论文部分内容阅读
为了解川南地区五峰—龙马溪组海相页岩储层特征及成岩演化过程,通过岩心分析、普通薄片观察、氩离子抛光—场发射扫描电镜分析、X射线全岩及黏土衍射分析、高压压汞、氮气和二氧化碳等温吸附等实验分析测试,从页岩TOC含量、镜质体反射率、矿物组成、岩相类型、孔渗特征及微观储集空间结构特征等六个方面对页岩储层进行精细刻画,并具体阐述页岩储层孔隙结构特征、成岩作用类型及成岩阶段和孔隙演化模式。五峰—龙马溪组页岩发育富黏土页岩岩相和混合页岩岩相,石英和黏土矿物总含量达81.44%,碳酸盐矿物（方解石和白云石）的平均含量为18.56%,见钾长石、斜长石和黄铁矿少量。黏土矿物以伊蒙混层+伊利石+绿泥石为主,不含蒙脱石和高岭石,伊蒙混层比为5%～10%,处于晚成岩阶段。页岩TOC含量为1.5%～3.0%,有机质含量较高,热演化处于过成熟阶段（Ro=2.35%～3.68%）。页岩孔隙度分布范围为0.38%～9.55%,渗透率平均值为0.1163×10-3μm2。结合DFT理论模型,应用统计学方法计算页岩孔隙结构参数可知,微孔和中孔对五峰—龙马溪组页岩孔隙体积和比表面积贡献较大,总孔隙体积为0.001 cm3/g～0.03 cm3/g,总孔隙比表面积介于5 m2/g～32 m2/g之间。页岩微观孔隙结构全孔径表征可知,介孔和宏孔主要提供孔体积,微孔和介孔对比表面积贡献较大,高压压汞实验表明200 nm～10μm的宏孔对孔体积贡献较大,氮气吸附法反映孔隙比表面积主要由1.5 nm～1.6 nm的微孔提供,二氧化碳吸附法得到微孔的孔体积和比表面积主要由孔径分别在0.33 nm～0.40 nm、0.43 nm～0.65 nm和0.72 nm～0.86 nm范围内的孔隙提供。由于川南地区五峰—龙马溪组页岩有机质演化程度较高,无法对页岩成岩演化过程作研究,本次选用河北张家口下花园地区赵家山下马岭组低成熟度（Ro=0.63%）的海相页岩样品为实验对象,设计10个温度点（原样300℃、330℃,350℃、380℃、410℃、425℃、450℃、480℃、510℃和550℃）进行有机质生烃热模拟实验,收集有机质生烃演化过程中的液态烃和气态烃产物,并将保留下来的固体残渣,通过X射线全岩及黏土矿物含量分析、氩离子抛光—场发射扫描电镜观察、氩气和二氧化碳等温吸附等实验分析测试,分析各个演化阶段页岩孔隙结构特征及成岩演化过程。随着有机质热演化过程的进行,温度和压力的增加,成岩液体由弱碱性—弱酸性—弱碱性—弱酸性—弱碱性转变,钠离子、钾离子、钙离子和镁离子含量也随着环境的改变而改变。气体产物主要由无机非烃类和有机烃类组成,N2和等非烃类气体含量较高,而烃类气体随着演化过程逐渐积累,其中干燥系数（C1/（C1-C5））随温度的升高而增大,表明油气在生成过程中受温度和压力的影响。综合研究认为页岩经历四个生烃演化—成岩阶段:生沥青—快速压实阶段、生油气—弱溶蚀和压实阶段、生湿气—溶蚀和胶结阶段、生干气—弱胶结和交代阶段,孔隙演化可划分为早期原生孔隙大量发育后又快速消失阶段和中晚期大量次生孔隙发育及有机孔演化阶段。其中黏土矿物转化和有机质生烃演化的协同作用为页岩气富集提供了良好的储集空间。