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深層頁巖儲層孔隙連通性發(fā)育特征及其控制因素
——以川南地區(qū)龍馬溪組為例

2022-11-30 05:42郝綿柱姜振學(xué)聶舟薛子鑫鐘光海賀世杰蘇展飛吳偉
斷塊油氣田 2022年6期
關(guān)鍵詞:龍馬連通性深層

郝綿柱 ,姜振學(xué) ,聶舟 ,薛子鑫 ,鐘光海 ,賀世杰 ,蘇展飛 ,6,吳偉

(1.中海石油(中國)有限公司深圳分公司,廣東 深圳 518054;2.中國石油大學(xué)(北京)非常規(guī)油氣科學(xué)技術(shù)研究院,北京 102249;3.中國石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測國家重點實驗室,北京 102249;4.四川長寧天然氣開發(fā)有限責(zé)任公司,四川 成都 610000;5.中國石油西南油氣田公司頁巖氣研究院,四川 成都 610000;6.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院,黑龍江 大慶 163712)

目前,我國南方海相頁巖氣的勘探開發(fā)在四川盆地五峰組—龍馬溪組已取得重大突破。3 500 m以淺的中淺層頁巖氣藏目前已實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)開發(fā),并形成威遠、長寧等多個頁巖氣示范區(qū),而3 500 m以深的深層頁巖氣藏已被證實具有極大的勘探潛力[1-3]。研究表明,四川盆地五峰組—龍馬溪組頁巖氣的地質(zhì)資源量約為21.9×1012m3,其中埋深為3 500~4 500 m的深層頁巖氣約占51%,達11.3×1012m3。對于川南地區(qū),目前已落實頁巖氣資源量約為10×1012m3,其中深層頁巖氣約占 87%,達 8.7×1012m3[4-5]。盡管深層頁巖氣資源潛力巨大,但是深層頁巖與中淺層相比,地質(zhì)條件更為復(fù)雜。中淺層頁巖受構(gòu)造抬升影響較大,埋深較淺,壓實作用相對較弱,但是由于較長的抬升時間和較大的抬升幅度,使得儲層破壞程度較重,部分頁巖儲層孔隙保存相對較差,含氣性差。深層頁巖壓實作用較強,受構(gòu)造抬升影響較小,含氣量一般要高于中淺層,且脆性礦物含量相對較高,可為孔隙提供支撐[6]。前人研究發(fā)現(xiàn):由于龍馬溪組底部為深水陸棚沉積,石英含量較高,這種高硬度石英顆粒構(gòu)成的硅質(zhì)格架孔對有機質(zhì)孔和黏土礦物孔能起到支持和保護作用;其次,深層條件下的“儲層流體超壓”能降低作用在頁巖儲層上的有效應(yīng)力,有利于基質(zhì)孔隙的發(fā)育及保持,使得深層頁巖儲層仍可以保持高孔隙度特征[7-8]。頁巖儲層孔隙作為頁巖氣保存和運移的重要空間,其發(fā)育特征是控制含氣性的重要因素,而孔隙不同方向的連通性對于頁巖氣的富集、逸散和保存均具有重要意義。平行層理和垂直層理方向的連通性好,有利于頁巖氣運聚到優(yōu)勢部位成藏,但垂直層理方向連通性好在一定程度上會導(dǎo)致頁巖氣加速逸散,不利于頁巖氣在垂向上的封閉保存[8-10],且不同孔隙之間連通性的好壞會直接影響頁巖氣的產(chǎn)出行為,因此,對頁巖儲層孔隙連通性研究具有極高的理論價值和現(xiàn)實意義。

自發(fā)滲吸實驗是表征頁巖儲層孔隙連通性和潤濕性等性質(zhì)的常用方法,可以實現(xiàn)孔隙連通性的定量評價[10]。自發(fā)滲吸是在毛細管力的作用下,潤濕性流體具有自發(fā)吸入巖石基質(zhì)孔隙并排驅(qū)其中非潤濕性流體的特性[11]。地質(zhì)地化特征、孔隙結(jié)構(gòu)特征、流體性質(zhì)以及彼此之間的相互作用是影響自發(fā)滲吸的重要因素。以自發(fā)滲吸實驗為核心開展深層頁巖儲層研究,可以較好地表征深層頁巖孔隙連通性發(fā)育差異[12-14],對深入認識深層頁巖儲層孔隙連通性發(fā)育特征及其控制因素具有很大的意義。筆者以川南地區(qū)龍馬溪組深層頁巖樣品為研究對象,采用氬離子拋光掃描電鏡(FESEM)、低溫CO2吸附、低溫N2吸附、高壓壓汞以及自發(fā)滲吸等實驗手段,根據(jù)實驗結(jié)果分析了研究區(qū)龍馬溪組深層頁巖儲層孔隙連通性發(fā)育特征并明確其主控因素,可為川南地區(qū)頁巖氣的勘探開發(fā)提供依據(jù)。

1 樣品與實驗

實驗所用自吸液體為去離子水和正癸烷,密度分別為1 g/cm3和0.73 g/cm3。實驗所用巖心樣品取自四川盆地南部瀘州地區(qū)的L-1,L-2井和長寧西地區(qū)的NX-1,NX-2井(見表1。TOC為總有機碳質(zhì)量分數(shù),用質(zhì)量分數(shù)定量表征含量,下文同),L-1井從上到下選擇3個深度點,其余3口井所選樣品所在層位皆為龍一11小層,埋深在3 930~4 330 m。自發(fā)滲吸實驗前,將頁巖樣品制成長、寬、高均近似為1 cm的立方體小塊,選擇平行層理和垂直層理各2塊樣品,樣品的頂?shù)酌娌蛔魈幚?,其余四面采用環(huán)氧樹脂進行涂蓋密封以便用于隔絕液體。將樣品放在60℃的烘箱中至少48 h,以達到較為恒定的初始飽和水狀態(tài),實驗中使用高精度電子天平自動記錄樣品質(zhì)量隨時間的變化情況。

表1 研究區(qū)龍馬溪組深層頁巖樣品基本參數(shù)

2 實驗結(jié)果分析

2.1 地質(zhì)地化特征

研究區(qū)龍馬溪組富有機質(zhì)頁巖(TOC>2%)主要分布在龍一1亞段,即龍馬溪組底部[15]。頁巖樣品TOC為0.71%~5.53%,平均為4.03%,有機質(zhì)豐度高,表明研究區(qū)龍馬溪組深層頁巖具備很高的生烴潛力基礎(chǔ)。樣品中石英和黏土礦物的質(zhì)量分數(shù)超過67%(67%~80%,平均為 73%),方解石(4%~18%,平均為 9%)和其他礦物相對較少;龍一11小層石英質(zhì)量分數(shù)均大于其以淺層位,黏土礦物質(zhì)量分數(shù)的變化與其相反,反映了龍一1亞段—2亞段沉積環(huán)境由深水陸棚逐漸變?yōu)闇\水陸棚[16],高含量石英、較低含量黏土礦物會提高頁巖的脆性,更有利于頁巖氣的壓裂開發(fā)。由于經(jīng)歷了多期次復(fù)雜構(gòu)造演化過程,龍馬溪組地層最大古埋深普遍超過7 000 m,且研究區(qū)發(fā)生過峨眉山地幔柱等熱流事件,因此川南地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖熱演化程度普遍偏高[17]。一般認為,鏡質(zhì)組反射率Ro高于2.0%的區(qū)域為高成熟區(qū)[18]。本文涉及的長寧西地區(qū)深層頁巖樣品熱演化程度高于瀘州地區(qū),且均處于高演化—過演化階段,NX-1,NX-2井深層頁巖Ro介于 3.4%~3.6%,L-1,L-2井深層頁巖Ro介于2.8%~3.0%。

2.2 孔隙結(jié)構(gòu)特征

2.2.1 FE-SEM鏡下觀察

通過FE-SEM鏡下觀察研究區(qū)深層頁巖儲層的孔隙形態(tài),明確其孔隙類型及孔徑大小,并采用Loucks等[19]提出的孔隙類型劃分方案,對不同地區(qū)龍馬溪組深層頁巖儲層的孔隙進行了分類。

從掃描電鏡照片(見圖1)可以看出:研究區(qū)龍馬溪組深層頁巖儲層孔隙以有機質(zhì)孔(見圖1a,1b)、有機質(zhì)與其他礦物復(fù)合孔、粒間孔為主,粒內(nèi)溶蝕孔、晶間孔占少部分;瀘州地區(qū)有機質(zhì)孔較長寧西地區(qū)更發(fā)育,有機質(zhì)生烴后留下較多的大孔隙,并呈現(xiàn)出“大孔套小孔”的現(xiàn)象,有機質(zhì)孔分選性較差,且在有機質(zhì)孔的周圍發(fā)育較多高硬度的石英顆粒,為有機質(zhì)孔的保存起到關(guān)鍵作用,這與前人研究一致。整體上,瀘州地區(qū)有機質(zhì)孔連通性要優(yōu)于長寧西地區(qū)。對于有機質(zhì)與其他礦物復(fù)合的孔隙,如有機質(zhì)-黏土礦物復(fù)合孔(見圖 1c,1d)、有機質(zhì)-黃鐵礦復(fù)合孔(見圖 1e,1f),前者連通性較好,后者連通性中等,有機質(zhì)-黏土礦物復(fù)合孔的周圍同時也發(fā)育石英顆粒,與有機質(zhì)孔的保存機制相同,且黏土礦物粒間孔與周圍的有機質(zhì)孔相連通,進一步提高了孔隙的連通性,黃鐵礦顆粒構(gòu)成的剛性骨架為有機質(zhì)孔的保存起到良好的保護作用。

圖1 研究區(qū)龍馬溪組深層頁巖樣品FE-SEM鏡下微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征

粒內(nèi)溶蝕孔多呈現(xiàn)橢圓狀或者不規(guī)則狀,孔隙連通性較差(見圖1g,1h)。單一的黃鐵礦顆粒中發(fā)育晶間孔,分選性中等,連通性較差(見圖1i,1j)。黏土礦物層間孔多為礦物晶間孔,呈狹縫形或楔形,連通性較好。這主要是由于黏土礦物在成巖過程中蒙皂石向伊/蒙混層、伊利石轉(zhuǎn)化,形成碎屑黏土板片層晶格結(jié)構(gòu),起到局部保護作用,使得黏土礦物層間孔免受壓實;且黏土礦物周圍的脆性礦物顆粒具有遮擋效應(yīng)(見圖1k,1l),能夠進一步阻擋塑性黏土片層被壓實。

2.2.2 低溫CO2吸附實驗

研究區(qū)龍馬溪組深層頁巖樣品CO2吸附等溫線(見圖2)均呈明顯的Ⅰ型特征,為微孔充填式的單分子層吸附類型,表明頁巖基質(zhì)孔隙中存在大量的微孔隙[20]。CO2吸附量隨著相對壓力 p/p0(p 為平衡壓力,p0為飽和蒸氣壓)的增大而增大,在p/p0大于0.005時,CO2吸附量的增加幅度逐漸減小。圖3顯示了研究區(qū)龍馬溪組深層頁巖樣品CO2吸附孔徑分布特征(縱坐標為孔隙體積V隨孔徑D的變化率),6塊樣品的曲線均呈現(xiàn)明顯的雙峰特征,并主要發(fā)育孔徑在0.45~0.64,0.76~0.85 nm的孔隙。

圖2 研究區(qū)龍馬溪組深層頁巖樣品CO2吸附等溫線

圖3 研究區(qū)龍馬溪組深層頁巖樣品CO2吸附孔徑分布

2.2.3 低溫N2吸附實驗

6塊樣品的N2吸附等溫線(見圖4。實心為吸附線,空心為脫附線)均出現(xiàn)滯后回環(huán)現(xiàn)象。當p/p0在0~0.05時,吸附體積增加較快,主要與微孔充填相關(guān);當p/p0在0.05~0.95時,吸附氣體主要充填在中孔中,并且由于毛細管的凝聚作用,吸附量緩慢增加;在接近最大平衡壓力時,并沒有出現(xiàn)峰值,表明頁巖孔隙網(wǎng)絡(luò)中存在大孔或者微裂縫。根據(jù)IUPAC關(guān)于孔隙類型的劃分方法,可知研究區(qū)龍馬溪組深層頁巖樣品以墨水瓶狀孔、狹縫狀孔以及兩者之間的過渡孔為主。圖5為研究區(qū)龍馬溪組深層頁巖低溫N2吸附孔徑分布特征。6塊樣品的孔徑分布曲線近似,呈明顯的雙峰特征,并主要發(fā)育孔徑在1.5~1.8,2.1~7.3 nm的孔隙。

圖4 研究區(qū)龍馬溪組深層頁巖樣品N2吸附等溫線

圖5 研究區(qū)龍馬溪組深層頁巖樣品N2吸附孔徑分布

2.2.4 高壓壓汞實驗

從龍馬溪組深層頁巖樣品高壓壓汞(MIP)進退汞曲線(見圖6。實心為進汞線,空心為退汞線)可以看到與低溫N2吸附相似的滯后現(xiàn)象,且較為明顯。這種滯后現(xiàn)象表明,退汞后樣品基質(zhì)孔隙中仍存在較多的汞。原因通常與墨水瓶效應(yīng)有關(guān),說明研究區(qū)龍馬溪組深層頁巖樣品基質(zhì)孔隙中存在一定的墨水瓶狀孔,這也進一步驗證了低溫N2吸附的實驗結(jié)果。在低壓階段(壓力小于0.1 MPa),隨著侵入壓力的增加,汞先進入頁巖基質(zhì)中的連通孔隙,此階段主要充填宏孔。

圖6 研究區(qū)龍馬溪組深層頁巖樣品MIP進退汞曲線

研究區(qū)龍馬溪組深層頁巖樣品高壓壓汞孔徑分布呈明顯的三峰特征(見圖7),主要發(fā)育孔徑在3.6~6.0,6.9~14.4,75.0~129.0 nm的孔隙。長寧西地區(qū)的樣品在孔徑較大(20.1~30.1μm)時,曲線出現(xiàn)了極高的峰值,這可能與樣品有機質(zhì)內(nèi)部或周圍形成的收縮縫有關(guān),也可能是樣品在進行前處理時出現(xiàn)了微裂縫所致。

圖7 研究區(qū)龍馬溪組深層頁巖樣品MIP孔徑分布

2.3 自發(fā)滲吸結(jié)果

自發(fā)滲吸過程主要受到多孔介質(zhì)材料和流體的相互作用控制。與常規(guī)儲層相比,頁巖儲層孔滲極低,毛細管力較高(重力等可忽略),自發(fā)滲吸效應(yīng)顯著[21-22]。對研究區(qū)龍馬溪組同一深度頁巖樣品分別進行平行層理(P)和垂直層理(T)的去離子水/正癸烷自發(fā)滲吸實驗。在自發(fā)滲吸實驗初始階段,累計自發(fā)吸入量隨吸入時間的延長而快速增加,部分樣品的自吸曲線出現(xiàn)波動,這主要與頁巖樣品和自吸液體的邊界效應(yīng)有關(guān)[21]。在初始階段的快速增加之后,累計自發(fā)吸入量穩(wěn)定增加,呈現(xiàn)出不同的斜率。該斜率值可用于定量評價頁巖儲層基質(zhì)孔隙的連通性。前人研究發(fā)現(xiàn),自吸斜率大于0.5的情況只存在于孔隙連通性好的巖石中,對于孔隙連通性差的巖石,自吸斜率小于 0.5[23-24]。

對研究區(qū)龍馬溪組深層頁巖樣品不同層理方向的去離子水/正癸烷自吸斜率進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),去離子水自吸斜率在 0.151 4~0.498 9(T)和 0.270 1~0.538 7(P),正癸烷自吸斜率在 0.069 7~0.456 1(T)和 0.167 7~0.591 0(P)(見表2)。頁巖樣品的自吸斜率大多小于0.5,高于0.5的占少數(shù)。為了更好地區(qū)分孔隙連通性,將自吸斜率大于0.5的孔隙定義為連通性好的孔隙,自吸斜率在0.3~0.5的定義為連通性中等的孔隙,自吸斜率小于0.3的定義為連通性差的孔隙。

表2 研究區(qū)龍馬溪組深層頁巖樣品去離子水/正癸烷流體自吸斜率統(tǒng)計

整體上,正癸烷自吸斜率較去離子水高,表明頁巖中的親油孔隙相對于親水孔隙具有更好的連通性,有利于頁巖氣在基質(zhì)孔隙中流通。對不同層理方向?qū)嶒灅悠返淖晕甭蔬M行對比分析發(fā)現(xiàn):平行層理方向的樣品具有更好的連通性,自吸斜率為0.167 7~0.591 0,平均為0.396 9,連通性中等;垂直層理方向的樣品自吸斜率為0.069 7~0.498 9,平均為0.340 9,連通性較差。研究區(qū)龍馬溪組深層頁巖儲層孔隙的垂向連通性整體差于側(cè)向連通性,相較于側(cè)向逸散,深層頁巖氣更不易發(fā)生垂向逸散。

3 孔隙連通性主控因素及其影響

3.1 孔隙連通性主控因素

3.1.1 地化特征

頁巖儲層孔隙以有機質(zhì)孔、粒間孔、粒內(nèi)孔為主,大部分孔隙為有機質(zhì)孔,有機質(zhì)孔占比可達20%~30%,有時可達 50%~60%[25]。除此之外,孔隙網(wǎng)絡(luò)的發(fā)育和骨架礦物具有密切相關(guān)性,因此需要研究TOC、主要骨架礦物對頁巖儲層孔隙連通性的影響。

自吸斜率與TOC的關(guān)系如圖8所示。由圖可知,去離子水/正癸烷自吸斜率與TOC均呈正相關(guān)關(guān)系,且后者相關(guān)性更好。這說明隨著TOC的增加,有機質(zhì)孔也增加,使得親油孔隙網(wǎng)絡(luò)的連通程度更好;且在掃描電鏡下觀察到有機質(zhì)孔多與其他礦物(黏土礦物、黃鐵礦)形成伴生孔,在提高親油孔隙網(wǎng)絡(luò)的連通性的基礎(chǔ)上,有機質(zhì)孔的增加在一定程度上提升了親水孔隙網(wǎng)絡(luò)的連通性。

圖8 自吸斜率與TOC的關(guān)系

由于研究區(qū)龍馬溪組深層頁巖中石英和黏土礦物占總礦物組成的67%~80%,所以本文主要研究這2種礦物對于自吸實驗的影響。圖9為自吸斜率與石英質(zhì)量分數(shù)的關(guān)系。由圖可知,去離子水/正癸烷自吸斜率與石英質(zhì)量分數(shù)均有一定的相關(guān)關(guān)系,且后者的相關(guān)性要優(yōu)于前者。石英發(fā)育的層段多為深水陸棚沉積,有機質(zhì)富集程度高,高含量石英段往往與高TOC段相伴生,大量發(fā)育的連通有機質(zhì)孔隙為親油孔隙,為頁巖氣的逸散提供了良好通道。從掃描電鏡圖片中可以發(fā)現(xiàn),親油的有機質(zhì)孔及有機質(zhì)-黏土礦物復(fù)合孔周圍分布著較多的硬質(zhì)石英顆粒,石英的抗壓性為親油孔隙的保存提供了良好的屏障,而親水的黏土礦物層間孔及粒間孔周圍的石英顆粒較少,石英對親水孔隙的保護效果相對較弱。

圖9 自吸斜率與石英質(zhì)量分數(shù)的關(guān)系

自吸斜率與黏土礦物質(zhì)量分數(shù)的關(guān)系如圖10所示。由圖可知,去離子水自吸斜率隨黏土礦物質(zhì)量分數(shù)的增加,呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢。黏土礦物質(zhì)量分數(shù)較低時,由于黏土礦物的親水性,隨其質(zhì)量分數(shù)的增加,自吸斜率上升;黏土礦物質(zhì)量分數(shù)較高時,由于基質(zhì)孔隙中的黏土礦物吸水膨脹,阻塞運移通道,使得孔隙連通性變差,表現(xiàn)為自吸斜率下降。

圖10 自吸斜率與黏土礦物質(zhì)量分數(shù)的關(guān)系

正癸烷自吸斜率與黏土礦物質(zhì)量分數(shù)之間的關(guān)系較為復(fù)雜。以往研究表明,龍馬溪組頁巖黏土礦物主要為伊/蒙混層、伊利石和綠泥石,它們對正癸烷具有不同的親附能力,因此,正癸烷自吸斜率不僅受黏土礦物質(zhì)量分數(shù)的控制,還受黏土礦物類型和各類黏土礦物相對質(zhì)量分數(shù)的控制,同時也可以解釋為高含量黏土礦物和低TOC會使親油孔隙連通性變差。垂向上,龍一1亞段的頂部黏土礦物含量高不利于氣體逸散,有利于頁巖氣保存;側(cè)向上,黏土礦物含量增加到一定區(qū)間時,孔隙發(fā)育增加,連通性增加,但當黏土礦物過多時,一般為貧有機質(zhì)層段,親油孔隙少,連通性差。

瀘州地區(qū)和長寧西地區(qū)熱演化程度差異較大。整體上,長寧西地區(qū)熱演化程度要高于瀘州地區(qū)。這種差異性造成龍馬溪組深層頁巖孔隙的連通性也存在差異,直接表現(xiàn)為自吸斜率的不同。去離子水/正癸烷自吸斜率隨Ro的增加呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(見圖11),說明前期隨著熱演化程度增加,有機質(zhì)生成烴類,留下大量有機質(zhì)孔及有機質(zhì)與其他礦物的伴生孔隙,且生烴過程中伴隨有機酸的生成,溶解了部分長石、碳酸鹽巖礦物,有利于親油和親水孔隙網(wǎng)絡(luò)的發(fā)育。

圖11 自吸斜率與Ro的關(guān)系

Ro達到較高值時(約為3.0%),隨熱演化程度增加,自吸斜率下降,這主要是因為高演化程度使有機質(zhì)石墨化,頁巖儲層孔隙坍塌,頁巖氣儲集空間減小[26-27],削弱了親油/親水孔隙網(wǎng)絡(luò)的連通性,且對親水孔隙網(wǎng)絡(luò)影響更加明顯。從圖11b可看出,對于垂直層理樣品,隨熱演化程度增加,長寧西地區(qū)的自吸斜率要高于瀘州地區(qū),說明高熱演化程度相對促進了垂直層理方向的親油孔隙網(wǎng)絡(luò)發(fā)育。

3.1.2 孔隙結(jié)構(gòu)特征

高分辨率FE-SEM圖像、低溫氣體吸附和高壓壓汞實驗結(jié)果表明,頁巖孔隙結(jié)構(gòu)(孔隙類型、孔徑分布和孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)等)的差異性對頁巖的自發(fā)滲吸行為存在影響。去離子水/正癸烷自吸斜率與孔隙體積之間具有一定的正相關(guān)關(guān)系(見圖12),表明親水/親油孔隙連通性均隨著孔隙體積的增大而增大。

圖12 自吸斜率與孔隙體積的關(guān)系

當樣品孔容較大時,親水/親油孔隙空間對孔容的貢獻增大,這與FE-SEM圖像得到的孔隙發(fā)育及分布特征一致。去離子水/正癸烷自吸斜率與其他孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)(如比表面積、平均孔徑)之間的關(guān)系并不明顯。對于這種不明顯的相關(guān)性有2種解釋:一是盡管去離子水/正癸烷自吸斜率可以用來研究親水/親油孔隙的連通性,但通過低溫氣體吸附和高壓壓汞實驗得到的總比表面積并不能區(qū)分親水/親油孔隙,低溫N2吸附得到的平均孔徑不能反映全孔隙的孔徑連通發(fā)育特征;二是可衡量的孔徑大小范圍有區(qū)別(對于低溫CO2和低溫N2吸附,最大可測得的孔徑大小分別約為2 nm和300 nm;而對于高壓壓汞實驗,這個值約為1 μm)。

3.2 孔隙連通性主控因素對頁巖氣富集的影響

垂向上,龍一1亞段底部TOC高,有機質(zhì)孔發(fā)育,同時伴隨高含量石英和一定量的黏土礦物,對孔隙的保存提供了良好的支撐作用,為頁巖氣的富集提供了良好的連通空間;龍一1亞段頂部TOC相對較低,有機質(zhì)孔發(fā)育較差,石英含量較低,孔隙之間受壓實作用較為致密,可作為良好的蓋層抑制底部頁巖氣逸散。側(cè)向上,適宜的熱演化程度有利于有機質(zhì)孔進一步生成與發(fā)育,當Ro>3.0%時,有機質(zhì)發(fā)生石墨化,導(dǎo)致孔隙受損,連通性變差,表現(xiàn)為含氣性變差。因此,高含量石英、適量黏土礦物質(zhì)量分數(shù)、適宜的熱演化程度(Ro<3.0%)、高TOC以及高孔隙體積對頁巖基質(zhì)孔隙連通性具有良好的促進作用。

總體上,瀘州地區(qū)龍馬溪組深層頁巖樣品的自吸斜率要大于長寧西地區(qū),表明瀘州地區(qū)深層頁巖主力產(chǎn)層的孔隙網(wǎng)絡(luò)連通性更好,且在垂直層理方向,長寧西地區(qū)正癸烷自吸斜率要高于瀘州地區(qū),會起到加速氣態(tài)烴逸散的作用,不利于頁巖氣的保存。

4 結(jié)論

1)平行層理方向頁巖樣品具有更高的自吸斜率,在0.167 7~0.591 0,平均為0.396 9,連通性中等;垂直層理方向頁巖樣品的自吸斜率在0.069 7~0.498 9,平均為0.340 9,連通性較差。

2)從龍一11小層到龍一2亞段,自吸斜率逐漸變小。這表明從下往上,頁巖基質(zhì)孔隙的連通性逐漸變差,且作為蓋層的龍一2亞段,其自吸斜率要遠低于龍一11小層,為頁巖氣的封閉保存提供了有利條件。

3)影響研究區(qū)龍馬溪組深層頁巖儲層孔隙連通性的主要因素包括石英和黏土礦物含量、熱演化程度、TOC、孔隙體積。受硬質(zhì)石英顆粒的抗壓保護,富含石英的頁巖樣品儲層連通性更好;由于黏土礦物的親水性,適量的黏土礦物有利于親水孔隙網(wǎng)絡(luò)的連通;長寧西地區(qū)由于Ro較高,垂向上的親油孔隙連通性要強于瀘州地區(qū),不利于頁巖氣的封閉保存;富含TOC的深層頁巖樣品基質(zhì)內(nèi)發(fā)育有機質(zhì)孔、有機質(zhì)與其他礦物(黏土礦物、黃鐵礦)復(fù)合孔以及溶蝕孔,親水/親油孔隙網(wǎng)絡(luò)連通性相對更好;孔隙網(wǎng)絡(luò)的連通性隨著樣品孔隙體積的增加也變得更好。

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