四川盆地东南部龙马溪组页岩微-纳米孔隙结构特征及控制因素

以四川盆地东南部重庆地区下志留统龙马溪组页岩为研究对象,通过场发射扫描电镜、CO₂及N₂低温低压吸附实验,探讨海相页岩储层微-纳米孔孔隙结构特征及其控制因素。结果表明:龙马溪组页岩发育有机孔、粒间孔、粒内孔、晶间孔、溶蚀孔和微裂缝6种孔隙类型,其中有机孔、黏土矿物层间粒内孔最为发育,由于热演化程度高也发育大量的溶蚀孔隙;龙马溪组页岩BET比表面积介于3.5~18.1 m²/g,BJH总孔容介于0.00234~0.01338 cm³/g,DA微孔比表面积介于1.3~7.3 m²/g,DA微孔孔容介于0.00052~0.00273 cm³/g。页岩微孔比表面积占总比表面积的23.1%~80.2%,平均占比50.3%,微孔孔容占总孔容的12.1%~48.5%,平均占比32.3%,微孔提供比表面积的能力远大于中孔和宏孔,是页岩储层中甲烷吸附的主要场所;泥页岩孔径分布复杂,孔径分布曲线存在多个不同的峰值,在0~100 nm范围内主要呈现双峰或三峰特征,偶见四峰特征;有机碳含量与泥页岩微孔、中孔+宏孔及总孔的孔隙结构参数均呈现非常好的线性关系,表明TOC是泥页岩中微-纳米孔隙结构最重要的控制因素,将孔隙结构参数对TOC进行归一化处理后,总孔和中孔+宏孔孔隙结构参数与黏土矿物含量呈正线性关系,与脆性矿物含量呈负线性关系,表明黏土矿物和脆性矿物主要控制页岩的中孔和宏孔的发育。     

修武盆地下寒武统荷塘组海相页岩孔隙特征

通过孔隙度实验、低温N₂吸附法和CO₂吸附法,对修武盆地RDZ01井下寒武统荷塘组页岩孔隙发育特征进行定量表征,结合总有机碳含量、矿物组成及有机质的热演化程度,讨论孔隙发育特征主控因素。结果表明：孔隙形态以楔形孔为主,并发育墨水瓶形孔及狭缝形孔。页岩孔隙度为1.24%~2.91%,具低孔隙度特征;微孔、中孔和大孔3类孔隙分别占总孔体积的35.45%、44.54%和20.01%。页岩总孔体积为5.33×10^-3 ~20.10×10^-3 cm³/g,其中低温N₂吸附法和CO₂吸附法平均孔体积分别为7.40×10^-3 cm³/g和2.24×10^-3 cm³/g;总比表面积为7.62~17.84 m²/g,其中低温N₂吸附法和CO₂吸附法平均比表面积分别为5.23 m²/g和7.41 m²/g。孔径分布的主峰值小于10.00 nm,微孔的结构复杂,0.30~0.70 nm的孔隙较为发育,大的比表面积为页岩气提供更多的吸附位。总有机碳含量是微孔发育的主控因素,同时促进中孔发育,对大孔的影响较弱;黏土矿物增多会降低页岩的孔隙度;高石英含量为总孔体积和总比表面积增大的有利因素。修武盆地下寒武统荷塘组海相页岩和鄂西地区下侏罗统自流井组页岩储集层特征相似,呈现良好的储集能力。     

中国南方典型页岩孔隙特征差异及其控制因素

深入分析不同沉积背景页岩储层物质基础、探究不同层系页岩储层发育主控因素是预测页岩气藏地质甜点的核心工作。中国南方海相页岩气已实现大规模商业开发,而海-陆过渡相和陆相页岩气勘探鲜有突破。选取川西南海相页岩、湘中海-陆过渡相页岩和川东北陆相页岩为研究对象,在沉积背景、地化特征、岩石学特征以及孔隙结构特征研究的基础上,通过对比多层系页岩储层特征,明确了不同层系页岩储集能力主控因素。研究表明：海相页岩发育Ⅰ型有机质具迁移和产孔能力,以有机质孔隙为主,优势岩相为富有机质硅质页岩,具有高孔体积（平均值0.026 cm³/g）和高比表面积（平均值28.99 m²/g）特征,有机质丰度是储集能力好坏的决定性因素;海-陆过渡相发育Ⅲ型有机质呈惰性,以粘土矿物孔隙为主,优势岩相为富含有机质泥质页岩,具有高孔体积（平均值0.023 cm³/g）和低比表面积（平均值6.33 m²/g）特征,合理的矿物组构匹配（硅泥比2/3）是储集能力好坏的决定性因素;陆相有机质显微组分混杂,以粘土矿物孔隙和有机质孔隙为主,优势岩相为富有机质泥质页岩和富有机质混合质页岩,孔体积（平均值0.017 cm³/g）和比表面积（平均值11.90 m²/g）适中,高腐泥质含量（大于60%）和合理的矿物组构匹配是储集能力优越的有利条件。不同沉积背景页岩物质基础在差异成岩改造作用下呈现出迥异的储集性能,勘探目标应依据特定页岩层系差别对待。     

陕南地区牛蹄塘组页岩孔隙结构特征及吸附能力

为揭示陕南地区下寒武统牛蹄塘组页岩孔隙结构特征及其吸附能力,采用场发射扫描电镜观察、有机地球化学分析、全岩X射线衍射、氮气吸附和等温吸附实验等方法,通过定性观察和定量表征相结合的方式,来研究该组页岩的孔隙结构类型,并探讨页岩孔隙结构和吸附能力的主控因素。结果表明：陕南地区牛蹄塘组页岩主要发育有机质孔、粒内孔、粒间孔和微裂缝等4种孔隙类型,页岩孔径为1.8～316.7 nm,BET比表面积为1.34～13.20 m²/g,平均值为6.83 m²/g,BJH吸附总孔体积为0.003～0.011 cm³/g,平均值为0.006 cm³/g;影响页岩孔隙发育的直接因素包括总有机碳含量和热演化成熟度,二者与孔隙体积和比表面积均呈正相关性;影响页岩孔隙发育的间接因素包括汉南古隆起周缘的构造运动和沉积环境,二者对牛蹄塘组页岩热演化成熟度、埋藏深度、厚度和岩性变化均具有较大影响,从而间接控制着页岩孔隙结构的发育特征;页岩吸附能力主要受有机碳含量、孔隙体积和比表面积等因素的影响,三者与甲烷吸附气量均呈正相关性。该研究结果对陕南地区寒武系页岩气资源潜力评价及选区评价均具有重要意义。     

湘鄂西地区志留系龙马溪组页岩微观孔隙结构特征及定量表征

湘鄂西地区为南方海相页岩气勘探开发潜力区之一,志留系龙马溪组是其有利的页岩气层段。利用氩离子抛光—扫描电镜、低温低压氮气和二氧化碳吸附等实验对该区4口取心井的页岩样品孔隙结构进行了定性和定量的联合表征。实验结果表明:该区页岩发育有粒间孔、粒内孔、有机孔、有机质—黏土矿物复合孔以及解理缝,其中最为发育的是黏土矿物与自生矿物相间的粒间孔、有机质—黏土矿物复合孔以及有机孔。页岩样品比表面积为8.038~24.552 m²/g,平均为13.769 m²/g,BJH孔径中孔直径为8.21~13.79 nm,平均为10.43 nm,其中LY1井孔径最大为11 nm,是该井有构造缝发育所致。     

川南地区五峰组—龙马溪组页岩微观孔隙结构特征及主控因素

为研究川南地区五峰组-龙马溪组页岩储层的孔隙结构特征及主控因素,对9口取心井的页岩样品开展了有机地球化学、X射线衍射全岩矿物含量及黏土矿物相对含量分析、氩离子抛光扫描电镜观察、高压压汞测试和气体（CO₂和N₂）等温吸附实验等研究。结果表明：①页岩总有机碳（TOC）质量分数平均为2.42%,等效镜质体反射率（R_o）平均为2.83%,有机质处于过成熟阶段;黏土矿物以伊/蒙混层-伊利石-绿泥石组合为主,处于晚成岩阶段。②页岩的平均孔隙度为2.49%,孔径主要为2.6~39.8 nm,以细颈墨水瓶状和狭缝孔为主;饱和吸附气质量体积为0.014 7~0.032 2 cm³/g,总孔隙比表面积为19.49~40.68 m²/g,介孔和宏孔为页岩气的储集提供了主要储集空间,微孔对孔隙的比表面积贡献较大。③TOC,R_o和黏土矿物相对含量等均对微孔和介孔的比表面积具有一定的控制作用,黏土矿物层间孔的发育程度对介孔和宏孔的孔隙体积具有一定的影响,脆性矿物含量与微孔、介孔、宏孔的孔隙体积均呈负相关关系。该研究成果对川南地区寻找优质储层和页岩气富集区均具有指导作用。     

基于氮气吸附实验的页岩孔隙结构表征

页岩储层微观孔隙结构研究对页岩含气性评价具有重要意义。为此,采用低温氮气吸附法,对宁夏六盘山盆地下白垩统乃家河组页岩样品的微观孔隙结构进行了实验研究,计算了页岩的比表面积、孔径分布、孔体积和平均孔径等孔隙结构参数,并探讨了页岩孔隙发育的控制因素及孔隙结构对页岩气存储的意义。实验结果表明：①页岩平均孔径为3.6~4.3 nm,主体孔隙为中孔,也含有一定量的微孔和大孔,孔隙形状以平行板状和墨水瓶孔为主,同时具有无定形孔特征;②页岩比表面积和孔体积远大于常规储层岩石,孔径小于50 nm的微孔和中孔提供了主要的比表面积和孔体积,构成了页岩中气体吸附存储的主要空间;③页岩微孔、中孔的发育与有机质有关,有机碳含量与微孔、中孔的比表面积、孔体积呈正相关性,页岩大孔的发育与黏土矿物含量有关,黏土矿物含量增加,大孔的比表面积和孔体积都增大。     

山西沁南太原组泥页岩储层微观孔隙特征

目前,对沁水盆地太原组泥页岩储层孔隙的研究主要集中在海相页岩和陆相页岩,为深入研究海陆交互相泥页岩孔隙特征和地质控制因素,运用现代分析测试技术对该区泥页岩进行了测试分析。研究表明：研究区泥页岩孔隙度为1.19%~1.88%,孔隙结构以中孔为主,占总孔体积的58.43%~72.71%,其次为微孔体积,占16.37%~26.17%,宏孔体积占10.92%~24.31%,孔径主要分布为0.6~1.5、3.0~4.0、30000.0~100000.0nm,比表面积主要是由孔径为0.6~1.5nm的孔隙所提供;太原组泥页岩孔隙结构形态呈较开放状态,孔隙间连通性较好;泥页岩中存在有机质粒内孔、溶蚀孔、黏土矿物粒间孔和脆性矿物粒间孔等孔隙类型,此外还存在大量微裂缝。有机碳含量与微孔体积含量呈较好的正相关性,有机质成熟度与微孔含量和中孔含量有关,黏土矿物含量与中孔体积含量呈一定的正相关性,脆性矿物含量对宏孔体积贡献较大。该成果为研究区页岩气储层评价提供了基础资料,对海陆交互相页岩气勘探开发具有一定的参考价值。     

黔北地区下寒武统页岩孔隙结构特征及其含气性能

通过对黔北地区下寒武统牛蹄塘组和杷榔组页岩岩心样品的有机碳含量、矿物组成、孔隙结构及甲烷等温吸附容量等分析,探讨了页岩孔隙结构的发育特征、影响因素以及有机质对页岩甲烷吸附容量的影响。研究表明,下寒武统页岩具有低孔低渗的特征,页岩比表面积介于5.64~28.29cm²/g之间,NLDFT微孔及中孔体积分别为0.02~0.54cm³/100g及0.53~3.38cm³/100g。孔隙度、BET比表面积以及微孔体积与TOC含量均呈正相关,显示了页岩有机质对孔隙的控制作用;而过高的TOC含量对页岩有机质孔隙可能有一定的抑制作用。此外,黏土矿物对孔隙也有一定贡献。下寒武统页岩吸附量为0.30~3.71cm³/g(12MPa),Langmuir最大吸附量介于0.41~4.22cm³/g之间,吸附量与有机碳含量之间大体呈正相关,但高有机碳含量的页岩样品由于具有低的微孔体积及比表面积而表现出相对低的甲烷吸附量。     

鄂尔多斯东南部页岩气储层特征及其主控因素

为探索富有机质泥页岩的储层特征,利用全岩X-射线衍射、比表面—孔径分布、等温吸附、有机碳、有机质成熟度等测试方法,对鄂尔多斯盆地东南部山西组泥页岩储层的矿物组成、孔隙体积和孔隙结构进行了综合研究。结果表明：泥页岩矿物组成主要为黏土矿物和陆源碎屑矿物石英、长石,含少量黄铁矿和菱铁矿等矿物;有机碳含量平均为3.03%,有机质成熟度平均为2.55%,CH₄饱和吸附量平均为1.91m³/t;泥页岩孔隙结构以中孔隙为主,泥页岩储层中主要是黏土矿物控制着中孔、宏孔的发育,TOC含量与微孔体积呈微弱的正相关关系;饱和吸附量与黏土矿物（尤其是伊利石）和有机碳含量呈正相关性。     

高演化富有机质页岩储层特征及孔隙形成演化——以黔南地区下寒武统九门冲组为例

为厘清高演化富有机质页岩孔隙特征及形成机理,以上扬子黔南地区下寒武统九门冲组页岩为例,采用岩石薄片、全岩X射线衍射、低温氮气吸附、高压压汞-吸附联合测定、氦气孔隙度测试、氩离子抛光-扫描电镜、热演化史及孔隙演化史恢复等多种技术方法,开展了高演化富有机质页岩孔隙结构、类型及储集性能研究,并基于成岩压实和热演化过程建立了富有机质页岩微观孔隙形成演化模式。研究结果表明:(1)下寒武统高演化富有机质页岩总比表面积平均值为12.66 m2/g,总孔容平均值为11.54×10-3cm3/g,两者具有较好的正相关关系,与下志留统页岩相比,总比表面积与总孔容均略低。孔隙以微孔和介孔为主,宏孔基本不发育。(2)富有机质页岩孔隙类型以有机质孔为主,孔径极小,一般以小于30nm为主,孔边界形态不规则,无机质矿物质孔基本不发育。(3)与志留系页岩相比,其储集性能相对较差,平均孔隙度仅为2.80%,水平渗透率为垂直渗透率的1~3倍,平均值约2倍,反映其水平页理欠发育。(4)高演化富有机质页岩孔隙形成演化主要受成岩压实作用控制的无机质矿物粒间孔隙演化过程、热演化作用控制的生烃—成油—油气转化序列中有机质孔隙的形成过程及后期孔隙保存状态下天然气散失与补给平衡过程共同控制。     

黔西北威宁地区龙参1井下石炭统旧司组—祥摆组海相页岩气储层物性及含气性特征

黔西北下石炭统旧司组—祥摆组是重要的海相页岩层系,为进一步加强贵州省页岩气的基础地质勘察,形成贵州特色页岩气地质理论,以威宁龙街向斜龙参1井下石炭统旧司组—祥摆组页岩为研究对象,通过岩石学、地球化学、储层物性及含气性相关测试评价了其勘探开发潜力。结果表明：①祥摆组页岩厚度介于74.76~255.6 m之间,有机碳含量中等（平均为2.01%）、热演化程度较高（R_o,max值平均为2.54%）;显微组分以壳质组（平均为43.31%）为主,腐泥组（平均为38.08%）次之;有机质类型为Ⅱ₁型和Ⅱ₂型。②黏土矿物含量较多（质量分数平均为45.4%）,石英次之（质量分数平均为38.08%）,脆性指数整体较高。③孔隙度中等（平均为4.77%）,核磁渗透率范围跨度较大,介于（0.079 7~4.63）×10^-6 μm²之间,平均为1.32×10^-6 μm²,属低渗储层;主要发育微裂缝、粒内孔、粒间孔和有机质孔;孔隙比表面积（平均为14.387 m²/g）和总孔体积（平均为0.016 76 cm³/g）较大,以介孔为主,平均孔径介于3.79~8.45 nm之间,平均为5.89 nm。④旧司组—祥摆组含气量中等,最高达1.48 m³/t,TOC是泥页岩含气性的主要影响因素,TOC与兰氏体积、总孔体积呈良好的正相关关系,石英与TOC、R_O呈正相关关系。旧司组—祥摆组页岩气储层符合产业开发条件,与国内外页岩储层特征综合对比认为,旧司组—祥摆组深色页岩有机质丰度中等,热演化程度较高,脆性指数高,多介孔,有较好的探勘开发潜力。     

上扬子地区下寒武统高演化页岩微观孔隙特征

为揭示高演化页岩储层微观孔隙特征及储集性能,采用全岩X-射线衍射、有机碳测定、氦气孔隙度测试、低温氮气吸附、高压压汞-吸附联合测定及氩离子抛光-扫描电镜等多种技术方法,开展了上扬子地区下寒武统高演化页岩微观孔隙结构、类型及其特征研究。结果表明：页岩比表面积介于0.46~34.70m²/g之间,平均为12.36 m²/g,总孔容介于（0.43~11.29）×10^-3cm³/g之间,平均为4.65×10^-3cm³/g,孔径以小孔（2～10nm）为主,其次为中孔（10～50nm）,小孔孔容、TOC与比表面积呈正线性关系;页岩发育有机质孔、粒间孔、粒内孔、黏土矿物层间孔、黄铁矿晶间孔、构造微裂缝及成岩微裂缝7种孔隙类型,其中微裂缝全区普遍发育,四川盆地内部以粒间孔、黏土矿物层间孔及有机质孔为主,四川盆地之外仅发育有机质孔,形态以不规则形、狭缝形为主,无机矿物质孔欠发育,认为两者孔隙类型的差异与有机质含量高低密切相关。