陆相富碳酸盐页岩结构特征与页岩油可动性——以济阳坳陷古近系沙河街组页岩为例

基于岩矿及地球化学分析、物性测定、镜下观测及不同薄层剥离测试等手段,剖析了渤海湾盆地济阳坳陷古近系沙河街组富碳酸盐页岩的结构特征,对比了不同类型页岩薄层的有机质丰度、储集性及含油性,划分出典型的页岩储-渗结构类型,并分析了不同类型页岩储-渗结构中油的可动性。取得以下认识:①泥质层与方解石层重复叠置是富碳酸盐页岩的主要结构类型,其中方解石层分为泥晶方解石层、粉晶方解石层和纤维状方解石脉。②泥质层是页岩有机质丰度及孔隙度的主要贡献者,具有最好的生烃能力、储集性能和含油性;而泥晶方解石层也具有较好的生烃潜力、储集性和含油性;粉晶方解石层和纤维状方解石脉具有较好的渗流输导性能。③济阳坳陷富碳酸盐页岩主要发育4种类型储-渗结构,各类储-渗结构中油的可动性强弱依次为:富粉晶方解石层页岩储-渗结构、富复合方解石层页岩储-渗结构、富纤维状方解石脉页岩储-渗结构、富泥晶方解石层页岩储-渗结构。济阳坳陷沙河街组页岩油在不同热演化阶段具有不同的储-渗结构类型勘探目标。

基于纳米压痕和FE-SEM技术探究页岩页理结构对其微——宏观力学行为的影响

页岩颗粒具有多变的几何形状与复杂的排列组合方式,在宏、细及微观尺度上分别体现为层理、层偶及颗粒的定向排列结构。笔者等以鄂尔多斯盆地长7页岩为研究对象,基于大量的扫描电镜图像确立了颗粒粒度分布分形维数、颗粒与孔隙定向分形维数等刻画页岩颗粒定向排列的指标.

川西坳陷上三叠统须家河组页岩纳米孔隙结构特征

页岩储层的纳米孔隙结构对页岩含气性评价和勘探开发具有重要意义,但目前关于国内沉积盆地页岩纳米孔隙结构的研究相对不足.利用低温氮气吸附和扫描电镜,对川西坳陷上三叠统须家河组页岩纳米级孔隙进行了分析.结果表明：①川西坳陷须家河组页岩比表面积主要由过渡孔和微孔提供,比表面积范围6.588～9.476 m2/g,平均为7.949 m2/g,远大于致密砂岩储层比表面积;②页岩孔径平均为4.319～7.821 nm,孔径范围具有从微孔到中孔等一系列连续性孔径.孔隙形状有多种类型,微孔以单边封闭型孔和墨水瓶型孔为主,过渡孔和中孔具有一定数量的两端开口型孔;③页岩广泛发育的有机质纳米孔、黏土矿物粒间孔主要提供了天然气吸附场所;矿物粒内孔隙和微裂隙为游离气主要赋存场所并提供了天然气渗流通道.

页岩纹层结构对水力裂缝扩展规律的影响

根据鄂尔多斯盆地延科1井陆相页岩岩心特征,制备了岩性相似的混凝土样品。利用正交实验法四因素三水平设计原理,并采用真三轴水力压裂实验系统进行实验,以模拟水平主应力差、射孔套管与纹层的夹角、纹层厚度和间距对水力裂缝扩展规律的控制作用。结果表明:当水平主应力差较小时,试样的主破裂面为平行于纹层走向的面,一级裂缝走向的模式为:穿过纹层—在纹层层面处发生较大偏转—沿着纹层层面扩展—发生较大偏转—穿过纹层;当水平主应力差较大时,试样的主破裂面为垂直于纹层走向的面,一级裂缝走向的模式为:穿过纹层—发生较大偏转—穿过纹层。水平主应力差越小,裂缝偏转的角度越大,压裂效果越好;射孔套管与纹层的夹角越小,致裂性越好;页岩纹层的厚度适中时,分支裂缝多,压裂效果较好;凝灰岩纹层的厚度较小时,压裂效果好。水力压裂效果对水平主应力差最敏感,射孔套管与纹层的夹角次之。

脱矿物质过程对油页岩结构的影响

本文选取窑街油页岩和龙口油页岩作为研究对象,以正交实验为基础,采用HCl和HF脱除油页岩中的矿物质,得出在粒度0～0.2mm、HF浓度40%、浸泡时间5h、固液比1∶10的条件下两种油页岩脱矿物质率最大。采用红外光谱对脱矿物质前后油页岩和页岩灰的矿物质组成以及官能团结构变化进行分析,得到油页岩中矿物质主要有石英、高岭石和含铁矿物质等,酸洗能脱除绝大部分矿物质,但油页岩中的主要有机官能团变化不大,只有羧酸盐和含氧基团在脱矿物质后影响较大。

基于神经网络的页岩微纳米孔隙微结构分析的正则化和最优化方法

页岩气成藏机理与页岩内部孔隙结构紧密相关,对页岩孔隙结构的研究成为页岩气勘探开发技术中至关重要的一环。页岩内部不同结构体组分对X-射线的吸收能谱不一样,这样就导致观测数据是由不同页岩组分衰减不同波段的X-射线构成的。经过对CT图像分割,能够获得页岩微孔结构的图像,尤其是获得有机质中孔隙类别、形状、尺寸、空间分布、连通特性。本文利用同步辐射X射线扫描重构的页岩CT数据,研究并设计基于多能CT图像的神经网络图像分割技术和算法,以期得到页岩体三维结构特征及空间分布,可以为建立有机质种类和无机矿物组成与微纳孔隙特征的联系以及最终实现页岩气的资源储量评估和勘探开发提供技术支持。

有机酸溶蚀作用对泥页岩储层孔隙结构的影响

为了解有机酸溶蚀作用下泥页岩常见矿物离子的溶出规律,探讨溶蚀作用对泥页岩次生孔隙结构的影响,针对南堡凹陷古近系沙三段泥页岩样品设计了不同温度、不同类型有机酸(乙酸、乙二酸)环境下的溶蚀实验。对实验后反应溶液进行等离子发射光谱检测,溶蚀后样品进行X衍射、扫描电镜、低温氮气吸附等测试。结果表明:随反应温度升高泥页岩中常见矿物离子在乙酸、乙二酸中的溶出可分为"上升、下降、复合、甚微型"以及"上升、下降、复合型"两种情况,且常见离子的"溶出系数"各异,总体上有机酸对泥页岩溶蚀作用正温效应明显,不同类型有机酸溶蚀机制差异显著;溶蚀后泥页岩的粒内孔孔径增大、数量增多,粒间孔接触部分发生小规模溶蚀产生网洞化现象,微裂缝宽度有所增大,并伴随伊利石、高岭石、蒙脱石等新生黏土矿物生成;乙酸溶蚀促进泥页岩中孔、微孔的生成从而增大其比表面积,乙二酸溶蚀则提升中孔、大孔比例,进而提高泥页岩平均孔径;有机酸溶蚀对泥页岩增孔效应初步判别显示其增孔能力有限,并未达到预期效果。

基于低温氮气吸附和高压压汞表征潜江凹陷盐间页岩油储层孔隙结构特征

为了更全面地表征潜江凹陷潜江组页岩油储层孔隙结构特征,系统选取了距物源不同距离的A井和B井多块页岩样品进行了分析测试,通过场发射扫描电镜、低温氮气吸附和高压压汞实验综合分析了页岩孔隙结构特征;通过对比抽提前后场发射扫描电镜图像、低温氮气吸附和高压压汞实验数据,进一步研究了页岩中滞留烃的赋存空间特征;通过对典型页岩样品的二次压汞实验,探讨了页岩中连通孔隙的孔径分布特征。结果显示:潜江凹陷潜江组页岩油储层孔隙大小为纳米-微米级,孔径2~180 nm的黏土矿物层间孔和白云石晶间孔是该区发育最主要的两种孔隙类型;A井页岩中的滞留烃主要赋存在孔径2~20 nm的黏土矿物层间孔中,滞留烃含量较低,连通孔径主要集中在3~15 nm范围内,B井页岩中的滞留烃赋存在孔径8~100 nm的白云石晶间孔中,滞留烃含量多,连通孔径主要分布在10~130 nm范围内;白云石和黏土矿物的存在都有利于页岩储层储集空间的发育,但远离物源的生物成因的白云石更有利于滞留烃的赋存和可动性。研究成果可以为潜江凹陷页岩油的勘探和开发提供一定的理论支撑。

南堡凹陷古近系泥页岩孔隙结构特征

对南堡凹陷古近系泥页岩采用岩石热解、X衍射矿物分析、扫描电镜观察、氮气吸附测试等实验方法,探讨主要目的层段泥页岩孔隙结构特征。结果表明,南堡凹陷古近系泥页岩具有低孔致密的储层特征,部分样品具有较高的脆性矿物含量,有利于形成裂缝网络;微观孔隙类型主要包括有机质孔隙、粒间孔、粒内孔和微裂缝;微孔和中孔提供了绝大部分比表面积与孔体积,是气体吸附和存储的主要场所;泥页岩孔隙结构主要有细颈长体的墨水瓶孔型、四面开放的平行板型,其中以有利于气体吸附存储的墨水瓶型为主;有机碳含量是控制南堡凹陷古近系泥页岩中纳米级孔隙体积及其比表面积的主要内在因素;石英含量与孔体积有较好的正相关性;脆性矿物对于孔隙有积极的建设作用;有机碳含量是影响页岩吸附气体能力的主要因素。

松辽盆地古龙页岩油储层孔隙结构对外来流体的敏感性

古龙页岩油储层压裂过程中将注入大规模外来流体,不同类型外来流体对页岩储层孔隙造成的伤害或改善需要定量评价。针对以上问题,基于二维核磁测试技术实现了页岩不同尺寸孔隙内的流体精确识别;建立了页岩不同尺寸孔隙对外来流体敏感性的定量评价方法;开展了古龙页岩岩心饱和不同类型外来流体前后的孔隙结构测试,定量评价了古龙页岩不同尺寸孔隙对外来流体的敏感性。结果表明:酸液对古龙页岩总孔隙度具有弱改善作用,其中对微孔有强改善,对小孔造成弱伤害;碱液对古龙页岩总孔隙度造成弱伤害,且随碱液强度的增加伤害程度先升高后降低,碱液对微孔弱改善,对小孔造成弱伤害;古龙页岩与中性滑溜水作用后微孔、小孔、中孔、大孔的孔隙度基本不变,孔隙结构对中性流体不敏感。研究成果对古龙页岩油储层压裂液体系配方设计具有重要指导意义。

泥岩夹页岩隧道结构中线形微震爆破技术应用研究

结合元墩隧道实际情况,分析泥岩夹页岩隧道的特点和技术控制措施,探讨线形微震爆破技术在泥岩夹页岩隧道结构中的应用要点。结果表明:泥岩夹页岩隧道结构特殊,对爆破施工技术有很高要求,不能受到严重的扰动和振动,否则会发生坍塌或产生其他安全风险。采用线形微震爆破可有效满足施工要求,在保证施工安全的基础上提升施工速度和效率,从而获得更大的经济效益,值得在类似工程中推广应用。

川南ZX向斜五峰组-龙马溪组页岩孔隙特征及差异性

文中选取四川盆地南缘ZX向斜五峰组—龙马溪组下段页岩样品进行研究,系统分析了其纳米孔隙结构特征和产生差异性的主要影响因素,根据Frenkel-Halsey-Hill模型计算了页岩孔隙的分形维数。结果表明:页岩孔隙的比表面积主要受控于微孔和介孔,孔体积主要受控于介孔和宏孔,随着埋深增加,比表面积明显增大;总有机碳质量分数(TOC)与比表面积和孔体积呈正相关性,镜质组反射率(Ro)对纳米孔隙发育有积极影响,钙质硅质混合页岩的分形维数较大。总体上,TOC和Ro是影响页岩纳米孔隙发育的主要因素,钙质硅质混合页岩具有更复杂的孔隙结构,是有利于开发的优质储层。

中国中西部大型湖盆沉积体系域研究进展及页岩油气勘探

中国陆相大型湖盆碎屑岩—碳酸盐岩沉积区分布广泛,含油气盆地内新发现了多个油气田,特别是近年来在致密油/页岩油勘探方面获得了突破。根据沉积体系域演化和可容纳空间演变解释层序地层单元,建立层序演化模式,预测油气储集体,适合于研究有成因联系的异旋回地层序列。深水体系的沉积层序体系域研究进展表现为引入强制海退(湖退)的概念,从经典的层序地层学格架三分体系域发展为四分体系域和二分体系域,不同尺度的相对整合序列和体系域分布与命名具有紧密联系。强制海(湖)退条件下形成的下降期体系域(FSST)和强制海(湖)退楔体系域(FRW)有内涵细节上的差异。采用A-P-D(加积-进积-降积)准层序叠加分析方法,分析体系域格架下薄层细粒沉积砂体的沉积搬运机理,提高了体系域识别和油气储集体预测的准确度。柴达木盆地古近系和四川盆地侏罗系研究实例表明,湖侵体系域随湖平面上升,浅湖和半深湖范围扩大,沉积中心地区发育三角洲前缘薄层砂体和深水浊积扇及多旋回泥页岩—泥灰岩组合,有利于页岩油气储集体的发育,成为“甜点”勘探目标区。展望未来,与页岩油气勘探有关的沉积层序体系域领域研究在以下几个方面将取得重要进展:(1)咸化湖盆深水沉积体系的高频旋回体系域研究;(2)与页岩型和混积型页岩油类型相关的湖侵体系域混积体系研究;(3)体系域级别的层序—古地理研究;(4)体系域格架下的源-汇系统及其古湖泊分布特征研究;(5)湖泊古水深、古气候和古环境的地球化学指标分析;(6)富有机质页岩发育的微纳米级孔—缝体系储集能力研究;(7)煤系环境纯湖相泥岩和沼泽相(湖沼或河沼)泥岩对规模天然气生烃贡献率的沉积基础研究。

宣页1井钻井技术难点及对策

宣页1井是一口页岩气探井,该井完钻井深2848 m,主要钻遇奥陶系、寒武系等中古生界地层,地层岩性致密,可钻性差,地层倾角大,钻进中遇到许多困难。为此,采取了井身结构优化、优化钻井液性能、钻头优选、优化取心技术及防斜技术措施、应用水力脉冲射流和复合钻进技术等针对性措施,保证了该井的顺利完钻,并大大提高了机械钻速。简单介绍了宣页1井的概况,指出了该井的钻井技术难点,详细介绍了所采取的主要技术措施。

多重分形理论在非常规气藏的应用

针对非常规储层的裂缝分布问题,提出了运用多重分形理论对储层特征进行描述。根据电镜扫描图像,运用Matlab对图像的处理,可以确定出某个地区的页岩结构的多重分形谱函数。通过对多重分形谱函数的分析得到该地区多重分形谱的容量维数,即是在标度指数取得某一定值时,多重分形谱的最大值。同时还确定了多重分形谱的谱宽和不对称程度。经过实验和数学方法的分析,可以发现多重分形方法能更清晰地描述出非常规储层的特征,是以后研究非常规储层裂缝发育特征的一种新方法。