高演化页岩纳米孔隙在过熟阶段的形成演化特征及主控因素:中扬子地区寒武系水井沱组页岩含水热模拟实验

作者：肖七林; 刘安^*; 李楚雄; 陈奇; 蒋兴超; 蔡苏阳

来源：地球科学, 2020, 45(06): 2160-2171.

DOI：10.3799/dqkx.2019.248

• 页岩储层
• 热模拟实验
• 纳米孔隙
• 矿物溶蚀
• 孔隙体积
• 石油地质

我国中-上扬子地区海相寒武系页岩现今普遍处于过熟阶段,该套页岩储层内地质流体活动相对频繁,然而其对页岩储层孔隙发育影响程度及作用机制尚不清楚.选取中扬子宜昌黄陵隆起区演化程度相对较低的寒武系水井沱组页岩样品进行了封闭体系含水热模拟实验,获得了热成熟度介于Ro=2.26%～4.01%之间的页岩储层样品,对这些页岩样品进行了碳-硫和矿物组成、氮气吸附和扫描电镜观测等分析.实验结果显示:随有机质演化程度增加,页岩TOC变化不明显,硫、无机碳和粘土矿物含量持续减少,长石含量持续增加,在Ro≥2.7%时,石英含量显著降低,透辉石含量显著增加.这表明实验条件下,高演化页岩生排烃能力相对较弱,黄铁矿、碳酸盐岩、粘土矿物和石英均发生了不同程度的溶蚀,与此同时,形成了长石和透辉石等矿物.地质流体作用下,高演化页岩内纳米孔隙发育主要受黄铁矿、碳酸盐岩、粘土矿物和石英等矿物溶蚀控制,矿物溶蚀有利于页岩内介孔,尤其宏孔发育,宏观上表现为矿物含量与总孔和宏孔体积之间具有显著负相关关系;矿物生成对页岩内微孔发育不利,对介孔和宏孔发育较有利,这是矿物溶蚀占据主导地位的进一步体现;烃类生成和排出对高演化页岩纳米孔隙发育影响较小,这与该阶段页岩生排烃能力较弱相吻合.随矿物溶蚀或有机质演化程度增加,微孔丰度、体积和比表面积逐渐降低,并逐步向介孔和宏孔转化,表现为微孔体积和比表面积与介孔和宏孔体积和比表面积呈负相关.该研究成果对于进一步深入认识地质流体作用下高演化页岩储层内纳米孔隙发育机理及主控因素具有重要意义.

• 单位
  中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院; 中国地质调查局武汉地质调查中心; 长江大学