西昌盆地上三叠统白果湾组富有机质泥页岩沉积岩相古地理与孔隙特征

海陆过渡相富有机质泥页岩是页岩气勘查开发的重要领域。本文以西昌盆地上三叠统白果湾组富有机质泥页岩为研究对象,对研究区内富有机质泥页岩的沉积岩相古地理特征、微观孔隙类型、孔隙结构特征进行研究。白果湾组富有机质泥页岩段沉积相主要为湖泊相、三角洲相、河流相。发育不同类型的微孔隙,孔隙主要以小孔为主,微孔次之,平均孔径分布在5.56~56.89nm之间,比表面积平均为9.44m²/g,总孔体积平均为0.0187cm³/g。页岩气主要形成于滨浅湖亚相及半深湖亚相中,并主要吸附于富有机质泥页岩的小孔、微孔内;西昌盆地白果湾组富有机质泥页岩储集空间较好,具有良好的勘探潜力。     

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。     

鄂尔多斯盆地北部太原组海陆过渡相页岩孔缝特征及油气地质意义

鄂尔多斯盆地太原组海陆过渡相泥页岩是非常规天然气的储集层.通过采集太原组泥页岩样品,利用氩离子抛光-扫描电镜技术,观察抛光后泥页岩样品微孔隙、微裂缝的微观结构特征,分析其成因,认为沉积作用、成岩作用、有机质变质作用、干酪根生烃作用、溶蚀作用、构造应力作用是太原组页岩孔隙、裂缝发育的主控地质因素.同时参考国内外学术界对海相和陆相页岩的孔隙、裂缝类型的划分方案,将太原组海陆过渡相泥页岩孔隙、裂缝初步划分为有机孔、无机孔和微裂缝三大类.有机孔细分为化石孔、生烃孔;无机孔细分为粒间孔、晶间孔和溶蚀孔;微裂缝细分为收缩缝、应力缝和黏土矿物层间缝.太原组页岩中发育的微孔隙、微裂缝,为页岩气（尤其是游离气）提供了良好的储集空间和渗流通道,有利于页岩气的成藏.为页岩气的压裂开采及高产稳产提供了有利条件.     

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。     

鲁西地区上古生界页岩气成藏条件研究

以鲁西地区上古生界海陆过渡相暗色泥页岩为研究对象,通过获取分析暗色泥页岩有机地球化学及岩石物性等资料,认为鲁西地区上古生界暗色泥页岩具备形成页岩气的物质基础,且成藏条件优越。暗色泥页岩厚度大,有机质丰度高,有机质类型以Ⅲ型为主,热演化程度适中,储层微孔隙-纳米孔发育,泥页岩中脆性矿物丰富,有利于页岩气的形成、富集和后期改造。在鲁西地区上古生界山西组、太原组有机质泥页岩发育的凹陷盆地中部,盖层保存完整,后期改造活动弱,有利于页岩气成藏,为鲁西地区上古生界的页岩气勘探潜力区。     

柴达木盆地鱼卡凹陷侏罗系泥页岩地球化学特征及储集条件——以柴页1井为例

柴达木盆地北缘鱼卡凹陷发育的侏罗系泥页岩是中国北方陆相页岩气勘探的目的层系之一。为进一步明确鱼卡凹陷侏罗系泥页岩地化-储集条件,系统采集了柴页1井泥页岩岩心样品,开展了总有机碳、热解氢指数、镜质体反射率、孔隙度和渗透率、扫描电镜、矿物组成及等温吸附特征实验分析。结果表明,柴页1井中侏罗统大煤沟组泥页岩有机质类型和成熟度利于有机质孔隙发育,较高的总有机碳含量利于页岩气富集;粘土矿物的存在虽然抑制了泥页岩微孔隙的发育,但对其吸附能力有促进作用。鱼卡凹陷具有良好的页岩气生成和储集条件,是页岩气勘探的有利地区。     

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...     

中美陆相页岩油地质条件对比

正页岩油是指富有机质泥页岩层系中,主要以游离态和吸附态赋存于泥页岩及泥质粉砂岩、砂岩、碳酸盐岩等夹层的孔隙、裂缝,通过压裂等非常规技术手段才能实现规模经济开采的烃类资源(武晓玲等,2013)。页岩油具有储层致密、孔渗条件差、难以有效开采的特点。进入21世纪以来,美国相继在海相页岩气、海相页岩油领域实现突破,引领世界页岩油气的勘探。中国页岩油储集层主要以陆相湖盆富有机质泥页岩为主,尚未取得规模性商业     

鄂尔多斯盆地东缘煤系页岩气储层特征评价

以鄂尔多斯盆地东缘石炭-二叠系富有机质泥页岩为研究对象,基于大量的钻孔泥页岩采样和分析测试,分区分层段对页岩气储层特征进行了评价。结果表明:鄂尔多斯盆地东缘石炭-二叠系富有机质暗色泥页岩广泛发育,泥页岩总厚度为90m左右,有机碳含量为1. 5%~5%,为Ⅲ型高成熟-过成熟状态的有机质;泥页岩脆性指数平均为31. 7%~42. 6%;储层具有微小的孔隙结构,平均孔径12. 2nm,平均比表面积6. 8m^2/g,平均孔体积0. 017cm^3/g,孔隙度为0. 82%~5. 91%;多数泥页岩样品的兰氏体积小于1m^3/t;总体而言,研究区页岩气源岩和储层物性条件良好,但含气量偏低。     

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.     

东海盆地椒江凹陷古新统烃源岩地球化学特征及生烃历史

为揭示东海盆地椒江凹陷油气勘探潜力,基于地球化学和盆地数值模拟方法对古新统月桂峰组、灵峰组和明月峰组烃源岩开展生烃能力和生烃过程研究.结果表明,月桂峰组和灵峰组泥岩有机质丰度高,以Ⅱ型干酪根为主,为水生生物和陆源高等植物混合来源,且形成于偏还原环境.夹有薄层炭质泥岩和煤的明月峰组泥岩有机质丰度低,以Ⅲ型干酪根为主,为陆源高等植物来源且形成于氧化环境.古新世至始新世,椒江凹陷大幅度沉降且古热流较高,是古新统烃源岩热演化程度增加的主要时期.受埋藏史和成熟度史共同控制,月桂峰组和灵峰组经历了2次生烃作用,第1次发生在古新世晚期,第2次发生在始新世中期至晚期,生烃强度高.明月峰组仅在始新世末期经历了1次生烃作用,生烃强度低.椒江凹陷古新统烃源岩生烃潜力强,具有广阔的油气勘探前景,应围绕生烃中心尤其是月桂峰组生烃中心选择形成于中新世之前的有效圈闭进行钻探.      

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。     

桂中坳陷环江凹陷上古生界海相页岩储层孔隙结构和分形特征研究

通过有机地化分析、全岩X衍射矿物分析、甲烷等温吸附及低压氮气吸附实验,本文对桂中坳陷环江凹陷上古生界页岩样品的孔隙结构及分形特征进行了研究.结果表明:研究区页岩总有机碳含量(TOC)平均为2.40%,热成熟度(Ro)平均为2.65%,处于过成熟演化阶段.页岩主要的矿物组成为石英和黏土.页岩的比表面积平均为5.86 m2/g,孔容平均为0.014 9 mL/g,平均孔径为11.2 nm.页岩中发育大量的中孔,主要呈两端开口的圆筒形孔或四边开放的平行板状孔.页岩中TOC含量和石英含量越多,微-中孔越发育、比表面积和孔容越大,而平均孔径则变小.通过Frenkel-Halsey-Hill (FHH)模型和氮气吸附实验数据计算得到孔隙表面分形维数D1(平均为2.428 4)和孔隙结构分形维数D2(平均为2.622 2),对应的相对压力(P/P0)分别是0~ 0.45和0.45 ~ 0.99.分形维数D1、D2随着比表面积、孔容的增加而增加,而平均孔径随着前者的增加而减小.分形维数D1、D2、TOC含量、石英含量和甲烷吸附量之间呈现较好的正相关性,但随着黏土矿物含量的增多而减小.分形维数D1与Langmuir压力存在弱负相关性,分形维数D2随Langmuir压力增大有变大的趋势.桂中坳陷西北部页岩分形维数越大,孔隙结构越复杂,其对天然气的吸附和存储能力越强.     

四川盆地志留系页岩成岩特征及其对孔隙发育与保存的控制

四川盆地五峰组—龙马溪组富有机质页岩成岩过程较为复杂,成岩作用类型多样,对页岩孔隙尤其是有机孔隙的发育和保存具有重要控制作用.在早—中成岩期,泥质页岩主要遭受机械压实、黄铁矿与碳酸盐胶结、蒙脱石伊利石化等作用的破坏改造,导致大量原生无机孔隙丧失,而硅质页岩主要经历机械压实和生物蛋白石重结晶作用,由于生物蛋白石重结晶作用...     

松辽盆地长岭断陷沙河子组页岩有机显微组分孔隙演化规律研究

有机质孔隙是页岩储集空间的重要组成部分,具有强烈的非均质性,阻碍对页岩储层质量的正确认识和评价,其本质是受有机显微组分类型及其在生烃过程中孔隙演化的影响。本文采用场发射扫描电镜和荧光显微镜定位观察手段实现特定显微组分孔隙发育特征的表征,结合Image J图像处理技术,对不同演化阶段的显微组分进行定量化统计,总结不同有机显微组分的孔隙演化规律。研究结果表明:固体沥青孔隙度随着成熟度的升高呈现先增加后减小的趋势,在固体沥青反射率SBR_O介于1.6%～2.0%时,固体沥青孔隙最为发育,而以SBR_O=2.0%为界,固体沥青孔隙度开始减小。镜质体和惰质体的孔隙发育规律相似,随着成熟度增加,总体表现出先减小而后微弱增加的趋势。在生油窗阶段,镜质体和惰质体孔隙度最小,无机矿物和固体沥青的充填使胞腔孔隙损失达90%以上,而进入高成熟阶段,固体沥青孔隙的发育使原始胞腔孔隙得到一定程度的恢复,成为镜质体和惰质体残余孔隙的主要贡献者,贡献率达56.73%和100%,可见固体沥青孔隙对页岩储层储集空间的重要性。综合沉积成岩作用和生烃作用,页岩储层在未成熟阶段和高成熟阶段晚期孔隙最为发育,前者有机质以原始胞腔孔隙为主,后者以固体量孔隙为主。明确有机显微组分孔隙演化规律为页岩有利储层预测和页岩气生产开发储层改造提供参考。     

Microstructure Evolution of Organic Matter and Clay Minerals in Shales with Increasing Thermal Maturity

As the two important components of shale, organic matter(OM) and clay minerals are usually thought to strongly influence the hydrocarbon generation, enrichment and exploitation. The evolution process of OM and clay minerals as well as their interrelationship over a wide range of thermal maturities are not completely clear. Taking Yanchang(T_3y), Longmaxi(S_1l) and Niutitang(?_1n) shales as examples, we have studied the microstructure characteristics of OM and clay minerals in shales with different thermal maturities. The effects of clay minerals and OM on pores were reinforced through sedimentation experiments. Using a combination of field emission scanning electron microscopy(FESEM) and low-pressure N_2 adsorption, we investigated the microstructure differences among the three shales. The results showed that both OM and clay minerals have strong effects on pores, and small mesopore(2–20 nm) is the dominant pore component for all three samples. However, the differences between the three samples are embodied in the distribution of pore size and the location. For the T_3y shale, clay minerals are loosely arranged and develop large amounts of pores, and fine OM grains often fill in intergranular minerals or fractures. Widespread OM pores distribute irregularly in S_1l shale, and most of the pores are elliptical and nondirectional. The ?_1n shale is characterized by the preferred orientational OM-clay aggregates, and lots of pores in the composites are in the mesopore range, suggesting that over maturity lead to the collapse and compaction of pores under huge pressure of strata. The results of the current research imply that with increasing thermal maturity, OM pores are absent at low maturity(T_3y), are maximized at high maturity(S_1l) and are destroyed or compacted at over-mature stage(?_1n). Meanwhile, clay minerals have gone through mineral transformation and orientational evolution. The interaction of the two processes makes a significant difference to the microstructure evolution of OM and clay minerals in shale, and the findings provide scientific foundation in better understanding diagenetic evolution and hydrocarbon generation of shale.     

The effects of clay minerals and organic matter on nanoscale pores in Lower Paleozoic shale gas reservoirs,Guizhou, China

In organic-rich gas shales, clay minerals and organic matter (OM) have significant influences on the origin, preservation, and production of shale gas. Because of the substantial role of nanoscale pores in the generation, storage, and seepage of shale gas, we examined the effects of clay minerals and OM on nanoscale pore distribution characteristics in Lower Paleozoic shale gas reservoirs. Using the Niutitang and Longmaxi shales as examples, we determined the effects of clay minerals and OM on pores through sedimentation experiments. Field emission–scanning electron microscopy combined with low-pressure N₂ adsorption of the samples before and after sedimentation showed significant differences in pore location and pore size distribution between the Niutitang and Longmaxi shales. Nanoscale pores mostly existed in OM in the Longmaxi shale and in clay minerals or OM–clay composites in the Niutitang shale. The distribution differences were attributed largely to variability in thermal evolution and tectonic development and might account for the difference in gas-bearing capacity between the Niutitang and Longmaxi reservoirs. In the nanoscale range, mesopores accounted for 61–76% of total nanoscale pore volume. Considerably developed nanoscale pores in OM were distributed in a broad size range in the Longmaxi shale, which led to good pore connectivity and gas production. Numerous narrow pores (i.e., pores?<?20 nm) in OM–clay composites were found in the Niutitang shale, and might account for this shale’s poor pore connectivity and low gas production efficiency. Enhancing the connectivity of the mesopores (especially pores?<?20 nm and those developed in OM–clay composites) might be the key to improving development of the Niutitang shale. The findings provide new insight into the formation and evolutionary mechanism of nanoscale pores developed in OM and clay minerals.     

鄂尔多斯盆地南部长73页岩层系储层特征及主控因素

鄂尔多斯盆地长7₃亚段的页岩层系有机质含量、矿物含量变化大,发育凝灰岩夹层,具有较强的非均质性,不同岩相的孔隙结构差异及主控因素尚不明确。综合多种分析技术手段,对鄂尔多斯盆地南部长7₃页岩层系的岩相进行系统划分,对比不同岩相的孔隙结构及物性差异,探讨其有效孔隙网络及主控因素。根据粒度、TOC和矿物成分将长7₃细粒岩分为8种岩相类型,其中高有机质硅质页岩、凝灰岩及高有机质黏土质页岩三种岩相所占比例较高。长7₃页岩中有机质丰度高(平均20.04%),类型以Ⅰ型为主,处于低熟到成熟阶段。储集空间根据产状可分为基质孔隙(粒间孔、粒内孔、晶间孔、特大溶蚀孔)、有机质相关孔隙(有机质孔、有机质边缘孔隙)、裂缝(构造缝、成岩缝、晶面裂缝、粒边缝)。各岩相等温吸附曲线特征以IV型为主,迟滞回线以H₃型为主。宏孔是储集游离油的有效孔隙,储集性能受岩相、有机质含量及矿物组成控制。凝灰岩孔隙度、渗透率及宏孔比孔容最高,其次为高有机质硅质页岩和高有机质黏土质页岩,而低有机质页岩宏孔比孔容最小,介孔比孔容大。页岩中有机质、黄铁矿含量与宏孔比孔容呈正相关,凝灰岩中石英含量与宏孔比孔容也呈正相关。研究成果可为长7₃亚段页岩油甜点评价及预测提供地质依据。     

Pore structure and adsorption behavior of shale gas reservoir with influence of maturity: a case study of Lower Silurian Longmaxi formation in China

Knowledge of pore structure and adsorption capacity provides guidance for better studying the origin, hydrocarbon distribution, and productivity of shale gas reservoir. In this study, pore structure characteristics of six shale core plugs with different maturity from the Lower Silurian Longmaxi formation in south China were investigated using the Rock-eval analysis, X-ray diffraction, total organic carbon (TOC) content test, and scanning electron microscope (SEM) observation. To further investigate the influence of maturity, the adsorption behavior of gas shale was experimentally measured, with the maximal pressure being 20 MPa. Rock-eval analysis indicates that Ro is 0.67~1.34%. SEM results show that organic matter (OM) pores are abundant in high-maturity shale sample. The OM pores are mainly irregular to elliptical in shape, the size is 8~100 nm. The TOC content is 0.16~4.21% and shows a positive correlation with the BET surface area. A negative relationship exists between TOC content and average pore diameter, which indicates that abundant nanometer pores are related to the OM. A noticeable characteristic in the pore size distribution curve is that the content of micropores (pore width <?2 nm) increases with the increasing TOC content. Additionally, the thermal maturity results in significant difference in methane adsorption capacity. Maximal adsorption capacity of shale samples is also lineally correlated with TOC content, which increases with maturity. This study provides a quantitative understanding of how maturity affects pore structure and adsorption behavior of shale gas reservoir.     

富有机质页岩有机质孔隙度研究——以黔西北下志留统五峰—龙马溪组为例

黔西北下志留统五峰—龙马溪组是我国南方海相页岩气勘探的重要目的层,其孔隙类型除了与常规储层相似的粒间孔、粒内孔、溶蚀孔等孔隙外,还发育了大量的有机质孔。近年来,越来越多的研究发现,页岩气储层中有机质孔占有十分重要的地位。本次研究中发现页岩岩石样品中占主要体积的孔隙类型是中孔(2 nm～50 nm)占比44.16%～82.39%,其次是微孔(<2 nm)占比8.57%～41.23%,宏孔(>50 nm)最少,占比4.02%～16.41%;从场发射扫描电子显微镜照片中可以看出,许多宏孔、中孔有明显的挤压变形现象,说明岩石经历了较长时间的压实作用,并可能伴随着部分孔隙被其他矿物充填的过程。由回归分析可以看出:总有机碳(TOC)含量强烈影响微孔和中孔的发育和演化,尤其是对中孔的影响明显,TOC与这两种孔隙体积之间都存在着明显的正相关关系;石英对中孔发育有一定影响,但不如前者明显,同时石英与微孔之间存在一定的负相关关系;黏土矿物与中孔发育之间存在负相关关系;Ro与微孔、中孔占总孔隙体积的百分比有着良好的正相关关系,而与宏孔占总孔隙百分比有着良好的负相关关系。