渝东南地区五峰-龙马溪组页岩储层纳米孔隙发育特征及影响因素——以重庆石柱剖面为例

孔隙结构特征是页岩气富集与保存的重要研究内容之一。以渝东南地区重庆石柱剖面五峰-龙马溪组页岩为研究对象,综合有机碳含量、矿物组成、孔径分布和孔隙类型等方面对研究区页岩储层进行了系统表征,进一步明确了影响页岩储层纳米孔隙发育的主要因素,并探讨了其实际地质意义。结果表明,重庆石柱剖面五峰组和龙马溪组龙一1小层页岩内有机碳含量高,达到4.8%,矿物成分以石英为主,黏土矿物次之,且含少量的长石和碳酸盐岩。页岩孔径分布呈双峰型,主要分布于0.3～0.9 nm的微孔和60～100 nm及200～300 nm的宏孔。五峰-龙马溪组页岩内有机孔极为发育,黏土矿物层间孔、石英及方解石粒内溶蚀孔和黄铁矿晶间孔均有发育,这些孔隙为页岩气的保存与富集提供了储集空间。其中微孔和介孔控制着比表面积大小,介孔和宏孔对孔体积的贡献显著。研究区页岩纳米孔隙发育主要受有机碳含量和矿物组成控制,具体体现在:页岩内有机碳含量与孔体积和比表面积呈现良好的正相关,尤以微孔和介孔最为明显。黏土矿物和碳酸盐岩与微孔和介孔体积具有正相关,石英含量与孔体积呈负相关,突出表现在与微孔、介孔体积强负相关。     

陆相页岩孔隙发育特征及其控制因素—以莱阳凹陷水南组为例

为了研究莱阳凹陷陆相水南组页岩的孔隙发育特征,通过扫描电镜实验观察页岩孔隙微观形貌,高压压汞、低温液氮吸附及低温二氧化碳吸附实验对水南组页岩孔隙进行全尺度表征;并结合有机地化参数和矿物组成分析孔隙发育的控制因素。结果表明:扫描电镜镜下观察发现莱阳凹陷陆相页岩主要发育有机质孔、粒间孔、粒内孔及微裂隙等4种微观孔缝。高压压汞、低温液氮吸附及低温二氧化碳吸附实验联合表征发现孔隙连通性整体较好,孔隙形态以平行板状的狭缝形孔和细颈广体的墨水瓶形孔为主,孔径分布曲线呈多峰形态,大孔、中孔、微孔均发育较多,而比表面积主要由小于100 nm的孔隙,尤其以小于2 nm的微孔贡献为主。有机碳含量对孔隙发育有一定的控制作用,黏土矿物主要贡献中孔和微孔体积,石英、长石对大孔发育有积极的影响,而碳酸盐矿物会胶结堵塞孔隙,造成大孔、中孔及微孔体积均减小,对孔隙发育为消极的影响。     

四川盆地须家河组泥(页)岩储层孔隙特征

研究四川盆地上三叠统须家河组黑色泥(页)岩的微孔隙特征及其控制因素。对须家河组泥(页)岩储层的井下岩心进行系统采样,进行场发射扫描电镜/能谱分析、比表面积和孔径、总有机碳含量、有机质成熟度、生油岩热解分析、X射线全岩和黏土矿物含量等一系列分析测试。结果显示,须家河组泥(页)岩的主要孔隙类型为粒间孔、粒缘缝、有机质气孔、粒间溶孔、黏土矿物晶间隙以及微裂缝等。其中有少数粒间微孔、粒间溶孔和粒缘缝的孔径可达到微米级。比表面积和孔径分析的孔径主要分布在0.895～19.907nm,以微孔为主;微孔和中孔的体积占孔隙总体积的92.5%。影响孔隙发育的因素主要有埋深、成岩演化、矿物、有机质丰度和热演化。埋深增大会造成微孔和中孔的体积减小,但成岩演化的溶蚀作用和黏土矿物组合的变化有利于大孔的体积增加;总有机碳含量与微孔和中孔的体积、比表面积以及微米级孔径正相关,起到主控作用;有机质成熟度对孔径和孔体积的控制作用较弱。     

渤海湾盆地沾化凹陷沙河街组页岩油微观储集性

探讨渤海湾盆地沾化凹陷页岩油储层不同岩石矿物的孔隙发育特征,为页岩油勘探开发提供基础资料.取自沾化凹陷罗69井古近系沙河街组页岩油层段21块自然断面和氩离子抛光岩心样品,利用场发射扫描电镜图像定量研究页岩油储层不同岩石矿物的孔隙发育类型、孔径分布及其面孔率贡献.结果表明沙河街组页岩油主要孔隙类型有泥岩中的泥质碎片间微孔和泥晶灰岩中的方解石溶蚀孔,其中的微米级孔隙提供了页岩油的主要储集空间.纳米级孔径为主的方解石晶间孔、晶内孔和黄铁矿晶间孔数量多,但孔隙面孔率很低.沾化凹陷页岩油开发的主要对象为微米级泥质粒间孔和方解石溶蚀孔发育层段.     

川中地区大安寨段页岩储层孔隙结构特征与主控因素分析

通过场发射环境扫描电镜观察页岩表面纳米级孔隙微观形态,并通过低温氮气吸附法测定页岩的氮气吸附脱附等温线,利用高压压汞实验进一步研究页岩储层孔隙结构,以探究研究区页岩储层的微观孔隙特征。同时,对压汞法和液氮吸附法进行归一化,使用聚集离子束扫描电镜(FIB-SEM)对页岩有机质孔隙进行三维重构,从而对页岩孔径微孔到大孔进行准确测量。研究结果表明,研究区页岩储层孔隙处于纳米级,孔隙类型可分为有机孔、晶间孔、黏土矿物粒间孔、粒内孔、微裂缝5种类型。页岩孔径分布复杂,含有大量的中孔(2~50 nm)和微孔(2 nm),同时也含有少量的大孔( 50 nm);微孔和中孔提供了大部分比表面积和孔体积;有机孔连通性较好,形成一个孔隙网络。有机碳含量(TOC)、黏土矿物含量、热演化程度(RO)和地层压力等4类参数是影响研究区大安寨段页岩孔隙结构的主要因素。     

鄂尔多斯盆地南部长7陆相页岩基质孔隙发育类型及影响因素

为了探究鄂尔多斯盆地南部长7陆相储层页岩基质孔隙发育影响因素,应用氩离子抛光-扫描电镜、X射线衍射能谱仪、有机碳测定、有机质成熟度测定、高压压汞和Image J图像处理等分析测试处理技术对其进行了系统研究。研究表明:长7陆相页岩中的基质孔隙类型主要包括长石和碳酸盐矿物粒内溶孔、粒间溶孔和黏土矿物层间孔,其中页岩孔隙中65%为溶蚀孔,20%为黏土矿物层间孔,其余为有机孔、微裂缝和残余粒间孔;页岩中黏土矿物含量最高;页岩中溶蚀孔的比例随有机质成熟度升高而增大。有机质热演化过程中产生的有机酸促进了基质孔隙发育,脆性矿物和胶结物充填了基质孔隙不利于孔隙发育,黏土矿物含量越高基质孔隙发育程度越低。     

渝东北地区龙马溪组页岩储层微观孔隙结构特征

为了系统描述渝东北地区下志留统龙马溪组海相页岩的微观孔隙结构,应用氩离子抛光聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)、低温N2吸附及高压压汞实验定性和定量测试WX-1井岩心样品的孔喉形态、连通性、比表面积及孔径分布.通过对比分析不同实验测试的孔径分布,实现对页岩样品从微孔到宏孔的精细描述,并探讨了影响孔隙发育的控制因素.研究结果表明,龙马溪组页岩储层主要发育有机质孔、黏土矿物层间孔、黄铁矿晶间孔、颗粒边缘溶蚀孔及微裂缝等5种孔隙类型.受到后期压实作用的影响,有机质孔隙发育具有微观非均质性.纳米孔隙类型复杂、形态多样,主要为开放透气性孔,但存在细颈状墨水瓶孔及少量一端封闭的不透气性孔等影响页岩气的渗流;孔径分布具有“双峰”特点,纳米孔主要孔径为2～10 nm、30～90 nm,即直径＜100 nm的孔隙提供了大部分总孔体积,为页岩储层主要发育的孔隙类型.孔隙发育受多种因素的控制,直径≤50 nm微孔、中孔的发育与有机质有关,有机碳含量与微孔、中孔的孔体积呈正相关性;直径＞50 nm宏孔的发育与黏土矿物含量有关,随着黏土矿物含量的增加,宏孔的体积、比表面积也随之增大.     

川西坳陷上三叠统须家河组页岩纳米孔隙结构特征

页岩储层的纳米孔隙结构对页岩含气性评价和勘探开发具有重要意义,但目前关于国内沉积盆地页岩纳米孔隙结构的研究相对不足。利用低温氮气吸附和扫描电镜,对川西坳陷上三叠统须家河组页岩纳米级孔隙进行了分析。结果表明:1川西坳陷须家河组页岩比表面积主要由过渡孔和微孔提供,比表面积范围6.588~9.476 m2/g,平均为7.949 m2/g,远大于致密砂岩储层比表面积;2页岩孔径平均为4.319~7.821 nm,孔径范围具有从微孔到中孔等一系列连续性孔径。孔隙形状有多种类型,微孔以单边封闭型孔和墨水瓶型孔为主,过渡孔和中孔具有一定数量的两端开口型孔;3页岩广泛发育的有机质纳米孔、黏土矿物粒间孔主要提供了天然气吸附场所;矿物粒内孔隙和微裂隙为游离气主要赋存场所并提供了天然气渗流通道。     

鄂尔多斯盆地大宁—吉县区块上古生界致密储层孔隙结构特征及其与黏土矿物的关系

为了揭示致密砂岩储层孔隙类型、孔隙赋存形态及黏土矿物对致密储层孔隙结构的影响,以鄂尔多斯盆地东缘大宁—吉县区块上古生界致密砂岩储层为例,综合高压压汞、铸体薄片和X射线全岩及黏土矿物资料,分析了致密储层孔隙和喉道组成特征,划分了孔隙结构类型,探讨了黏土矿物组成对孔隙结构的影响。结果表明：研究区致密砂岩储层孔隙结构包括5种类型,其中,Ⅰ和Ⅱ类结构以孔径(半径)100 nm～1μm孔隙为主,以溶蚀孔隙和片状喉道为主,大孔细喉;Ⅲ～Ⅴ类结构以100 nm以下孔隙(喉)为主,发育溶蚀孔隙和黏土矿物晶间孔,以弯片状和管束状喉道为主,小孔细喉。喉道和黏土矿物晶间孔以100 nm以下为主,溶蚀孔隙以100 nm～1μm为主。黏土矿物对孔径大小、孔隙组成和孔道迂曲度的影响表现为：随黏土矿物总质量分数增加,孔径100 nm以下的孔隙占比增加,孔喉半径减小,孔喉结构系数(迂曲度)变小。各类黏土矿物中,绿泥石、伊利石和伊蒙混层对孔隙结构的影响与黏土矿物总质量分数类似;高岭石是溶蚀作用的副产物,高岭石质量分数>4%,100 nm以上孔隙数量增多,孔喉半径增大。     

页岩纳米级孔隙结构特征及热成熟演化

以中、上扬子地区下古生界海相和中生界陆相页岩为研究对象,运用氩离子抛光-场发射扫描电子显微镜技术和氮气吸附实验测试技术对页岩储层的纳米级孔隙发育特征及热成熟演化进行探讨。结果表明:页岩主要发育了有机质孔、粒间孔、粒内孔和微裂缝等4种孔隙类型;TOC和Ro是控制页岩纳米级孔隙发育的主要因素;对于高演化页岩,不同干酪根类型的有机质孔隙发育程度的大小次序为Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型;石英和黏土矿物通过控制TOC的变化对纳米级孔隙发育和分布产生间接影响;页岩热成熟度演化影响页岩孔径分布和微孔、中孔和大孔相对含量的变化,在高—过成熟阶段,与有机质有关的微孔、中孔呈不断增加的趋势,在极高成熟度阶段,页岩大孔转变为中孔和微孔,有机质孔隙变小,纳米级孔隙体积呈现出先增加后减小的趋势;页岩中干酪根、可溶沥青热裂解生气作用和甲烷化作用可能是页岩有机质纳米级孔隙形成的主要原因。     

川南地区下古生界海相页岩微观储集空间类型

为探明不同成因的孔隙对页岩气储集的贡献,基于多种分析测试手段,对川南地区下古生界海相页岩微孔类型与分布、孔隙定量表征进行研究,并探讨页岩中微观储集空间的成因及影响因素。结果表明:下古生界页岩微观储集空间分为矿物基质孔、有机孔和微裂缝3大类,并可进一步细分为9种类型;龙马溪组页岩主要发育有机质孔和黏土矿物层间孔,五峰组页岩主要发育有机质孔和溶蚀孔、缝,九老洞组页岩有机质孔极少,多见溶蚀孔、缝;下古生界3套页岩孔隙类型与分布特征的差异与矿物组成、有机质丰度和成岩演化作用有关;龙马溪组底部页岩微孔发育,比表面积大,为页岩气的吸附提供大量储集空间,是有利的页岩储层发育段。     

川西盆地上三叠统须家河组页岩纳米孔隙结构特征

页岩储层的纳米孔隙结构对页岩含气性评价和勘探开发具有重要意义,但目前关于国内沉积盆地页岩纳米孔隙结构的研究相对不足。本文利用低温氮气吸附和扫描电镜等方法,对川西盆地上三叠统须家河组页岩纳米级孔隙进行了分析。结果表明：①川西盆地须家河组页岩比表面积主要由过渡孔和微孔提供,比表面积范围6.588m2/g-9.476m2/g,平均为7.949m2/g,远大于致密砂岩储层比表面积;②页岩孔径平均为4.319nm-7.821nm,孔径范围具有从微孔到中孔等一系列连续性孔径。孔隙形状有多种类型,微孔以单边封闭型孔和墨水瓶型孔为主,过渡孔和中孔具有一定数量的两端开口型孔;③页岩广泛发育的有机质纳米孔、粘土矿物粒间孔主要提供了天然气吸附场所;矿物粒内孔隙和微裂隙为游离气主要赋存场所并提供了天然气渗流通道。     

黔北地区二叠系龙潭组页岩微观孔隙特征及其储气性

为了深入研究黔北地区海陆过渡相页岩储层微观孔隙结构特征,选取了二叠系龙潭组钻井岩心页岩样品进行氩离子抛光-场发射扫描电镜实验、氮气吸脱附实验、及相关地化和等温吸附等测试,研究页岩微观孔隙类型及孔隙结构特征,并探讨微观孔隙对页岩储气性能的影响。研究结果表明,龙潭组页岩储层的孔隙类型主要包括粒间孔、粒内孔、有机质孔、微裂缝4种,以矿物颗粒粒间孔和黏土矿物粒内孔最为发育,有机质孔发育较少,这主要是因为Ⅲ型干酪根显微组分为结构稳定的镜质组和惰质组在生烃过程中不易产生有机质孔;氮气吸附实验结果显示龙潭组页岩孔隙类型复杂,主要表现为两类：细颈广体的墨水瓶孔隙和四边开口的平行狭缝型孔隙,孔径主要介于3～5nm,以发育中孔为主,BET比表面积平均为15.846m2/g,BIH总孔体积平均为0.01258ml/g;龙潭组页岩样品吸附气含量较高（平均为2.37m3/t）,页岩储层微观孔隙对吸附性能有重要的影响,其中吸附气含量与页岩的孔径呈负相关关系,与页岩的比表面积、孔体积呈较好的正相关关系,页岩的纳米级孔隙为烃类气体的赋存和运移提供了有利条件。     

南堡凹陷古近系泥页岩孔隙结构特征

对南堡凹陷古近系泥页岩采用岩石热解、X衍射矿物分析、扫描电镜观察、氮气吸附测试等实验方法,探讨主要目的层段泥页岩孔隙结构特征。结果表明,南堡凹陷古近系泥页岩具有低孔致密的储层特征,部分样品具有较高的脆性矿物含量,有利于形成裂缝网络;微观孔隙类型主要包括有机质孔隙、粒间孔、粒内孔和微裂缝;微孔和中孔提供了绝大部分比表面积与孔体积,是气体吸附和存储的主要场所;泥页岩孔隙结构主要有细颈长体的墨水瓶孔型、四面开放的平行板型,其中以有利于气体吸附存储的墨水瓶型为主;有机碳含量是控制南堡凹陷古近系泥页岩中纳米级孔隙体积及其比表面积的主要内在因素;石英含量与孔体积有较好的正相关性;脆性矿物对于孔隙有积极的建设作用;有机碳含量是影响页岩吸附气体能力的主要因素。     

川西坳陷富有机质页岩孔隙特征

采用低温氮气吸附法和场发射扫描电镜对川西坳陷富有机质页岩进行孔隙特征研究。结果表明:川西坳陷富有机质页岩比表面积为3.404~19.473 m2/g,远大于常规储层比表面积,大多数比表面积由微孔和过渡孔提供;页岩具有从微孔到中孔等一系列连续性孔隙,孔隙平均孔径为3.06~7.82 nm,孔隙类型以平行板状孔和一端封闭的盲孔为主,同时有一定量的墨水瓶状孔;页岩比表面积与有机碳含量呈正相关,有机碳含量、热演化程度与孔径呈负相关性,石英等脆性矿物和比表面积有弱正相关性。     

渝东南武隆地区龙马溪组页岩孔裂隙特征研究

为明确渝东南武隆地区龙马溪组页岩孔裂隙发育特征,利用岩芯观察、氩离子抛光扫描电镜分析、低温氮气吸附脱附实验等方法,结合图像分析技术和分形几何理论,对LY-1井龙马溪组页岩孔隙结构及分形特征进行了研究。结果表明,武隆地区龙马溪组页岩宏观裂隙以层间页理缝和成岩收缩缝为主,扫描电镜下可见粒内孔、粒间孔及有机质孔,有机质孔最为发育,孔径几纳米到几十纳米;低温N₂吸附实验结果显示龙马溪组页岩存在3类优势孔径,I类优势孔径分布在1.0~1.5 nm,表明微孔是该区主要的孔隙之一,Ⅱ、Ⅲ类优势孔径分别分布在2.5~3.5 nm、5.0~18.0 nm,孔径>4.0 nm时曲线分维值与TOC、脆性矿物含量及含气量呈负相关性,与黏土矿物呈正相关性。研究认为,有机质孔为页岩气富集提供了最主要的空间,黏土矿物发育复杂结构的孔隙对气体赋存具有一定贡献。     

鄂尔多斯盆地延长组陆相页岩孔隙演化模式与影响因素

储层孔隙对页岩气赋存状态和流动机制具有关键控制作用。页岩孔隙演化模式研究能够深化页岩成储机理的认识,但目前相关研究仍然薄弱。以鄂尔多斯延长组陆相低熟页岩(镜质体反射率R_o=0.73%)为研究对象,开展热模拟实验,结合X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)分析、低压氮气吸附、高压压汞(mercury intrusion capillary pressure, MICP)测试,分析不同成熟度页岩的孔隙特征,深入探讨陆相页岩孔隙演化模式及其影响因素。结果表明,随热演化程度升高,页岩孔隙经历先增加后减小的趋势,孔隙演化受控于有机质生烃、矿物转化和压实作用。有机质生烃能大幅促进总比表面积和总孔体积的增加,矿物转化能促进溶蚀孔和微裂隙的形成,压实作用对中孔和宏孔比表面积和孔隙体积的增长有明显的抑制作用。建立了鄂尔多斯盆地延长组陆相页岩孔隙演化模式:0.73%R_o≤1.37%,有机质大量生烃,孔隙比表面积和体积快速增加;1.37%R_o≤3.84%,由于压实作用及铁方解石充填孔隙,孔隙比表面积和体积减小;R_o3.48%,有机质的芳构化堵塞微孔,孔隙之间的合并使得中孔和大孔体积增加。     

鄂尔多斯盆地中生界及上古生界页岩孔隙类型及特征研究

利用场发射扫描电镜对鄂尔多斯盆地中生界和上古生界的泥页岩孔隙特征进行观察,发现3种孔隙类型:①粒间孔,以黏土矿物间孔隙为主;②粒内孔,包括黏土矿物间孔隙、黄铁矿晶间孔和溶蚀孔;③裂缝,包括微裂缝和宏观裂缝。粒间孔和粒内孔是有效的页岩气储集空间,大量的微米—纳米级微裂缝是页岩气渗流的主要通道。由于热演化程度和干酪根类型的影响,有机质孔发育较少。     

渝东和渝东南地区页岩的储层特征及孔隙结构

以重庆地区下志留统龙马溪组及下侏罗统自流井组页岩为研究对象, 采用X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)技术、气体吸附法(N₂吸附, CO₂吸附)、场发射扫描电镜(field emission-scanning electron microscope, FE-SEM)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectrascopy, XPS)和岩石单轴压缩实验等手段从页岩的元素组成、矿物组成、储集空间类型以及岩石力学性质等方面对研究区的页岩储层特征进行了综合研究. 结果表明: 研究区页岩的脆性指数高, 具有较高的弹性模量和较低的泊松比, 有利于人工压裂改造; 页岩中的石英含量超过45%, 黏土矿物含量为24.4%~32.5%; 页岩的矿物成分以绿泥石、伊利石、高岭石为主,还含有长石、方解石、白云石、黄铁矿和块磷铝矿等; 页岩的孔隙类型主要包括粒间孔、粒内孔、有机质孔隙和微裂缝; 微孔隙度在5%左右, 主孔区位于0~20 nm, 以介孔为主; 页岩的孔隙度、BET比表面积、孔体积等与总有机碳(total organic carbon, TOC)含量、黏土含量呈正线性相关, 与脆性矿物含量呈负相关.     

四川盆地周缘牛蹄塘组页岩微观孔隙结构特征

以四川盆地周缘地区下寒武统牛蹄塘组富有机质页岩为研究对象,通过X衍射全岩分析、低温液氮吸/脱附等实验方法技术对研究区页岩储层微观孔隙结构进行了系统研究;并探讨了控制纳米尺度微观孔隙结构的主要原因。结果表明:四川盆地周缘牛蹄塘组富有机质页岩矿物组分中石英、长石等脆性矿物含量较高,其次是黏土矿物;页岩微孔结构复杂,多为开放型空隙,以管状孔和平行壁的狭缝状孔为主;微观孔隙孔径主要分布在2~10 nm,以微孔为主。通过分析控制该区页岩储层微观孔隙结构的主要因素,认为有机碳含量是控制纳米级孔隙发育的主要因素,同时也是页岩气赋存的重要物质基础。