高过成熟海相页岩中的孔隙发育特征与主控因素初探.pdfVIP

第十四届全国有机地球化学学术会议论文集• 2013年11月7-11 日• 珠海 高过成熟海相页岩中的孔隙发育特征与主控因素初探 1* 1 1 2 3 田辉 , 潘磊 , 肖贤明, 孟召平 , 黄保家 1.中国科学院广州地球化学研究所，有机地球化学国家重点实验室，广东广州 510640； 2. 中国矿业大学（北京），地球科学与测绘工程学院，北京 100083； 3. 中海油湛江分公司，广东湛江 524057 页岩孔隙的发育特征是页岩原地气量评价的基础，孔隙度的高低及孔径分布特征不仅与游离气 密切相关，还是评价页岩吸附气量的重要参数之一。已有研究表明，页岩中的有机质广泛发育纳米 级孔隙，有机质孔甚至是某些页岩（如Barnett页岩）孔隙度的主要来源（Loucks et al., 2009 ）。本研 究利用氦气密度法、低温氮气吸附法及FE-SEM等方法对我国上扬子地区两口钻井的高过成熟下寒武 统和下志留统黑色页岩中的孔隙类型、发育特征与控制因素进行了初步研究，结果表明： （1）高过成熟页岩中仍有大量纳米级别的有机孔和无机孔，可为页岩气提供良好的储集空间。 其中，无机质孔主要包括粘土矿物粒内孔（收缩孔）、黄铁矿粒内孔、矿物与矿物之间的粒间孔及裂 隙和矿物与有机质之间的粒间孔。 （2 ）TOC是决定页岩孔隙度的重要参数之一，但两套页岩中的有机质具有不同的孔隙发育特 征。由图1可以看出，下寒武统和下志留统黑色页岩中每克有机碳对孔隙度的贡献分别为0.26%和 0.72%，对应的有机质孔隙度为13%和36% 。Modica and Lapierre （2012 ）的模拟结果表明，在有机质 生气作用结束时，每克有机碳对页岩孔隙度的贡献一般在0.8-0.85%之间，即有机质的孔隙度可达40% 左右。此外，对TOC 2%的页岩来说，有机碳含量相同的下寒武统页岩的孔隙度要低于下志留统页 岩。考虑到两套页岩的成熟度及有机质类型相似，其差异可能主要与地层经历的不同埋藏历史有关。 Milliken et al. (2013)对高过成熟度Marcellus页岩的研究也表明，页岩中的有机质孔的保存与有机质含 量有关。当有机质含量超过一定值后，如在TOC 5.6%之后，压实作用对有机质孔隙度的影响显著 变大，可大大降低有机质的孔隙度。 （3 ）高过成熟页岩的总表面积及微孔表面积与TOC均存在良好的正相关关系。对于介孔 （2-50nm）和大孔（ 50nm ）的比表面积而言，其主控因素除了与TOC有关外，还有粘土矿物含量 密切相关。从孔径分布与总比表面积与孔体积来看，页岩中的孔体积主要来自大于10nm的孔，而表 面积主要来自小于10nm的孔。在粘土含量相似的条件下，随着TOC 的增加，页岩中2-10nm的孔含量 逐渐增加（图2 ），表明有机质比粘土矿物更容易发育孔径较小的介孔，这进一步证实了有机质含量 对页岩中甲烷吸附量的重要性。 致谢：国家973项目(2012CB214705)资助。 参考文献 Loucks, R.G., Reed, R.M., Ruppel, S.C., Jarvie, D.M., 2009. Morphology, genesis, and distribution of nanometer-scale pores in siliceous mudstones of the Mississippian Barnett Shale. Journal of Sedimentary Research 79, 848–861. Milliken, K.L., Rudnicki, M., Awwiller, D.N., Zhang, T., 2013. Organic matter–hosted pore system, Marcellus Formation (Devonian), Pennsylvania. AAPG Bulletin 97, 177–200. Modica, C.J., Lapierre, S.G., 2012. Estimation of kerogen porosity in source rocks as a function of thermal transformation: