鄂尔多斯盆地东部山西组页岩孔隙表征及控制因素

论文摘要

鄂尔多斯盆地发育多套富含有机质的泥页岩,其中上古生界山西组泥页岩分布广泛、累积厚度大,是我国北方页岩气勘探开发的主要目标层位之一。本文以钻井岩心为基础,通过扫描电镜、场发射扫描电镜对页岩孔隙形貌特征进行了直观定性观察,并借助图像定量识别技术、N2吸附、CO2吸附、高压压汞以及核磁共振等实验技术对页岩孔隙结构特征进行定量表征,综合以上多种孔隙定量分析方法以及页岩岩相划分结果,实现了不同岩相页岩全尺度孔隙结构定量表征,并根据分形模型阐述了页岩不同尺度孔隙分形特征,确定了研究区页岩优势孔隙划分标准,优选了研究区最为有利的岩相类型;查明了页岩不同尺度孔隙发育的主控因素,并探讨了鄂尔多斯盆地东部山西组页岩孔隙演化模式。研究表明:研究区山西组页岩孔隙主要发育5种类型:粘土矿物层间孔、粒内孔、粒间孔、有机质孔以及微裂缝,其中粘土矿物层间孔最为发育,有机质孔相对海相页岩欠发育;页岩全孔径分布呈多峰态,主要孔径分布范围为0.450.65nm、0.750.95nm、35nm、1050nm,1030um,以介孔和宏孔为主,页岩孔体积主要由介孔和宏孔贡献,比表面积主要由页岩微孔和介孔贡献;孔隙形态多为狭缝型平板孔、四面开口锥型平板孔;区内山西组束缚水含量高,平均95.7%,有效孔隙度低,平均0.76%;宏孔分形维数较高,平均2.8,介孔分形维数相对较低,平均2.67,宏孔孔隙结构比介孔更复杂;页岩孔隙分形维数越大,其孔隙度、渗透率、孔体积、孔径等结构参数越小,而比表面积越大。研究区山西组I类孔隙,孔隙结构参数最好,孔隙度大于3.5%,孔体积大于0.035ml/g,比表面积高于12m2/g;II类孔隙,其结构参数次好,孔隙度介于2.53.5%之间,孔体积0.0180.035ml/g,比表面积介于912m2/g,III类孔隙,其孔隙结构最差,孔隙度<2.5%,孔体积<0.018ml/g,比表面积<9 m2/g;研究认为山西组富有机质含粘土硅质页岩岩相孔隙结构参数最优。页岩微孔、介孔与宏孔的发育分别受控于有机质含量、石英及粘土矿物含量;随热演化成熟度增加,页岩孔隙度和孔体积并非呈线性增加,当Ro超过3.1%后,页岩孔隙度和孔体积出现减小趋势;页岩孔隙演化可划分为5个阶段:快速压实阶段、生烃溶蚀阶段、降解生气阶段、二次裂解阶段、碳化压实阶段,其中二次裂解阶段对页岩气生成和储集最为有利。

论文目录

• 中文摘要
• abstract
• 1 引言
•   1.1 选题背景与研究意义
•     1.1.1 选题背景
•     1.1.2 研究意义
•   1.2 研究现状与存在问题
•     1.2.1 研究现状
•     1.2.2 存在问题
•   1.3 研究内容与技术路线
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 技术路线
•   1.4 完成工作量
•   1.5 主要成果认识及创新点
•     1.5.1 主要成果认识
•     1.5.2 创新点
• 2 区域地质概况
•   2.1 区域构造背景
•   2.2 地层发育特征
•   2.3 沉积古地理特征
• 3 页岩发育特征
•   3.1 页岩分布特征
•   3.2 岩石矿物学特征
•     3.2.1 岩石矿物组分
•     3.2.2 粘土矿物组分
•   3.3 有机地球化学特征
•     3.3.1 有机质类型
•     3.3.2 有机质丰度
•     3.3.3 有机质成熟度
•   3.4 页岩物性特征
•     3.4.1 孔隙度
•     3.4.2 渗透率
•   3.5 页岩岩相类型
• 4 页岩孔隙表征
•   4.1 页岩孔隙空间类型
•   4.2 页岩孔隙定性观察
•     4.2.1 有机质孔
•     4.2.2 无机矿物孔
•     4.2.3 微裂缝
•   4.3 页岩孔隙定量表征
•     4.3.1 图像识别分析法页岩孔隙表征
•     4.3.2 高压压汞法页岩孔隙结构表征
• 2吸附法页岩孔隙结构表征'>    4.3.3 N₂吸附法页岩孔隙结构表征
• 2吸附法页岩孔隙结构表征'>    4.3.4 CO₂吸附法页岩孔隙结构表征
•     4.3.5 核磁共振法页岩孔隙结构表征
•   4.4 页岩孔隙全孔径表征
•     4.4.1 页岩全孔径分布特征
•     4.4.2 不同岩相页岩全孔径展布特征
•   4.5 页岩孔隙结构分形表征
•     4.5.1 基于图像定量识别孔隙分形特征
•     4.5.2 基于高压压汞的孔隙结构分形特征
•     4.5.3 基于气体吸附的孔隙结构分形特征
•     4.5.4 基于核磁共振的孔隙结构分形特征
•     4.5.5 孔隙分形影响因素分析
•   4.6 页岩优势孔隙划分标准
• 5 页岩孔隙发育控制因素
•   5.1 有机地化因素
•     5.1.1 有机质丰度
•     5.1.2 有机质成熟度
•   5.2 基质矿物成分
•     5.2.1 脆性矿物
•     5.2.2 粘土矿物组分
•   5.3 不同尺度孔隙发育主控因素讨论
•     5.3.1 宏孔发育控制因素
•     5.3.2 介孔发育控制因素
•     5.3.3 微孔发育控制因素
• 6 页岩孔隙演化规律
•   6.1 基质孔隙构成比例
•   6.2 成岩作用
•   6.3 热演化作用
•   6.4 页岩孔隙演化模式
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 博士论文

作者: 孙寅森

导师: 郭少斌

关键词: 页岩孔隙特征,控制因素,孔隙演化,山西组,鄂尔多斯盆地

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,石油天然气工业

单位: 中国地质大学(北京)

基金: 国土资源部合作项目“不同类型页岩气生成机理与富集规律研究”

分类号: P618.13

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.001572

总页数: 141

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