重庆东南地区龙马溪组页岩孔隙结构特征_于华伟.pdf

重庆东南地区龙马溪组页岩孔隙结构特征于华伟（甘肃煤田地质局一四九队，甘肃 兰州）摘 要：本文以重庆东南地区的龙马溪组页岩为研究对象，对龙马溪组页岩孔隙的微形貌特征及孔隙结构特征进行研究，获得了龙马溪组页岩的孔隙结构参数。结果表明：龙马溪组页岩微观孔隙包括有机质孔、粒内孔、粒间孔、微裂缝四种类型，有机质孔孔径最小，粒间孔孔径最大；龙马溪组页岩微孔隙的孔隙度多，宏孔、介孔、微孔比表面积的平均值分别为 、和 ，表明微孔是龙马溪组页岩比表面积的主要来源。关键词：重庆东南地区；龙马溪组；孔隙形貌中图分类号：文献标识码：文章编号：（）页岩气作为典型的非常规天然气藏，具有自生、自储的特点，我国天然气页岩还具有典型的“三高”特征，即有机质丰度高、有机质热演化程度高、后期转化程度高。我国在该领域的研究较晚，而国外早在 世纪便对页岩气的勘探、开采及利用积累了研究成果。但我国作为世界最早发现页岩气的国家之一，在富有机质页岩发育的地质条件、页岩气在烃源岩中的形成与运移、有机质页岩盖层发育的地质条件、页岩气产率较高地区的判定等诸多方面取得了成果与结论。页岩气赋存于页岩孔隙中，研究页岩孔隙结构特征及其含气性是深入认识页岩气富集机理的关键，对页岩气勘探与开发具有指导意义，也是对我国非常规油气地质理论体系的丰富和发展，页岩气储层表征与含气性检测是落实页岩气储量规模的关键技术，也是实现页岩气资源开发利用的前提条件。近年来，因油气而引发的国际纠纷和安全问题并不鲜见，而且呈现日益严重的趋势。四川盆地下寒武统筇竹寺组与志留系龙马溪组天然气预测储量为，随着研究的不断深入，得知龙马溪组页岩气是未来几十年我国页岩气研究勘探的重点目标层位。龙马溪组页岩是我国重要的页岩气储集地层，其勘探开发水平代表着我国页岩气储层研究以及工业化生产的最高水平。历年来龙马溪组页岩基础研究积累的资料丰富且涵盖面广，为孔隙结构特征的深入研究奠定了基础。但目前针对其页岩无机孔隙结构演化过程的研究尚不充足。本次研究旨在探究龙马溪组页岩孔隙结构。基于对前人研究成果的总结，现阶段研究区主要存在以下问题需要解决：研究区页岩气储层孔隙结构特征研究不足；现阶段测试手段无法精细表征页岩全孔径范围内孔隙结构特征，需要结合多种实验方法表征孔隙结构特征。分析测试及结果 龙马溪组页岩孔隙微形貌特征本次龙马溪组页岩孔隙形貌观察在国内知名大学进行，使用扫描电镜及 能谱。实验数据判断表明，该地区页岩组页岩包括有机质孔、粒内孔、粒间孔及微裂缝四大类型（表）。表 页岩微孔类型孔隙类型存在位置特征简述粒间孔脆性矿物边缘沉积时颗粒支撑黏土矿物粒间沉积时黏土矿物颗粒支撑粒内孔粒内溶蚀矿物易溶部分溶蚀形成的粒内孤立孔隙晶体内黄铁矿晶体间发育粒内孔黏土矿物粒内片状黏土颗粒通过静电聚集形成与粗颗粒相当的状态生物成因生物遗体中的空腔或与生物活动有关的产物有机质孔有机质内部进入生烃期，孔隙体积缩小，气体排出微裂缝黏土矿物晶间缝成岩作用过程中由黏土矿物的脱水作用形成节理缝主要发育于片状矿物内部或边缘层理沉积造成的不同矿物或矿物与有机质之间 有机质孔。有机质孔是页岩气赋存的重要场所，它的孔隙发育及形态大小均受赋存方式控制。富含有机质的孔隙发育具有较多形态，如外形较为光滑的圆形与相对较扁的椭圆形，分布较为密集且分布形态多样的蜂窝形及较为扁平的细缝形，其形态的多样性如图 所示。粒间孔。不同粒径及磨圆度的矿物在接触过程中形成的孔隙被称为粒间孔，该类孔隙的形成和岩石DOI:10.13487/ki.imce.022856矿物的组成有关，页岩主要由石英、长石、黏土矿物和黄铁矿等组成，黏土矿物以伊利石为主，颗粒相互接触形成粒间孔，形态分布如图 所示。粒内孔。粒内孔主要存在于石英、长石、碳酸盐矿物，改造能力较强，同时黄铁矿晶体溶解会形成粒内孔。在后期压裂开发过程中，易形成联通裂缝，成为页岩气渗流的重要通道（图）。微裂隙。黏土矿物在成岩演化过程中常会形成粒间微裂隙，劈裂缝面相对较直，弯曲量较少，没有胶结充填。黏土矿物的裂纹长度则由其本身控制，主要分布在矿物边缘，只能从垂直面光电显微镜照片中观察得到（图）。；晶间缝；节理缝；层理图 重庆东南地区龙马溪组页岩孔隙及微裂缝特征 孔隙形貌特征定量表征孔隙的 图像主要利用 网格统计对微孔数字图像进行识别和定量分析，可以通过图像处理软件识别孔隙、裂隙，并获得孔隙的面积、周长和孔径等定量参数（图）。图 重庆东南地区龙马溪组页岩孔隙类型及二值化图像特征 定量统计结果（表）表明，研究区龙马溪组页岩的有机质孔孔径基本分布于，二者取平均值为，孔隙面积则为 ，取平均值为；粒内孔孔径的大小分布在，取平均值为，孔隙面积则分布在 .，取平均值为；粒间孔孔径基本分布在 .，取平均值为 ，孔隙面积基本分布在，取平均值为。通过以上数据可以得出，三类孔隙中所占比重最大的为有机质孔，因其有机质孔径最小、粒间孔径最大，故有机质孔是孔隙比表面积的主要贡献者。表 不同孔隙的定量特征序号 孔隙种类 取样个数 最小孔隙面积（）最大孔隙面积（）平均孔隙面积（）最小孔径（）最大孔径（）平均孔径（）有机质孔有机质孔有机质孔有机质孔有机质孔粒内孔粒内孔粒内孔粒内孔粒内孔粒间孔粒间孔粒间孔粒间孔 结论本文以重庆东南地区的龙马溪组页岩为研究对象，对龙马溪组页岩孔隙微形貌特征及孔隙结构特征进行研究，利用氩离子剖光扫描电镜，结合图片处理软件获得了龙马溪组页岩孔隙微形貌特征，结果表明：重庆东南地区龙马溪组页岩微孔隙包括有机质孔、粒内孔、粒间孔、微裂缝。有机质孔是页岩气赋存的重要场所，其孔隙发育及形态大小均受赋存方式控制。富含有机质的孔隙发育具有较多形态，如外形较为光滑的圆形与相对较扁的椭圆形，分布较为密集且分布形态多样的蜂窝形及较为扁平的细缝形，形态多样。粒间孔是由不同粒径及磨圆度的矿物在接触过程中形成的孔隙。该类孔隙的形成主要和岩石矿物的组成有关。页岩主要由石英、长石、黏土矿物和黄铁矿等组成，黏土矿物以伊利石为主，颗粒相互接触则形成粒间孔。粒内孔主要存在于石英、长石、碳酸盐矿物，改造能力较强，同时黄铁矿晶体溶解会形成粒内孔。在后期压裂开发过程中，易形成联通裂缝，成为页岩气渗流的重要通道。微裂隙是黏土矿物在成岩演化过程中常形成粒间微裂隙，劈裂缝面相对较直，弯曲量较少，没有胶结充填。黏土矿物的裂纹长度则由其本身控制，主要分布在矿物边缘。三类孔隙中所占比重最大的为有机质孔，因其有机质孔径最小、粒间孔径最大，故有机质孔是孔隙比表面积的主要贡献者。定量统计结果表明，研究区龙马溪组页岩的有机质孔孔径基本分布于，二者取平均值为，孔隙面积则为，取平均值约为；粒内孔孔径的大小分布在.，取平均值为，孔隙面积则分布在，取平均值为；粒间孔孔径基本分布在，取平均值为，孔隙面积基本分布在，取平均值为。通过以上数据得出，三类孔隙中所占比重最大的为有机质孔，因其有机质孔径最小、粒间孔径最大，故有机质孔是孔隙比表面积的主要贡献者。龙马溪组页岩微孔隙的孔隙度多，宏孔、介孔、微孔比表面积平均值分别为、和 ，表明微孔是龙马溪组页岩比表面积的主要来源。结合以上两个结论，获得结论龙马溪组页岩孔隙结构特征为科学问题，采用资料调研、实验测试、分析模拟并进行理论分析的研究思路，获得以下主要结论：利用氩离子剖光扫描电镜并结合图片处理软件获得龙马溪组页岩孔隙微形貌特征。酉阳龙马溪组页岩微观孔隙存在有机质孔、粒内孔、粒间孔及微裂缝共四种类型。通过孔隙形貌特征定量表征，有机质孔的孔径最小，粒间孔的孔径最大，有机质孔在孔隙的比表面积中的作用最大。参考文献：白奉田局部化学法热解油页岩的理论与室内试验研究吉林大学，肖捷地质学反演问题的多解性和对称性研究中国科学院大学（中国科学院广州地球化学研究所），蔡苏阳，肖七林，朱卫平，等川南地区五峰组龙马溪组页岩储层纳米孔隙发育特征及其控制因素 以四川盆地南部长宁双河剖面为例石油实验地质，（）：付常青，朱炎铭，陈尚斌成岩作用对滇东地区筇竹寺组页岩孔隙特征的控制机制煤炭学报，（）：郭彤楼涪陵页岩气田发现的启示与思考地学前缘，（）：王笑奇长宁地区五峰龙马溪组页岩气成藏过程及富集机制研究中国矿业大学，燕继红，李启桂，朱祥四川盆地及周缘下寒武统页岩气成藏主控因素与勘探方向石油实验地质，（）：付常青，朱炎铭，陈尚斌浙西荷塘组页岩孔隙结构及分形特征研究中国矿业大学学报，（）：谢佳彤，付小平，秦启荣，等川东南东溪地区龙马溪组裂缝分布预测及页岩气保存条件评价煤田地质与勘探，（）：作者简介：于华伟（），男，甘肃兰州人，本科，助理工程师，研究方向：地质工程。