柴东石炭系泥页岩微观储层特征研究

发布时间：2019-08-11 16:26

【摘要】：页岩气储层以纳米、微米级孔喉为主,微观孔隙结构的复杂性决定了其具有极低孔隙度和渗透率,泥页岩的微观孔隙结构控制了气体的运移方式、赋存状态、流动机理以及富集规律等多个方面。本文在研究柴东石炭系泥页岩地质特征的基础上,研究了泥页岩微观孔隙结构,微观孔隙结构对页岩气运聚以及泥页岩宏观破裂的影响和控制作用。柴达木盆地东部地区石炭系泥页岩广泛发育,岩性多以富有机质泥页岩和碳质泥岩为主,变质程度较小,越来越多的油气显示被发现,表明柴达木盆地石炭系泥页岩有过生烃过程。井下泥页岩具有良好的地化指标,有机碳含量在2㳠左右、成熟度比较高在1.2%左右;泥页岩的X射线衍射矿物含量分析显示具有较高的石英含量,总体脆性矿物在55%左右;泥页岩的可压裂性较好;孔隙度较高达10.75%。研究发现柴东石炭系泥页岩发育的孔隙类型有3种,即有机质孔、粒间孔、粒内孔,其中粒间孔和粒内孔比较发育,而有机质孔不发育;孔隙直径具有多尺度性,纳米和微米级孔隙均有发育;微孔孔隙体积小,比表面积大;中孔和大孔比表面积小,孔隙体积大。泥页岩的微观孔隙结构对页岩气的吸附具有重要的影响。理论研究表明,在超临界条件下,吸附势微孔充填模型能很好的拟合实验数据;通过分析孔隙体积和比表面积与吸附量之间的相关性发现,微孔体积、比表面积与吸附量之间的相关性非常好,且孔隙直径小于0.821nm和0.5nm的累积体积与吸附量之间的相关性最好,相关性系数分别达到0.94和0.954;表明页岩气主要吸附或充填于微孔中,特别是小于1nm的孔隙,而不只是简单的单分子层吸附。泥页岩的微观孔隙结构对页岩气的运移具有控制作用。气体分子在泥页岩纳米级孔隙中运移受到限制,且在高压下气体为稠密性气体,气体分子的体积不能被忽略,通过引入稠密气体理论计算,发现当气体的压力大于1.135MPa时(350K),在大于2nm的孔隙中,不会发生Knudsen扩散;同时Knudsen渗透率修正因子受到孔隙大小、压力以及温度的影响,随孔隙半径的减小而增加,随压力增加而减小;随温度的升高而增加;孔隙越小温度的影响就越明显。渗透率受到泥页岩微观组构的控制,具有明显的各向异性,分析泥页岩孔隙结构与渗透率之间的关系表明,直径为3-20nm的孔隙发育程度对气体的运移具有重要的影响。泥页岩的宏观破裂与其微观孔隙结构之间存在密切的关系。泥页岩特殊的组构特征影响到微裂隙发育,而宏观破裂是由其内部的微裂隙经过扩展、合并、贯通而成。宏观破裂模式包括剪切型破裂、拉张型破裂和滑移型破裂;微观上,微裂隙破裂主要包括剪切滑移型(II型)、拉张型(I型)两种类型。从本质上讲,页岩的剪切破裂和滑移破裂,都是由于微裂隙的剪切滑移破裂引起的,只是受到泥页岩组构的影响而表现出不同的破裂模式;拉张性破裂是由于微裂隙的张性扩展。另外,宏观破裂的过程中,微裂隙的剪切和拉张两种类型的破裂是同时共存的,只不过是在宏观破裂中贡献大小不同。
【图文】：

范围图,工区

中国石油大学（华东）博士学位论文第二章地质概况2.1 区域地质位置柴达木盆地东部地区位于南祁连山和东昆仑山之间，包括北部断陷、霍布逊坳陷和锡铁山-牦牛山隆起、德令哈坳陷等四个构造单元。其范围在东经 95o45’-98o10’，北纬36o00’-37o40’之间（图 2-1）。区域地质调查发现柴达木盆地东部地区石炭系在埃姆尼克山、扎布萨尕秀山、欧龙布鲁克山及牦牛山等地广泛出露，厚度可达 1300 余米，岩性多以灰色灰岩和黑色泥页岩、碳质泥岩为主，暗色泥页岩在石灰沟、都兰、扎布萨尕秀等地发育，厚度可达 498m，变质程度较小，说明石炭系具有良好的生成页岩气潜力，可望成为柴达木盆地油气勘探的新领域，从而引起国土资源部的重视。

锡铁山,山沟,大柴旦,大煤

图 2-2 柴东地区地层划分组主要分布在大柴旦的胜利口、锡铁山、大煤沟口以及德令哈尔木大干沟一带。穿山沟是原来城墙沟组分出来的岩性沟组与阿木尼克组之间，是阿木尼克紫红色砾岩与城墙沟角洲的向海的过渡沉积，在城墙沟的岩性主要为紫红色、黑色灰岩以及生物灰岩，还有少量钙质泥页岩、粉砂岩合接触。组组和怀头他拉组之间的地层，，灰黑色泥岩、粉砂质灰岩、结核为城墙沟组的主要岩性。城墙沟组与下伏地层呈整的结绿素、胜利口、锡铁山、穿山沟、城墙沟地区和德
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P618.13

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