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《西南石油大学》 2019年
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滇黔北地区龙马溪组页岩气储层特征与微观孔隙模型

陈科洛  
【摘要】:滇黔北地区处于四川、云南、贵州三省交界处,构造上位于扬子板块西南边缘滇黔北坳陷,是南方海相页岩的有利地区,发育多套海相页岩。志留系龙马溪组页岩由于富含有机质而普遍被视为优质烃源岩和储集岩。页岩以微米-纳米孔隙为主、渗透率极低的特点而与常规的碎屑岩和碳酸盐岩储层存在较大差异。因此,明确龙马溪组页岩储层特征将为页岩气的勘探开发提供帮助,三维模型的建立也将为页岩后期三维定量化研究打下基础。研究通过对滇黔北地区Y9井五峰组—龙马溪组取芯段的观察分析,以陈旭建立的华南上奥陶统—兰多维列统生物带划分原则,划分出了 WF2-LM3共6个笔石带并建立了 Y9井的生物地层系统。页岩气储层特征主要包括矿物组分和岩相特征、有机质特征、物性特征、孔隙类型、孔隙结构和含气性特征六个部分。研究通过对龙马溪组样品进行XRD分析后发现:以长石+石英、黏土矿物、碳酸盐岩矿物为三端元组分的划分方法,共划分出硅质页岩、黏土质页岩、钙质页岩、黏土质硅质混合页岩、黏土质钙质混合页岩和钙质硅质混合页岩六种页岩岩相,其中硅质页岩和黏土质页岩TOC较高,均值大于3%。龙马溪组页岩有机质以I型干酪根为主,Ro主要介于2.0%~3.0%,处于过成熟阶段,TOC含量主要介于0.5%~8%。研究通过GRI法测定储层孔渗后发现:储层孔隙度介于1%~4%,渗透率极低;通过扫描电镜观察发现龙马溪组页岩孔隙类型多样,包括矿物铸模孔、粒间孔、粒内孔、黄铁矿晶间孔、黏土矿物层间孔和有机质孔,其中黏土矿物层间孔和有机质孔为主要孔隙类型。通过氮气吸附实验分析了页岩的孔隙结构,发现:页岩比表面积介于4.365~23.015 m2.g-1;孔体积介于 0.005~0.049 cm3·g-1,平均孔径介于 1.475~4.046nm;氮气等温吸附曲线指示页岩以槽状孔和微孔为主,与电镜分析结果一致。现场测试获取龙马溪组下段黑色页岩段含气量介于1.33~3.67m3/t,主要受控于干酪根类型、TOC含量、矿物组分、热演化程度、和矿物结构五大方面。研究以分形理论为基础,结合研究区矿物组分以伊利石和伊蒙混层为主、黏土矿物层间孔与有机质孔为主要孔隙类型的特点和高演化特征,以Materials Studio为平台,利用伊利石分子模型和石墨烯层状模型搭建页岩分子级孔隙模型,最后通过分形FHH公式和数理统计理论的指导,将模型验证问题转换成了数学问题进行求解,并最终验证了分子模型在一定程度上的可靠性。
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