富有机质海相与陆相页岩的对比研究——以南方早古生代和华北石炭–二叠纪页岩为例

以南方早古生代海相页岩和华北石炭–二叠纪陆相(包括海陆交互相)页岩为研究对象,以场发射扫描电镜微观观测和相关物化测试结果为基础资料,重点对页岩的矿物成因、显微组分、有机质孔隙、岩石力学性质等进行对比性研究。结果表明:海相页岩与陆相页岩有异有同;海相页岩的基本特征是自生矿物多于陆源碎屑,自生石英含量丰富且与有机质同源分异,交互共生,显微组分是以低等生物为原始质料的沥青质体,且纳米级孔隙发育较好;陆相页岩的基本特征是陆源碎屑和泥质为主,自生矿物含量少,显微组分主要是以高等植物为原始质料的各种有机碎屑体,有机质纳米孔隙不发育。这些基本特征导致海相页岩和陆相页岩的生烃潜力、储层物性、岩石可压裂性等均有明显差异,页岩气资源评价与勘探开发需要区别对待。

海相页岩储层矿物质孔隙的形貌–成因类型

在南方下古生界海相页岩矿物种类识别和成因判断的基础上,研究矿物质孔隙的成因类型及其对页岩储层物性的影响。以场发射扫描电镜微观形貌观测结果为主要依据,立足于页岩的矿物组成,综合考虑沉积、成岩、地质构造等因素,将南方下古生界海相页岩储层矿物质孔隙的形貌–成因类型划分为3大类:主要孔隙(顺层缝隙、泥粒孔、组分间隙、层间裂隙等),镜下常见,数量多,对页岩储层有一定的影响;其他孔隙(晶间孔、溶蚀孔、气液包体孔、片间缝隙等),镜下少见,局限性大,对页岩储层影响微弱;构造孔隙(构造裂隙、碎粒孔等)是地质构造活动的记录,对页岩储层具有双刃剑的作用。页岩岩性不同,主要孔隙类型不同,不同的孔隙在页岩储层中有不同的作用。

四川盆地龙马溪组页岩有机质的纳米孔隙

在南方下古生界海相页岩有机显微组分及其赋存状态研究的基础上,以场发射扫描电镜二维图像所展示的有机质纳米孔隙形貌特征为主要依据,将四川盆地龙马溪组页岩有机质纳米孔隙的成因类型划分为沥青球粒孔、气孔、铸模孔。分别论述了这3种纳米孔隙的成因、形貌、大小、演化、连通性、相互关系及其在页岩储层中的作用。研究表明,龙马溪组页岩的显微组分主要是沥青质体,气孔和沥青球粒孔均发育于沥青质体内部,形成于有机质降解和热演化过程,是页岩气生成、吸附和聚集的有力佐证与优先空间。龙马溪组底部富有机质页岩中,各种有机质纳米孔隙发育程度高,直接体现了强的生气和聚气作用。

煤中气孔的发育特征与影响因素浅析

以煤田地质学和煤岩学研究为基础,以场发射扫描电镜为主要观测手段,对不同地区、不同地质时代、不同变质程度的煤进行纳米级气孔研究。结果表明,煤中气孔是煤变质过程中煤层气(瓦斯)生成、聚集与气体逸散后留下的孔隙,属次生孔隙,孔径以纳米级为主,形状多为圆形,密疏不等,分布很不均匀,多个气孔密集,常组成气孔群、气孔带、气孔窝。气孔发育受多个因素影响,显微组分是主要内在因素,变质速率是重要外在因素,变质程度也是影响因素之一。根据镜下可见度,将气孔发育程度描述为发育和不发育,前者密集状气孔多见,后者偶见或仅见稀疏状气孔。根据气孔的发育程度,可以评价煤储层的生气方式和潜力,气孔发育程度越高,指示生气潜力越大。