淮南煤田煤系泥页岩储层微孔特征及成因探讨

煤系泥页岩储层发育的微孔（孔径<2 nm）对泥页岩气吸附赋存具有重要意义。以淮南煤田石炭—二叠纪海相-海陆过渡相煤系泥页岩为研究对象,通过Ro,max、TOC、XRD和CO2吸附实验,揭示储层微孔结构特征,探讨微孔发育的控制因素及成因。研究表明：太原组、山西组和下石盒子组泥页岩有机质成熟度基本接近,处于低成熟-成熟阶段;三角洲平原亚相的下石盒子组TOC最高、黏土矿物最丰富、微孔最发育,其次为障壁砂坝-澙湖相的太原组,三角洲前缘和前三角洲亚相的山西组TOC最低,黏土矿物中等,微孔最不发育;微孔孔径分布发育峰1（0.366 5 nm）、峰2（0.457 7~0.627 2 nm）和峰3（0.821 6 nm）三个峰或区间。微孔孔容与TOC以及黏土矿物（高岭石和绿泥石）含量呈正相关,与脆性矿物含量呈负相关,推断储层主要发育有机质孔和黏土矿物孔,不同类型微孔的发育受控于不同沉积环境及成岩演化下有机碳含量和矿物成分差异。峰1对应微孔归因于黏土矿物孔为主,有机质孔少量,峰2为黏土矿物孔和有机质孔共同主导,峰3主要为有机质孔,少量黏土矿物孔;认为有机质孔为芳环层间孔（峰1+峰2）和芳环有序堆叠形成的柱状孔（峰3）,黏土矿物孔为高岭石和绿泥石矿物内部片层之间的空穴或经后期转化改造形成的微孔,以上也可能在有机质与黏土矿物的复合体中发育微孔。     

淮南煤田二叠系沉积相特征及其与烃源岩的关系

在对淮南地区二叠系岩性、矿物和生物化石进行观测研究以及相关地球化学参数测试的基础上,对淮南地区这一时期的沉积相演化特征及其与烃源岩之间关系进行分析。结果表明：淮南地区早、中二叠世时期海水震荡性后退,总体以水下沉积为主,大致可划分为2种沉积亚相：山西组的三角洲沉积和下石盒子组的水下分流河道沉积,又可以进一步细分为前三角洲、泥炭沼泽、分流河道、决口扇、河漫滩等微相,泥页岩在前三角洲和河漫滩相最发育。岩性和显微组分的组成受沉积微环境变化的控制作用明显,“（腐泥组+壳质组）/∑显微组分”以大于等于70%为主,利于生气;有机碳含量则受沉积亚相和沉积微环境的共同控制,山西组泥页岩中有机碳平均质量分数约2.78%,明显高于下石盒子组泥页岩中的1.11%。综合考虑泥页岩累计厚度、有机碳含量及有机质的显微组成等因素认为,研究区山西组和下石盒子组都可作为页岩气的有利勘探层位,尤以“潘集镇-潘集区-泥河镇-平圩镇”这一带最为有利。     

沁水盆地阳泉区块上古生界煤系页岩气储层特征

页岩储层特征是进行页岩气储集能力评价的基础内容。为探究高演化阶段煤系页岩气储层性质和优选有利储层,运用岩石热解、X射线衍射、扫描电子显微镜、高压压汞、低温N₂和CO₂气体吸附多种实验方法,对沁水盆地阳泉区块上古生界煤系页岩岩心样品进行储层特征研究。结果表明：沁水盆地阳泉区块上古生界煤系页岩,有机碳含量较高(TOC平均为4.9%),处于过成熟阶段(R_ran平均为2.32%),黏土矿物质量分数较高(平均为50.0%),具有低孔低渗的特征(孔隙率平均为6.61%,渗透率平均为0.006 3×10^–3μm²),孔隙类型以粒间孔、粒内孔和微裂缝为主,微米–纳米级孔隙为页岩气的赋存提供了储集空间;孔隙总孔容为0.025 5~0.051 7 mL/g,平均0.038 9 mL/g,总比表面积为12.64~40.98 m²/g,平均28.43 m²/g,微孔(<2 nm)、介孔(2~50 nm)的孔容与比表面积呈良好的正相关性,宏孔(>50 nm)孔容与比表面积则相关性不明显,表明微孔和介孔是阳泉区块煤系页岩气储集的主要载体。总体来说,阳泉区块上古生界煤系页岩具有较好的页岩气储集性能,但页岩储层可压裂性较差,影响页岩气的开发。     

淮南煤田山西组泥页岩微量元素地球化学特征及其意义

泥页岩中微量元素特征对反演泥页岩形成时的沉积和古地理气候条件具有重要意义。采集淮南煤田山西组泥页岩样品,利用ICP-MS对泥页岩中微量元素进行了测试分析,探讨了研究区山西组泥页岩中微量元素的地球化学特征及其意义。结果表明,B、Cr、U、Ga、Li、Sn、Pb、Mo、Th、W等元素富集,Cd、Co、Cu、Ti、Zn、Sc、Ba、Mn、Ni、Sr等元素亏损;揭示淮南煤田山西组形成于温暖湿润和半咸水-高咸水的沉积环境中,沉积体系为开放型,体系内为弱氧化-还原环境,其中以弱还原-还原环境为主,且表现出从早期弱氧化到中后期的还原环境的演化特征;依据U/Th、Ni/Co、Sr/Cu、B/Ga、Sr/Ba、TOC等地球化学参数结果推测,盐度和氧化还原条件受到多种因素的影响,有机质的原始堆积量是影响山西组泥页岩中有机质含量的主要因素,而盐度和氧化还原条件影响有机质中各显微组分含量。研究区温暖湿润的气候和较为还原的环境为有机质的堆积和保存提供了有利条件,为页岩气的成藏提供了物质基础。     

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。     

淮南煤田地下水类型及其特征

淮南煤田为全隐蔽煤田,松散层厚度大,主要含煤地层为二叠系。通过大量的勘探资料及生产矿井的开采成果,对影响煤层开采的地下水进行了分类,并对其水文地质特征进行了阐述,为新区的建井与开采提供了参考资料和决策依据。     

淮南煤田地下水水化学空间分布及其形成作用

为探究淮南煤田地下水的空间分布情况及各项水化学作用的强度,将淮南煤田划分为松散层较厚的北部区域与松散层较薄的南部区域,收集了两区域16个矿井主要突水含水层的水化学测试数据,综合采用离子组合法、Gibbs图、氯碱指数等方法研究了各含水层的地下水水化学特征。研究结果表明：地下水总溶解固体与松散层埋藏厚度呈正相关,其均值范围在951.92~2 667.79 mg/L。随着松散层厚度的增大,脱硫酸、浓缩结晶及阳离子交替吸附等水化学成分形成作用得到增强,使SO₄^2-不断消耗形成HCO₃^-,导致溶解度小的HCO₃^-结合Ca²⁺、Mg²⁺析出,并最终形成以NaCl主导的高矿化度水体。该结论将为深部煤矿区水害防治、水资源利用等提供一定借鉴作用。     

陆相煤系页岩气储层孔隙特征及其主控因素

认识储层特殊性并遴选优质层段是进行陆相煤系页岩勘探开发的首要工作。本文运用TOC、Ro、有机岩石热解、XRD、SEM、高压压汞、低温液氮吸附等实验,对大同组陆相页岩储层特征进行定性与定量表征,探讨孔隙结构特殊性及主控因素。结果表明,宁武地区大同组泥页岩厚度大,成熟度中等,具有生烃潜力,按照岩性可划分为4个层段。大同组微纳米孔隙可划分为“双峰型”、“单峰型”和“弱峰型”,孔隙比表面积与TOC呈正相关趋势,比表面积与黏土矿物含量正相关,相关性较好,大孔和微孔分别由脆性矿物和黏土矿物提供。陆相页岩孔隙主要受沉积成岩和构造改造影响,分流河道沉积表现为由下至上黏土矿物含量增多,沉积物颗粒变细,泥页岩孔隙度逐渐减小,深湖相沉积表现为由下至上黏土矿物含量降低,碎屑矿物颗粒增多,沉积物颗粒变粗,孔隙度增大,成岩作用对页岩有机质生烃孔隙具有贡献,同时发生压实作用使孔隙率降低,构造改造对页岩气渗流和逸散利弊并存。     

三塘湖盆地石炭系火山岩储集空间类型及储层特征

利用岩石薄片、铸体薄片、扫描电镜、压汞等测井多种资料,系统研究了三塘湖盆地石炭系火山岩储层的岩性特征、储集空间特征和储层特征。研究表明,石炭系火山岩储层以中、基性火山岩为主;储集空间分为原生孔隙、次生孔隙、裂缝三大类;储层孔隙组合有孔隙型、裂缝型、孔-缝复合型,其中孔-缝复合型最为有利;储层具低孔-特低孔、低渗-特低渗和强非均质性的特征,埋藏压实作用对火山熔岩的影响有限,不整合面和喷发间歇面、断裂发育带对有利储层的分布具有控制作用。     

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。     

淮南地区煤储层含气性总体特征

煤层含气性是煤层气成藏的一个基本要素,是煤层气勘探开发决策的重要依据之一。本文主要从煤储层含气性的区域展布、层域展布以及深度展布三个方面讨论煤层含气性的变化规律,归纳出了淮南地区煤储层含气性总体特征,为选区资源评价提供基础研究。     

煤储层含气性特征及其地质动力学控制因素

煤层含气性是煤层气成藏的一个基本要素,是煤层气勘探开发决策的重要依据之一。煤层气的富集是生成、储集、封盖保存等方面条件及其动态发展过程的有力配置,是各种地质动力学条件耦合作用的结果。在阐述我国煤储层含气性区域分布规律的基础上,从热动力条件、构造动力条件、沉积动力条件及地下水动力条件4个方面总结了前人关于地质动力学条件控气作用的研究成果,认为目前研究中在一定程度上存在片面性、单一性等问题,指出全面耦合分析动力学条件是煤层气成藏作用研究的一个重要发展方向。     

安徽省两淮煤田控煤构造样式研究

在系统总结安徽省煤田构造特征的基础上,运用构造控煤分析方法,提出煤田控煤构造样式,将其划分为六大类18种亚类,并重点讨论了两淮煤田控煤构造样式的成因及其与煤炭资源赋存之间的关系,从而查明了安徽省煤炭资源赋存的基本规律。结果表明：淮北煤田变形强烈,控煤构造样式以伸展控煤构造样式为主;淮南煤田受南北向挤压影响较大,控煤构造样式多以挤压控煤构造样式为特征,南北缘煤系改造变动频繁;在皖南煤田局部发育同沉积控煤构造。     

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。     

皖南地区古生界页岩孔隙特征及影响因素

为了评估下扬子皖南地区古生界页岩气储层性质,应用扫描电子显微镜、高压压汞法、N₂和CO₂气体吸附法,对皖南地区古生界页岩孔隙特征和孔隙结构进行研究,并探讨页岩孔隙发育的主要影响因素。结果表明,皖南地区古生界页岩孔隙度和渗透率低,页岩样品中常见粒间孔、凝絮孔、溶蚀孔、基质晶间孔和有机质孔,并且发育微米-纳米级孔隙。古生界页岩孔隙中50%以上为微孔和介孔;孔隙结构主要为圆柱孔、狭缝型孔和混合型孔,平均孔径范围为4.17~12.06 nm。页岩孔容和比表面积随着有机碳(TOC)含量的增大而增大;页岩孔隙度随着有机质成熟度(R_o)的增大而减小;页岩孔容随着黏土矿物含量的增加而增大,随着脆性矿物含量的增加而减小。     

第四系泥岩型生物气储层特征及动态成藏过程

第四系泥岩型生物气作为非常规油气领域一种新型的资源类型,具有巨大的资源潜力和勘探开发价值。以柴达木盆地三湖地区第四系泥岩型生物气为例,通过岩心观察、光学显微镜、扫描电镜、高压压汞、族组分分析等实验手段,分析了第四系泥岩型生物气储层特征及动态成藏过程。结果表明,第四系泥岩型生物气储层具有砂泥薄互层频繁交互、纵横向非均质性极强的特点。成岩作用处于早期阶段,R_o小于0.3%,岩石固结程度低,含贝类壳体没有石化,孔隙度普遍在20%以上,仍以微纳米孔隙为主,含极少量毫米孔隙。泥岩储层TOC极低,平均0.2%~0.4%,干酪根以Ⅲ型为主,主要成分是粗纤维,其次是半纤维素、有机氮,是第四系泥岩生气的主要母质来源。第四系泥岩型生物气为甲烷为主的干气,平均含量98.85%,地层水水型以CaCl₂型为主,酸碱度中等偏弱酸性。泥岩突破压力是甲烷滞留成藏的主要动力,低渗、富水和黏土的特征决定了泥岩具备自封闭能力。极低的气候温度、极高的水体盐度、充足的气源条件、有效的自封闭性是泥岩型生物气成藏的关键要素,以此建立了凹陷区自封闭富集带、斜坡区水封富集带、构造高点泥岩气-砂岩气叠合富集带等三种泥岩型生物气成藏模式。     

克拉玛依油田六、七、九区石炭系火山岩储集层特征及其控制因素

通过岩心观察、薄片鉴定、扫描电镜、测井解释等多种分析手段,从火山岩岩性特征、岩相特征、孔隙类型等方面研究了克拉玛依油田六、七、九区石炭系火山岩储层的特征,分析了火山岩储层的储集空间类型、储集空间与渗流通道的配置关系以及储层物性的影响因素。研究结果表明:区内火山岩岩石类型主要为火山熔岩、火山碎屑岩和沉积火山碎屑岩。熔岩以玄武岩、安山岩为主,火山碎屑岩与沉积火山碎屑岩主要为火山角砾岩、凝灰岩和沉凝灰岩。按孔隙结构火山岩储集空间可分为气孔、孔隙、裂缝3大类,按成因可分为原生和次生2大类;火山岩的储集性能主要受火山岩的岩性、岩相、构造作用以及风化淋滤作用的影响。