鄂尔多斯盆地延长探区陆相页岩气储层特征

结合我国陆相页岩分布特征,以鄂尔多斯盆地延长探区为例,对钻孔岩心样品进行有机地球化学、X射线衍射、孔隙度测定、扫描电镜、气体吸附等多种实验分析,研究陆相页岩气储层特征。结果表明,延长探区延长组陆相页岩厚度较大（平均50 m）,有机质丰度高（平均TOC为4.86%）,有机质类型主要为Ⅱ型,热演化程度处于成熟阶段（R_ran为0.84%~1.10%）;页岩中黏土矿物质量分数高（21.8%~71.5%,平均47.3%）,石英质量分数较低（10.8%~44.9%,平均22.3%）,脆性指数相对较小（27.1%~77.2%,平均49.6%）,表明页岩储层具有脆性和可压裂性;延长组页岩孔隙度主要分布在1%~3%,孔隙类型多样,以粒间孔和粒内孔为主,其次是晶间孔、微裂缝、溶蚀孔和有机质孔,为页岩气赋存提供了储集空间;延长组页岩总含气量为1.60~6.67 m³/t,显示出较好的含气性。     

鄂尔多斯盆地志丹探区延长组储层特征研究及评价

在大量岩心铸体薄片及物性等资料统计分析的基础上,对志丹探区延长组储层的沉积学、岩石学、物性等特征及孔隙类型和孔隙结构等进行了深入研究,并对储层进行了分类评价。研究结果表明,研究区延长组储集层具有成分成熟度低、结构成熟度高的特点;孔隙类型主要为粒间孔、溶蚀孔等类型,属于中孔、低渗型和中低孔、特低渗型储层。综合多参数评价,研究区延长组中长2和长6油层组分别发育类和类储层,个别地区发育类和类储层。     

新疆阜康地区八道湾组煤系页岩气储层孔隙结构特征

为了评价煤系页岩气的储层性质,运用扫描电子显微镜、高压压汞、低压N₂和CO₂气体吸附等实验方法,对新疆阜康地区侏罗系八道湾组煤系页岩气储层孔隙的发育情况、结构特征进行了研究,并分析了八道湾组页岩孔隙发育的主要影响因素。结果表明,八道湾组页岩发育多种类型孔隙,以粒内孔、粒间孔为主,有机质孔次之,溶蚀孔发育较少,为煤系页岩气赋存提供储集空间。八道湾组页岩纳米级孔隙以微孔和介孔为主,占孔隙总孔容的77.30%,占总比表面积的89.80%,是页岩气赋存的主要载体;页岩孔隙结构类型以狭缝型孔和板状孔为主,孔隙主要分布在0.4～1.3 nm、3～30 nm和50～200 nm之间。八道湾组页岩孔隙的发育受页岩有机碳含量、成熟度和矿物成分含量影响较大,其中有机碳含量对微孔发育的促进作用明显,成熟度的增加主要对页岩中介孔和宏孔的发育产生重要影响,黏土矿物含量与页岩的介孔孔容及总孔容呈一定的正相关关系,脆性矿物则相反。     

鄂尔多斯盆地南部延长组长7段陆相页岩气地层孔隙类型、尺度及成因分析

应用氩离子抛光-场发射环境扫描电子显微镜对其孔隙特征进行描述,统计不同孔隙孔径分布范围,同时结合其样品粘土矿物成分、含量测试实验,分析不同孔隙成因。针对18口取芯井,共399.04m岩心进行样品采集,通过对鄂尔多斯盆地延长组长7段典型陆相页岩储层105块岩石薄片样品及83块铸体薄片样品进行测试分析的结果表明,鄂尔多斯盆地延长组陆相页岩油气地层,有机质演化程度中等,RO在0.6%~1.3%之间,其孔隙类型主要分为基质孔隙和有机质孔隙两大类,其一为基质孔隙,包括有原生晶(粒)内、间孔及晶间隙和次生的晶间溶孔,主要是与蒙脱石转化为I/O混层或伊利石时脱水形成的微孔隙,同时见有少量经过溶蚀孔形成的晶间溶孔;其二为有机质孔隙,主要是在有机质不同演化阶段排烃形成的出油孔和出气孔,及演化到大规模成气阶段的"气孔群"。孔隙尺度统计结果表明,该套陆相页岩油气地层的微孔隙大小主要分布在0.02μm~100μm之间。基质孔隙尺度分布较宽,平均尺度相对较大,微米级孔隙占约23%左右,纳米级孔隙占约77%;有机孔隙尺度相对较小,主要分布在20nm~750nm之间,以纳米级孔隙为主。分析认为鄂尔多斯盆地延长组陆相页岩气地层微孔隙体系的形成与(泥)页岩的成岩演化及有机质的热演化成熟度有关,不同演化阶段形成不同微孔隙类型。     

鄂尔多斯盆地延长探区陆相页岩气勘探

鄂尔多斯盆地延长探区的柳评177井压裂出气,标志着中国陆相页岩气的成功发现,揭开了我国陆相页岩气勘探开发的序幕。之后,延长石油集团在页岩气勘探方面做了大量的研究工作,取得一系列重要的地质认识,为陆相页岩气勘探开发奠定了基础。鄂尔多斯盆地晚三叠世早、中期湖盆演化控制着页岩气源岩的形成;在延长探区内,主力生烃层为长7和长9页岩,其有机质丰度较高,干酪根主要为Ⅱ1型,处于成熟—湿气(原油伴生气)阶段;所发现的页岩气均为腐泥型干酪根热演化形成的油型气,页岩中油气共生,以湿气为主,以游离态、吸附态和溶解态等形式赋存,且以游离态为主,吸附态次之;结合鄂尔多斯盆地勘探实践,针对盆地页岩气勘探相关地质问题进行了讨论,最终得出盆地热演化差异性、低熟油气生成机理以及生烃期古地层压力研究是鄂尔多斯盆地页岩气勘探地质研究的关键理论问题。     

鄂尔多斯盆地陇东地区延长组低渗透储层孔隙结构分类研究

运用铸体薄片、扫描电镜与常规压汞等资料,对陇东地区延长组低渗透储层孔隙结构分类标准进行了研究。不同孔隙结构特征参数与宏观物性参数的相关分析表明,最大连通喉道半径与渗透率的相关关系最好,为喉道分级的最优参数;运用数据构形的方法确定出了喉道分级界限,建立了储层孔隙、喉道分级标准。综合孔隙与喉道大小的组合及储层孔喉的其他特征,将延长组储层砂岩的孔隙结构划分为六种类型:大中孔粗喉型、中小孔中喉型、中小孔细喉型、小孔微细喉型、细微孔微细喉型和细微孔微喉型。不同孔隙结构类型的储层具有不同的物性特征及不同的产液能力。     

川南地区筇竹寺组页岩微观孔隙结构特征及其影响因素

页岩微观孔隙结构是影响页岩气储层储集能力的重要因素。为评价川南地区下寒武统筇竹寺组页岩性质,基于井下 岩心样品、钻井资料,运用普通扫描电镜和氩离子抛光-场发射扫描电镜观测、Image J2x软件分析、低温CO2和N2 吸附、 高压压汞实验方法,对川南地区筇竹寺组页岩气微观孔隙成因类型、孔隙结构特征及其影响因素进行了研究。研究结果表 明,川南地区下寒武统筇竹寺组页岩孔隙度为0.25%~5.80%,平均为2.49%;发育多种成因类型微观孔隙,以粒间孔为 主,粒内孔、有机质孔和微裂缝次之,页岩微观孔隙总面孔率为3.58%~5.92%;川南地区筇竹寺组页岩总孔容为（2.86~ 12.55）×10-3 mL/g,总比表面积为2.727~21.992 m2/g,孔径主要分布于0.30~1.00 nm、2.5~4.7 nm和55~70 nm这三个区间,微 孔（<2 nm）和介孔（2~50 nm）是筇竹寺组页岩气储集空间的主体,孔隙结构形态主要为圆孔、楔形孔、平板狭缝型孔和混合 型孔结构。页岩孔隙度及总比表面积与TOC、脆性矿物含量呈正相关关系,页岩微孔孔容及比表面积与TOC呈正相关关 系,页岩孔隙度、总孔容及总比表面积与R0、粘土矿物含量呈负相关关系。     

陆相页岩气储层孔隙发育特征及其主控因素分析:以鄂尔多斯盆地长7段为例

鄂尔多斯盆地延长组是目前最具页岩气潜力的研究层段之一。本文以该盆地东部长7段为研究对象,运用氮气吸附法及氩离子剖光扫描电镜分析对页岩气储层孔隙结构及孔隙类型进行分析和测定,并结合岩石矿物组分、有机质成熟度以及总有机碳（TOC）质量分数,讨论了孔隙结构和影响因素。结果表明,长7段页岩气储层孔隙结构复杂,根据吸附回线形态可分为2类：Ⅰ类回线主要对应孔径为2.6~4.2 nm的狭缝结构或楔形结构的平行板状孔或微裂缝,具体可分为黏土矿物矿片间孔隙、有机质内狭缝状孔隙及基质微裂隙等类型;Ⅱ类回线主要为分布于2.3~3.1、3.5~3.8、4.3~5.2 nm等多个孔径段的开放型圆筒状孔,包括有机质孔和残余粒间孔。中孔和微孔是总孔体积和比表面积的主要贡献者。w（TOC）是延长组页岩总孔体积及比表面积的主要控制因素,与总孔体积及比表面积均呈正相关关系;镜质体反射率及矿物含量对孔隙发育的控制作用不明显,但黏土矿物对微孔孔容贡献较大,其中伊利石质量分数与BET比表面积及孔容有较好的相关性。     

鄂尔多斯盆地陇东地区延长组砂岩储层孔隙成因类型及其控制因素

陇东地区延长组砂岩储层属于典型的低孔低渗储层,分析孔隙成因类型及其控制因素,对于寻找相对高孔渗储层具有重要指导意义。通过大量孔隙铸体薄片鉴定认为,陇东地区延长组砂岩发育原生与次生两大类孔隙类型,其中原生孔隙包括压实剩余原生粒间孔和胶结剩余原生粒间孔;次生孔隙包括粒间杂基及胶结物溶孔、长石和岩屑粒内溶孔及铸模孔、粒间高岭石绿泥石胶结物晶间孔;另外还存在少量构造成因的微裂缝。现今孔隙多为部分原生与部分次生组成的混合孔隙。孔隙成因类型受沉积条件和成岩作用双重因素控制,沉积条件决定了砂岩沉积时的水动力条件,从而决定了砂岩的岩石学特征和原生粒间孔的发育程度,压实作用决定了压实剩余粒间孔的大小与多少,胶结作用决定了胶结剩余粒间孔的多少,溶蚀作用控制了各种溶蚀孔隙的类型及发育程度,如粒间杂基和碳酸盐胶结物溶孔、长石及岩屑粒缘与粒内溶蚀孔隙的发育程度。原生孔隙在长8、长9、长4+5粒度较粗的层段中较明显,次生孔隙在长6、长7粒度细层段和顶部不整合面附近的长1-3中占的比例较多。系统运用大量薄片和物性资料首次明确指出陇东地区延长组砂岩储层孔隙为混合成因,且次生孔隙特征明显,原生孔隙由于压实和胶结作用大量损失。     

鄂尔多斯盆地下寺湾地区延长组页岩气储层非均质性特征

鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7、长9页岩是页岩油气勘探的重要层位,本文在岩心观测、薄片观察、脉冲渗透率测试、有机碳含量测试、气体组分分析、测井解释方法的基础上,对陆相页岩层内岩性、地化参数、微观孔隙结构、力学参数的非均质特征进行研究。研究认为陆相页岩储层砂质纹层发育密度和频率值较高,纹层中的大孔隙与页岩中的中孔和微孔构成复杂的孔隙体系,造成页岩储层层内非均质性极强,可有效改善页岩层系的物性,为游离气的富集和运移提供有利空间和有效通道,对游离气的渗流和富集具有积极意义。非均质程度较弱的页岩段,砂质纹层发育程度低,物性致密,排烃能力最弱,富集较多的吸附气。陆相页岩成储机制受控于其较强的非均质性,同时页岩强非均质性段,脆性矿物含量高,有利于页岩储层的压裂开采。     

河南义马地区页岩气储层孔隙非均质性

运用高压压汞、液氮吸附及渗透率测试等实验,利用极差、突进系数、变异系数等参数,表征煤系页岩孔渗特征及孔隙层间非均质性,分析孔隙层间非均质性主控因素。结果表明:河南义马地区上、下石盒子组泥页岩微孔与小孔较为发育,山西组大孔较为发育,分别提供了气体吸附附着面积和储存运移空间;上石盒子组孔容与孔径相对偏差最小,孔隙分布均匀,山西组比表面积相对偏差最小,表面积分布均匀;随围压增大,渗透率不断降低,且满足负指数相关关系;渗透率级差、突进系数和变异系数显示下石盒子组渗透率非均质性较弱,山西组渗透率非均质性很弱,更易于压裂开发。非均质性宏观上主要受沉积物质组成和构造改造作用影响,微观上受成岩演化影响。     

鄂尔多斯盆地南部延长组泥页岩孔隙特征及其控制因素

泥页岩孔隙特征是页岩气藏储集能力及可开采性评价的关键参数。以鄂尔多斯盆地南部铜川地区瑶科一井延长组泥页岩样品为研究对象,通过扫描电镜、低温氮气吸附等实验手段,对延长组各段泥页岩孔隙特征及影响孔隙发育的控制因素进行了研究。研究表明:鄂尔多斯盆地南部延长组泥页岩孔隙类型主要有粒间孔、粒内孔、黄铁矿晶间孔、溶蚀孔、微裂缝,其中黏土矿物粒间孔最发育,有机孔基本不发育。延长组不同段的纳米孔隙发育特征有明显的差异性,长9段微孔含量相对较高,BET比表面积较大,长8段中孔比例较高,孔隙形态都以管状孔和平行壁的狭缝状孔为主;长7段有最大的宏孔比例和最小的微孔比例,比表面积最小,孔隙含有相对较多的封闭型孔,还有一端或两端开口的楔V型孔;长6段孔隙比例、比表面积大小介于其他各段之间,以平行板状的狭缝型孔隙为主。黏土矿物含量、石英含量是控制孔隙发育的主要因素,而孔隙总体积、比表面积与TOC含量基本呈负相关关系,这主要是由于孔隙中的残留烃对孔隙的堵塞作用,抽提后可以发现样品孔隙总体积、比表面积都有所增加。     

鄂尔多斯盆地甘谷驿油区延长组长6储层综合评价

运用先进的恒速压汞、核磁共振可动流体饱和度测试分析技术,结合常规储层物性等分析,系统的研究了鄂尔多斯盆地甘谷驿油区延长组长6油层组砂岩储层的岩石学特征、孔隙特征及孔渗分布特征等,进而对甘谷驿油区长6储层进行综合分类评价。研究结果表明,甘谷驿油区长6储层的岩性以细粒长石砂岩为主;储集空间类型以残余粒间孔和溶蚀孔为主;甘谷驿油区长6储层以微喉道为主,且储层流通性质的好坏主要受喉道大小的控制;储层内可动流体饱和度整体偏低。总体上,甘谷驿油区长6储层显示为低孔-超低渗的储层特征。结合甘谷驿油区长6储层的存储系数、地层系数和流动带指数等地质参数对储层进行多因素综合评价,认为甘谷驿油区长6储层最终可分为4类,并以Ⅲ类较差储层为主。     

沁水盆地武乡区块上古生界煤系页岩气储层孔隙特征和孔隙结构

储层孔隙特征和孔隙结构是影响页岩气赋存与储集的重要因素。为评价海陆过渡相高演化煤系页岩储层性质与页岩气储集性能,应用扫描电子显微镜、高压压汞、低温N₂和 CO₂气体吸附、微米CT扫描、核磁共振实验方法,对沁水盆地武乡区块上古生界煤系页岩气储层孔隙微观特征和孔隙结构进行了研究。结果表明,沁水盆地武乡区块上古生界煤系页岩样品中发育多种类型微观孔隙,常见粒间孔、粒内孔和微裂缝,有机质孔几乎不发育;武乡区块煤系页岩气储层样品孔隙总孔容分布在0.021 9~0.073 5 mL/g之间,平均值为0.039 9 mL/g,总比表面积主要分布在11.94~46.83 m²/g之间,平均为29.16 m²/g,其中介孔(2~50 nm)和微孔(<2 nm)是煤系页岩气储集的主要载体。煤系页岩中的高配位数孔隙数量越多,相应的孔容和孔比表面积越大,孔隙连通性越好;在孔隙数量和总孔容相差不大的前提下,山西组煤系页岩储层孔隙结构与连通性比太原组煤系页岩稍好。     

鄂尔多斯盆地华庆地区延长组长6储层成岩相及微观孔隙结构

鄂尔多斯盆地华庆地区延长组长6储层物性差、非均质性强。利用铸体薄片、扫描电镜、X衍射、物性、高压压汞等分析测试手段,深入分析了超低渗储层成岩作用、成岩相及其微观孔隙结构特征。结果表明:发育的优势储集成岩相主要有水云母胶结-残余粒间孔+长石溶蚀相、长石溶蚀+水云母胶结-残余粒间孔相、长石溶蚀+绿泥石膜胶结-残余粒间孔相等。不同类型成岩相的微观孔隙结构特征不同,孔喉比和配位数与最大进汞饱和度和退汞效率有很好的对应关系,即孔喉比越小,配位数越大,则最大进汞饱和度和退汞效率越大,如水云母胶结-残余粒间孔+长石溶孔相;反之,孔喉比越大,配位数越小,最大进汞饱和度和退汞效率越小,如长石溶孔+绿泥石膜胶结-残余粒间孔相。     

页岩气储层粘土矿物孔隙特征及其甲烷吸附作用

粘土矿物是页岩的主要组成矿物,与页岩气的赋存和富集密切相关。粘土矿物因其特殊的晶体结构,在晶层之间、矿物内部以及矿物颗粒之间形成了不同类型的孔隙,这些孔隙的大小、形貌和比表面积决定着粘土矿物的甲烷吸附能力。为此,本文综述了粘土矿物的孔隙结构以及孔隙中的水和有机质对甲烷吸附性的影响,指出不同类型的粘土矿物孔隙发育与形貌特征存在差异,蒙脱石中多发育圆形、狭缝状的微孔且总比表面积最大,导致蒙脱石在所有粘土矿物中的甲烷吸附量最大;伊利石与高岭石中多发育中孔与大孔,吸附甲烷的能力低于蒙脱石。粘土矿物孔隙中的水与有机质显著影响到甲烷的吸附能力,水分子会占据孔隙表面,降低了甲烷的吸附能力,但可溶有机质对粘土矿物甲烷吸附能力的具体影响目前尚不明了。同时,根据页岩气勘探需求指出了本方向某些有待深入探讨的问题。     

Pore Structure Heterogeneity of the Xiamaling Formation Shale Gas Reservoir in the Yanshan Area of China: Evaluation of Geological Controlling Factors

Micro-heterogeneity is an integral parameter of the pore structure of shale gas reservoir and it forms an essential basis for setting and adjusting development parameters. In this study, scanning electron microscopy, high-pressure mercury intrusion and low-temperature nitrogen adsorption experiments were used to qualitatively and quantitatively characterize the pore structure of black shale from the third member of the Xiamaling Formation in the Yanshan area. The pore heterogeneity was studied using fractal theory, and the controlling factors of pore development and heterogeneity were evaluated in combination with geochemical parameters, mineral composition, and geological evolution history. The results show that the pore structure of the reservoir was intricate and complicated. Moreover, various types of micro-nano scale pores such as dissolution pores, intergranular pores, interlayer pores, and micro-cracks are well developed in member 3 of the Xiamaling Formation. The average porosity was found to be 6.30%, and the mean value of the average pore size was 4.78 nm. Micropores and transition pores provided most of the storage space. Pore development was significantly affected by the region and was mainly related to the total organic carbon content, vitrinite reflectance and mineral composition. The fractal dimension, which characterizes the heterogeneity, is 2.66 on average, indicating that the pore structure is highly heterogeneous. Fractal dimension is positively correlated with maturity and clay mineral content, while it is negatively correlated with brittle mineral content and average pore size. These results indicate that pore heterogeneity is closely related to thermal history and material composition. Combined with the geological background of this area, it was found that the pore heterogeneity was mainly controlled by the Jurassic magmatism. The more intense the magma intrusion, the stronger the pore heterogeneity. The pore structure and its heterogeneity characteristics present today are a general reflection of the superimposed geological processes of sedimentary-diagenetic-late transformation. The influence of magmatic intrusion on the reservoir is the main geological factor that should be considered for detailed evaluation of the Xiamaling Formation shale gas reservoir in the Yanshan area.     

鄂尔多斯盆地上古生界山西组页岩气成藏条件及勘探潜力

为了研究鄂尔多斯盆地上古生界页岩气的勘探潜力,对鄂尔多斯盆地二叠系山西组富有机质泥页岩样品有机地球化学、物性特征及等温吸附等方面测试获得的参数进行了数理统计和测井响应特征分析。研究发现：有效泥页岩单层厚度变化较大,最厚可达15 m以上,盆地主体部位w(TOC)一般大于1.0%,有机质类型主要为Ⅱ₂型及Ⅲ型,镜质体反射率平均为1.66%,属于成熟-高成熟阶段,有利于有机质热解生气,具备页岩气成藏的基本地质条件。黏土矿物主要以伊利石（44.9%）和高岭石（33.6%）为主,泥页岩孔隙度平均为3.98%,渗透率平均为0.133×10^-3 μm²。泥页岩吸附含气量平均为1.94 m³/t。综合考虑泥页岩有效厚度、有机质丰度、有机质类型、热演化程度以及含气量等因素,预测鄂尔多斯盆地山西组页岩气有利区主要位于天环坳陷西北角、陕北斜坡带东北角及盆地中南部等区域。