应用扫描电镜与X射线能谱仪研究黔北黑色页岩储层孔隙及矿物特征.pdf

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1、2014年9月岩矿测试V01．33．No．5September2014R0CKANDMINERALANALYSIS634～639文章编号：0254—5357(2014)05—0634—06应用扫描电镜与x射线能谱仪研究黔北黑色页岩储层孔隙及矿物特征王坤阳，杜谷，杨玉杰，董世涛，喻晓林，郭建威(1．中国地质调查局成都地质调查中心，四川成都610081；2．长庆油田公司第八采油厂，陕西西安710000)摘要：页岩储层研究已经成为页岩气研究的重点，页岩组构特征的特殊性使得页岩储层发育纳米／微米级孔隙。岩石及矿物中的纳微米级空隙是黔北黑色

2、页岩的结构组分之一，传统的光学显微镜方法由于分辨率及放大倍数的限制无法对页岩储层的孔隙类型进行观察；核磁共振等仪器虽能准确测试页岩储层的孔隙度，但是无法获得孔隙的形貌及分布特征等信息。本文整合扫描电镜微区分析与x射线谱学分析的优点，运用HitachiS一4800型场发射扫描电镜与IE250X—Max50牛津能谱仪组合，对黔北黑色页岩储层中矿物的分布、形态特征及矿物的组成元素进行分析测试。分析结果表明，利用场发射扫描电镜发现黑色页岩中发育微裂缝、纳米／微米级粒内溶孔；通过x射线能谱发现黑色页岩矿物主要有伊利石、石英、钠长石，其次为绿

3、泥石、白云母、白云石等。黔北黑色页岩中裂隙直径为0．1～20m，其中主要分布在1～5Ixm，均大于甲烷分子直径(0．414nm)，因此可作为天然气的运移通道与储集空间。此外通过x射线能谱仪对黔北黑色页岩中的石英、方解石、白云石、伊利石等脆性矿物进行分析，发现石英的含量(9．1％一78％)较高，伊利石(17．6％一25．5％)等黏土矿物含量较低，所以该页岩具有很高的脆性，易产生裂缝，可为游离气提供运移通道及储集空间，提高页岩气的产能及储量，进而为黔北地区储层评价及预测等提供依据。关键词：黔北；牛蹄塘黑色页岩；扫描电镜；X射线能谱仪；

4、形态特征；矿物组成中图分类号：P588．2；P575；P575．5文献标识码：A页岩气作为三大非常规天然气之一，资源丰富，纳米级孔隙及黏土矿物颗粒表面，此外还有少量的全球页岩气技术可采资源量达187．5X10m，其页岩气以溶解气的方式存在于干酪根与沥青质中我国页岩气资源总量约为15×10～30×10中。因此，对页岩储集空间及其控制因素的研m，中值为23．5×10m。页岩储层的储集空间究是页岩储层研究的主要内容。等特征对页岩中天然气的聚集及后期的开发具有重页岩储层中裂缝发育与分布主要取决于脆性矿物的含量，但是由于页岩气具有近源性，其

5、中含有的要的影响，对页岩储层的研究已经是页岩气勘探开发及储量研究的重点J。但是由于页岩内部复杂丰富的有机质等矿物会影响其他矿物的光性特征，导致无法准确地对矿物进行鉴定。黏土矿物作为页的组构特征，使页岩气呈不同的相态在页岩储层中岩中主要矿物，是页岩气吸附的介质之一，同时其结赋存J。页岩储层具有孔隙复杂、孔径小等特点，晶度也是成岩作用研究及有机质演化研究的佐证之页岩气可呈游离态的形式赋存于天然裂缝和孔隙一。传统光学显微镜由于其放大倍数及分辨率的限中，也能以吸附态的形式存在干酪根等有机质中的收稿日期：2013—11—21；修回Et期：2

6、014—07—28；接受日期：2014—07—30基金项目：沉积岩岩石矿物鉴定现代检测技术方法研究(201011029—1)作者简介：王坤阳，硕士研究生，助理工程师。E—mail：wnagkunyang一1213@163．oom。-——634-——第5期王坤阳，等：应用扫描电镜与X射线能谱仪研究黔北黑色页岩储层孔隙及矿物特征第33卷制，无法观察到有机质中的纳米孔隙。现代分析仪为单晶石英。颗粒间为泥炭质充填，部分泥质结晶器(如核磁共振法及压汞法)常用于准确测定页岩为显微纤维状隐晶状黏土矿物，密集定向排列；部分储层的孔隙度，但是均无法

7、直观地展现页岩储层中炭质集合体呈细小凝块状与黏土矿物相问分布。由孑L隙的三维形貌及分布特征。此外，在样品制备过于光学显微镜分辨率的限制无法观察到纳米／微米程中机械抛光会对样品中的孔隙造成破坏，使得薄孔隙，且由于薄片黏土矿物的含量较高，在机械抛光片中的孔隙发生变化，无法准确地对孔隙进行分过程中会产生许多的孔隙，容易给储层的孔隙度计析J。随着能谱仪的日渐成熟，扫描电镜能够无损算提供错误的信息。地对微区中矿物、孔隙等形貌特征进行观察，具有分1．2扫描电镜一能谱分析方法辨率高、二次电子分辨率达到1nm、景深大、图像三本次研究主要以黔北新土

8、沟、金沙岩孔下寒武维立体感强等优点，可客观、真实地反映样品的性统牛蹄塘标准剖面的黑色页岩为研究对象。结合扫状。例如，Alexander等利用扫描电镜背散射电子信描电镜与x射线能谱分析，对黑色页岩中孔隙的观号观察二元体系Pt—Os、Pt—Ir及三元体