页岩有机孔研究现状和展望

有机孔是页岩气储层的主要储集空间,也是页岩气储层区别于常规油气储层的重要孔隙类型。目前对有机孔的类型和特征、发育载体及其影响因素等的认识还存在较大争议。系统回顾国内外页岩有机孔的研究现状,调研分析有机孔发育特征及其控制因素,展望有机孔的攻关研究方向,研究认为,页岩的有机质类型是控制有机孔发育的根本因素,矿物类型与组成、成岩作用以及由脆性矿物形成的刚性格架是有机孔形成并保持的重要保障,热演化程度和地层压力对有机孔的发育和保持具有重要的影响。建议加强有机质类型(成烃生物)、不同有机质类型的生烃和排烃模式、矿物类型及其成岩作用(刚性格架形成时间)、页岩生-排烃与矿物成岩作用之间的有机—无机协同演化机制研究,探讨有利的页岩有机孔类型及其发育模式,加强页岩不同尺度储集空间定量表征、有机孔连通性及其影响因素等研究。未来需进一步关注深层—超深层页岩有机孔的发育特征及其保存机制研究。     

鄂尔多斯盆地东南部延长组7段页岩有机孔发育特征及其影响因素

近年来的研究发现,鄂尔多斯盆地东南部延长组7段(长7段)中-低成熟度页岩中发育有机孔,但是对于影响陆相页岩储层中有机孔发育的影响因素有待进一步深入研究。借助氩离子剖光和场发射扫描电镜分析等技术,研究了鄂尔多斯盆地东南部长7段页岩中不同类型固体有机质中有机孔发育特征,并统计分析了不同成熟度页岩样品中干酪根和运移固体有机质的有机孔径和有机孔面积占有机质面积的百分比(S_R),以此为基础讨论了影响有机孔发育的主要因素。结果表明,长7段中不同成熟度页岩(R_o:0.50%～1.25%)中有机质均发育有机孔,但是干酪根和运移固体有机质中的有机孔发育程度具有明显差异。沉积有机质(干酪根)主要以顺层富集、孤立分散及与粘土矿物共生3种形式赋存在页岩中,有机孔发育程度相对较低,有机孔面积占有机质面积的百分比介于0～44.13%,一般小于10%,平均6.03%;有机孔孔径主要在10～40 nm。运移固体有机质主要赋存在刚性颗粒粒间孔/粒间溶蚀孔、刚性颗粒与粘土矿物间粒间孔/粒间溶蚀孔和黄铁矿晶间孔等无机矿物孔中,有机孔发育程度较高,有机孔面积占有机质面积的百分比介于...     

川东地区二叠系海相页岩有机质富集对有机质孔发育的控制作用

有机质的丰度、显微组分及微观赋存方式等多种因素对海相页岩中有机质孔隙的发育具有重要控制作用,但相关研究目前仍较为缺乏。基于有机地球化学与有机岩石学分析、扫描电镜、有机质能谱测试等技术手段,对川东地区二叠系茅口组和吴家坪组过成熟海相页岩有机质丰度（TOC）、有机显微组分及有机质赋存方式开展系统对比分析,探讨了有机质富集对有机质孔隙发育的控制作用,并建立了有机质孔隙发育演化模式。研究结果表明：(1)吴家坪组和茅口组虽均具有“TOC高和原始组分以藻类体为主”的特征,但有机质的赋存方式存在差异。茅口组TOC相对较高,有机质以顺层富集和局部富集等方式赋存;吴家坪组TOC相对较低,有机组分中见结构镜质体和无结构镜质体,有机质以分散或局部富集等方式赋存。(2)有利的原始有机组分类型的存在是有机质孔隙发育的前提,藻类体等腐泥组分中发育丰富的有机质孔隙,而镜质体等腐殖组分中有机质孔隙不发育。TOC控制了有机质孔隙的发育程度,在一定范围内,TOC越高,有机质孔隙越发育。有机质赋存方式影响有机质孔隙的保存,分散型有机质赋存在脆性矿物格架之内,有机质孔隙保存好;局部富集型和顺层富集型有机质边缘无有效格架支撑,...     

涪陵页岩气田平桥区块页岩气储层有机质孔发育特征

涪陵页岩气田二期产建区的平桥区块上奥陶统五峰组和下志留统龙马溪组一段（龙一段）海相富有机质页岩中纳米级有机质孔较发育,是页岩气储层的重要孔隙类型。利用氩离子抛光-场发射扫描电镜（FE-SEM）技术和Image-Pro Plus统计软件以及气体物理吸附实验,对平桥区块JY-B井五峰组和龙一段不同小层的14块页岩岩心样品进行了有机质孔形状、数量、孔径分布的观察和统计,并对有机质面孔率进行了计算。利用FE-SEM观察发现五峰组页岩样品有机质孔形状以边缘收缩的多角形为主,龙一段下部页岩样品有机质孔形状多呈不规则椭圆形和近圆形,龙一段上部页岩有机质孔多呈压扁状椭圆形、不规则近圆形和长条形;页岩样品中有机质孔的孔径主要为5~600 nm,有机质孔的主体孔径在5~30 nm,龙一段页岩样品孔径在100~600 nm的有机质孔数量相对较多;五峰组（1小层）和龙一段下部3小层页岩样品平均单颗粒有机质面孔率相对最大,其次是龙一段上部7和8小层;五峰组和龙一段下部与上部页岩样品有机质面孔率与TOC具有不同的正相关关系。采用气体吸附实验得到页岩样品中0.3~10 nm孔隙的累积孔容与TOC呈良好的线性正相关关系,表明这部分孔隙中的有机质孔占有重要地位。3套页岩层段有机质孔发育特征及差异性与页岩有机碳含量、矿物组成和构造挤压改造等因素有关。     

可溶有机质对表征页岩储层特性的影响

成熟度处于“生油窗”范围的页岩含有一定数量的残余可溶有机质,其对页岩储层特性的表征具有重要影响。对取自四川盆地西北缘的2件上二叠统大隆组页岩,采用二氯甲烷与三氯甲烷进行了抽提处理,对去除可溶有机质前、后的页岩开展了有机地球化学、矿物组成、孔隙结构(比表面积、孔容)等储层特性对比研究。结果表明：抽提后样品的TOC、S₁、S₂、I_H等热解参数呈现降低的趋势,但其矿物组分没有变化,保持了页岩原有孔隙结构特征。可溶有机质占据一定孔隙空间,阻碍了孔隙间的连通性。抽提后的页岩测定的比表面积和孔容变大。页岩样品中残余可溶有机质主要分布于微孔及较小的介孔中,并受成熟度水平的制约。对于低成熟度页岩样品,可溶有机质主要赋存于小于5nm有机质孔隙中。对于中等成熟度页岩样品,微孔及小于20nm介孔成为主要的储集空间。     

浙江临安地区富有机质页岩储层特征

通过X衍射、扫描电镜等分析,研究了区块内富有机质泥页岩的储层特征,探讨了区内富有机质泥页岩的储层影响因素。临安地区富含有机质泥页岩的脆性矿物含量整体较高,均大于60%,利于压裂,脆性矿物含量表现为荷塘组高、杨柳岗组次之、胡乐组低;黏土矿物一般小于35%,利于裂缝的形成及吸附,黏土矿物含量表现为胡乐组高、荷塘组次之、杨柳岗组低。整体来看,受构造运动及火山岩影响,临安地区暗色泥页岩的孔隙度和渗透率普遍较低,尤其是杨柳岗组和胡乐组整体偏低。     

TOC含量对页岩脆性指数影响分析

页岩储层的有效开发依赖水平井段的压裂,脆性指数是影响压裂施工设计的一个重要参数。有3种脆性指数计算结果常相互矛盾。通过基于岩心数据刻度对不同页岩层段测井响应特征的比较研究,发现总有机碳含量(TOC)对声波时差和补偿密度等用于计算脆性指数的测井曲线均有影响,是导致3种方法计算结果各不相同的主要原因。采用TOC校正方法与岩心实验数据约束测井评价可使3种计算结果非常接近,有效解决了TOC含量对脆性指数评价的影响。该方法在多口井中应用,效果良好。     

四川盆地富顺-永川地区龙马溪组页岩有机孔特征及其影响因素

四川盆地南部广泛发育海相泥页岩层系,龙马溪组页岩具备优越的页岩气成藏条件。基于钻井岩心观察和分析测试,对富顺-永川地区下志留统龙马溪组页岩有机孔特征及其影响因素进行了研究。结果显示:龙马溪组页岩总有机碳(TOC)含量主要介于2.45%～5.59%,有机质丰度高,镜质体反射率(Ro)介于1.97%～2.23%,有机质达到了高-过成熟,为有机孔发育提供了良好基础;有机孔是页岩气重要的储集空间,根据扫描电镜观察,单个有机孔形态以圆形、椭圆形和凹坑形为主,其次为长条形和不规则形等,边缘较光滑;结合氮吸附与高压压汞实验观察,富顺-永川地区龙马溪组页岩有机孔孔径较小,大多属于介孔范围,介孔占比约为57%。通过建立有机孔孔隙度与自然伽马能谱测井值(U)的关系模型并对全区的有机孔进行定量分析,发现富顺-永川地区龙马溪组页岩有机孔孔隙度介于1.10%～3.64%,平均为2.15%。有机孔发育及保存受多种因素影响,对有机孔孔隙度与粘土矿物、脆性矿物和TOC含量相关关系的研究结果表明:四川盆地富顺-永川地区龙马溪组页岩有机孔孔隙度的大小与粘土矿物含量成负相关、与脆性矿物和TOC含量成正相关,压实作用对有机孔...     

鄂尔多斯盆地三叠系延长组富有机质页岩孔隙特征及发育机制

页岩储层孔隙发育特征是页岩储层评价的重要内容,也是开展页岩油气赋存机理研究的基础。提出了通过“基质类型—孔隙产状—孔隙成因”划分孔隙类型的方案。利用氩离子抛光和场发射扫描电镜技术观察孔隙发育情况,根据基质类型和孔隙产状,识别了4类孔隙：粒间孔、粒内孔、有机质孔和微裂缝,并根据孔隙成因将粒间孔分为碎屑颗粒间原生孔、黏土矿物片体间孔和颗粒间溶蚀孔,将粒内孔分为长石颗粒内溶蚀孔、黏土矿物片体内孔和黄铁矿晶体间孔。有机质孔主要为有机质颗粒内的微裂缝和有机质内孤立分布的孔径较小的孔隙。微裂缝主要表现为纹层缝或页理缝。综合孔隙图像分析、低温液氮吸附实验结果、孔隙结构参数与矿物组成、有机碳含量和有机质成熟度等参数相关性分析,认为沉积条件、成岩作用和有机质热演化控制了孔隙的形成和保存。半深湖—深湖沉积环境下,富有机质页岩中发育重力流成因的薄层砂质纹层,纹层段碎屑颗粒含量高,有利于形成碎屑颗粒粒间孔、碎屑颗粒粒内孔和顺层微裂缝。早期成岩作用阶段形成黄铁矿,有利于形成黄铁矿晶间孔,但黄铁矿也是压实作用的主要参与者;压实作用造成粒间孔和粒内孔的孔径变小和孔体积降低,碎屑颗粒和黄铁矿与有机质颗粒间呈凹凸接触,有机质孔在压实作用下闭合导致有机质孔不发育;溶蚀作用促进长石粒间溶孔和长石粒内溶孔的形成,一定程度改善储层质量。在成熟度达到一定阶段(R_O≈0.75%)后,开始出现有机质孔。有机质孔发育程度差,一方面受成熟度的影响,另一方面可能是压实作用造成的。此外,富有机质泥页岩渗透性较差,烃类被吸附在有机质表面或溶于干酪根内部,造成干酪根体积膨胀也可能是有机质孔不发育的一种原因。     

鄂尔多斯盆地三叠系延长组富有机质泥页岩储层特征

富有机质泥页岩储层特征研究对认识页岩油气勘探潜力具有重要意义。为确定延长组富有机质泥页岩储层特征,开展了岩石薄片、扫描电镜、X-射线衍射、物性、比表面积孔径分析和有机碳含量等分析测试工作,揭示了泥页岩岩相、矿物含量、成岩作用、孔隙类型、物性和孔隙结构等特征。延长组泥页岩可划分为泥岩岩相、含粉砂泥岩岩相和粉砂质泥岩岩相3种岩相类型。泥岩岩相的有机碳含量最高,粘土矿物含量高(>50%),成岩作用较弱;粒间孔和粒内孔是中生界泥页岩储层主要的孔隙类型;微孔主要集中在0.4~1 nm,中孔主要集中在3~5 nm,中孔对孔隙体积和比表面积的贡献好于微孔。根据现有资料认为,延长组富有机质泥页岩塑性矿物含量高,成岩作用弱,对储层后期改造提出了严峻挑战。     

页岩储层有机质分布定量分析及重构模型

龙马溪组黑色页岩是四川盆地大中型气藏的重要烃源岩,其中含有的有机质吸附大量的页岩气,准确描述有机质的分布情况对确定页岩气藏开发具有重大意义。针对四川盆地页岩气井取心获得的多块岩样进行场发射扫描电镜观察实验,以面积、周长、紧凑度、延伸率等参数作为关键指标对页岩岩心中的有机质分布规律进行了形态特征定量分析。通过评价分布距离、分布角度等参数,定量表征样品中有机质分布的相对关系,提出了描述有机质团块分散程度的定量分析方法,证明有机质团块具有集聚性,总结了分散距离和分散角度之间的统计规律。根据有机质形态特征和分散程度的定量分析结果,提出并建立了一种基于概率统计的有机质分布重构模型,验证了模型的可靠性。该模型可直观展示有机质在不同尺度下的分布个数与不同有机质间的相对位置关系,准确反映了有机质的面积分布规律、区域聚集程度规律,定量表征了有机质在分布上的非均质性,反映了真实岩心的内部情况,为模拟页岩内部微观渗流特征提供了基础模型。     

四川盆地深层页岩储层孔喉特征

四川盆地蜀南地区深层页岩气分布广泛,具有良好的勘探前景,已成为页岩气勘探开发重要的接替领域,但目前缺乏系统成果,特别是对深层页岩储层的认识亟待深化。研究选取蜀南自贡地区第一口深层页岩气评价井——自201井龙马溪组为研究对象,系统开展CO₂吸附、N₂吸附及高压压汞实验,实现孔隙的全孔径表征,阐明深层页岩储层的孔喉特征及其主控因素。研究结果表明,研究区龙马溪组页岩孔体积呈多峰分布的特点,主要峰值位于0.5~0.6nm之间、2.0~3.0nm之间和10~30nm之间;微孔、中孔和宏孔对体积贡献比例分别为39.1%、45.1%和15.8%;比表面积贡献比例分别为74%、25.9%和0.04%。有机质丰度与石英含量是影响深层龙马溪组页岩孔隙发育的关键因素,直接决定了微孔和中孔的孔隙体积与比表面积。相关认识对丰富研究区深层页岩气富集规律具有重要的指导意义。     

下扬子地区中上二叠统页岩有机孔发育特征

下扬子地区中上二叠统发育一套海陆过渡相页岩,其显微组成与海相页岩存在明显的差异,为了研究该套页岩有机孔的发育特征及影响因素,开展了有机岩石学、扫描电镜、氩离子抛光扫描电镜、气测孔隙度和压汞等相关分析。研究表明,中上二叠统页岩中有机孔整体发育较好,但不同有机质组分中孔隙的发育存在明显的差别,具体表现为镜质体内孔隙发育差,固体沥青内发育少量孤立的孔隙,腐泥质内具有丰富的孔隙。黄铁矿或黏土矿物常与有机质形成有机/矿物复合体,复合体内有机孔普遍发育较好,可能与黄铁矿或黏土矿物促进有机质生烃和分解有关。中上二叠统页岩TOC含量与比表面积之间存在明显的线性正相关性,但与孔隙度之间具有复杂的关系,当w（TOC）<6.16%时,孔隙度随TOC含量的增加而增加,而当w（TOC）>6.16%时,孔隙度普遍较低且与TOC含量之间存在微弱的负相关性。孔径分布特征也揭示高TOC页岩的中—大孔体积明显低于低TOC页岩。页岩孔隙结构发育特征表明,TOC含量越高、固体沥青组分以及贫氢组分的含量越高,这些组分占据的矿物孔隙越多,降低了页岩总的孔隙空间,且TOC含量越高,页岩越易被压实,造成中大孔塌陷,进一步降低了页岩的孔隙度。     

页岩储层吸水特征及其对裂缝导流能力的影响

页岩储层体积压裂后普遍存在压裂液返排率低的问题,大量压裂液滞留在储层内不仅会对页岩气的流动及解吸产生影响,还会影响到压裂后的裂缝导流能力。文中以四川盆地某区块龙马溪组页岩储层为研究对象,在分析了页岩储层特征的基础上,开展了页岩储层吸水能力实验,并评价了页岩吸水对裂缝导流能力的影响。结果表明:目标区块页岩储层具有超低孔、低渗、低初始含水饱和度的特点,且黏土矿物质量分数较高,具备较强的吸水性。页岩岩心在蒸馏水中的吸水能力最强,在地层水中次之,在滑溜水压裂液中最弱。由于页岩的吸水作用明显降低了裂缝表面的强度,导致支撑剂滑动或者嵌入,从而明显降低了支撑裂缝的导流能力。页岩导流板通入蒸馏水时裂缝导流能力下降幅度最大(83.02%),而通入滑溜水压裂液时裂缝导流能力下降幅度最小(39.13%)。因此,可以通过调整压裂液体系组成来抑制页岩储层的吸水作用,从而提高压裂液的返排率,降低页岩储层吸水对裂缝导流能力的影响程度。     

松辽盆地古龙页岩有机质组成与有机质孔形成演化

有机质孔是页岩储层重要的孔隙类型,是页岩油气富集的关键要素,其形成演化与有机质组成及生烃演化密切相关.针对古龙页岩有机质孔的发育特征及形成演化,开展地球化学分析、生排烃模拟实验、单一显微组分生烃模拟实验、微观孔隙分析等,研究古龙页岩与海相页岩有机质组成的差异,探讨古龙页岩有机质组成与有机质孔形成演化的关系.结果表明:古...     

鄂尔多斯盆地东南部延长组页岩储层特征及控制因素

鄂尔多斯盆地东南部延长组富有机质页岩形成于陆相湖盆环境,属于典型的陆相页岩地层,在目前的页岩气地质评价和研究中,尚无系统方法及相关标准,国外评价方法也差异较大。通过对研究区延长组长7段和长9段富有机质黑色页岩的一系列测试,总结出目标层位的有机质特征、矿物组成、孔隙结构和分布特征,并讨论了上述特征之间的相互关系,明确了影响孔隙发育的主要因素。最后,讨论饱和吸附量与上述特征的相关性,探明了控制该页岩储层吸附量的因素。     

泌阳凹陷陆相页岩有机质特征及富集因素分析

采用地球化学与沉积学理论方法并结合元素分析、高分辨扫描电镜等实验技术手段,以中国典型陆相断陷湖盆泌阳凹陷为例,探讨了页岩中有机质发育特征、形成环境及富集影响因素,研究表明富有机质页岩中有机质是页岩油形成的物质基础,决定着页岩的生烃潜力和生烃量;有机质主要来源于低等的浮游藻类,有机质发育环境主要为缓慢沉积的、干旱-半干旱的还原条件下、具有中等-高生产力的咸水湖泊环境;无定形有机质是有机质的主要赋存形式;生烃作用产生大量有机质孔隙能为页岩油提供有效的储集空间;古环境决定了有机质保存条件,沉积相带控制有机质富集的平面展布。     

潜江凹陷潜江组盐间页岩油储层发育特征及影响因素

以江汉盆地潜江凹陷潜江组潜3~4油组盐间页岩油储层为研究对象,通过岩心观察、岩石薄片鉴定、氩离子抛光-扫描电镜、低温氮气吸附及高压压汞等技术手段对泥页岩的岩相特征、储集空间类型、储层物性特征及影响因素进行研究。结果表明:潜江组潜3~4油组盐间页岩油储层矿物组成复杂,主要发育层状云(泥)质钙芒硝岩相、纹层状泥质云岩相、纹层状云质泥岩相、纹层状泥质灰岩相、纹层状灰质泥岩相和块状云岩相等6种岩相类型;储集空间包括层间缝、晶间孔、晶间溶孔及黏土矿物晶间孔;储层孔隙度平均为11.4%～18.9%,渗透率平均为2.635～4.827mD,属于中孔、特低渗透储层;纹层状泥质云岩相和块状云岩相的物性和含油性好,为最有利的岩相;压实作用及后期硫酸盐矿物的充填作用是造成储层物性变差的主要原因。     

鄂尔多斯盆地东南部长73段泥页岩储层有机质发育特征及富集模式

针对鄂尔多斯盆地东南部中生界延长组长73段泥页岩储层有机质非均质性强、分布规律复杂、预测难度大的热点问题,基于钻井、测井、岩心、薄片及微量元素分析等资料,对长73段泥页岩储层开展了有机质发育特征及富集模式研究。结果表明,长73段沉积时期半深湖-深湖亚相泥页岩有机质丰度高,发育厚度大,连续性好,有机质类型以Ⅱ1型为主,页岩气烃源岩潜力巨大。有机质主要表现为顺层富集、大段厚层富集及大面积分布等特征。受印支运动的影响,长73段沉积时期盆地基底大幅沉降,形成了大规模沉积中心,扩大了湖盆的可容空间。潮湿-半干旱气候有利于营养物质进入湖盆,促进水生生物聚集,火山活动等事件也导致水体富营养化,提高了有机质生产力。长期稳定的缺氧还原环境为沉积有机质保存提供了关键条件。     

川东地区侏罗系大安寨段页岩储层特征及发育控制因素

为探究陆相页岩储层特征及页岩储集空间发育的控制因素,文中以四川盆地东部大安寨段页岩为例,基于页岩岩心的分析化验资料,对页岩储层孔隙发育控制因素进行了研究,明确了优势岩相及甜点储层特征。研究结果表明：1）川东地区大安寨段页岩岩相类型包括硅质页岩、混合质页岩以及黏土质页岩,其中黏土质页岩总有机碳质量分数最高,其次为混合质页岩。2）页岩孔隙类型以片状黏土矿物晶间孔与有机质孔为主,裂缝以页理缝为主。3）页岩储集空间的发育主要受矿物组分、成岩作用以及构造因素的共同控制。4）基于页岩生烃潜力与储集能力,认为混合质页岩为大安寨段的优势页岩岩相。大安寨段页岩甜点储层段主要分布于大二亚段a小层,主要为混合质页岩与介壳灰岩的薄夹层。