85 / 2022-01-23 17:30:55

富有机质页岩有机质演化及纳米级孔隙赋存特征研究

纳米孔；孔隙特征；FHH模型；页岩

为探究不同成熟度页岩中纳米孔隙特征，利用扫描电镜（SEM）及低温氮气实验（LP-N2-GA），基于FHH分形模型，研究不同成熟度下页岩孔隙形状及特征。研究表明：上扬子地区页岩中粒间孔和有机质孔最为发育，孔径分布在几纳米至几十微米，提供了页岩气赋存的主要储集空间；通过伪彩色增强技术对SEM灰度图像处理后，能更直观的观测页岩中孔隙发育特征；页岩中平均有机质面孔率介于16.7%-23.8%，并且随着成熟度升高，页岩中有机质面孔率逐渐增大；基于低温氮气吸附测试结果，使用FHH分形模型计算纳米孔隙分维数D在2.499～2.860之间，平均为2.713，页岩的分维数与TOC及石英呈正相关关系，黏土矿物及长石与分维数呈负相关关系，但相关性不明显；结合低成熟页岩中纳米孔隙的分维特征，表明随成熟度升高，纳米孔隙分维数表现为先降低再升高最终逐渐稳定的趋势；Ro小于0.7%时，埋深增加导致的机械压实作用使中孔孔容与比表面积迅速减小；Ro介于0.7%至1.3%时，干酪根生烃演化形成的次生孔隙一定程度补充了机械压实造成的孔容与孔比表面积的减小，此阶段页岩中总孔容与比表面积保持基本不变；Ro介于1.3%至2.6%时，烃类物质不能有效运移或排除引起的储层超压及伴随生烃形成的有机质纳米孔与有机酸队矿物间孔隙的改造，导致页岩孔容与比表面积短暂性增加；Ro大于2.6%时，生烃过程的结束以及压力的释放，孔隙演化逐步回到正常压实趋势，页岩中孔容与比表面积发生降低，但降低程度有限。