松辽盆地三肇凹陷葡萄花油层油气成藏主控因素及成藏模式.pdf
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1、页岩气勘探方向已由中深层页岩向深层页岩逐渐转变但中深层、深层页岩孔隙结构特征差异不清控制因素不明制约了对深层页岩气成储成藏机理的认识 为此基于场发射扫描电镜、高压压汞、氮气吸附实验及有机地球化学参数对川南长宁、丁山地区的龙马溪组中深层、深层页岩的地质特征、岩石特征和孔隙结构等进行对比研究 研究表明:川南地区中深层和深层页岩样品的碳酸盐岩矿物和石英含量差异较大黏土矿物含量均较高长宁地区中深层页岩有机质均匀发育但孔隙较小溶蚀孔与粒间孔较发育而丁山地区深层页岩原生粒间孔与有机质孔较为发育且有机质孔隙较大长宁地区中深层页岩的孔体积与比表面积主要由微孔贡献而丁山地区深层页岩的孔体积与比表面积主要由中孔和
2、宏孔贡献沉积环境不同造成矿物组分的差异是导致 套页岩孔隙结构差异的主要因素之一 研究成果对深化深层页岩成储机制具有重要意义关键词:中深层、深层页岩孔隙结构特征差异化控制因素龙马溪组川南地区中图分类号:文献标识码:文章编号:()(.():.().:第 期白立勋等:川南地区龙马溪组中深层与深层页岩孔隙结构对比研究 .:引 言随着对非常规油气勘探力度的不断加大页岩气在世界能源中的地位不断提高世界各国对页岩储层开展的研究不断深入 中国的油气资源按深度可划分为 个级别其中中深层的深度为 深层的深度为 川南长宁地区中深层页岩有机碳含量高、生烃量大是页岩气勘探的重点区块 该地区富有机质页岩厚度大主要发育微中
3、孔隙和微裂缝孔隙结构复杂且微裂缝连通较好 随着页岩气勘探开发的不断推进深层页岩气受到了越来越广泛的关注龙马溪组深层页岩微孔不发育孔隙度和渗透率较小且吸附量较低 与长宁地区中深层页岩相比丁山地区龙马溪组深层页岩有机质孔更为发育且脆性矿物含量高但溶蚀孔欠发育 然而有关丁山地区深层页岩的研究较少页岩孔隙结构特征不明深层页岩与中深层页岩的孔隙结构差异性对比研究不足制约了对深层页岩气储层成储机制的深入认识 因此该研究通过多种实验手段对长宁地区中深层页岩和丁山地区深层页岩开展对比研究探讨 套页岩孔隙结构差异及主要控制因素研究成果对深层页岩气勘探开发具有重要意义 地质概况四川盆地位于中国西南部属于扬子地台的
4、一部分多个断裂和褶皱带将其围成一个大型沉积盆地 川南地区主要包括川东高陡构造区和川南低陡构造区等地区长宁、丁山地区位于川南地区 个地区的构造环境极为复杂且有所差异(图)沉积早期的缺氧环境和幅度较小的构造运动导致川南地区龙马溪组沉积了一套分布广泛且保存良好的深色页岩 长宁地区中深层页岩所在的环境属于半滞留缺氧环境古气候整体为温暖湿润而丁山地区受加里东运动的影响发生冰川融化和坳陷海侵深层页岩所在的环境属于缺氧闭塞的深水陆棚环境 总之川南长宁地区和丁山地区页岩沉积时期的古生物种类丰富 套页岩主要为深色页岩厚度大且有机质丰度高页岩气资源丰厚是页岩气勘探的有利区域?CSi?/?CCSiSiCCCSiSi
5、?图 川南地区龙马溪组页岩样品采集位置图及岩性柱状图(据文献)()特 种 油 气 藏第 卷 岩石学特征相关研究表明:川南地区龙马溪组页岩样品的 为 平均为 (表)其中长宁地区中深层页岩 平均为 丁山地区深层页岩 平均为 个地区页岩样品的 平均值均超过了 有机质含量较高均属于富有机质页岩受川南地区构造运动的影响长宁地区中深层页岩和丁山地区深层页岩的矿物组成均较为复杂各种矿物含量见表 中深层页岩样品以碳酸盐矿物为主含量为 而深层页岩样品以石英为主含量为 沉积后期由于陆源碎屑的大量输入川南地区中深层和深层页岩样品的黏土矿物含量均比较高含量分别为 和 而辉石、菱铁矿和硬石膏含量均比较低仅部分样品检测到
6、含有少量成分中深层、深层页岩样品碳酸盐矿物和石英含量差异较大这种差异主要是由构造运动造成沉积环境不同所导致 中深层页岩的碳酸盐矿物含量高于深层页岩(平均含量为)而石英含量(平均含量为 )低于深层页岩表 中深层、深层页岩矿物含量与孔隙结构参数 样品编号孔隙度/矿物含量/黏土矿物黄铁矿石英碳酸盐岩斜长石白云石方解石分形维数岩相 钙质页岩 钙质页岩 黏土质页岩 混合质页岩 混合质页岩 硅质页岩 硅质页岩 硅质页岩 硅质页岩 硅质页岩 孔隙结构特征 场发射扫描电镜利用场发射扫描电镜()观察中深层、深层页岩样品的孔隙形貌和矿物的形态、大小、分布等特征对 组页岩孔隙结构的成像结果进行对比分析并结合 软件定
7、量分析中深层、深层页岩孔隙形貌差异长宁地区中深层页岩样品主要发育粒间孔、有机质孔和溶蚀孔其中粒间孔主要分布在黏土矿物中多呈狭缝形连通性较好(图)中深层页岩样品有机质孔隙均匀发育以纳米级孔隙为主面孔率为 平均孔径为 孔隙主要形态为蜂窝状或不规则形状(图)长宁地区龙马溪组页岩样品受到明显的溶蚀作用溶蚀孔缝十分发育(图)溶蚀孔隙多呈不规则状以微米级孔隙为主溶蚀缝多呈狭长型 此外可见少量粒内孔(图)丁山地区深层页岩样品主要发育有机质孔、原始堆积空隙、粒间孔和溶蚀孔 有机质孔隙的面孔率大于 平均孔径为 主要形态为abcd?a?,?71.9nm,MD-3,2337m b?,?14.6%,?39.5nm,M
8、D-1,2313m c?,MD-4,2345m d?,?76.0nm,MD-3,2337m图 长宁地区龙马溪组中深层页岩孔隙类型扫描电镜分析 圆形和椭圆形整体呈现蜂窝状孔隙连通性较好(图)部分深层页岩中含有原始堆积孔隙(图)以微米级孔隙为主 粒间孔主要分布在方解石和石英等脆性矿物中连通性较好(图)此外 第 期白立勋等:川南地区龙马溪组中深层与深层页岩孔隙结构对比研究 abcd?a?,?20.0%,DS-2,3713m b?,?9.6%,?173.0nm,DS-1,3710m c?,?98.0nm,DS-3,3720m d?,?0.4m,DS-2,3713m图 丁山地区龙马溪组深层页岩孔隙类型扫
9、描电镜分析 深层页岩样品观察到少量发育的溶蚀孔隙多呈现椭圆状或不规则状(图)长宁地区中深层页岩样品有机质孔孔径较小粒内孔和溶蚀孔相对更加发育而丁山地区深层页岩孔隙孔径较大原生粒间孔与有机质孔更为发育有机质孔以中孔和宏孔为主 高压压汞实验高压压汞实验仪器最大工作压力为 孔径测量范围为 页岩样品为 的立方体 由进汞与退汞曲线可以看出(图)长宁地区中深层页岩在低压范围内()进汞量较低存在“墨水瓶”孔隙阻碍汞分子进入当施加压力大于 后进汞饱和度快速图 川南地区中深层、深层页岩进汞与退汞曲线 增加说明其发育大量微孔中深层页岩样品整体退汞效率较低“墨水瓶”孔隙较多连通性较差丁山地区深层页岩样品在低压范围内
10、()进汞速率较快说明其相比中深层页岩发育更多大孔隙丁山地区深层页岩整体退汞效率较好说明孔隙连通性较好 低温氮气吸附实验中深层、深层页岩样品的吸附曲线均具有反“”特征(图、)氮气吸附脱附回滞环对比 模型分类中深层页岩属于 偏 型发育狭缝型孔隙存在部分“墨水瓶”孔隙深层页岩样品属于 型发育类似由层状结构产生的狭缝型孔中深层页岩的氮气吸附等温线的滞后环相对较大在相对压力为 时可以看到拐点说明对应的孔隙以两端开放的管状孔为主 而深层页岩的滞后环较小说明页岩中发育有单边封闭的盲孔盲孔主要是由有机质和石英等矿物经过溶蚀作用形成的 随着相对压力的增加氮气吸附量呈指数型增加在接近终点时仍然有上升的趋势表明中深
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