构造挤压对页岩孔隙特征及含气性的影响

发布时间：2017-12-25 12:18

本文关键词：构造挤压对页岩孔隙特征及含气性的影响　出处：《中国科学院广州地球化学研究所》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：中国南方下古生界下志留统龙马溪组及下寒武统牛蹄塘组页岩层系厚度大、分布广、有机碳含量高,但经历了多期强烈的构造运动且处于高、过成熟阶段。构造运动及地层温压条件的改变对页岩储集空间和含气量具有明显的改造作用。本文选取了上、下扬子地区处于不同构造位置的志留系、寒武系及奥陶系层位的典型剖面,对采集的页岩样品系统进行了有机地球化学、物性参数、孔隙特征及甲烷吸附性能等方面的测试及对比研究;通过模拟实验开展了不同挤压压力条件下页岩孔隙演化规律及三轴挤压条件下页岩孔隙保存状况的研究。综合以上研究,讨论构造挤压在不同条件下对页岩孔隙特征的影响,建立构造改造与页岩储集空间之间的联系。主要成果及认识如下:(1)构造作用对页岩孔隙特征影响明显,位于构造相对稳定地带的页岩孔体积明显大于构造活动带页岩;同构造活动带页岩相比,稳定带页岩具有更高的BET比表面积及介孔和大孔体积,但微孔体积差异较小。表明构造挤压对介孔和大孔破坏作用较大,微孔受构造挤压影响较小。(2)长7段页岩高温高压熟化实验表明,系统提供的机械压力越高,页岩介孔和大孔体积受破坏程度越大,但挤压压力对微孔影响较小;系统内部生、排烃提供的流体压力越高,页岩有机质孔越发育。常温三轴挤压条件下页岩变形和破坏的过程中,不同尺度孔隙的孔体积和表面积均明显下降,且围压越大,减少幅度越大。(3)有机质是纳米级孔隙的主要载体,其次为无机矿物,有机质孔隙明显小于矿物基质孔。页岩孔隙度主体在4%左右,少数样品微裂缝发育,孔隙度大于10%。寒武系页岩孔隙度明显低于志留系和奥陶系页岩,表明成熟度越高,埋深越大,孔隙度越低。在其他因素相同的条件下,页岩孔隙度与有机质含量呈较好的正相关关系,表明有机质对页岩孔隙起主控作用;页岩有机质对微孔体积、比表面积起控制作用。页岩比表面积主要由小于10nm的孔隙贡献,介孔和大孔对孔体积贡献较大。志留系页岩以介孔为主,占总孔体积的65.6%,而微孔体积仅占10%,因此微孔仅是作为油气运移的通道而不是主要的储存空间。寒武系页岩孔体积以微孔和介孔为主,其中微孔占31%,介孔占46%。(4)随热模拟温度的升高,有机质相关的微孔和介孔的演化特征较为复杂,但总体可分为三个阶段:第一个阶段,EasyRo=0.7%-1.3%,此阶段受可溶有机质填充影响,有机质孔体积和比表面积逐渐减小;第二个阶段,EasyRo=1.3%-2.5%,此阶段有机质次生孔隙的主要发育期,有机质微孔和介孔随热成熟度增加持续增加;第三个阶段,EasyRo=2.5%-3.6%,此阶段受孔隙连通、合并的影响,微孔数量在EasyRo=2.5%时达到最大后开始减少,介孔数量在EasyRo=3.3%时达到最大后开始下降,而大孔及总孔隙度体积在EasyRo=1.0%-3.6%阶段可持续增加。(5)页岩有机质丰度越高,生油阶段产生的可溶有机质含量越大,页岩孔体积及表面积减小越明显。由于可溶有机质分子较大,因此对微孔以封盖为主,且主要发生在成熟阶段(VRo2.0%),过成熟阶段(VRo2.0%)影响较小,但较为稳定。可溶有机质主要赋存于介孔和大孔之中,微孔中残余的可溶有机质比例相对较小;但对页岩比表面积的影响主要集中在微孔和介孔范围。(6)有机质丰度是页岩甲烷吸附能力的首要控制因素,而伊利石发育了较多的小介孔,为甲烷吸附提供了大量的吸附表面。页岩平均孔径越小,吸附能力越强,页岩孔径分布对甲烷吸附性具有较大影响。温度和压力对泥页岩储层甲烷吸附性的影响比较复杂,且起相反的作用,甲烷吸附量随着压力增加而变大,随温度升高而减小。
【学位授予单位】：中国科学院广州地球化学研究所
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P618.13

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