基于核磁共振技术的页岩孔隙结构定量表征

以川东南地区龙马溪组页岩为例,开展常规核磁共振(NMR)及核磁共振冻融(NMRC)实验,对页岩储层孔隙结构进行表征。研究表明:(1)页岩发育有机质孔、粒内孔、粒间孔及微裂缝等4种孔隙类型;孔隙的孔径分布范围广,主要集中在1~100 nm之间,储集空间以中孔为主,所占比例为76.2%,其次为宏孔,占比21.9%,微孔的贡献最小,仅占2.0%。(2)核磁共振冻融法揭示的孔径分布特征更加准确,尤其对2~100 nm范围的孔隙孔径刻画更加精细,对非均质性强的页岩储层孔隙表征更有优势。(3)核磁共振技术表征储层孔径分布时会受多种因素的影响,例如层理的发育程度、饱和流体的性质会对常规核磁共振实验产生影响,进而影响孔径分布表征结果;核磁共振冻融法孔径分布的表征受到探针液体KGT取值、实验样品制样大小的影响,需要合理标定探针液体KGT值以及选取合适的样品大小才能获得可靠的实验表征结果。

川东飞仙关组烷烃气碳同位素特征与成因分析

飞仙关组作为川东主力气层,陆续已经发现了普光、毛坝、东岳寨、渡口河等一系列大中型气藏,展示了极其重要的战略地位。目前常规的组成分析方法已经不能满足该层天然气类型及成因的判别要求。通过分析烷烃气碳同位素特征,判识天然气类型、分析其成因机制。实验分析显示部分样品C_1~C_3烷烃气的碳同位素比值呈δ^(13)C_1<δ^(13)C_2<δ^(13)C_3分布(倒转),显示为多源、多期天然气混入。同时根据C_1/C_2+C_3与δ^(13)C_1及ln(C_1/C_2)与In(C_2/C_3)的值域变化特征,最终判断川东大多气藏以原油裂解气为主,混入一定的煤型气。川东飞仙关组古油藏于晚侏罗世沉积期,其埋藏深度介于5 300~8 200 m之间,油藏温度普遍超过150℃,油发生热裂解,生成烷烃气及沥青,持续时间大于30 Ma。

泥页岩天然裂缝特征及其对页岩气成藏、开发的控制作用

中国及北美地区页岩气勘探开发实践表明,泥页岩中发育种类繁多的天然裂缝,对于页岩气成藏和开发有着重要的控制作用,但各类裂缝所起的作用尚存在争议。首先根据产生裂缝的应力来源和触发机制的不同,将泥页岩内的天然裂缝分为构造裂缝和非构造裂缝两大类,进一步又划分出张裂缝、剪裂缝、构造压溶缝合线、层间页理缝、成岩缝和流体超压缝6类,并总结了每类裂缝的成因及发育特征。在此基础上,结合国内外页岩气勘探开发实例,认为泥页岩内部的微裂缝对页岩气的储集空间贡献微弱,大型天然开启裂缝可能破坏封存性能,不利于成藏;裂缝密度是页岩气开发的重要控制因素,一定范围内,裂缝密度越大,页岩气产量越高,超过一定范围,产量反而下降;被方解石充填的裂缝网络有利于水力压裂,而大型开启裂缝可能导致压裂液的漏失,诱发工程事故。

中国南方海相页岩气差异富集的控制因素

基于涪陵、威远、长宁、泸州、渝东南等地区海相页岩气勘探开发实践,结合实验测试分析,总结中国南方海相页岩气差异富集的6个特征:①有机质丰度越高、演化程度越适宜,吸附气量和总含气量越高;②干酪根热解和液态烃裂解联合供气是海相页岩气的主要来源;③富有机质页岩比表面积和孔体积随演化程度增加表现出先增加后减小的特征,当有机碳含量为2.23%~3.33%时,储集层以油润湿为主,最有利于页岩气富集;④顶、底板厚度越大,页岩气含量越高,末次构造抬升时间越长、抬升幅度越大,页岩气散失量越大;⑤地层埋深与倾角对不同构造部位的控气耦合作用不同,存在两种页岩气差异富集演化模式;⑥生-储-保有效综合匹配决定了成藏品质,有效生气量和时段、适度孔隙演化、良好保存条件在时空的良好匹配是页岩气富集的一种重要配伍。

中国南方典型页岩孔隙特征差异及其控制因素

深入分析不同沉积背景页岩储层物质基础、探究不同层系页岩储层发育主控因素是预测页岩气藏地质甜点的核心工作。中国南方海相页岩气已实现大规模商业开发,而海-陆过渡相和陆相页岩气勘探鲜有突破。选取川西南海相页岩、湘中海-陆过渡相页岩和川东北陆相页岩为研究对象,在沉积背景、地化特征、岩石学特征以及孔隙结构特征研究的基础上,通过对比多层系页岩储层特征,明确了不同层系页岩储集能力主控因素。研究表明:海相页岩发育Ⅰ型有机质具迁移和产孔能力,以有机质孔隙为主,优势岩相为富有机质硅质页岩,具有高孔体积(平均值0.026 cm^3/g)和高比表面积(平均值28.99 m^2/g)特征,有机质丰度是储集能力好坏的决定性因素;海-陆过渡相发育Ⅲ型有机质呈惰性,以粘土矿物孔隙为主,优势岩相为富含有机质泥质页岩,具有高孔体积(平均值0.023 cm^3/g)和低比表面积(平均值6.33 m^2/g)特征,合理的矿物组构匹配(硅泥比2/3)是储集能力好坏的决定性因素;陆相有机质显微组分混杂,以粘土矿物孔隙和有机质孔隙为主,优势岩相为富有机质泥质页岩和富有机质混合质页岩,孔体积(平均值0.017 cm^3/g)和比表面积(平均值11.90 m^2/g)适中,高腐泥质含量(大于60%)和合理的矿物组构匹配是储集能力优越的有利条件。不同沉积背景页岩物质基础在差异成岩改造作用下呈现出迥异的储集性能,勘探目标应依据特定页岩层系差别对待。

储集层构型分析及其在油田开发中的意义

阐述了储集层构型分析方法的提出与发展,总结了储集层构型分析方法发展中的特点:从露头和现代沉积研究到油田应用研究;从河流沉积研究到其他沉积体系与河流体系研究并举。调查发现中国东部地区油田储集层构型研究最为深入,中部地区尚未开展,西部地区处于起步阶段。储集层构型分析是认识储集层非均质性和剩余油分布的有效手段,是制定提高油田最终采收率措施的重要依据。储集层构型分析方法的应用,有利于最大限度地挖掘油田潜力。

对标分析对轮古油田轮古7试验区开发工作的启示

对标分析表明,轮古油田轮古7试验区与毗邻的塔河油田A—G区石油地质条件相似,原油地质储量丰度基本一致。两个油田均采用不规则布井、一套井网衰竭式开发。轮古7试验区目前总体钻井密度低于塔河油田A—G区,但局部位置钻井较密集。通过主要开发指标的对比,轮古7试验区在累计产油、井均产油、采油指数、中高产井比例、原油采收率等方面均偏低,但综合含水率偏高,开发成效远低于塔河油田A—G区同期的开发水平。分析认为,目前轮古7试验区原油剩余资源量多、开发潜力巨大。当前最为迫切的工作是做好采油井的稳油控水治理,下一步要在加强剩余油分布和油藏地质研究的基础上进行开发调整。

川南地区深层页岩气储层特征及含气性主控因素

深层页岩气是非常规天然气勘探的重要目标。以川南威荣页岩气田五峰—龙马溪组为研究对象,利用地球化学测试、X线衍射矿物分析、场发射扫描电镜、气体吸附实验及含气性测试等方法,分析深层页岩气储层特征及含气性,探讨含气性主控因素。结果表明:深层页岩气储层具有高TOC、高孔隙度、高含气量和高脆性矿物质量分数的特征;深层五峰—龙马溪组页岩主要孔隙类型为迁移有机质孔,存在黏土矿物层间孔,中孔和微孔约占孔体积的88%。纵向含气量具有差异性,呈底部含气量高、顶部含气量低的特征,页岩含气性受多种地质因素控制,TOC质量分数是控制含气性主要因素之一,与含气性呈正相关关系;低矿物质量分数对含气量有利,石英对含气量具有积极作用,黏土和碳酸盐矿物对含气量具有双重作用;岩相对含气量影响明显,富碳硅质页岩含气量最好,为优质岩相类型;高角度裂缝对含气量不利,水平裂缝发育区含气量较高;地层压力越大,页岩含气量越高。该结果对深层页岩气勘探开发具有指导意义。

海相与陆相页岩储层孔隙结构差异的影响因素

海相页岩和陆相页岩的孔隙结构差异明显。基于海相和陆相页岩在岩石组分、成熟度以及有机显微组分的差异开展的成因机理分析表明,页岩中不同岩石组分孔隙的孔径分布差异大,有机质孔隙在小孔径范围内占比多,黏土矿物孔隙与有机质孔隙的孔径分布特征相似,但亦发育中孔和宏孔。海相页岩的小孔径孔隙多由有机质提供,而陆相页岩的小孔径孔隙多来自黏土矿物。无论是海相页岩还是陆相页岩,其孔隙均以无机矿物孔隙为主,其次为有机质孔隙,所不同的是海相页岩中有机质孔隙的贡献率高于陆相页岩,而陆相页岩中黏土矿物孔隙的贡献率高于海相页岩。有机质孔隙在不同演化阶段的孔隙构成不同,未成熟阶段以发育镜质体和惰质体的原始胞腔孔隙为主,成熟阶段有机质孔隙的发育程度最差,高成熟—过成熟阶段以发育次生固体沥青孔隙为主。高成熟—过成熟海相页岩的有机质以腐泥组和固体沥青为主,其有机质孔隙发育程度高。在以松辽盆地沙河子组为代表的高成熟陆相页岩中,其有机质以镜质体和惰质体为主,原始胞腔孔隙损失大,含有少量固体沥青孔隙;在以鄂尔多斯盆地延长组为代表的低成熟陆相页岩中,由于腐泥组和固体沥青充填孔隙,使得页岩整体的孔隙发育程度变差。