富有机质页岩生烃阶段孔隙演化——来自鄂尔多斯延长组地质条件约束下的热模拟实验证据.pdf

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1、嚣185睾翥9797期8地质学报ACTAGEOLOGICASINICAVo1．M89ayN9o7．05～2O97158富有机质页岩生烃阶段孔隙演化——来自鄂尔多斯延长组地质条件约束下的热模拟实验证据薛莲花¨，杨巍，仲佳爱，徐勇，陈国俊1)甘肃省油气资源研究重点实验室／中国科学院油气资源研究重点实验室，兰州，730000；2)中国科学院大学，北京，100049内容提要：通过加水的高温高压热模拟实验对鄂尔多斯盆地延长组长7段陆相低熟油页岩进行地质条件约束下的模拟，获得不同热演化程度的页岩样品，并对其孔隙特征及纳米级孔隙的分布进行研

2、究。结果表明，原始样品微孔隙类型主要有原生残留孔隙、次生溶蚀孔隙、黏土矿物粒间孔和黄铁矿晶间孔，及一些表生作用形成的收缩孔，其中一些孔隙被残留烃所充填。随着温、压的升高，有机质孔开始发育，样品孑L隙度呈现出先增加后减小的演化规律，从原始样品的3．8升高至350℃、32．5MPa的17．53后又逐渐降低，370℃、42．9MPa时为8．15，孔径峰值从2o～100nm变为2～10nm，尔后又升至2O～200nm，页岩孔隙度的增加主要是有机孔的贡献。低熟阶段样品中有机质纳米级孔隙发育有限，而是多在有机质与骨架颗粒接触边缘发育长条形

3、、狭缝状的孔隙。随着成熟度的升高，在有机质内部开始出现孔隙，黏土颗粒间的有机质也开始分解，出现纳米级层间孔。随温度、压力的继续增大，压实作用、矿物相变及有机孔形成速度减缓的共同作用而减孔显著，岩样孔隙度减小幅度达5．68，因此对于富有机质页岩来说，深埋阶段压实作用不容小视。关键词：热模拟实验；油页岩；孔隙类型；有机质纳米孔；孔径分布我国含油气盆地中绝大多数包括鄂尔多斯盆地层孔隙的重要贡献者，次生石英、碳酸盐、黄铁矿的成在内为陆相盆地，陆相页岩与海相页岩存在显著的岩胶结及岩石的机械压实极大地减少了泥岩的孑L隙差别：海相页岩的单层

4、厚度大，有机质丰度和成熟度度(吴林刚等，2012；韩辉等，2013；潘磊等，2013)，有都较高，页岩的生气强度普遍较大；陆相页岩热演化机质的转化成烃作用不仅决定页岩气的化学组成和程度普遍不高，多数还处于生油窗内，部分泥页岩成生成量而且在高演化阶段形成的有机纳米微孔为页岩程度低(李玉喜等，2009；梁狄刚等，2009)。页岩岩气的保存提供了空间(陈尚斌等，2013；程鹏等，中纳米级孔隙是游离气和吸附气赋存的载体，也是2013；刘大永等，2013；刘祖发等，2013)。国内也开展页岩气藏储层的主要孔隙类型和基本特征(Loucks

5、了富有机质页岩孔隙演化模拟实验研究(崔景伟等，eta1．，2009；Ambroseeta1．，2010；CurtisMEet2013；胡海燕，2013；Chen，eta1．，2014)，但一方面在a1．，2010)，其形成和演化受控于无机矿物的成岩作实验条件设置上与实际地质条件差别甚大，另一方面用和有机质热演化。一般认为有机质孔主要受热演也因低熟一成熟阶段不是生气高峰，未给予足够的重化程度的控制，随着热演化程度的增加，有机质转化视。此阶段正是埋藏成岩作用的快速变化时期，而且成烃类，从而产生有机质孔(Jarvieeta1．，20

6、07；在准噶尔盆地、鄂尔多斯盆地广泛发育的陆相页岩Louckseta1．，2009；Sisketa1．，2O10；BernardetR。均小于2．oH，理应对低演化阶段页岩生烃过程中a1．，2012)。孔隙变化加以深入研究。富有机质页岩中广泛发育纳米孔隙，是页岩气重由于鄂尔多斯盆地延长组长7段优质油源岩在要储集空间。对页岩储层的纳米级孔隙类型、孔隙结盆地大部分地区均已达到成熟一高成熟早期演化阶构研究已有大量成果，并认为有机质微孔是页岩气储段(R。值为0．9～1．15，T⋯为445～455oC)注：本文为国家自然科学基金项目(编

7、号41272144)、中国科学院战略性先导科技专项(B类)(编号XDB10010300)、国家自然科学基金青年基金(编号41402130)、中科院“西部之光”项目“甘肃陇东地区三叠系湖相页岩气的赋存条件研究”及甘肃省重点实验室专项(编号1309RTSA041)联合资助成果。收稿日期：2014—08—25；改回日期：2014—12—17；责任编辑：周健。作者简介：薛莲花，女，1964年生。副研究员，专业：沉积岩石学。Email：xuelh@lzb．ac．crl。地质学报972http：／／www．geojournals．cn／d

8、zxb／ch／index．aspx统。而后又采用N2注入法，样品粉碎至60~80目式中，pb为视密度(g／cm。)，p为真密度(g／cm。)。以下，在中科院兰州油气资源研究中心ASAP从表3中可以看出，随着温、压的升高，样品孔2020M型比表面积及孔隙率分析仪上通过低温氮隙度