粘土矿物的转化及对页岩储层的影响

在页岩储层中粘土矿物是其重要的矿物成分,所以对粘土矿物的研究也是页岩储层研究的重要组成部分。本文通过对五峰组-龙马溪组页岩全岩X衍射、粘土X衍射对泥页岩中的矿物组分定量分析有清楚的认识,通过氮气吸附实验确定了页岩的比表面积大小,通过普通扫描电镜和氩离子抛光扫描电镜可以观察到粘土矿物转化形成的孔隙。在前人对粘土矿物转化研究的基础上,本文重点探讨总结了页岩储层中高岭石、长石、蒙脱石向伊利石以及绿泥石转化的过程。在粘土转化的基础上,又重点突出在粘土矿物对页岩中吸附能力的大小的研究,以及粘土矿物对孔隙度的影响。通过扫描电镜的观察粘土矿物转化后形成的微孔和纳米孔可以分为四种,即:中间层,间粒,粘土和与有机物接触的裂缝,微裂纹。再者虽然粘土矿物对于孔隙度的改善作用非常有限,但是粘土矿物能够提供较多的比表面积。     

四川盆地长芯1井下志留统龙马溪组页岩气储层特征研究

四川盆地东南部地区长宁构造长芯1井下志留统龙马溪组泥(页)岩,厚度约147m.该套泥(页)岩组合以纹层状泥(页)岩、纹层状含灰质泥(页)岩、纹层状粉砂质泥(页)岩为主,见钙质结核及黄铁矿条带.龙马溪组底部30m以富有机质的黑色纹层状泥(页)岩为主,其石英、长石和黄铁矿总量平均51.9％,粘土矿物含量平均24.7％,方解石和白云石含量平均23.4％,与美国典型页岩储层有相似性.总有机碳含量底部为3.9％ ～6.7％,上部为1.0％ ～2.1％.龙马溪组页岩岩心平均孔隙度为5.68％,平均渗透率为5.96×10-3 μm2,与孔隙度成明显正相关.扫描电镜下龙马溪组泥(页)岩微孔隙主要包括矿物晶间(溶)孔、晶间隙、晶内孔,有机质内微孔和微裂缝等.根据压汞分析,泥(页)岩孔喉中值半径最大为33nm,平均为10nm.研究表明,长芯1井龙马溪组海相页岩气储层微孔隙发育的受控因素有岩性、成岩演化程度和有机质发育特征等.富有机质泥(页)岩的物性好于粉砂质泥(页)岩和钙质泥(页)岩;成岩阶段晚期,矿物组合发生变化,蒙脱石向伊利石转变,形成新的微孔隙,增加了储层孔隙度;TOC是控制龙马溪组页岩气储层的主要内在因素,也是提供页岩气储存空间的重要物质.     

渝东南地区志留系龙马溪组页岩粘土矿物特征及其地质意义

渝东南地区地处上扬子前陆盆地川中隆起与黔中隆起之间,古生界发育多套厚层黑色页岩,其中下志留统龙马溪组黑色页岩分布极为广泛,为区内重要的烃源岩。根据探井岩心X-射线衍射测试结果,页岩中粘土矿物的组合类型为伊利石、有序的伊/蒙间层和绿泥石,其中伊利石相对含量最多,平均含量为54%,伊/蒙间层次之,平均含量为36%。在纵向上粘土矿物的组合类型没有变化,但随着埋深的增加,伊/蒙间层不断向伊利石进行成岩转化,绿泥石的含量逐渐降低,埋藏加热作用在成岩过程中起主导作用。粘土矿物的组合类型也反映了干旱的古气候和富含钾、镁、铁离子的古水介质特征,盐碱性水介质在成岩过程中起到了重要的控制作用。伊/蒙间层的间层比和镜质体反射率表明龙马溪组黑色页岩已达到晚成岩阶段,有机质演化属于过成熟期。     

伊通盆地鹿乡断陷低渗储层敏感性机理分析及分布预测

为了准确认识和预测伊通盆地鹿乡断陷储层敏感性的分布,从实验分析入手,测量不同样品的敏感性、物性和粘土矿物等参数,结合铸体薄片、压汞、扫描电镜等实验方法,从宏观和微观2个角度分析了储层敏感性与孔隙度、渗透率与各类粘土矿物相对含量之间的关系,分析了储层敏感性与储层的孔喉类型和粘土矿物产状之间的关系,建立了不同微相控制下的孔隙度、渗透率、粘土矿物含量、石英和长石含量的解释模型.最后,选取孔隙度、渗透率、石英含量、长石含量、伊利石含量、高岭石含量、绿泥石含量、伊/蒙混层含量8个参数,采用Elman神经网络方法分别建立了速敏、水敏、酸敏和碱敏的预测模型.结果表明:采用神经网络方法预测的储层敏感性指数与实验结果吻合;五星构造带具有强的速敏、酸敏、碱敏和盐敏,鹿乡断陷中部和西北部具有强的水敏性.      

哈山上石炭统太勒古拉组黑色页岩储层特征

为研究哈山地区太勒古拉组黑色页岩储层矿物组成、孔隙类型及主控因素,采用粉晶测试和低温氮气吸附法,对哈山黑色页岩储层微观孔隙结构进行分析。研究结果表明:1哈山太勒古拉组黑色页岩脆性矿物石英含量均值25.2%,长石及方解石含量均值分别达16.2%、7.5%,粘土矿物包括绿泥石和伊利石,平均含量分别为43.6%、7.75%;2太勒古拉组三段黑色页岩储层孔隙类型以中孔为主,含少量大孔和微孔。BJH孔径为8~13 nm,平均为10 nm,属中孔范围,BJH总孔体积2.355×10~(-3)~4.569×10~(-3)cm3/g,中孔体积占总孔体积的58.3%,BET总比表面积0.944 4~2.394 6 m~2/g,平均1.791 3 m~2/g,中孔贡献率平均达90%以上。吸附-解吸曲线显示页岩孔隙结构类型为开放性的透气孔;3哈山太勒古拉组黑色页岩比表面积和孔体积与粘土矿物含量呈正相关,与脆性矿物含量呈负相关关系,表明脆性矿物不利于页岩孔隙比表面和孔体积的发育,TOC与中孔比表面积和中孔体积具较好的正相关性,表明太三段页岩有机质孔隙类型以中孔为主。     

黄骅坳陷三马地区中-深部储层成岩作用及主控因素分析

黄骅坳陷三马地区储集岩样品的显微特征及成岩矿物的组合关系分析结果表明，三马地区下第三系中深层储层主要处于晚成岩A期，成岩现象包括石英、长石的次生加大、碳酸盐矿物胶结作用、矿物交代作用、溶解作用和粘土矿物转化作用等。其中石英次生加大于2700m左右开始出现，随埋深增大，石英增生加强；长石次生加大现象不十分普遍；碳酸盐胶结作用包括早期自生泥晶方解石胶结作用、连晶方解石和晚期白云石(或铁方解石)的胶结作用。在扫描电镜下可见到方解石与含铁方解石集合体充填在粒间孔隙中或与石英、钠长石及粘土矿物共生，白云岩多呈菱形粒状分布于粒间；常见的交代现象主要有方解石交代长石、石英及粘土矿物，粘土矿物交代长石、石英等；溶解作用主要有长石的溶解、碳酸盐颗粒的溶解和方解石胶结物的溶解等，粘土矿物的转化主要为蒙脱石、高岭石向伊利石(或绿泥石)转化。还讨论了储层岩相、岩性特征、孔隙水中有机酸含量、早期方解石的充填、烃类早期注入等因素对储层成岩演化的控制作用。     

陕北地区延长组长10_1储层成岩作用与成岩相

通过大量野外地质调查、钻井岩心观察和室内分析测试,对陕北地区长101储层的成岩作用和成岩相进行了研究。结果表明,研究区长101储层处于中成岩A期阶段,压实作用与碳酸盐、粘土(高岭石、伊利石)矿物胶结、浊沸石胶结和硅质胶结作用是造成储层原生孔隙丧失的主要原因;绿泥石胶结抑制孔隙充填,长石、浊沸石矿物的溶蚀作用使孔隙间的连通性得到改善,储层物性得到提高。成岩相类型可划分为8种,优质储层与成岩相关系密切,其中压实相、碳酸盐胶结相、粘土矿物胶结相、石英加大相、浊沸石充填相不利于储层的发育,而长石溶蚀相、绿泥石膜胶结相、浊沸石溶蚀相对储层物性的改善具有重要作用。     

鄂尔多斯盆地陕北地区长7砂岩储层成岩相特征研究

在大量样品测试数据与野外地质调查综合分析的基础上, 对长7储层岩石学特征、物性、孔隙结构、成岩作用、成岩阶段和成岩相等进行了研究。结果表明: 研究区长7储层处于中成岩A~B期。压实作用及碳酸盐、粘土(高岭石、伊利石、伊蒙混层)矿物胶结和硅质胶结作用是造成储层原生孔隙丧失的主要原因; 绿泥石胶结抑制孔隙充填, 长石溶蚀作用使孔隙间的连通性得到改善, 储层物性得到提高。根据成岩作用类型、强度及其对储层物性的影响划分出6种成岩相, 其中压实相、碳酸盐胶结相、粘土矿物胶结相、石英加大相、浊沸石充填相不利于储层的发育, 而长石溶蚀相、绿泥石膜胶结相对储层物性改善起了重要作用。     

滇黔北坳陷及邻区下志留统龙马溪组页岩气储层特征

基于8口钻井、2个剖面点的岩样观察和测试分析,滇黔北坳陷及邻区下志留统龙马溪组下段是富有机质泥页岩发育的层段,有机质演化达到过成熟阶段。X衍射全岩分析表明,龙马溪组泥页岩由黏土矿物、石英、碳酸盐、长石、黄铁矿等矿物组成,黏土矿物则以伊利石为主。泥页岩的平均脆性指数56.11%~73.21%,压裂时易于形成网络裂缝;常规物性测试,孔隙度、渗透率很低,扫描电镜观察,纳米级孔隙和裂缝发育。     

伊通盆地岔路河断陷粘土矿物特征及其对储层物性的影响

粘土矿物的类型和含量对储层的物性有着较大的影响。伊通盆地岔路河断陷储层属于中低孔、低渗储层。据粘土矿物X射线衍射分析,结合电镜扫描等资料分析研究,得出了储层的孔隙度、渗透率随粘土矿物的含量、成分、产状的变化关系。研究表明,粘土矿物的绝对含量与孔隙度和渗透率呈现负相关性,且其对渗透率的影响明显要比对孔隙度的影响大。随着伊利石含量的增加,砂岩的渗透率有减小的趋势;而随着高岭石含量的增加,砂岩的渗透率有增大的趋势,孔隙度随粘土矿物相对含量的变化不显著。     

石英矿物类型及其对页岩气富集开采的控制:以四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组为例

页岩矿物组成控制着页岩的储层类型和岩石力学性质,并影响着页岩气的富集和开发.为了分析不同类型石英矿物的纵向变化特征及其对页岩气富集开采的控制作用,以四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组WF2-LM4和LM5-LM8两个笔石带页岩为主要研究对象,利用普通薄片观察、扫描电镜、矿物成岩世代关系、能谱分析等手段,识别出陆源碎屑石英、生物成因石英和黏土矿物转化过程中形成的3种石英类型.结果表明不同的页岩层段,3种成因的石英含量不同.生物成因石英在WF2-LM4笔石带页岩最为富集,向上到LM5-LM8笔石带页岩逐渐减少.在WF2-LM4笔石带页岩,生物成因石英与有机碳含量呈明显的正相关性,有利于页岩优质储层的形成,对页岩储层的压裂改造具有积极作用,实现了页岩赋气和改造的有机统一.研究认为四川盆地及其周缘地区五峰组-龙马溪组一段下部黑色页岩（WF2-LM4笔石带页岩）具有生物成因石英含量高,页岩生烃、储集能力和可压裂性最优的特点,是页岩气富集开采的有利层段.      

塔里木盆地西北缘下寒武统黑色岩系差异性成岩演化及其影响因素

尽管泥页岩在埋藏过程中经历的复杂成岩改造会显著影响页岩油气储层发育潜力,但对其成岩作用,特别是泥页岩中成岩矿物的类型、成岩演化及其影响因素、成岩矿物元素在低孔低渗孔隙系统中的迁移等问题的认识仍很薄弱,因而制约了对泥页岩储层的深入认识。为此,本文以塔里木盆地西北缘下寒武统玉尔吐斯组发育的两套黑色岩系为例,在沉积环境认识的基础上,通过矿物组分、黏土矿物组合、有机碳含量及有机质成熟度等测定分析,着重研究了黑色岩系自生矿物的分布及在成岩演化阶段的变化特征,阐述了成岩变化的时空分布及其影响因素。研究结果表明：（1）在浅水缓坡台地环境下,玉尔吐斯组受两个较为完整的海进-海退沉积旋回控制而形成的两套黑色岩系主要经历了早成岩阶段和中成岩阶段;（2）受沉积环境和热液作用的影响,这两套黑色岩系在石英、重晶石、碳酸盐胶结物和黏土矿物等自生矿物的组合、分布及形成顺序上存在显著的差异,呈现出差异性成岩演化的特点;（3）伊利石、伊蒙混层、绿泥石、白云石、石英胶结等中成岩阶段成岩产物的广泛分布,反映出在成岩过程中特别是中成岩阶段低孔低渗的泥页岩仍存在一定程度的内部和外部来源的矿物元素迁移。本次研究对深入认识塔里木西北缘下寒武统黑色岩系成岩机制,以及分析页岩储层发育特征提供了重要的依据。     

湘西北地区寒武系牛蹄塘组页岩气资源前景

湘西北地区牛蹄塘组黑色页岩展布广泛,为寒武纪纽芬兰世—第二世滞留还原条件的沉积产物,适中的埋深和较大的厚度为其提供了良好的气藏条件。对其有机地化参数进行试验分析:TOC值为0.59%～13.05%,均值3.75%,有机质丰富;R_o值为1.87%～4.00%,均值3.05%,成熟度高;干酪根类型以Ⅰ型为主,少量为Ⅱ型,具有良好的生气潜力;矿物组成中脆性矿物含量为33%～87%,平均含量为68%,而黏土总量为13%～43%,平均为26%,脆性矿物/黏土矿物值高,有利于储层改造;页岩孔隙度为0.3%~8.0%,平均为3.3%,渗透率均小于0.04×10^-3μm²,为低孔低渗类型。综合研究表明,牛蹄塘组具有良好的页岩气生储潜力,同时运用条件概率体积法对其资源量进行评估计算,资源量十分可观。在此基础上对湘西北地区牛蹄塘组划分出6个页岩气有利区,为进一步实施页岩气勘查提供依据。     

青藏高原北部东昆仑地区三叠系页岩成岩作用及其对储层的影响

青藏高原北部东昆仑地区八宝山盆地作为高原页岩气成藏特征探索的典型区域之一,对影响储层储集性能的关键因素——成岩作用的研究程度很低,不足以更大限度地发挥其勘探价值。基于岩性观察及薄片、铸体薄片、扫描电镜、X-射线衍射等实验分析资料,对该区三叠系页岩成岩作用及对储层的影响开展研究,结果显示,三叠系八宝山组页岩成岩作用共有6类：压实、胶结、黏土矿物转化、交代、溶蚀及有机质热成熟作用。综合有机质成熟度、岩石热解最高峰温、伊蒙混层比中蒙皂石占比、黏土矿物组合、孔隙类型等指标得出：研究区页岩处于中成岩B期-晚成岩阶段。结合各成岩作用对储层孔隙度的影响,研究区压实作用、胶结作用、黏土矿物转化作用易于造成孔隙度的减小,溶蚀作用、有机质热成熟作用易于孔隙度的增大,而交代作用对孔隙影响小。     

海陆过渡相与海相富有机质页岩储层特征差异

海陆过渡相页岩气逐渐成为非常规油气的接替能源,系统分析海相与海陆过渡相储层特征差异,可为海陆过渡相页岩气勘探开发提供借鉴。选取大吉区块山23亚段底部海陆过渡相、威远区块龙一11小层海相页岩,开展TOC、有机质显微组分、全岩—黏土X衍射、物性、氩离子抛光扫描电镜、氮气吸附、核磁共振等实验,厘清了海相与海陆过渡相页岩储层宏观参数与微观孔隙结构两方面差异。结果显示:与海相页岩储层相比,海陆过渡相页岩储层TOC含量高达10.91%,干酪根类型为Ⅱ₂型,黏土矿物以高岭石为主,孔隙度与含气量略低。微观储层特征方面,海相页岩储层孔隙类型以有机孔为主,孔径分布介于10~50 nm,微裂缝主要为生烃增压缝和成岩缝,而海陆过渡相页岩储层孔隙类型以无机孔为主,孔径分布介于5~20 nm,有机孔多为孤立状不规则孔隙,微裂缝主要为有机质边缘缝和黏土矿物层间缝。在此基础上,初步揭示了海陆过渡相优质页岩储层孔隙发育受控于有机质和黏土矿物类型,阐释了页岩气赋存的优势孔隙类型为黏土矿物粒间孔。借鉴浅层海相页岩气的成功勘探实践经验,仍需加强有机质、矿物组分、孔隙赋气机制之间的三元耦合关系研究,以期为海陆过渡相页岩气的勘探开发提供坚实的理论支撑。     

鄂尔多斯盆地中部上古生界山西组页岩储层特征

鄂尔多斯盆地山西组发育一套厚度大且有勘探潜力的陆海陆过渡相页岩。应用岩芯观察、X衍射、扫描电镜和显微镜观察以及高压压汞等方法,对该盆地中部山西组页岩的岩石学、矿物学、页岩储集空间、孔隙结构和物性特征进行分析研究。结果表明:研究区山西组页岩以黑色泥岩、黑色页岩夹纹层或薄层状深色粉砂岩为主,页岩主要由黏土矿物和石英两类矿物组成,二者平均含量分别为59.6%和36.9%。页岩宏观和微观裂隙发育,显微镜下统计的显微裂缝平均面密度达到116.6/m。除了发育与矿物和成岩作用有关的矿物孔隙外,页岩中有机显微组分发育较多的有机质孔。页岩孔隙度平均为0.77%,渗透率平均为0.06×10-3 μm2。山西组页岩总有机碳（TOC）、镜质体反射率（R_o,%）和黏土矿物含量是影响页岩孔隙度的主要因素,具有正相关性,而石英含量与页岩孔隙度呈一定的负相关关系。山西组页岩中裂缝的普遍发育提高了页岩的渗透率,有利于页岩气聚集成藏。综合分析表明山西组页岩气储层地质条件一般,开发难度较大,但在裂缝发育、物性较好的层位和地区仍具有较好的页岩气资源前景。     

湖南保靖地区震旦系陡山沱组页岩气成藏地质条件分析

为评价湖南保靖地区震旦系陡山沱组页岩气勘探潜力,利用野外地质调查及页岩气井勘探成果资料,结合钻井岩心样品测试结果,研究了湖南保靖地区陡山沱组页岩储层发育的特征及其分布规律。湖南保靖震旦系陡山沱组发育被动大陆边缘浅水陆棚斜坡相灰色白云质灰岩、黑色碳质泥岩、黑色硅质岩、黑色硅质岩、深灰色泥晶灰岩、深灰色含钙碳质泥岩等。该页岩层分布稳定,厚度巨大(150～200m);有机碳含量较高(4.07%～10.25%),热演化程度较高(3.78%～4.97%),达到过成熟阶段;页岩孔隙度中等(0.19%～2.355%),渗透率极低(0.0005257～0.5910081 mD);脆性矿物含量较高(55.9%～84.5%),主要以石英、方解石、黄铁矿、斜长石为主;黏土矿物含量较低(16.5%～44.1%),以伊利石和伊蒙混层为主,经历了晚成岩作用阶段;储集空间主要有矿物溶蚀孔、有机质溶蚀孔、黄铁矿晶间孔、黏土矿物晶间孔、成岩解理缝及构造微裂缝等。综合研究分析认为,湖南保靖地区陡山沱组具有较好的页岩气成藏条件,可继续加大勘探力度。     

湘中与湘东南岩关阶组和龙潭组页岩气潜力

为了揭示湘中与湘东南坳陷海陆过渡相页岩含气潜力及勘探方向,对该区下石炭统岩关阶组和上二叠统龙潭组泥页岩进行总有机碳含量TOC、镜质体反射率R_ran、干酪根碳同位素、有机质显微组成、X衍射、扫描电镜、孔渗特征和等温吸附等测试。结果表明岩关阶组和龙潭组处于成熟-高成熟期、类型以Ⅲ型为主;龙潭组泥页岩TOC含量普遍较高、而岩关阶组泥页岩TOC含量较低。龙潭组和岩关阶关组泥页岩矿物主要为黏土矿物和石英,部分含有较高的方解石。这两套页岩的孔隙发育较差,主要孔隙类型为有机孔、溶蚀孔和层间裂缝。孔隙度为0.41%~2.76%、渗透率为（0.08~0.98）×10-3 μm2。孔隙度主要受TOC控制,不稳定矿物如长石和碳酸盐岩虽然能提供一定孔隙,但对页岩物性的影响有限。泥页岩的甲烷吸附量普遍在1.67~2.5 cm3/g,2015H-D3井龙潭组泥页岩现场解吸气量普遍大于0.5 cm3/g,最高为2.35 cm3/g,表明湘中和湘东南地区龙潭组具有一定的页岩气潜力,但岩关阶组勘探前景相对较差。      

湖南省保靖地区下寒武统牛蹄塘组页岩气成藏条件分析

为评价湖南省保靖地区寒武系牛蹄塘组页岩气勘探潜力,利用野外地质调查及页岩气井勘探成果资料,结合钻井岩芯样品测试结果,研究了保靖地区牛蹄塘组页岩储层发育特征及其分布规律。保靖下寒武统牛蹄塘组发育被动大陆边缘浅海深水碎屑岩陆棚相黑色碳质页岩、深灰色泥岩、深灰色钙质粉砂岩。该页岩层系分布稳定,厚度较大(90 m),有机质丰度较高(1.48%~3.49%),为I型干酪根,成熟度较高(3.90%~4.86%),处于过成熟阶段; 脆性矿物含量较高(38.4%~50.5%),具较好的破裂潜力; 成岩作用较深,黏土矿物以伊利石和伊蒙混层为主; 页岩孔隙度中等(0.50%~4.24%),渗透率极低(0.000 5×10^-3~0.014 6×10^-3 μm²)。储集空间有晶体矿物晶面溶蚀孔、矿物边缘溶蚀孔、有机质溶蚀孔、黄铁矿晶间孔、成岩作用解理缝和构造裂缝。综合分析认为,湖南省保靖地区下寒武统牛蹄塘组具有较好的页岩气成藏地质条件,裂缝发育区可促进页岩气聚集,在保靖县东部昂洞—泽碧一带可以加大勘探力度。     

渝东北田坝地区五峰-龙马溪组页岩矿物学特征及其油气地质意义

渝东北田坝地区五峰-龙马溪组泥页岩的矿物成分主要为石英和黏土矿物,其次为长石,此外还含有少量黄铁矿、硬石膏等含硫矿物,以及极少量的碳酸盐矿物。沉积学及矿物学研究表明,五峰-龙马溪组的沉积环境以浅海陆棚为主,而浅海陆棚属还原环境,有利于有机质富集和保存,可以更好地形成页岩气;页岩含石英量较多并且脆性指数较高,因此有利于形成裂缝以利于渗流。与相邻的涪陵地区相对比,两者可比性较高,并且渝东北田坝地区五峰-龙马溪组页岩的石英等脆性矿物含量大于涪陵地区,而黏土矿物含量、碳酸盐矿物含量远小于涪陵地区;渝东北田坝地区黏土矿物组合反映,五峰-龙马溪组已进入了晚期成岩作用阶段,该阶段所对应的有机质成熟度为高成熟-过成熟,表明其成熟度条件有利于形成页岩气藏;进一步研究还发现,五峰组及龙马溪组页岩具有较高的孔隙度和渗透性,能为页岩气储存提供较好的储集空间。