页岩孔隙空间的形成与演化及孔隙对含气性的影响-地质科学.pdfVIP

林 潼 141 地 质 科 学 2017年1月 CHINESE JOURNAL OF GEOLOGY 52（1）：141－155 DOI：10.12017/dzkx.2017.009 页岩孔隙空间的形成与演化 及孔隙对含气性的影响* 林 潼1，2 段文哲 任怀建 卢小新2 2 2 （1. 中国石油勘探开发研究院廊坊分院 河北廊坊 065007； 2. 中化石油勘探开发有限公司 北京 100031） 摘 要 虽然页岩气的勘探已经在北美以及中国取得了突破，但是对页岩中孔隙空间的形 成与发育仍然存在较大的争议，页岩中是否存在有效的孔隙，这些孔隙与气体的赋存有何联 系都需要解答。本文对不同地区、不同岩石类型以及不同热成熟度的页岩进行微观分析，对 比前人的研究，同时结合四川盆地龙马溪组页岩的实际分析数据，将页岩划分为富有机质页 岩和含粉砂质泥页岩。富有机质页岩中有机质纳米孔是主要的孔隙类型，同时也是气体聚集 与吸附的主要空间，有机质孔隙度与有机质含量、热成熟度密切相关；含粉砂质泥页岩中以 粒间、粒内溶蚀孔为主，由于有机质含量较少，因而受热成熟影响很小。对页岩的孔隙形成 机理分析发现，富有机质页岩孔隙度与有机质含量呈正相关，特别是与初始有机碳含量密切 相关，因此恢复初始有机碳的含量是评价页岩含气量与含气性的关键。在热演化程度较低时 （Ro 0.6%），页岩中有机质孔隙不发育，页岩几乎不含气；随着热演化程度升高（Ro= 0.8%），页岩微孔隙发育，此时页岩以吸附气为主；随着热演化程度增大（Ro 1.2%），微孔 逐渐向中孔和宏观孔转化，总的比表面积减小，页岩中游离气含量开始增加，吸附气含量减 少。 关键词 页岩孔隙空间 有机质空隙 初始有机碳含量 富有机质页岩 含气量 中图分类号：TE122.2 文献标识码：A 文章编号：0563-5020（2017）01-141-15 在页岩气的概念未引入中国之前，国内的学者对页岩层的理解仅仅是将它作为生 烃层或盖层（王顺玉等，2000；马永生等，2002；朱光有等，2006；曾庆辉等，2006； 腾格尔等，2010）。当北美页岩气的勘探取得突破以后，我们开始思考在极致密页岩中 天然气是如何赋存的？页岩中的孔隙空间是如何发育的？页岩中气体的富集与高产是 否受裂缝控制？这些怀疑并不无道理，因为页岩作为油气的储层颠覆了传统的认识， 即使国内学者已经在页岩中发现并证实了存在大量的纳米级有机孔隙（邹才能等， 2011），也仍有学者怀疑纳米级孔隙能否作为有效的储集空间。研究者普遍认为致密气 的成藏具有孔喉下限（Spearingetal.，2001；Dengetal.，2011），而这个下限值比目前 页岩的纳米孔要大很多（赵佩等，2014），因此页岩中气体的赋存难度更大。然而由于 页岩气的赋存机理不同于致密气、常规气藏（邹才能等，2012；曹涛涛等，2015），页 * 国家重点基础研究发展计划“973”项目（编号：2013CB228001）资助。 林 潼，男，1980年10月生，博士，高级工程师，石油地质学专业。E⁃mail：lintong1980@163.com 2016-03-10收稿，2016-10-09改回。 林 潼 142 142 地 质 科 学 2017年 岩气具有自生自储特征，以吸附和游离的形式存储于微小孔隙的空间与表面，因此页 岩气的赋存不受孔隙大小的限制。 通过水平井段的多级水力压裂增产措施，虽然可以十分有效地提高页岩气的产 能，但是这也仅仅是工程技术上的突破，它并未能解释页岩中气体赋存的空间是什么 类型，即使是北美勘探开发最成功的Barnett页岩勘探者对页岩中储集空间的发育也存 在较大的争议，裂缝是不是Barnett页岩富集的因素，