地质矿物分析中矿物脆性实验分析方法

为了更好的提高矿物脆性实验检测精度,结合XRD力学原理进行矿物脆性实验分析方法的优化。通过对矿石样本进行采集,判断其成分分布特征,并判断矿物结构的分布横纵分向分辨率,以此判断采集到的多测井参数信息,计算矿石弹性参数及样本中的矿物含量的变化趋势,结合诡异算法对矿物对岩石脆性参数进行检测。以便更好的提高矿物脆性实验检测精确度。

页岩受载变形特性及矿物组分对岩石脆性影响实验

在页岩气开采中,脆性不仅直接影响页岩的压裂效果和井壁的稳定性,也是储层甜点评价的重要指标。结合页岩的受载变形特性(应力-应变曲线)及其矿物组分对页岩脆性的变化规律进行了分析,并对采用3种不同指标得到的页岩脆性系数进行了比较。页岩的应力-应变曲线通过单轴和常规三轴压缩实验获取,页岩矿物组分采用XRD,XRF技术进行测定。结果表明:页岩脆性系数均随围压增大而减小,围压越大,破裂面越少,并呈现出由脆性向延性转变的趋势;脆性矿物含量越高,脆度越高。在进行储层压裂层位选择以及可压性评价的时候,要综合考虑现场地应力状态以及矿物组分的影响。脆性系数B_3与B_1的相关性更好,与北美普遍采用石英组分进行脆性系数评价相比,对于矿物组分复杂的我国南方古生界页岩,宜采用石英、方解石、白云石作为脆性矿物组分进行页岩脆性评价。

江汉盆地潜江凹陷潜江组盐间页岩油储层矿物组成与脆性特征研究

应用X射线衍射分析技术对潜江组潜二—四段的页岩岩心样品进行了矿物组成与脆性特征研究,以及有机地球化学实验,结果表明,各样品具有差异的矿物组成和地球化学特征。潜二段页岩有机质以腐泥型为主,TOC平均值为1.38%,总体处于未熟—低熟阶段（Ro为0.26%-0.5%）,矿物中蒸发岩类矿物含量高;潜三段页岩有机质以腐泥型和腐殖腐泥型为主,TOC平均值为2.53%,总体处于低熟—中等成熟阶段（Ro为0.5%-0.88%）,矿物中石英和黏土含量较高;潜四段页岩有机质以腐泥型和腐殖腐泥型为主,TOC平均值为0.69%,总体处于中等成熟—成熟范围（Ro为0.55%-1.3%）,碳酸盐矿物含量较高。与北美及中国其他地区的页岩相比,潜江组盐间页岩具有＂低黏土矿物、低石英、高碳酸盐、低脆性矿物＂的特征,但其中潜三段的脆性矿物含量较高（平均56%）,脆性指数较大（平均75.3%）,具有较好的脆性,是潜江组盐间页岩最有利的勘探层段。

泌阳凹陷深凹区核三上段页岩层脆性矿物预测及分布

利用多测井参数回归法和多矿物模型法,结合实测矿物含量数据,对泌阳凹陷深凹区核三上段页岩层矿物进行预测与分析。结果表明,该页岩层矿物含量变化较大,主要以石英和黏土矿物为主(其平均含量分别为24.2%和23.4%);斜长石、方解石、白云石、钾长石、黄铁矿含量依次降低,黄铁矿平均含量仅为3.1%;沸石、石膏等其他矿物只在少数样品中可见。通过实测数据校验,预测结果相关性好,其中多矿物模型预测精度更高,其相关性最高可达0.8。泌页HF1井矿物剖面分布以及核三上段页岩层脆性矿物平面分布显示,多矿物模型预测的结果能够较好地反映该区矿物分布规律及其变化趋势,其结果对页岩油甜点预测、储层矿物评价和页岩油开发都具有重要参考价值。

基于孔隙度分级的页岩脆性矿物指数预测方法

均分权值计算法是目前应用最为广泛的一种弹性参数法,但该方法在孔隙度变换范围比较大的地区存在适应差的问题,针对这一问题,通过研究提出一种基于孔隙度分级的弹性参数法。该方法最主要的优点体现在,采用孔隙度分级的思想来获得准确度更高的页岩脆性矿物指数预测。研究成果在某地区S井的应用效果表明,提出的方法预测精度要远好于目前常用方法,这说明,本方法能够被用来更好地指导研究区的脆性矿物指数预测。

淮南煤田潘集外围地区下二叠统泥页岩储层矿物特征研究

【目的】研究淮南煤田煤系下二叠统泥页岩的矿物组成和页岩气储集层物性,评价淮南煤田不同矿物对页岩气储层的影响。【方法】以淮南煤田潘集外围地区下二叠统上石盒子组、下石盒子组和山西组泥页岩为研究对象,通过X射线衍射实验,探究不同组成成分对页岩气储层的影响。【结果】结果表明:研究区泥页岩矿物组成以脆性矿物和黏土矿物为主,其中脆性矿物中石英占90%以上,其次含少量钾长石和钠长石,黏土矿物以高岭石和伊/蒙混层为主,少量绿泥石和伊利石。【结论】黏土矿物有利于页岩气吸附,研究区石英等脆性矿物含量相对较低,应采取合适的压裂技术进行开采。

脆性矿物指数计算方法及对页岩气开发的意义

页岩气藏属超致密储层,具有低孔、特低渗的成藏特征,开发需要大规模的水力压裂来提高产能。裂缝网络的展布特征直接受控于脆性矿物指数大小,其计算方法主要有两种,矿物岩石学法主要用于页岩气储层的定量评价,而岩石物理法是岩石整体力学的反映,一般在现场生产中,更能反映岩石的脆性。

中国南方龙马溪组页岩气储层脆性矿物特征研究

中国南方下志留统龙马溪组(S_1l)是我国页岩气勘探开发重要的目的层之一,本文通过系统梳理该地区龙马溪组矿物成分数据资料,并对21个实测露头泥质岩中的脆性矿物进行X衍射分析,结果表明龙马溪组的脆性矿物石英、长石等含量普遍较高,平均为42.52%,黏土质矿物平均含量38.80%;方解石、白云石等碳酸盐岩,平均含量为17.58%。因此,龙马溪组泥页岩中具有较高的脆性矿物含量,脆性系数大,易形成诱导裂缝,有利于页岩气的形成。

新型脆性因子及其在泥页岩储集层预测中的应用

针对油气勘探中普遍使用的脆性因子的缺点,构建了两个新的相对脆性因子(弹性参数脆性因子和矿物脆性因子),以准确预测脆性泥页岩的空间展布。弹性参数脆性因子利用测井、地震得到的弹性参数(弹性模量和泊松比)评价储集层脆性,这些参数能够反映储集层原位物理性质;根据弹性参数脆性因子确定泥页岩中主要矿物的脆性系数,构建与每种矿物脆性系数及体积分数相关的矿物脆性因子。所构建的两个脆性因子有一定的理论优势并能够较合理地对测井、叠前地震资料反演结果进行解释。根据富有机质泥页岩岩石物理模型,建立矿物-弹性参数-脆性因子的岩石物理量版,对测井资料进行分析以得到优质脆性泥页岩的弹性参数特征,并将其应用于解释叠前地震资料反演结果,得到优质含气脆性泥页岩的空间分布范围,所预测的优质含气脆性泥页岩分布与测井资料对应较好。

焦石坝页岩脆性评价与预测

在寻找页岩气有利区域时,页岩的脆性预测是非常重要的一个环节。传统的脆性指数预测方法是叠前三参数反演,即通过反演纵波速度、横波速度和密度等参数计算页岩脆性指数。但受入射角度或偏移距的限制,叠前反演得到的密度误差较大,根据以上参数计算的页岩脆性指数累积误差更大。以四川盆地焦石坝页岩气区块为例,探讨了应用叠后地震波形指示反演预测页岩地层脆性的方法。在页岩脆性矿物定量评价的基础上,依据测井资料计算出单井脆性矿物含量曲线,综合利用测井、地震、地质等资料,通过叠后地震波形指示反演得到脆性矿物含量数据体,进而求取页岩地层脆性的空间分布,提高页岩脆性预测精度。焦石坝工区页岩脆性波形指示反演结果显示,目的层五峰组和龙马溪组的①、③小层脆性指数较高,与岩心测试数据和实钻压裂结果吻合,为该区页岩气田的开发和井位部署提供了依据。

页岩储层矿物成分及相关讨论

运用实验技术手段,综合测试分析了重庆南川泉浅一井龙马溪组下段页岩储层的矿物组分,分析结果表明:研究对象与其他页岩气有利区块的页岩相比,黏土矿物含量较高,脆性矿物含量较低,矿物组分对孔裂隙的发育具有重要影响;成岩作用介于晚成岩作用阶段与极低级变质作用阶段之间;基于矿物组分的脆性评价显示泉浅一井页岩脆性较低,但研究区页岩分布面积广、厚度大,可以弥补其他性质的不足。页岩矿物组分受控于沉积-成岩作用,通过沉积微相的分析确定页岩脆性矿物富集区带,对煤矿安全开采、煤层气分布富集研究、寻找页岩气压裂的有利区带等均有重要意义。

页岩脆性的表征方法及主控因素

页岩脆性的表征在工程“甜点”优选以及勘探风险评估等方面具有重要的指导意义,文中对国内外近年来的页岩脆性表征方法和主要控制因素进行了综合分析和探讨。研究表明:页岩脆性评价方法主要基于岩石的应力-应变关系和脆性矿物。脆性主控因素分为内在因素和外在因素,内在因素包括脆性矿物、有机质的成熟度、天然裂缝、层理、孔隙度、吸附作用,外部因素包括埋深以及水平地应力差,这些因素控制着岩石的应力-应变关系,以及强度、能量、弹性模量等力学性质。文中提出未来应开发裂缝演化的动态可视化技术,搭建多种地质因素的数学评价模型,确定脆-延性转换带的埋深界限,采用新型环保的无水压裂介质等建议。

致密砂岩储层脆性测井评价方法研究及应用——以鄂尔多斯盆地渭北油田为例

致密砂岩储层具有非均质性强、物性差、勘探开发难度大等特点,为了寻找渭北油田致密砂岩储层的高脆性段进行储层的压裂改造,针对现有横波测井资料匮乏以及当前脆性预测方法在渭北油田致密砂岩储层是否适用等问题,提出了基于ANN(artificial neural network)模型的横波预测方法,预测值与实测值高度吻合,进而通过弹性参数法计算出研究区每口井的脆性指数。为了校正该方法预测脆性指数的准确性,通过对研究区较少井的X射线衍射全岩分析研究,明确了石英和碳酸盐类矿物为研究区延长组的主要脆性矿物,利用"(石英+碳酸盐)含量/矿物总量"计算岩石脆性指数去校正弹性参数法预测的脆性指数,这种矿物组分法和弹性参数法相互制约而又相互依存的方法,不但提高了预测精度,而且弥补了阵列声波测井和全岩分析资料不足的问题。利用该方法对渭北油田WB2井区延长组致密砂岩储层进行了测井脆性评价,为WB52和WB49井高脆性有利压裂目的层段识别及增产方案设计提供了依据。所提出的方法和流程具有较强的应用价值和推广价值。

川南威远地区W201井古生界海相页岩矿物特征

页岩的矿物学特征是页岩气储集层裂缝、渗流运移和后期压裂改造等相关研究的重要基础。应用X射线衍射分析,对川南威远地区W201井下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组两套海相页岩岩心样品进行了岩石矿物组成的定性和定量分析。结果表明,川南威远地区筇竹寺组和龙马溪组海相页岩主要由石英、黏土矿物和碳酸盐矿物组成,还含有少量黄铁矿等矿物,样品中石英含量分别为38.7%和31.8%,黏土矿物含量分别为26.1%和37.3%,形成于海相强还原沉积环境,有利于有机质的富集和保存,为页岩气的生成提供了良好的条件;筇竹寺组和龙马溪组脆性矿物含量均较高,平均含量分别为70.5%和58.7%,脆性指数分别为73.0%和61.1%,整体上具有良好的脆性和可压性,有利于后期压裂改造,是四川盆地页岩气勘探开发的重要目的层。

纹层、夹层沉积构造对海相页岩储集空间和储层脆性的影响——以四川盆地龙马溪组页岩为例

为研究纹层、夹层对海相页岩储层的影响,通过岩心研究、薄片鉴定、氩离子抛光扫描电镜等测试手段,对纹层、夹层发育层段的岩性、矿物组分、结构、物性以及成因等进行分析,并与页岩基质进行比较,得到如下认识纹层发育层段岩性为砂质、粉砂质、碳酸盐岩等;与页岩基质相比,脆性矿物的含量更高、储层物性更好、孔隙及微裂隙发育尺度更大,说明纹层、夹层可以改变储层的物性、增加微观储集空间,其与页岩孔隙裂隙系统的相互配合改变了页岩气形成后的运聚条件,并增加了地层中脆性矿物的总含量,相比龙马溪组中部,纹层、夹层发育的顶部及新滩组储层脆性矿物总含量增加15%~35%,但以陆源碎屑矿物为主。同时,海相环境中的粉砂质沉积为在非优质页岩储层段进行致密气勘探带来新思路。

利用元素成分准确评价海相页岩脆性的方法

页岩气水平井通常不进行钻井取心且测井资料少或不测井,难以为精细分段压裂提供可靠的脆性评价数据,故利用页岩气井广泛采用的元素录井技术连续、实时评价页岩的脆性具有重要的现实意义。在厘定脆性评价标准的基础上,通过对比常用脆性评价模型的精度,分析Si、Ca、Mg等元素成分的分布特征,提出了以过量硅表征石英、以Ca元素表征碳酸盐岩矿物的新思路,建立了以(Si过量+Ca)含量评价页岩脆性的新方法与评价标准,其与脆性矿物含量的相关系数达到0.81,超过基于弹性参数的脆性评价模型及已有的基于元素成分的脆性评价模型,实现了页岩气水平井地层脆性的高精度评价。

中国南方海相页岩气储层和深水牵引流综述

海相页岩气储层与深水牵引流沉积均主要形成于陆棚和海盆的深水环境且粒级相同,探讨两者之间的关系对于海相页岩气勘探和深水牵引流沉积研究均具有重要意义。从中国南方海相页岩气储层的分布特征、孔隙发育特征、储层非均质性和深水牵引流沉积特征等4个方面进行了详细分析。结果表明:中国南方海相页岩气储层多形成于海侵背景,与深水牵引流沉积发育的沉积背景一致;页岩气储层的储集性能主要受有机质、脆性矿物含量、黏土矿物含量和生物硅质含量等因素影响,而深水牵引流沉积则往往具有脆性矿物和有机质富集的特点;不同的岩石类型和岩相类型在垂向的薄互层或夹层及横向变化是页岩气储层非均质性的物质基础,而薄互层或夹层正好是深水牵引流沉积的显著特征。因此,深水牵引流作用有可能是海相页岩气储层形成的一个重要控制因素。

页岩储层压裂缝成网延伸的受控因素分析

压裂实践表明,页岩储层的水力裂缝呈现出非平面、多分支的复杂延伸模式,这与传统压裂理论认为的对称平面双翼裂缝从形成机理上存在本质的区别。基于室内实验、矿场压裂实践、理论分析和数值模拟等研究成果,系统分析了页岩储层压裂缝成网延伸的受控因素。研究表明:页岩储层的裂缝延伸形态受到地质因素和工程因素的双重作用,从储层地质属性上看,岩石的脆性矿物含量越高、岩石的力学弹性特征越强、水平应力差越小以及天然裂缝越发育,越有利于压裂缝的成网延伸与扩展;从压裂作业的工程条件上来说,施工净压力越高、压裂液流体黏度越低以及压裂规模越大,越有利于形成充分扩展的缝网。该研究对认识页岩储层缝网扩展机理以及提高页岩储层压裂设计的科学性具有重要的理论价值和现实意义。

上扬子地区志留系龙马溪组富有机质泥岩储层特征

岩石矿物组成及脆性矿物含量对富有机质泥岩人工造缝能力影响明显,在页岩气储层描述及评价中显得尤为重要。以野外工作为基础,针对上扬子地区志留系龙马溪组下部富有机质泥岩开展X-衍射分析及显微观察。研究表明,该套富有机质泥岩储层脆性矿物平均含量约50%～70%,具有较好的破裂潜力。旺苍双汇、雷波银厂村、习水吼滩等剖面揭示,碎屑矿物主要为石英及少量长石,岩屑极少,矿物棱角分明,星点状分布,无明显定向性;自生脆性矿物主要为方解石、白云石,自形-半自形晶,局部相对富集组成宏观可见的细微条纹,黄铁矿含量低但岩石中普遍含有;生物矿物为微量硅质放射虫,有溶蚀现象。区域上,脆性矿物分为石英+长石组合、石英+长石+方解石+白云石组合。沉积中心——四川泸州-宜宾、重庆武隆-石柱地区,以及黔中-雪峰隆起北侧边缘沉积相带,方解石、白云石含量较高。汉南古陆、川中隆起与黔中-雪峰隆起向沉积区供给碎屑沉积物能力不同,造成陆地边缘沉积区矿物组成的差异。可见,寻找富脆性矿物分布区的关键应从重建古地理格局开始,尤其是进行沉积微相分析。

川南地区龙马溪组页岩有利储层发育特征及其影响因素

下志留统龙马溪组是四川盆地南部重要的烃源岩和页岩气勘探层位,为查明其有利储层的发育特征及其影响因素,通过对昭通、长宁、威远地区7口页岩气井的钻井岩心观察及野外露头地质调查,结合岩石薄片鉴定、扫描电镜观察、比表面积测定以及岩石物性等分析结果,明确了该区龙马溪组页岩地层展布、岩性组合、矿物组成、储集空间类型等特征:①龙马溪组页岩在地层发育、岩性组合及富有机质程度上具有很强的各向异性,有效页岩储层以高有机质层段为主;②页岩储层具有高成岩作用、高热演化程度特点,发育无机物质孔、有机物质孔和微裂缝等储集空间类型;③对页岩气储集有贡献的主要是黏土矿物层间孔和有机质孔,孔径分布在50nm～2μm,其形成与黏土矿物和有机质的含量、成岩作用及有机质热演化作用有关。在此基础上,分析认为:页岩沉积环境、矿物组成、有机质含量是影响页岩储集能力的重要因素,有机物质富集有利于页岩气的生成与吸附,脆性矿物的存在提高了储层的脆性,有利于储层的增产改造。