纳米级分辨率成像法研究页岩气储层的二维和三维微观结构

综合运用聚焦粒子束（FIB）铣磨技术和电子扫描显微成像（SEM）技术研究了9套不同页岩气储层样品的微观结构。聚焦粒子束（FIB）横切的页岩样品表面的反散射电子（BSE）图像显示，页岩样品的微观结构很复杂，而且这9套页岩气储层样品的观测结果各不相同。页岩样品横切面的能量色散频谱分析（EDS）表明，粘土、碳酸盐、石英、黄铁矿和干酪根是其最主要的矿物组成。在反散射电子图像上，干酪根散布在无机矿物颗粒之间。在千酪根和无机矿物基质中都可以观察到孔隙，但不同页岩样品中孔隙的大小、形状和数量各不相同。顺次且反复地采用FIB铣磨技术和SEM成像技术对页岩样本进行成像，建立各页岩样品的三维SEM图像数据集。根据这些图像建立页岩样品的三维数据体。通过设置灰度门限值，在重建的页岩数据体中对干酪根和孔隙网络进行分离和可视化。估算重建的页岩数据体中干酪根和孔隙体积百分比，结果表明干酪根体积所占百分比介于0～90．0％之间，而孔隙体积所占百分比介于0．2～2．3％之间。孔隙大小分布分析发现，虽然孔隙半径大约为3nm的孔隙在数量上占优势，但其对总孔隙体积的贡献并不一定大。电子扫描显微图像和三维重建结果再次证实，这些页岩相差很大，其微观结构各不相同而且很复杂。