm附近;页岩平均孔径在1.807~4.343nm之间,与w(TOC)、石英含量呈负相关,与黏土矿物含量呈正相关,其中w(TOC)对其影响显著;页岩总孔容在0.010 76~0.025 04cm3/g之间,比表面积在5.416~25.958m2/g之间,页岩总孔容、比表面积与w(TOC)、石英含量呈正相关,与黏土矿物、碳酸盐含量呈负相关;页岩具有双重分形特征,大孔隙分形维数D1为2.091 8~2.653 7,小孔隙分形维数D2为2.724 8~2.857 5,说明大孔隙结构的复杂程度大于小孔隙;页岩孔隙的分形维数与比表面积和总孔容呈正相关,而与平均孔径呈负相关;与w(TOC)、石英含量呈正相关,与黏土矿物、碳酸盐含量呈负相关,其中w(TOC)、石英和黏土矿物含量对页岩孔隙结构复杂性影响较大。     

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。     

凤冈一区五峰组—龙马溪组富有机质页岩孔隙特征及含气性研究——以XX井为例

五峰组—龙马溪组海相富有机质页岩是凤冈一区页岩气勘探开发的重要目的层系,为了查明五峰组—龙马溪组页岩气储层的微观孔隙结构特征和含气性,依据XX井五峰组—龙马溪组富有机质页岩氮气吸附实验、等温吸附实验、现场含气量测试及相应的有机地球化学和无机地球化学实验等分析测试数据,重点研究了页岩孔隙结构的主要控制因素及不同因素对页岩吸附能力和含气性的影响。结果表明:凤冈一区五峰组—龙马溪组页岩的孔隙类型主要分为三类,即"墨水瓶"型孔隙、平行板状孔隙及狭缝型/楔形孔隙,其中平行板状孔隙在页岩中发育较多,有利于烃类气体的渗流;页岩储层的孔径主要在3～5nm,为中孔范围。页岩中还发育有一定数量的大孔和裂缝,导致了孔径分布曲线上较小次峰的出现;有机质丰度和有机质成熟度对页岩孔隙的发育起到了重要的控制作用。页岩中的石英主要为生物硅质,石英含量与TOC含量对孔隙结构的影响大致相同。黏土矿物含量仅对孔隙体积起到了控制作用;页岩样品的含气性和吸附能力均属于较好的水平,有机质丰度、有机质成熟度及比表面积为页岩含气量的主要控制因素,其中有机质丰度对页岩的吸附能力起到了至关重要的作用。     

安徽巢湖下志留统高家边组页岩储集性能初步研究

巢湖地区下志留统高家边组页岩XRD衍射分析表明,页岩主要由伊利石,绿泥石和石英组成。根据沉降法获得石英等脆性矿物平均含量约为67.8%,黏土矿物平均含量约为25.12%。场发射环境扫描电镜对样品进行微观孔隙结构观察,发现页岩的孔隙主要有4种类型,即粒间孔隙、粒内孔隙、裂缝孔隙和溶蚀孔隙。其中粒间孔隙和溶蚀孔隙大量发育,它们是页岩气的重要的储集空间;裂缝孔隙发育良好,是页岩气运移的主要通道。页岩成分和结构之间关系进一步分析表明,页岩中石英等大量脆性矿物的存在,有利于页岩中裂缝的形成;而黏土矿物的存在,不仅能增加有机质含量,并且有利于页岩气的储集。综合分析认为,巢湖地区下志留统高家边组页岩具有较好的储集性能。     

新疆阜康地区八道湾组煤系页岩气储层孔隙结构特征

为了评价煤系页岩气的储层性质,运用扫描电子显微镜、高压压汞、低压N₂和CO₂气体吸附等实验方法,对新疆阜康地区侏罗系八道湾组煤系页岩气储层孔隙的发育情况、结构特征进行了研究,并分析了八道湾组页岩孔隙发育的主要影响因素。结果表明,八道湾组页岩发育多种类型孔隙,以粒内孔、粒间孔为主,有机质孔次之,溶蚀孔发育较少,为煤系页岩气赋存提供储集空间。八道湾组页岩纳米级孔隙以微孔和介孔为主,占孔隙总孔容的77.30%,占总比表面积的89.80%,是页岩气赋存的主要载体;页岩孔隙结构类型以狭缝型孔和板状孔为主,孔隙主要分布在0.4～1.3 nm、3～30 nm和50～200 nm之间。八道湾组页岩孔隙的发育受页岩有机碳含量、成熟度和矿物成分含量影响较大,其中有机碳含量对微孔发育的促进作用明显,成熟度的增加主要对页岩中介孔和宏孔的发育产生重要影响,黏土矿物含量与页岩的介孔孔容及总孔容呈一定的正相关关系,脆性矿物则相反。     

鄂尔多斯盆地延长探区延长组页岩气储层孔隙结构特征

为了评价陆相页岩气储层的储集空间和储气能力,以鄂尔多斯盆地延长探区上三叠统延长组长7段、长9段页岩为研究对象,运用电子扫描显微镜、高压压汞、低温CO2和N2气体吸附等实验方法,对陆相页岩气储层孔隙类型特征、孔隙结构及其影响因素进行研究。结果表明：(1)延长探区上三叠统延长组陆相页岩发育多种类型微观孔隙,以粒间孔和粒内孔为主,少量晶间孔和溶蚀孔,有机质孔发育较少,为陆相页岩气赋存提供了储集空间;(2)延长组页岩中介孔(2～50 nm)贡献了其主要的孔容和比表面积,占总孔容的7437%,占总比表面积的6440%,且长9段页岩的总孔容和总比表面积均大于长7段页岩;(3)延长组页岩孔隙结构以狭缝型孔和板状孔为主,孔径主要分布在04～09 nm、3～25 nm和5～200 μm区间段内,延长组页岩平均孔径为853 nm,且长7段页岩平均孔径大于长9段页岩;(4)页岩有机碳含量、有机质成熟度及矿物成分含量共同影响着延长组页岩孔隙的发育,其中矿物成分含量是以介孔孔隙为主的延长组页岩孔隙发育的主控因素,有机碳含量及成熟度的增加主要对页岩中微孔孔隙的发育起到积极作用。     

川东南彭水地区五峰组-龙马溪组页岩孔隙结构及差异性

页岩孔隙结构及差异性是页岩含气性和产能评价的基础性问题.针对川东南彭水地区五峰组与龙马溪组页岩的孔隙结构已有若干研究成果,然而在页岩孔隙结构差异性和有机孔定量特征方面还缺乏研究.利用低温低压氮气吸附测定和氩离子抛光-场发射扫描电镜（FE-EM）技术,对页岩样品纳米孔隙进行了二维观察与统计以及分形特征计算,研究了3nm至几百nm页岩孔径范围的孔隙结构及其差异性.研究区五峰组-龙马溪组页岩有机孔十分发育;氮气吸附测定页岩孔隙形状包含开放型圆筒状、层状结构狭缝状和墨水瓶状等;扫描电镜观察有机孔形态主要有近圆形、椭圆形和多角形等.五峰组和龙马溪组页岩孔隙结构具有明显的差异性,主要体现在孔径大小、形态和数量上.氮气吸附测定表明,五峰组页岩孔隙比表面积和总孔容较龙马溪组大,微孔所占总孔的比例也较高;五峰组页岩孔径相对龙马溪组更细窄.扫描电镜二维图像观察与统计结果表明,五峰组有机孔径以小于3nm为主,形态以多角形为主;龙马溪组有机孔径以小于0nm为主,形态多呈近圆形和椭圆形.五峰组页岩的分形维值大于龙马溪组页岩,说明前者孔隙复杂程度较高.      

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.     

渝东南牛蹄塘组与龙马溪组高演化海相页岩全孔径孔隙结构特征对比研究

中国南方主要富有机质海相页岩寒武系牛蹄塘组和志留系龙马溪组是当前页岩气勘探的重要目标地层,但演化程度普遍偏高,孔隙结构复杂。为加深对这种复杂性的认识,通过场发射扫描电镜、高压压汞实验与低温低压吸附实验(CO_2与N_2),对页岩全孔径孔隙结构特征进行对比研究。研究发现,牛蹄塘组孔体积与龙马溪组页岩的孔体积分别介于0.0202~0.0402 m L/g与0.0255~0.0310 m L/g之间,介孔在两套页岩孔体积中所占比例最大。两套页岩比表面积分别介于13.74~41.26 m~2/g与21.42~27.82 m~2/g之间,微孔与介孔几乎提供了两套页岩全部的比表面。孔隙结构的差异主要表现为牛蹄塘组页岩内溶蚀孔和粒间孔较为发育,有机质孔隙发育不均匀;而龙马溪组页岩内粒内孔、粒间孔和有机质孔隙均较为发育;牛蹄塘组在微孔范围内的孔体积与比表面积占有优势,而介孔与宏孔范围内的孔体积与比表面积均小于龙马溪组。根据实验数据结果与文献的调研,两套页岩孔隙结构差异的主要原因主要是成熟度与埋深的不同影响而形成的。     

川东南武隆地区五峰组—龙马溪组页岩气形成条件及富集区分析

通过野外地质调查资料及样品测试分析,结合前人研究的结果,对川东南武隆地区五峰组—龙马溪组页岩气形成的基础地质条件进行了研究,指出五峰组与龙马溪组底部富有机质页岩形成于深水陆棚环境,富有机质页岩厚度大,分布广,埋深适中(300~3 500 m),脆性矿物含量较高,TOC主要分布于2%~5%之间,热演化程度处于高成熟—过成熟早期阶段,发育溶蚀(微)孔、粒间微孔、粒内微孔、有机质孔及微裂缝等,并通过综合信息叠合分析,提出了5个页岩气富集区。     

荆门探区五峰组–龙马溪组页岩储层特征及甜点层段评价

为进一步明确荆门探区五峰组—龙马溪组页岩气资源潜力,优选甜点层段,以X井五峰组–龙马溪组一段页岩为主要研究对象,利用干酪根薄片、X衍射、核磁共振、微纳米CT扫描及地化分析等多种测试手段,结合测井解释成果,从岩石学、有机地球化学、矿物组成、孔隙类型及结构、物性及含气性等方面,系统评价五峰组—龙一段各小层储层特征,以优选甜点层段。结果表明:五峰组—龙一段以硅质页岩为主,主要形成于深水陆棚相还原环境,优质页岩段页岩气品质较高,有机地化特征优越;多手段测试孔隙率与渗透率均具有正相关特征,饱和水页岩核磁共振T2谱可分为2类5型,不同类型T2谱所反映的页岩孔径分布特征具有差异性,孤立孔主要存在于小于2 nm的微孔中,占比非常小;基于储层特征评价,优选出龙一$_1^1$—龙一$_1^2$小层为一类储层,五峰组上段和龙一$_1^3$小层为二类储层,龙一$_1^4$小层为三类储层,富碳高硅页岩段的五峰组上段—龙一$_1^3$小层(厚度约17.7 m)为页岩气甜点层段,研究成果可为荆门探区页岩气勘探开发确定水平井的靶体层段提供参考依据。      

渝东南下志留统龙马溪组页岩有机质孔隙发育特征:基于聚焦离子束氦离子显微镜(FIB-HIM)技术

页岩中的有机质孔隙对烃类气体的赋存至关重要。为了明确渝东南下志留统龙马溪组页岩的有机质孔隙发育特征,使用聚焦离子束氦离子显微镜(FIB-HIM)技术进行观察。FIB-HIM具有极高的分辨率,分辨精度可达到亚纳米级,能够有效识别直径为0~20 nm的孔隙。结果表明:龙马溪组页岩的焦沥青内部发育大量的有机质孔隙,孔隙直径大,连通性好,大量较小直径的孔隙嵌套在直径较大的有机质孔隙中,增加了页岩有机质孔隙系统的比表面积和孔隙连通性,有利于烃类气体在页岩有机质孔隙内的赋存及有效渗流。龙马溪组页岩的固体干酪根内部有机质孔隙的发育特征与焦沥青相比存在较大差别,固体干酪根内部发育的有机质孔隙数量少,孔隙直径小,连通性差,孔隙多呈孤立状存在于固体干酪根内部。     

Characteristics of black shale in the Upper Ordovician Wufeng and lower Silurian Longmaxi formations in the Sichuan Basin and its periphery,China

Geochemical and mineralogical analyses, in addition to isothermal adsorption experiments on field samples, are used to characterise the sedimentary environments, reservoirs and adsorbed gas of the Upper Ordovician Wufeng–lower Silurian Longmaxi formations in the Sichuan Basin and its peripheral areas. The sedimentary environment of the Wufeng and the lower part of Longmaxi formations is a deep-water shelf with five different lithologies identified: siliceous shale, black shale, siltstone, biolithite limestone and bentonite. The black shale in the Wufeng and the lower part of Longmaxi formations is 50 m thick, with an average organic carbon content (TOC) of 3.81 wt% and a maturity (Ro) of 1.62%. Quartz comprises 54.94 vol% of the shale and positively correlates with the TOC. Micropores in the black shale include intergranular pores, intragranular pores, organic matter pores and microfractures. Among these pores, spaces between clay sheets and organic molecules represent a favourable storage space for the accumulation and preservation of oil and gas. The Langmuir volume parameter ranges between 1.52 and 3.01 cm³/g, with an average value of 2.33 cm³/g. The presence of organic matter pores and pores between clay sheets in the black shale is the main and controlling factor for accumulated gas.     

Pore Connectivity of Deep Lacustrine Shale and its Effect on Gas-bearing Characteristics in the Songliao Basin:Implications from Continental Scientific Drilling

The lacustrine shale of deep Shahezi Formation in the Songliao basin has great gas potential,but its pore evolution,heterogeneity,and connectivity characteristics remain unclear.In this work,total organic carbon analysis,rock pyrolysis,X-ray diffraction field emission scanning electron microscopy,the particle and crack analysis system software,low-temperature nitrogen adsorption experiment,fractal theory,high-pressure mercury injection experiment and nuclear magnetic resonance experiment were us...     

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。     

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。