煤系页岩储层孔隙结构特征和演化

作者：张吉振; 李贤庆^*; 张学庆; 张敏; 和钰凯; 王飞宇

来源：煤炭学报, 2019, S1: 195-204.

DOI：10.13225/j.cnki.jccs.2018.1204

• 煤系页岩
• 页岩气储层
• 孔隙类型
• 孔隙结构
• 演化特征
• 页岩含气性

我国煤系页岩分布广泛,时代跨度大,涵盖海陆过渡相和陆相2种页岩类型,页岩单层厚度小,累计厚度大,有机质丰度较高(TOC含量介于0.5%～30%),成熟度跨度大(Ro为0.5%～2.5%),以腐殖型干酪根为主,富含黏土矿物(平均>50%),脆性较低。本文拟选了四川盆地龙潭组、鄂尔多斯盆地山西组以及准噶尔盆地八道湾组等三套典型的煤系页岩新鲜钻孔岩心样品进行页岩储层孔隙实验分析研究,主要通过氩离子抛光扫描电镜(FE-SEM)图像分析以明晰煤系页岩中不同类型孔隙的差异性形貌特征、空间展布特征和成因类型,并通过联用高压压汞实验、CO2和N2气体吸附实验建立综合表征全孔径尺度孔隙网络的系统和有效方法,阐明煤系页岩孔隙结构和演化特征。结果显示:煤系页岩储层孔隙类型多种多样,粒间孔、粒内孔、有机质孔和微裂缝均有发育,不同类型孔隙具有差异性成因机制、形貌特征和孔径分布。粒间孔和有机质孔是煤系页岩中最常见的孔隙类型。煤系页岩纳米级孔径主要集中于<6.5 nm和80～200 nm两个区间范围,10 nm以下尺寸的孔隙在煤系页岩纳米级孔隙中占优势。煤系页岩中多发育平板狭缝形、楔形、墨水瓶状等孔隙形态,孔隙结构具有较强的非均质性。煤系页岩孔隙演化受到成岩演化和热演化双重作用的影响,可分为5个阶段:未熟快速压实阶段(成熟度Ro<0.7%)、成熟生烃溶蚀阶段(0.7%<Ro<1.3%)、高成熟孔隙封闭阶段(1.3%<Ro<2.2%)、高-过成熟二次裂解阶段(2.2%<Ro<2.7%)和过成熟缓慢压实阶段(Ro>2.7%)。

• 单位
  油气资源与探测国家重点实验室; 煤炭资源与安全开采国家重点实验室; 中国矿业大学（北京）; 中国石油大学（北京）