南华北盆地下二叠统泥页岩孔隙特征及控制因素
发布时间：2021-02-02 08:04
泥页岩孔隙特征研究是评估页岩气储集能力和评价页岩气开采可行性的关键一步。以南华北盆地MY1井下二叠统山西组和太原组泥页岩样品为研究对象,通过场发射扫描电镜（FESEM）、低温氮气吸附、X-射线衍射、等温吸附、有机碳（TOC）含量和镜质体反射率（RO）等实验手段,对南华北盆地下二叠统泥页岩孔隙特征及其控制因素进行了研究。结果表明:南华北盆地下二叠统泥页岩孔隙类型包括粒间孔、晶间孔、有机孔、黏土矿物聚合孔、矿物颗粒表面溶孔和微裂缝,其中黄铁矿粒间孔和黏土矿物聚合孔、有机-黏土矿物复合孔和有机质收缩缝比较发育,表面溶孔不发育;孔体积在0.004 0～0.052 8 cm3/g之间,平均值为0.019 6 cm3/g,比表面积在1.198 9～26.525 7 m2/g之间,平均值为9.506 2 m2/g。平均孔径在2.35～14.38 nm之间,平均值为8.68 nm。泥页岩孔体积和比表面积同步增加,但不同孔径段孔隙对孔体积和比表面积贡献有差异,比表面积主要由孔径小于10 nm的孔隙贡献,而孔径主要由孔径大于10 nm的孔隙贡献,孔体积和比表面积随孔径的增量曲线呈单峰分布。有机质含量和矿物...
【文章来源】：天然气地球科学. 2020,31(10)北大核心
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
南华北盆地构造背景、地理位置及MY1井位置图（修改自文献[9])
南华北盆地MY1井下二叠统山西组和太原组泥页岩矿物含量如图3所示。山西组泥页岩石英含量在21%～59%之间，平均为45%；黏土矿物含量在21%～70%之间，平均为46%；长石含量在0～19%之间，平均为4%；碳酸盐矿物含量在1%～18%之间，平均为4%；黄铁矿和石膏的平均含量约为1%。太原组泥页岩石英含量在2%～52%之间，平均为35%；黏土矿物含量在1%～64%之间，平均为36%；长石含量在0～7%之间，平均为3%；碳酸盐矿物含量在1%～95%之间，平均为25%；黄铁矿和石膏的平均含量约为4%（图3）。相比于太原组，山西组泥页岩的石英、长石和黏土矿物含量均较高，碳酸盐矿物、黄铁矿和石膏含量均较低。3.2 孔隙分布特征
晶间孔是指矿物晶粒间的孔隙，这种类型孔隙的形态通常较规则，中牟页岩气勘查区以黄铁矿晶间孔最为常见[图4(a）]。粒间孔是指碎屑颗粒之间形成的孔隙，这种类型孔隙的形态较复杂，连通性相对较好；此外粒间孔也可存在黏土矿物的絮状物或有机质等韧性物质间[图4(b），图4(f）]。溶蚀孔是由于有机质演化产生的有机酸等使胶结物和矿物表面发生溶蚀而形成的孔隙[图4(c），图4(d）]。有机质孔是有机质在生烃过程中因生烃膨胀力作用下突破有机质表面而产生的孔隙，且发育程度与成熟度和有机质类型密切相关。相比于I型和II型干酪根，III型干酪根生油能力弱，故在生油窗阶段压实作用对孔隙的破坏作用更强[22,24]。另一方面，随着成熟度的升高，有机孔发育规模因气体产物的大量生成而逐渐提高，但当RO值超过2.5%，因压实作用继续增强，有机质抵抗变形能力降低和碳化作用的加深，有机质内部孔隙逐渐坍塌导致有机孔数量迅速降低[25]。MY1井泥页岩的RO值均为3.00%且干酪根类型为III型，生油能力差且热成熟度高是南华北盆地下二叠统山西组和太原组泥页岩有机孔相对不发育的原因[图4(e）]。但有机质收缩缝非常发育，有机质微裂缝是有机质在生烃过程中收缩形成的裂缝，这种收缩缝可发育在有机质与矿物的结合处或有机质内部[图4(e），图4(f）]。MY1井泥页岩普遍发育有机质微裂缝，这是泥页岩生烃的证据之一。有机质收缩缝不仅为气体的储存提供空间，还可以作为气体运移的通道。3.3 低温液氮吸附实验
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国页岩气地质和地球化学研究的若干问题[J]. 戴金星,董大忠,倪云燕,洪峰,张素荣,张延玲,丁麟. 天然气地球科学. 2020(06)
[2]中国南方海相页岩气差异富集的控制因素[J]. 姜振学,宋岩,唐相路,李卓,王幸蒙,王国臻,薛子鑫,李鑫,张昆,常佳琦,仇恒远. 石油勘探与开发. 2020(03)
[3]南华北盆地中牟凹陷太原组-山西组页岩气成藏特征——以河南中牟区块ZDY2井为例[J]. 冯辉,邱庆伦,汪超,刘红亮. 地质找矿论丛. 2019(02)
[4]豫东地区煤系烃源岩有机质特征与煤系气资源潜力[J]. 杨燕青,张小东,许亚坤,张鹏,王昆,朱春辉. 煤田地质与勘探. 2019(02)
[5]基于模糊数学的豫东煤系气资源勘探有利区预测[J]. 张小东,张硕,许亚坤,王昆,张鹏,朱春辉. 煤炭科学技术. 2018(11)
[6]河南中牟区块太原组-山西组页岩气富集控制因素[J]. 邱庆伦,李中明,冯辉,董果果,代磊. 地质与资源. 2018(05)
[7]豫东马桥详查区煤系气成藏地质特征[J]. 张小东,朱春辉,林俊峰,许亚坤,王昆. 河南理工大学学报(自然科学版). 2018(05)
[8]宁武盆地山西组过渡相页岩孔隙特征及影响因素[J]. 魏建光,唐书恒,张松航,孙彩蓉,张廷强,龚明辉. 煤田地质与勘探. 2018(01)
[9]页岩气资源开采现状、问题与前景[J]. 王世谦. 天然气工业. 2017(06)
[10]页岩纳米级孔隙结构特征及热成熟演化[J]. 张建坤,何生,颜新林,侯宇光,陈小军. 中国石油大学学报(自然科学版). 2017(01)
本文编号：3014373
【文章来源】：天然气地球科学. 2020,31(10)北大核心
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
南华北盆地构造背景、地理位置及MY1井位置图（修改自文献[9])
南华北盆地MY1井下二叠统山西组和太原组泥页岩矿物含量如图3所示。山西组泥页岩石英含量在21%～59%之间，平均为45%；黏土矿物含量在21%～70%之间，平均为46%；长石含量在0～19%之间，平均为4%；碳酸盐矿物含量在1%～18%之间，平均为4%；黄铁矿和石膏的平均含量约为1%。太原组泥页岩石英含量在2%～52%之间，平均为35%；黏土矿物含量在1%～64%之间，平均为36%；长石含量在0～7%之间，平均为3%；碳酸盐矿物含量在1%～95%之间，平均为25%；黄铁矿和石膏的平均含量约为4%（图3）。相比于太原组，山西组泥页岩的石英、长石和黏土矿物含量均较高，碳酸盐矿物、黄铁矿和石膏含量均较低。3.2 孔隙分布特征
晶间孔是指矿物晶粒间的孔隙，这种类型孔隙的形态通常较规则，中牟页岩气勘查区以黄铁矿晶间孔最为常见[图4(a）]。粒间孔是指碎屑颗粒之间形成的孔隙，这种类型孔隙的形态较复杂，连通性相对较好；此外粒间孔也可存在黏土矿物的絮状物或有机质等韧性物质间[图4(b），图4(f）]。溶蚀孔是由于有机质演化产生的有机酸等使胶结物和矿物表面发生溶蚀而形成的孔隙[图4(c），图4(d）]。有机质孔是有机质在生烃过程中因生烃膨胀力作用下突破有机质表面而产生的孔隙，且发育程度与成熟度和有机质类型密切相关。相比于I型和II型干酪根，III型干酪根生油能力弱，故在生油窗阶段压实作用对孔隙的破坏作用更强[22,24]。另一方面，随着成熟度的升高，有机孔发育规模因气体产物的大量生成而逐渐提高，但当RO值超过2.5%，因压实作用继续增强，有机质抵抗变形能力降低和碳化作用的加深，有机质内部孔隙逐渐坍塌导致有机孔数量迅速降低[25]。MY1井泥页岩的RO值均为3.00%且干酪根类型为III型，生油能力差且热成熟度高是南华北盆地下二叠统山西组和太原组泥页岩有机孔相对不发育的原因[图4(e）]。但有机质收缩缝非常发育，有机质微裂缝是有机质在生烃过程中收缩形成的裂缝，这种收缩缝可发育在有机质与矿物的结合处或有机质内部[图4(e），图4(f）]。MY1井泥页岩普遍发育有机质微裂缝，这是泥页岩生烃的证据之一。有机质收缩缝不仅为气体的储存提供空间，还可以作为气体运移的通道。3.3 低温液氮吸附实验
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国页岩气地质和地球化学研究的若干问题[J]. 戴金星,董大忠,倪云燕,洪峰,张素荣,张延玲,丁麟. 天然气地球科学. 2020(06)
[2]中国南方海相页岩气差异富集的控制因素[J]. 姜振学,宋岩,唐相路,李卓,王幸蒙,王国臻,薛子鑫,李鑫,张昆,常佳琦,仇恒远. 石油勘探与开发. 2020(03)
[3]南华北盆地中牟凹陷太原组-山西组页岩气成藏特征——以河南中牟区块ZDY2井为例[J]. 冯辉,邱庆伦,汪超,刘红亮. 地质找矿论丛. 2019(02)
[4]豫东地区煤系烃源岩有机质特征与煤系气资源潜力[J]. 杨燕青,张小东,许亚坤,张鹏,王昆,朱春辉. 煤田地质与勘探. 2019(02)
[5]基于模糊数学的豫东煤系气资源勘探有利区预测[J]. 张小东,张硕,许亚坤,王昆,张鹏,朱春辉. 煤炭科学技术. 2018(11)
[6]河南中牟区块太原组-山西组页岩气富集控制因素[J]. 邱庆伦,李中明,冯辉,董果果,代磊. 地质与资源. 2018(05)
[7]豫东马桥详查区煤系气成藏地质特征[J]. 张小东,朱春辉,林俊峰,许亚坤,王昆. 河南理工大学学报(自然科学版). 2018(05)
[8]宁武盆地山西组过渡相页岩孔隙特征及影响因素[J]. 魏建光,唐书恒,张松航,孙彩蓉,张廷强,龚明辉. 煤田地质与勘探. 2018(01)
[9]页岩气资源开采现状、问题与前景[J]. 王世谦. 天然气工业. 2017(06)
[10]页岩纳米级孔隙结构特征及热成熟演化[J]. 张建坤,何生,颜新林,侯宇光,陈小军. 中国石油大学学报(自然科学版). 2017(01)
本文编号：3014373
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