湖北荆门探区五峰组—龙马溪组深层页岩微观孔隙结构与分形特征

作者：李小明; 王亚蓉; 吝文; 马丽红^*; 刘德勋; 柳吉荣; 张宇

来源：天然气地球科学, 2022, 33(04): 629-641.

• 荆门探区
• 页岩储层
• 孔隙结构
• 氮气吸附法
• 分形特征

为探究湖北荆门探区页岩储层孔隙结构及分形特征，定量评价孔隙的非均质性和复杂程度，以YT3井五峰组—龙马溪组为研究对象，通过低压氮气吸附实验，并结合有机碳含量测试、X射线衍射分析等，分析了储层孔隙结构特征，基于低温氮吸附分形几何学方法建立了FHH分形模型，讨论了分形维数与页岩组成、孔隙结构、物性、含气性及埋深等参数的相关关系。结果表明：(1)龙马溪组下段和五峰组有机碳（TOC）含量明显高于龙马溪组上段，且随着埋藏深度的增加，显示出硅酸盐矿物逐渐增加，而黏土矿物减小的趋势；(2)页岩现场解吸含气量显示，有机质丰度较低的龙马溪组上段含气量较有机质丰度较高的龙马溪组下段和五峰组低，在页岩气组成上，龙马溪组上段以氮气为主，而五峰组和龙马溪组下段则以甲烷为主；(3)页岩低压氮气等温曲线与IUPAC分类的Ⅳ型接近，吸附回滞环近似H3、H4型，为平板状和狭缝型孔隙，孔隙主要为分布于50 nm以下微—中孔，龙马溪组下段和五峰组吸附体积明显大于龙马溪组上段，是由于高有机质丰度提供了大量的有机孔储集空间所致；(4)高有机质的龙马溪组下段和五峰组较低有机质的龙马溪组上段，其BET比表面积、BJH总孔体积显著增大，而平均孔径却明显减小；(5)页岩孔隙具有明显的分形特征，分形维数D2均大于D1，表明孔隙结构复杂程度大于孔隙表面，分形维数与有机碳（TOC）含量、BET比表面积、埋深呈显著的正相关关系，与石英含量、BJH总孔体积呈弱的正相关关系，与黏土矿物含量和平均孔径呈显著的负相关关系，而与孔隙度和渗透率基本无相关性。影响分形维数的因素很多，相关性分析揭示了有机碳和黏土矿物质量分数、比表面积、平均孔径及埋深为其主控因素。通过分形维数可定量评价孔隙结构的复杂程度和不均一性，为研究页岩孔隙结构的分布特征和储层评价提供了思路。

• 单位
  中国石油勘探开发研究院; 华北科技学院