页岩受载变形特性及矿物组分对岩石脆性影响实验

在页岩气开采中,脆性不仅直接影响页岩的压裂效果和井壁的稳定性,也是储层甜点评价的重要指标。结合页岩的受载变形特性(应力-应变曲线)及其矿物组分对页岩脆性的变化规律进行了分析,并对采用3种不同指标得到的页岩脆性系数进行了比较。页岩的应力-应变曲线通过单轴和常规三轴压缩实验获取,页岩矿物组分采用XRD,XRF技术进行测定。结果表明:页岩脆性系数均随围压增大而减小,围压越大,破裂面越少,并呈现出由脆性向延性转变的趋势;脆性矿物含量越高,脆度越高。在进行储层压裂层位选择以及可压性评价的时候,要综合考虑现场地应力状态以及矿物组分的影响。脆性系数B_3与B_1的相关性更好,与北美普遍采用石英组分进行脆性系数评价相比,对于矿物组分复杂的我国南方古生界页岩,宜采用石英、方解石、白云石作为脆性矿物组分进行页岩脆性评价。     

页岩储层矿物成分及相关讨论

运用实验技术手段,综合测试分析了重庆南川泉浅一井龙马溪组下段页岩储层的矿物组分,分析结果表明:研究对象与其他页岩气有利区块的页岩相比,黏土矿物含量较高,脆性矿物含量较低,矿物组分对孔裂隙的发育具有重要影响;成岩作用介于晚成岩作用阶段与极低级变质作用阶段之间;基于矿物组分的脆性评价显示泉浅一井页岩脆性较低,但研究区页岩分布面积广、厚度大,可以弥补其他性质的不足。页岩矿物组分受控于沉积-成岩作用,通过沉积微相的分析确定页岩脆性矿物富集区带,对煤矿安全开采、煤层气分布富集研究、寻找页岩气压裂的有利区带等均有重要意义。     

页岩气储层测井解释评价技术方法分析

掌握页岩气储层测井评价要点对评价页岩气很有必要。通过梳理页岩气储层特征、测井响应特征和评价要点,分析研究了页岩储层参数测井计算方法。结果表明,页岩气储层测井响应特征主要表现为"四高三低一扩"的特征;页岩气储层评价要点主要包括矿物组分含量计算、地化参数计算、物性参数计算、含气量计算及岩石力学参数计算等。不同研究区页岩储层特征不同,在开展页岩气测井评价时,需要以实际岩心数据为基础,选择及建立合理的储层参数测井解释模型来开展页岩气储层测井综合评价。     

黔西北龙潭组页岩储层特征研究

以黔西北龙潭组页岩为研究对象,基于岩心有机地球化学、矿物组成、扫描电镜、比表面及孔径和低温N_2脱附-吸附试验测试,研究了黔西北地区龙潭组页岩储层特征。结果表明:黔西北龙潭组页岩有机质丰度高,有机质类型为Ⅲ型干酪根,处于过成熟阶段,具有良好的生烃条件。页岩矿物组分以黏土矿物和石英为主,黏土矿物中以伊利石和伊/蒙混层含量最高;储层孔隙度低,孔隙类型多样,孔隙大小以中孔为主,脆性指数为57.6%,表明龙潭组泥页岩具有良好的脆性特征;通过N_2吸附-脱附曲线发现,龙潭组页岩样品的分形维数D1=2.68～2.77(相对压力≤0. 5),D2=2.70～2.89(相对压力0. 5),D1、D2数值均偏大,反映龙潭组页岩孔隙非均质较强,结构复杂。分形维数D1和D2与比表面积成较好的正相关关系,与页岩平均孔径成较好的负相关关系。     

山西省域石炭二叠纪煤系泥页岩气储层评价指标体系

针对煤系泥页岩气地质资源量估算偏大的问题,选择山西省域石炭二叠纪煤系泥页岩气储层,通过页岩气日均产气量衰减率和经济下限产气量分析,提出了独立储层和组合储层的概念;基于492件实测泥页岩样品,评价了煤系泥页岩干酪根类型和TOC含量;通过泥页岩单位TOC含量吸附量和实测泥页岩含气量评价了泥页岩有机质成熟度和含气量的关系;基于与海相页岩气剖面资源量等量原则评价了煤系泥页岩厚度;基于煤层Ro、含气饱和度与埋深的正相关趋势,将煤系泥页岩埋深划分为1 000,1 000~1 500和1 500 m三种类别;基于128件实测泥页岩样品,将煤系泥页岩脆性矿物含量划分为30%,30%~40%和40%三个类别。基于煤系泥页岩有机质成熟度、总有机碳含量、含气量、埋深、厚度及脆性矿物含量6个参数,将山西省域石炭二叠纪海陆交互相煤系泥页岩储层划分为组合有利储层、组合较有利储层和组合不利储层。     

含气岩石的强度特性及脆性评价研究

储层岩石的强度特性与脆性特征是薄互层煤层气（瓦斯）合采中井壁稳定性及压裂效果评价的重要指标。基于三轴流固耦合试验系统,开展了不同围压条件下含气页岩和不含气页岩的强度特征及脆性评价的试验研究。结果表明:当围压保持一定,含气页岩的峰值强度均低于不含气页岩的峰值强度和残余强度;随着围压的增加,含气页岩和不含气页岩的峰值强度和残余强度均表现出增加的趋势。基于应力—应变曲线的岩石脆性特征评价方法,得出含气页岩和不含气页岩的脆性指标随着围压的增加而降低;当围压相同时,含气页岩的脆性指标均高于不含气页岩的脆性指标。基于应力—应变曲线考虑峰后相对应力降大小和应力降速率的岩石脆性特征评价方法具有较高的准确性。该研究对薄互层煤层气（瓦斯）安全高效合采具有重要的指导意义。     

四川威远区块井下与露头龙马溪组页岩力学特征研究

为对比研究四川威远国家示范页岩气开发区块井下与露头龙马溪组页岩力学特征,分别对本区块井下与露头龙马溪组页岩进行了矿物组分、力学强度以及微观纳米压痕测试研究。结果表明:井下与露头页岩各种矿物含量具有很大差异性。井下与露头页岩抗压强度与围压均呈正相关性,相同围压下,储层页岩平均抗压强度低于露头页岩,井下与露头页岩弹性模量平均值与测试围压均呈正相关性,井下页岩弹性模量均值随测试围压变化幅度大于露头页岩,井下与露头页岩泊松比与围压均呈无规律状排列。页岩硅质矿物弹性模量为62.29~81.17GPa,钙质矿物弹性模量为44.85~61.37GPa,粘土矿物弹性模量为30.89~35.89GPa,同时得出页岩宏观与微观模量在不同围压下之间关系。     

赣东北荷塘组页岩储层可压裂性评价

可压裂性可用来表征页岩储层能被有效改造的难易程度,对于页岩气藏的开采具有重要影响。本文从页岩气储层岩石的矿物学、岩石力学两个方面,对赣东北底-下寒武统荷塘组页岩气储层脆性指数进行了评价。结果表明,岩石力学参数求取的页岩储层脆性指数更适用于赣东北荷塘组页岩,并根据页岩弹性模量与泊松比的分布范围,建立了适合赣东北荷塘组页岩的脆性指数预测模型。     

沉积环境对页岩气储层的控制作用——以中下扬子区下寒武统筇竹寺组为例

以“沉积控相,相控储层”为研究思路,基于野外露头实测、室内试验测试以及结合前人研究成果,探讨中下扬子区下寒武统筇竹寺组沉积环境对页岩气储层的控制作用。研究表明：中下扬子区下寒武统筇竹寺组富有机质泥页岩主要发育于陆棚相和深海-次深海滞留盆地相中,沉积中心页岩厚度可达100～180 m,有机碳含量（TOC）最高可达18.7%,平均达到5.07%;静水缺氧还原沉积环境岩石类型主要以富含有机质的炭质页岩、硅质页岩、粉砂质页岩以及钙质页岩为主,页岩矿物成分以石英（平均达64.97%）和黏土矿物（平均达23.66%）为主;缺氧还原环境下沉积的大量黄铁矿形成的黄铁矿晶间孔、有机质生烃形成的微孔隙、黏土矿物层间微孔隙以及脆性矿物控制的微裂缝为页岩气提供了良好的储集空间。沉积环境控制下储层发育特征的研究可为页岩展布、有机质丰度、储集空间以及后期有利区评价等研究提供基础。     

基于矿物组分与弹性参数的泥页岩脆性评价模型

基于泥页岩应力应变、X射线衍射实验进行模型优化。实验结果表明,泥页岩抗压强度与围压、杨氏模量呈正相关;体积应变量与杨氏模量呈负相关,而与泊松比呈正相关;脆性矿物有利于提高岩石的刚性,而黏土矿物使得岩石具有较强的蠕变性能。页岩中不同脆度的矿物在不同程度上控制着岩石力学性质,通过数值模拟,综合岩石力学参数和矿物组成提出了一种新的脆性评价模型,同时解决了杨氏模量与泊松比的权重分配问题,拟合效果优于前2种方法。     

陕南宁强地区汉页1井五峰组-龙马溪组黑色页岩储层特征

为研究四川盆地西北缘陕南宁强地区汉页1井五峰组-龙马溪组黑色页岩的储层特征,通过对已有X-衍射全岩检测、扫描电镜、有机显微组成测定、岩石热解以及孔隙度、渗透率检测等测定结果进行分析,从岩矿特征、储层物性及地球化学特征等方面进行储层特征研究。结果表明:汉页1井五峰组-龙马溪组黑色页岩矿物组分以石英和粘土矿物为主,脆性矿物含量平均在55%以上;有机质类型主要为Ⅰ型干酪根,有机碳含量含量中等,镜质体反射率平均为1.44%,已经进入热成熟生气阶段;孔隙类型主要有晶间孔、铸模孔以及微裂缝,孔隙度及渗透率比较低,为典型的低孔低渗储层。     

浙江煤山上二叠统龙潭组页岩气储层矿物成分特征

为了研究页岩气储层的矿物特征,分析浙江煤山地区不同矿物对页岩气储层的影响,采用X射线衍射(XRD)技术,对煤山地区上二叠统龙潭组17个泥页岩矿物样本进行了定性和定量分析,并探讨了矿物不同组成可能造成的储层性能差异。结果表明,龙潭组泥页岩矿物成分以黏土矿物和石英为主,平均含量分别为49.1%和30.6%,其次是方解石,平均含量为3.5%,此外还含有少量长石、黄铁矿、菱铁矿等矿物。黏土矿物有利于页岩气吸附,石英和方解石等脆性矿物有利于开发过程中压裂造缝,其对页岩气藏的形成和开发都具有一定的积极作用。页岩气储层矿物成分的研究为其吸附储存、裂缝评价、压裂造缝等研究提供了坚实的基础。     

江西省萍乐坳陷乐平组页岩气储层物性特征

系统分析了乐平组泥页岩的矿物组分特征、孔渗性特征及裂缝发育特征等,研究发现乐平组矿物组分特征有利于页岩气赋存,脆性矿物含量适中,粘土矿物以伊利石含量为主;孔隙类型以粒间孔、晶间孔、铸模孔及有机孔为主,是页岩气主要的赋存空间;微裂缝较为发育,整体有利于气体的运移。综合研究显示乐平组储层物性特征有利于页岩气赋存及运移,是区内页岩气勘查开发的有利层位。     

碎屑岩低渗透储层矿物岩石与储集空间特征及演化关系

通过国内外碎屑岩低渗透储层矿物岩石与储集空间特征相关研究调研,总结了低渗透储层矿物岩石组成的相似性及其储集空间特征的对应性,明确了不同矿物岩石组成低渗透储层的成因。不同研究区低渗透储层根据原始沉积矿物组分的相似性,可分为石英砂岩、长石/岩屑质长石砂岩、岩屑/长石质岩屑砂岩低渗透储层3类;成岩自生矿物是原始沉积矿物与成岩环境综合作用的产物,在3种不同原始沉积组合的储层之间存在一定的差异性;储集空间表现出低渗储层的共性均为喉道细小的储集空间。成岩自生矿物及储集空间的演化是低渗透储层原始沉积作用与后期成岩作用耦合演化的动态过程,在沉积作用的基础上以原始沉积的储层矿物和储层原始孔隙为起点,伴随成岩环境的演化发生对应的成岩作用,形成成岩自生矿物,改造储集空间,形成现今的低渗透储层组构形貌。明确了3种低渗透储层的低渗成因机制,以石英砂岩为主的低渗透储层压实作用主控、硅质胶结主导、晚期碳酸盐胶结强化;以长石/岩屑质长石砂岩为主的低渗透储层压实作用主控,早期碳酸盐胶结主导,晚期粘土矿物保护;以岩屑/长石质岩屑砂岩为主的低渗透储层强压实、早期碳酸盐胶结主控,后期酸性溶蚀主导的低渗成因机制。     

下扬子区海陆过渡相不同沉积环境页岩气成藏条件对比

以下扬子区二叠系龙潭组富有机质泥页岩为研究对象,通过岩石热解模拟、元素分析测试、物性测试和X-射线衍射等实验,结合前人研究成果,对泥页岩空间展布特征、沉积微相类型、有机地球化学特征、储层特征和含气性特征等页岩气藏评价参数开展对比分析,结果表明:下扬子区龙潭组富有机质泥页岩广泛发育在滨岸平原、障壁-泻湖、三角洲前缘和浅海陆棚等海陆过渡相沉积环境中;泥页岩中有机质丰度较高,总有机碳(TOC)含量平均值为2.43%;干酪根主要为Ⅱ型、Ⅲ型;镜质体反射Ro分布范围是0.55%~2.66%,多数有机质处于中—高热成熟阶段;生烃潜力(S1+S2)平均值为2.96 mg/g,具备较大的页岩气生成潜能;研究区泥页岩物性较差,属于特低孔特低渗储层,但石英、长石、方解石等脆性矿物含量丰富,脆性指数(Ⅰ,Ⅱ)较高,有利于页岩气储层的压裂开发;保守估算下扬子区龙潭组吸附气量为0.34~0.96 m3/t,且物性封闭和烃浓度封闭作用进一步增强了页岩气的储存能力。对比不同沉积环境下页岩气成藏条件参数,综合研究认为下扬子地区障壁-泻湖相具备更为优势的页岩气成藏环境。     

青海聚乎更矿区煤系页岩脆/韧性变形对孔隙结构的影响

煤系页岩的脆/韧性变形对孔隙结构的影响是复杂构造区煤系页岩储层评价的关键因素之一.以青海聚乎更矿区广泛发育的脆/韧性变形页岩为研究对象,挑选出矿物成分相差不大的韧性变形和脆性变形的煤系页岩样品,以扫描电镜、低温液氮实验以及核磁共振为手段,归纳总结了脆/韧性变形的宏观和微观特征,并探讨了其对煤系页岩孔隙结构影响的差异性....     

海相煤系气成藏特征及其有利开发层段——以黔北威宁龙参1井下石炭统祥摆组为例

黔北下石炭统祥摆组是一套海相煤系沉积地层,是页岩气勘探开发的重要层系之一。以黔北威宁龙街向斜龙参1井为例,评价了其煤系气成藏特征及其有利开发层段。结果显示:海相煤系地层祥摆组储层空间展布具有分段性:下段薄煤层发育,煤层层数较多,煤-泥岩-砂岩互层发育;上段泥页岩发育,单层连续厚度大。泥页岩TOC含量在0.77%～8.94%,平均2.01%,随层位埋深增大而增大。祥摆组上段有机质类型主要为Ⅱ_1型,下段主要为Ⅱ_2型,R_(o, max)平均为2.54%。矿物组分主要以黏土矿物和石英为主,石英平均质量分数38.52%,黏土平均质量分数48.99%,脆性指数高,平均为48.02%,整体上随层位埋深增大而增大;泥页岩孔隙度平均为4.77%,渗透率平均为0.002×10~(-15) m~2,属于低渗储层;泥页岩储层物性接近于非含煤海相地层,优于含煤海陆过渡相地层。泥页岩含气量介于0.27～1.48 m~3/t,平均0.57 m~3/t。气体组分结果显示860 m以浅仍处于风化带。薄煤层变质程度高,R_(o, max)平均为2.92%,但含气量平均为5.88 m~3/t,含气饱和度低。整体显示海相煤系气资源潜力具有以页岩气为主,煤层气为补充的特征,推测深部区域更具有勘探前景。以煤系页岩气为评价主体,选取泥页岩单层厚度、TOC含量、含气量、脆性指数等关键参数,采用主成分分析法,评价了祥摆组煤系气有利开发层段。综合研究认为:有利开发层段主要位于祥摆组上段中部和下段的下部。     

QB油田Q12区高伽马储层测井识别评价

QB油田Q12区为复杂砂岩储层,具有较高的放射性,造成储层测井识别与评价困难,极易漏失储层和造成优质储层误判。针对存在的高伽马储层识别评价难题,以生产动态资料为依据,测井资料、岩芯资料和岩石物理实验相结合,研究了储层高自然伽马成因,认为高伽马储层泥质含量低,高钾长石含量加之高放射性岩屑成份是形成的主控因素。通过岩芯观察,结合岩石物理实测矿物组分,研究了高伽马值储层岩石物理测井响应特征,在此基础上开展了储层有效性的主要测井评价指标研究,并对该类储集层进行综合分析评价,应用中得到了生产验证。     

沁水盆地煤系地层页岩储层评价及其影响因素

以沁水盆地中部及南部的煤系地层的泥页岩取芯为研究对象,重点剖析了石炭系太原组及二叠系山西组两套主力产气层位,分别从烃源岩、岩石学性质、储层物性及其影响因素等方面进行分析。研究表明,沁水盆地泥页岩样品生烃潜力较好,样品总有机碳含量在厚层泥岩发育段具有较高值,有机质成熟度指标Ro在1.33%~2.17%,已达到生气窗,有机质显微组分以腐泥组为主,有机质类型均为I型干酪根;全岩分析表明,泥页岩样品脆性矿物含量较高,多数在40%以上;黏土矿物主要以伊/蒙混层矿物及高岭石为主,绿泥石及伊利石含量次之;经扫描电镜观察,泥页岩中矿物溶孔、粒间孔及微裂隙较为发育;孔隙度分布于0.7%~3.8%,略低于北美页岩,渗透率在0.002 8×10-15~0.127 3×10-15 m2,与北美页岩无太大差异;黏土矿物中高岭石及伊利石对储层物性影响较大,其中前者对孔渗发育具有建设作用,而后者含量越多对储层物性影响越不利。各项有机地球化学参数表明沁水盆地泥页岩具有较高的生烃潜力,储层孔隙度及渗透率适中,较高的脆性矿物含量有利于页岩气的后期储层压裂改造。     

黔西南晴隆-兴仁地区龙潭组页岩气地质特征及影响因素分析

采用物理实验及数学分析相结合的方法,研究了二叠系龙潭组富有机质页岩地质特征,并从储层空间展布、有机地化特征、无机矿物组成及有机孔隙系统配置等4个方面阐释了页岩含气性的控制因素,并对其影响程度进行评价,最终建立了适用于研究区的含气性评价模型。