黔西北五峰—龙马溪组海相页岩含气性及主控因素

为了探讨黔西北地区五峰—龙马溪组富有机质页岩含气性特征和主控因素,对习页1井岩心进行系统采样,并做孔隙结构、矿物组成、有机质含量、成熟度测试、等温吸附、现场解析等实验分析.研究表明:页岩气发育的富有机质页岩段主要位于五峰组和龙马溪组的底部,岩性以黑色炭质页岩、钙质页岩和硅质页岩为主;黑色页岩具有较好的吸附能力,含气页岩层段以吸附气为主;页岩含气量与有机碳含量、比表面、总孔隙度等均具有较好的正相关关系,与黏土矿物含量具有负相关关系,游离气所占比例与有机碳含量、比表面、总孔隙度呈负相关关系.     

页岩含气量主控因素及定量预测方法

在国内外研究进展调研的基础上,对页岩含气性主要影响因素进行了综合分析。研究认为:影响页岩含气量的主控因素包括有机碳含量、有机质热成熟度、岩石矿物成分、孔隙结构、页岩含水率、地层温压等;有机碳含量较高则页岩吸附气量较大,有机质成熟度较高则有机质孔隙发育,页岩的吸附能力大;黏土矿物较脆性矿物吸附甲烷的能力强,其中蒙脱石的吸附能力最强,其次为伊蒙混层和高岭石;页岩的微—中孔总体积越大对页岩气吸附能力越强,中—宏孔总体积越大游离态页岩气含量越高;页岩含水率较高时,含气量有降低趋势;页岩含气量随温度升高而降低,随压力升高而增加。     

高演化湖相页岩储层特征及其主控因素--以普光地区中侏罗统千佛崖组千一段为例

为了探讨川东北普光地区中侏罗统千佛崖组千一段湖相页岩储层特征及其主控因素,开展了有机地球化学、矿物组成、孔隙结构参数等分析测试。研究表明:普光地区千一段④小层中发育黑色页岩段,具有较高的有机质丰度(总有机碳质量分数平均为1.46%),干酪根类型以Ⅱ1型为主,镜质组反射率介于1.9%~2.0%,达到高成熟阶段,黏土质量分数介于44.57%~62.24%,石英质量分数介于22.1%~38.6%;孔隙类型以有机质孔为主,比表面积和孔体积均值分别为7.88 m2/g和0.0012 cm3/g,孔隙度均值为4.54%,孔隙结构以锥形孔及四面开放的尖壁孔为主。分析相关性后发现,页岩比表面积和孔体积与总有机碳质量分数的相关性呈先下降后上升趋势,说明随着总有机碳质量分数增加,有机质孔成为页岩孔隙空间的主要贡献者,无机质孔对孔隙发育影响减弱。黏土矿物与充足有机质的混合输入是千一段优质储层形成的基础,中—高碳黏土质页岩是普光地区千一段湖相页岩的关键储集岩相。     

湘中坳陷海陆过渡相页岩吸附能力及控制因素

为了研究湘中坳陷二叠系龙潭组和大隆组黑色页岩的吸附能力及其控制因素,开展了全岩矿物含量分析、有机地球化学分析、储层物性分析和等温吸附实验研究。结果表明：①页岩主要为硅质页岩,石英质量分数平均为34.4%,且多为生物成因硅,黏土矿物质量分数平均为24.4%,矿物组分特征与美国Barnett页岩和四川盆地古生界优质海相页岩类似。②页岩中干酪根类型以Ⅱ₂型为主,处于成熟阶段,有机碳质量分数平均为2.63%,有机质孔发育,主要为微孔和中孔。③页岩吸附能力较强,饱和吸附质量体积为0.75~8.60 m³/t,平均为4.51 m³/t,具有良好的甲烷吸附能力。④页岩吸附能力主要受控于有机碳含量、氯仿沥青"A"、总烃、石英含量、岩石密度和孔隙结构。其中,有机碳含量对页岩吸附能力的影响最为显著。湘中坳陷海陆过渡相页岩具有较大的勘探潜力。     

川南-黔北地区龙潭组页岩气成藏条件分析

以川南-黔北地区龙潭组泥页岩为研究对象,通过野外、钻井和实验测试,分析了龙潭组泥页岩的成藏条件及影响因素。结果表明：川南-黔北地区龙潭组泥页岩分布广、累计厚度较大、埋藏深度适中;TOC为0.22%～14.62%,R_o为1.47%～1.93%,有机质以镜质组为主,干酪根类型为Ⅲ型;矿物组成以黏土矿物为主,石英含量较低。页岩孔隙以黏土矿物层间孔为主,有机质中孔隙较少;页岩比表面积和孔体积分别为18.29～36.18 m²/g和0.033～0.078 mL/g,且与TOC之间存在明显的负相关性,而与伊蒙混层含量之间存在明显的正相关性。龙潭组泥页岩具有较强的甲烷吸附能力,Langmuir甲烷吸附量为2.98～6.98 mL/g。结合龙潭组顶底板、储层物性、含气性等特征,认为该区页岩气具有勘探潜力,可与煤层气进行联合开采。该研究可为龙潭组页岩气后续勘探提供一定参考。     

黔北地区下志留统龙马溪组页岩储层特征

为弄清黔北地区下志留统龙马溪组海相富有机质页岩储层特征,文中利用有机地球化学、低温氮气吸附、甲烷等温吸附和场发射扫描电镜等资料,分析讨论了龙马溪组页岩的矿物学、有机地球化学、页岩储集空间和吸附能力等特征。结果表明:研究区龙马溪组页岩有机质类型以I型为主,有机质成熟度适中,总有机碳质量分数在0.39%~9.24%,平均为2.65%;热演化程度高,镜质组反射率平均为2.03%;页岩矿物组分以石英为主,碳酸盐矿物和黏土矿物质量分数分别为21.5%,21.4%;页岩储层整体脆性较高,利于后期压裂改造;主要发育有机质孔、粒间孔、晶间孔、溶蚀孔及微裂缝等5种孔隙类型,受热演化程度和成岩作用等影响,孔径、形状和发育规模上存在差异,狭缝状中孔提供了大部分的比表面积和孔隙体积,是页岩气的主要储集空间;龙马溪组页岩的吸附气量为1.596~2.127 cm3/g,有机质、热演化程度和脆性矿物质量分数对甲烷吸附能力均有一定贡献。     

陆相页岩含气性主控地质因素——以辽河西部凹陷沙河街组三段为例

以辽河西部凹陷沙河街组三段页岩为研究对象,在有机地化、岩石矿物组成、扫描电镜、等温吸附等实验分析以及岩心观察的基础上,分析讨论了陆相页岩气形成条件,并着重探讨了陆相页岩含气性主控地质因素以及海、陆相页岩气发育条件差异。研究表明,辽河西部凹陷沙河街组三段泥页岩具有沉积厚度大、有机质丰度高、有机质类型多样、热演化程度较低、储集物性好以及含气量高等特点,具备陆相页岩气形成的基础地质条件;此外,页岩的含气性还受到泥页岩有机组成、无机组成和孔隙等内在因素以及温度、压力和埋藏深度等外在因素的共同影响;吸附态天然气受有机碳含量、有机质成熟度、岩石矿物组成以及温度、压力和深度的影响,表现为吸附气量与有机碳含量、黏土矿物、压力呈正相关关系,其中黏土矿物组成中又以伊/蒙混层的影响为主;与有机质成熟度、碳酸盐矿物含量、温度呈负相关关系,随着埋藏深度增加表现出先增加后降低的趋势;游离态天然气主要受到泥页岩孔隙度大小的影响,表现为孔隙、裂缝越发育,页岩孔隙度越高,游离气量也就越高,其中孔隙发育程度与有机质成熟度以及黏土矿物含量呈正相关关系,与石英、长石及碳酸盐矿物含量呈负相关关系,与有机碳含量关系不明显;裂缝的发育则更多地受到构造应力、岩石矿物组成、岩石力学性质、黏土矿物脱水收缩、成岩作用等内、外在因素的共同影响。通过对比海相和陆相页岩气形成条件后发现,烃源岩成熟度的差异从根本上决定了陆相和海相页岩的含气潜力,并可能进一步影响低成熟度条件下陆相页岩气的赋存方式,即溶解气对于陆相页岩气而言可能具有不可忽视的贡献。     

页岩不同类型孔隙的含气性差异——以四川盆地焦石坝地区五峰组—龙马溪组为例

作为中国第一个具备商业性开发价值的大型整装页岩气田,四川盆地涪陵焦石坝页岩气田的发现,极大地推动了中国页岩气产业的发展。为此,以该页岩气田上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩为研究对象,利用氩离子抛光扫描电镜、TRA等实验分析数据,在对该区页岩孔隙类型和特征进行研究的基础上,重点对不同类型孔隙的含气性差异进行了探讨。结果表明:页岩的孔隙包含了有机质孔、黏土矿物间孔以及脆性矿物孔(晶间孔、次生溶蚀孔等)等孔隙类型,以有机质孔和黏土矿物间孔为主,占总孔隙比例的90%左右。有机质孔隙是页岩气最重要的储集空间,高有机碳含量与高孔隙度、高有效含气饱和度呈良好的耦合关系,表明有机质孔隙含气性好;黏土矿物间孔隙由于具有亲水性,表现出黏土矿物含量与含水饱和度呈明显的正相关关系,其含气性较差。这些成果为该区域页岩气勘探提供了技术支撑,也可供类似区域借鉴。     

黔西地区上二叠统龙潭组海陆交互相页岩气储层特征

为研究上二叠统龙潭组海陆交互相页岩气储层发育特征,基于黔西地区龙潭组参数井钻井资料,系统采集泥页岩样品,运用X-衍射分析、有机地化、扫描电镜、氮吸附、含气量测定及等温吸附等实验手段,开展储层特征研究。该区龙潭组泥页岩具有单层薄、层数多、总厚大的特点,矿物成分主要为黏土矿物和石英,黏土矿物含量较高;干酪根显微组分主体上为镜质组,均为Ⅲ型干酪根,有机碳含量整体上大于3.0%,镜质体反射率(R_o)平均为1.01%,有机质成熟度偏低;储层整体上为超低孔、超低渗,孔隙类型为粒间孔、粒内孔、有机质孔和微裂缝,发育大量纳米级孔隙,以中孔为主,主要为细颈广体的墨水瓶型孔和狭缝型孔,比表面积和总孔体积较大,孔隙分形维数大,相关系数高,表明泥页岩表面粗糙程度大,连通性差,非均质性强。泥页岩现场解吸总含气量较高,吸附性能较强,且互层的煤层含气量高,资源潜力较大;具备良好的页岩气发育地质条件和富集空间,可选取有效的储层改造技术进行合层开采。     

苏北地区上二叠统龙潭组页岩气形成条件及有利区预测

苏北地区龙潭组发育一套富有机制泥页岩,主要分布在苏北东部地区,为滨岸沼泽相沉积,干酪根类型主要为Ⅱ2、Ⅲ型,有机质含量高、热演化程度高、生气潜力大,微裂缝和微孔隙较为发育,提供了良好的储集空间。矿物成分以石英和黏土为主,黏土矿物主要以伊利石和伊-蒙间层为主。泥页岩具有良好的气体吸附能力。泥页岩本身就具有一定的抗破坏性,且研究区构造运动并未对页岩气藏造成大的破坏,保存条件良好。依据页岩气的生成条件,结合泥页岩的厚度、有机碳质量分数、成熟度、埋深指标,采用叠合法对有利区进行预测,初步预测海安-如皋市一带为有利勘探区。     

冯子齐_鄂尔多斯盆地东南部山西组富有机质泥页岩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。     

渝东南地区龙马溪组页岩吸附特征及其影响因素

页岩的吸附气含量是页岩气量的主要组成部分,不同地区页岩具有不同的吸附特征,其影响因素也有较大差异,因此进一步研究页岩吸附气量,对预测页岩含气量、进行资源评价具有重要意义。渝东南地区发育了较好的下志留统龙马溪组富有机质页岩,具有成熟度高、埋深浅及分布广等特点,为了研究该套页岩的吸附能力和影响因素,选取了该地区2口页岩气井的岩心进行有机碳含量测定、热成熟度测定、X-衍射岩矿分析、氮气吸附实验、扫描电镜实验以及等温吸附实验等一系列分析测试,进一步分析了页岩吸附能力与孔隙结构、有机碳含量、矿物成分、含水率和压力的影响关系,研究过程中发现,该套页岩中有机质丰度高低是影响页岩吸附气量的关键因素,而有机质中发育的大量孔隙,其丰富的比表面积是增强页岩吸附能力的根本因素。     

四川盆地涪陵地区五峰-龙马溪组页岩气层孔隙特征及对开发的启示

页岩孔隙特征是影响页岩含气性的重要因素。综合运用氩离子抛光扫描电镜、高压压汞、液氮吸附等技术,对涪陵地区五峰组-龙马溪组龙一段上部气层孔隙特征进行研究,对比上下部页岩孔隙发育特征的差异性。研究发现,下部气层有机碳含量高,孔隙类型以有机质孔为主,孔体积基本大于0.02 mL/g,BET比表面积基本大于20 m2/g;上部气层有机碳含量低,孔隙类型主要为微裂隙、黏土矿物孔,孔体积主要分布在0.016~0.02 mL/g,比表面积主要为12~20 m2/g。结合单井含气量测试结果,发现有机碳含量与含气量相关性最好,比表面积和孔隙度次之。以此为基础,开展上部气层含气性评价,认为⑧小层为上部气层含气性最佳层段,⑥和⑦小层次之,⑨小层最差。      

四川盆地东部华蓥山地区龙潭组页岩气储层特征

为了探讨四川盆地东部华蓥山地区龙潭组海陆过渡相富有机质泥页岩的储层特征及其主控因素,开展了有机地球化学、矿物组成、孔隙结构参数等分析测试。结果表明,研究区泥页岩普遍具有较高的总有机碳含量,平均为3.16%;干酪根类型以Ⅲ型为主,镜质体反射率平均为1.2%,达到中—高成熟阶段;矿物组成中黏土较为富集,平均含量为66.24%,主要由伊/蒙混层和伊利石组成;孔隙类型以黏土矿物层间孔和微裂缝为主,有机质孔不发育。泥页岩具有较高的比表面积和孔体积,均值分别为27.47m~2/g和0.042cm~3/g,与我国南方古生界海相龙马溪组页岩相当。通过相关性分析发现,泥页岩比表面积和孔体积与总有机碳含量呈负相关关系,而比表面积和孔体积与黏土矿物含量之间具有显著的正相关性,说明无机孔隙是该套泥页岩孔隙空间的主要贡献者,而并非有机质孔。伊/蒙混层中包含的微孔和中孔、以及伊利石中存在的中孔和大孔是泥页岩孔隙系统的主要构成。     

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。     

黔西地区石炭系页岩气成藏地质特征及含气性影响因素

石炭系旧司组是贵州省发育的一套重要富有机质页岩层系,尚未取得页岩气勘探开发突破。为深入研究旧司组页岩气成藏地质特征,分析其含气性影响因素,选取黔西地区旧司组钻井岩心及野外露头样品为研究对象,综合运用有机地球化学、X-射线衍射、覆压孔渗、场发射扫描电镜、液氮吸附、现场解吸、高压等温吸附等实验手段开展系统研究。旧司组泥页岩有机质类型以Ⅱ型为主,有机碳含量较高,处于过成熟早期阶段;矿物组成以石英和黏土矿物为主,脆性矿物含量高,有利于后期压裂改造;储层为特低孔、特低渗,微观孔隙类型包括粒间孔、粒内孔、有机质孔及微裂缝4类,微观孔隙孔径较小,纳米级孔隙非常发育,比表面积和总孔体积较大,具备较好的页岩气富集与保存条件;现场解吸总含气量较高,平均为1.95 m3/t,吸附能力较强,吸附气量平均为3.10 m3/t,显示出良好的含气性;泥页岩吸附气量与TOC、R_o、黏土矿物含量、孔隙度、比表面积及总孔体积呈较好的正相关性,与平均孔径呈负相关。      

黏土矿物对页岩储集空间及吸附能力的影响

在地层条件下,受多种因素综合作用,黏土矿物对页岩储层特征及吸附能力的作用较为复杂,难以进行客观评价。基于此,结合大量文献调研,通过前人XRD分析、扫描电镜观察、N_2吸附实验、甲烷等温吸附实验等方法,研究黏土矿物特征及其影响因素,以期更客观地评价黏土矿物对页岩储层及吸附能力的贡献。研究认为:黏土矿物具有较大的比表面积,但受多种因素影响,其对甲烷分子的吸附能力主要取决于黏土矿物与有机质的赋存关系;黏土矿物对有机质既有富集作用又有催化生烃作用,富集的有机质可减少黏土矿物表面的吸附位,而有机质生烃产生的有机质孔隙又增加了吸附空间,二者的相互作用及相对含量的匹配关系对页岩储层含气量影响较大;广泛存在的地层水虽然能降低其对甲烷分子的吸附能力,但并不意味着页岩储层含气量一定会低,这主要取决于有机质的发育情况。正确认识黏土矿物的作用可为最优含气量组合分析以及勘探"甜点"选择提供依据。     

页岩孔隙结构对甲烷吸附能力的影响

以中扬子西部下古生界海相页岩和中生界陆相页岩为对象,通过场发射扫描电镜、氮气吸附和高压甲烷等温吸附等实验测试,探讨页岩孔隙结构特征对甲烷吸附能力的影响。高演化程度的古生界海相富有机质页岩储集层中发育大量有机质孔隙(孔径多小于50 nm),页岩比表面和甲烷吸附量随有机碳含量的增加而增大,说明有机质孔隙是控制高丰度页岩甲烷吸附能力的最主要因素。由于有机碳含量低和热演化程度低,低丰度海相页岩和陆相页岩中有机质孔隙发育程度有限,页岩储集空间主要由30 nm~4.5μm孔径的无机孔隙构成,黏土矿物孔隙为甲烷吸附提供了更多的比表面,成为影响其甲烷吸附能力的重要因素。随着成熟度增加,页岩储集层的主要孔隙网络系统由无机孔隙向有机质孔隙转变,有利于提高页岩吸附能力。图7表2参33     

渝东南龙马溪组页岩储层特征及吸附影响因素分析

页岩的天然气吸附能力对储层含气性评价和资源储量预侧至关重要。文中通过低温氮气吸附实验,对渝东南地区下志留统龙马溪组页岩岩心样品的微观孔隙结构进行了研究,计算了纳米孔隙结构参数;综合运用等温吸附实验侧量岩心样品的甲烷吸附能力,分析饱和吸附量与孔隙结构、有机碳质量分数、矿物组成的相关性,探讨了页岩吸附能力的主控因素。结果表明,孔径小于50 nm的微孔和中孔是主要的孔隙类型,为吸附气提供了有效储存空间;有机碳质量分数控制了纳米孔隙体积和比表面积的发育,是影响页岩吸附能力的决定性因素,而拈土矿物成分对页岩的吸附性贡献不大.     

川南地区二叠系龙潭组页岩微观孔隙特征及其影响因素

为了评价海陆过渡相煤系页岩气储层性质,采用扫描电镜、高压压汞、低温液氮和CO2吸附等实验方法,对川南地区二叠系龙潭组页岩微观孔隙的发育情况、结构特征进行研究,并分析龙潭组页岩孔隙发育的主要影响因素。结果表明:川南地区龙潭组页岩储集空间多样,常见粒间孔、溶蚀孔和有机质孔,孔隙形态以圆形、椭圆形、三角形、不规则状为主,这些微观孔隙为页岩气赋存提供储集空间。龙潭组页岩纳米级孔隙以微孔和介孔为主,占孔隙总体积的56.2%,占总比表面积的80%以上,是页岩气赋存的主要载体;孔容与比表面积呈正相关性,其中介孔(BJH)孔容、微孔(DFT)孔容与比表面积线性关系拟合较好;页岩孔隙结构类型主要以平板狭缝型、柱形和混合型为主,孔径主要分布于0.2~1nm、3~30nm之间,平均为4.66nm。龙潭组页岩气储层孔隙发育受页岩的有机碳含量和成熟度影响较大,孔隙度和孔容随有机碳含量增大而增大,并与成熟度有密切关系;黏土矿物一定程度上利于储层孔隙发育,与页岩总孔容呈正相关性,脆性矿物则相反。