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    鄂西建始地區(qū)頁巖儲層特征及含氣性研究

    2019-06-05 02:39:14仇秀梅劉亞東董學(xué)林
    巖石礦物學(xué)雜志 2019年3期
    關(guān)鍵詞:含碳粘土礦鄂西

    仇秀梅,劉亞東,董學(xué)林

    (1 湖北省地質(zhì)實驗測試中心, 湖北 武漢 430034; 2 湖北城市建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 湖北 武漢 430205)

    頁巖氣是自生、自儲、自封閉的非常規(guī)天然氣,其成藏與傳統(tǒng)天然氣藏不同(戴方堯等, 2017)。美國在頁巖氣勘探開發(fā)領(lǐng)域最早獲得了成功,相比而言我國頁巖氣的開采研究起步較晚,但領(lǐng)先于其他國家(周啟偉等, 2016)。頁巖氣作為一種清潔高效的能源資源,其蘊(yùn)藏量十分豐富。我國許多盆地中富有機(jī)質(zhì)泥頁巖廣泛發(fā)育,頁巖有效厚度較大,且頁巖氣形成與富集的條件存在一定特殊性,與主要形成于海相富有機(jī)質(zhì)泥頁巖層系的北美頁巖氣(朱彤等, 2012; 周啟偉等, 2016)相比,我國頁巖氣主要吸附與賦存于陸相及海陸過渡相富有機(jī)質(zhì)泥頁巖層系中(李玉喜, 2009; 王民等, 2014; 周啟偉等, 2016)。

    近幾年,我國在上揚(yáng)子地區(qū)的四川盆地及其周邊地區(qū)取得了頁巖氣勘探的突破(許露露等, 2018)。湖北省西部地區(qū)頁巖氣的研究正逐漸引起廣泛關(guān)注,陸續(xù)開展了目的層為孤峰組(吳勘等, 2012)、牛蹄塘組(羅超等, 2014)、龍馬溪組(陳林等, 2017)、大隆組(王秀平等, 2018)的頁巖氣調(diào)查研究。王秀平等(2018)對鄂西鶴峰地區(qū)二疊系大隆組黑色頁巖進(jìn)行了巖系特征及成因研究,探明頁巖的形成主要受臺盆相缺氧還原環(huán)境的控制。許露露等(2018)報道鄂西鶴峰大隆組頁巖厚度穩(wěn)定,主要為黑色炭質(zhì)及炭硅質(zhì)巖,沉積于水體較深的淺海外陸棚相沉積環(huán)境,頁巖脆性礦物含量高,有機(jī)質(zhì)成熟度達(dá)到過成熟階段,頁巖氣潛在資源量達(dá)1 654.8×108m3。吳勘等(2012)采用場發(fā)射掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)鄂西建始孤峰組頁巖孔隙包含5大類9小類,炭質(zhì)頁巖以有機(jī)質(zhì)孔隙和天然裂縫為主,但未對該區(qū)頁巖進(jìn)行詳細(xì)的有機(jī)地球化學(xué)特征及含氣性評價。

    目前關(guān)于鄂西地區(qū)優(yōu)質(zhì)頁巖的研究還處于初級階段。鄂西建始地區(qū)毗鄰四川盆地,該區(qū)富有機(jī)質(zhì)頁巖的厚度較大,埋深適中,具有良好的頁巖氣成藏地質(zhì)條件。通過分析該區(qū)黑色頁巖儲層特征、有機(jī)地球化學(xué)特征及含氣性,初步探討頁巖含氣性的相關(guān)影響因素,可為鄂西建始地區(qū)頁巖氣勘探開發(fā)提供依據(jù)。

    1 研究區(qū)域地質(zhì)概況

    研究區(qū)地處長江三峽以南,北鄰大巴山系,屬于巫山山系,為中深-深切割的低中山地形,巫山綿延于鄂渝邊境,長江東流橫穿而過,悠遠(yuǎn)的地質(zhì)演化形成了聞名世界的長江三峽。該區(qū)具體位于湖北省恩施州建始縣境內(nèi),屬揚(yáng)子(華南)板塊中北部湘鄂西褶皺斷裂帶內(nèi)。在晉寧運(yùn)動形成的結(jié)晶基底基礎(chǔ)上,該區(qū)歷經(jīng)揚(yáng)子地塊蓋層發(fā)展和多期構(gòu)造改造,目前所展現(xiàn)的構(gòu)造形跡主要是印支期及燕山期的產(chǎn)物,斷裂構(gòu)造主要形成于印支期和燕山期(周向輝, 2016)。

    本次研究的目的井X井位于花果坪復(fù)向斜-中央復(fù)背斜過渡帶北東段(圖1),早期東西向的龍?zhí)镀罕承庇捎谑芎笃诒睎|-北北東向構(gòu)造改造,褶皺西端與北東向褶皺過渡帶在目的井西側(cè)呈S型展布,總體處于龍?zhí)镀罕承蹦弦砦鞫?。X井鉆探顯示自三疊系大冶組三段至二疊系茅口組均有發(fā)育,其中二疊系大隆組、龍?zhí)督M、孤峰組富有機(jī)質(zhì)黑色頁巖厚度近120 m,屬海陸過渡相頁巖[注]湖北省地質(zhì)實驗測試中心. 2017. 湖北省自然資源廳科技項目《頁巖有機(jī)地球化學(xué)參數(shù)與含氣量相關(guān)性及成藏機(jī)理研究》項目成果報告.。

    2 實驗概況

    樣品采集于鄂西建始地區(qū)X井的頁巖巖心,涉及三疊系下統(tǒng)大冶組、二疊系上統(tǒng)大隆組、下窯組、龍?zhí)督M和二疊系中統(tǒng)孤峰組地層黑色頁巖。

    采用德國布魯克公司的D8-FOCUS型X射線衍射儀分析頁巖礦物組成。選用日本日立SU8010型超高分辨場發(fā)射掃描電鏡表征頁巖孔隙結(jié)構(gòu),取新鮮頁巖塊70℃干燥2 h,鍍金后測試。采用碳硫分析儀和配有油浸物鏡及光度計的顯微鏡對頁巖樣品進(jìn)行總有機(jī)碳(TOC)含量和鏡質(zhì)組反射率(Ro)測試。采用覆壓孔滲測定儀測試樣品的滲透率及孔隙度。甲烷等溫吸附試驗所用儀器為Rubotherm Isosorp HP Static Ⅲ型磁懸浮天平高壓氣體等溫吸附/解吸儀,設(shè)定實驗溫度30℃。

    3 頁巖儲層儲集空間特征

    作為優(yōu)質(zhì)烴源巖的頁巖是否能形成商業(yè)性頁巖氣藏,主要受其吸附能力和儲集空間特性(孔隙、裂縫發(fā)育程度)的控制(Fangetal., 2013),而礦物成分中的脆性礦物,如石英、方解石等,是控制裂縫發(fā)育程度的主要內(nèi)在因素,直接影響頁巖儲集空間和滲流通道(陳尚斌等, 2011)。頁巖氣儲層礦物組成、儲集空間類型和儲物特性對于頁巖氣資源潛力評價具有重要意義。

    3.1 頁巖巖石礦物學(xué)特征

    研究采用全巖X射線衍射定性、定量測試了頁巖的礦物組成。圖2為X井34塊不同采樣深度頁巖的全巖分析結(jié)果。由圖2可知,X井頁巖主要由粘土礦物(伊利石)、石英、鈉長石、方解石、白云石、黃鐵礦及少量碳質(zhì)組成。其中,大隆組地層厚度44.07 m, 9件黑色頁巖礦物組成以石英、長石等脆性礦物為主,總量為37.5%~94.5%,平均含量85.3%,而粘土礦物含量為4%~63%,平均含量為14.7%,整體表現(xiàn)為脆性礦物含量遠(yuǎn)高于粘土礦物含量。龍?zhí)督M地層厚度27.37 m, 7件頁巖粘土礦物含量較高,平均值為56.1%,其次為石英、鈉長石等脆性礦物。孤峰組黑色頁巖厚度達(dá)49.06 m,表現(xiàn)為石英等脆性礦物含量較高。X井黑色頁巖主要由石英、鈉長石等脆性礦物及粘土礦物組成。

    圖 1 研究區(qū)位置及區(qū)域構(gòu)造特征[據(jù)王秀平等(2018)修改Fig. 1 Location and regional tectonic characteristics of the study area (modified after Wang Xiuping et al., 2018)

    圖 2 隨X井深度變化的頁巖礦物組成Fig. 2 Mineral composition of shale at different depths of well X

    3.2 頁巖儲集空間特征

    頁巖的孔隙發(fā)育程度對頁巖氣的聚集和產(chǎn)出具有至關(guān)重要的作用。頁巖主要發(fā)育微、納米級孔隙,這是與常規(guī)儲層的一個重要區(qū)別(吳松濤等, 2015)。對于頁巖孔隙類型的分類方法較多(Slattetal., 2011; Loucksetal., 2012; 于炳松, 2013; Millikenetal., 2013; 孫超等, 2016; 張順等, 2016)。Slatt等(2011)按照成因?qū)㈨搸r中的納米級孔隙劃分為與粘土微結(jié)構(gòu)相關(guān)的孔隙、有機(jī)質(zhì)孔隙、糞球粒內(nèi)部孔隙、化石碎片內(nèi)部孔隙、顆粒內(nèi)部孔隙、微通道或微裂縫6種類型。Loucks等(2012)將泥頁巖的孔隙分為粒間孔隙、粒內(nèi)孔隙和有機(jī)質(zhì)孔隙。于炳松(2013)提出頁巖氣儲層孔隙的產(chǎn)狀-結(jié)構(gòu)綜合分類方法,將頁巖基質(zhì)孔隙分為粒間孔隙(顆粒間孔隙、晶間孔隙等)、粒內(nèi)孔隙(黃鐵礦晶間孔隙、粘土礦物集合體內(nèi)部孔隙等)和有機(jī)質(zhì)孔隙。孫超等(2016)和張順等(2016)從儲集空間的成因角度,將頁巖孔隙分為無機(jī)成因孔(礦物粒間孔、原生晶間孔、成巖晶間孔和溶蝕孔等)和有機(jī)成因孔等。從掃描電鏡觀察可知,鄂西X井黑色頁巖樣品中存在大量礦物溶蝕孔、有機(jī)質(zhì)孔和礦物粒間孔,并有少量礦物晶間孔、粒內(nèi)孔(圖3)。溶蝕孔隙主要存在于碳酸鹽(圖3a)及粘土礦物(圖3b、3e、3f)中,孔徑較小,孔隙形態(tài)不規(guī)則,連通性相對較差;有機(jī)質(zhì)較發(fā)育(圖3c、3d),孔徑在幾十到幾百納米,少量以薄膜形式存在(圖3f);粒間孔隙主要是礦物顆粒間的殘余孔隙,多形成于粘土礦物粒間或礦物顆粒邊界(圖3g);粒內(nèi)孔隙分布在黃鐵礦(圖3h)、石英(圖3i)等礦物顆粒內(nèi),孔隙連通性差,不能作為主要儲集空間;觀察發(fā)現(xiàn)少量黃鐵礦晶間孔隙(圖3e),且多被粘土礦物或有機(jī)質(zhì)填充。SEM分析表明,該區(qū)頁巖儲集空間有機(jī)質(zhì)較發(fā)育,礦物主要呈片狀、顆粒狀分布,孔隙發(fā)育程度較低,孔隙間連通性差。

    3.3 頁巖儲層物性特征

    與常規(guī)儲層相比,頁巖具有低孔、特低滲致密的物性特征。X井25件頁巖密度為1.98~2.82 g/cm3,有效孔隙度為0.2%~4.5%,平均孔隙度為1.19%,集中分布在小于2.0%范圍(圖4a)。依據(jù)《頁巖氣資源/儲量計算與評價技術(shù)規(guī)范》(DZ/T 0254-2014),X井頁巖的孔隙屬于低孔范圍,與美國頁巖儲層的孔隙度4.22%~6.51%(肖海峰,2017)相比,孔隙更加致密、細(xì)小,具有低孔-特低孔特性。頁巖滲透率為0.000 8×10-3~1.107 1×10-3μm2,除樣品X-31外,頁巖滲透率均小于1×10-3μm2(圖4b),平均滲透率0.081 0×10-3μm2,與美國頁巖平均滲透率0.049×10-3μm2(肖海峰, 2017)相當(dāng)。綜合上述分析,認(rèn)為鄂西建始X井頁巖層屬于低孔、特低滲儲層。

    4 頁巖有機(jī)地球化學(xué)特征及含氣性

    4.1 有機(jī)質(zhì)類型

    為有效辨別目標(biāo)層黑色頁巖的有機(jī)質(zhì)類型,筆者采用干酪根顯微組分信息評價有機(jī)質(zhì)類型。鄂西X井24件頁巖干酪根鏡檢結(jié)果見表1。大隆組頁巖干酪根顯微組分以腐泥組為主,含量在5%~88%之間,平均值61.3%,其次為鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組,有機(jī)質(zhì)類型以腐質(zhì)腐泥型(Ⅱ1型)為主,含少量腐泥腐殖型(Ⅱ2型)和腐殖型(Ⅲ型)。下窯組頁巖有機(jī)質(zhì)類型主要為腐泥腐殖型(Ⅱ2型),含少量腐質(zhì)腐泥型(Ⅱ1型)和腐殖型(Ⅲ型)。龍?zhí)督M頁巖有機(jī)質(zhì)類型主要為腐殖型(Ⅲ型),孤峰組頁巖以腐質(zhì)腐泥型(Ⅱ2型)和腐泥腐殖型(Ⅲ型)干酪根為主。因此,鄂西X井頁巖有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ型干酪根。一般認(rèn)為,Ⅰ型、Ⅱ型干酪根以生油為主,Ⅲ型干酪根以生氣為主,而美國頁巖氣盆地的頁巖干酪根主要為Ⅰ型和Ⅱ型,少量Ⅲ型,但均有數(shù)量可觀的氣生成,表明干酪根類型并不是決定頁巖產(chǎn)氣量的關(guān)鍵因素(王祥等, 2010)。

    4.2 有機(jī)質(zhì)豐度

    總有機(jī)碳含量是烴源巖豐度評價的重要指標(biāo),在其他條件相近的前提下,巖石中原始有機(jī)質(zhì)含量越高,其生烴能力越強(qiáng)。圖5a為X井不同采樣深度頁巖TOC含量圖,由圖可知,51件頁巖樣品TOC含量分布在1.62%~26.93%之間,平均值為7.63%,TOC含量隨井深變化規(guī)律不明顯,目的層大隆組、龍?zhí)督M、孤峰組頁巖的TOC含量相對較高。圖5b顯示TOC含量小于2%的占總樣品數(shù)的9.8%,TOC含量大于2%的占總樣品數(shù)的90.2%,樣品TOC含量集中在1.0%~13.0%之間,反映出鄂西X井頁巖有機(jī)質(zhì)豐度整體品位較高,具有形成頁巖氣的良好物質(zhì)基礎(chǔ)。

    圖 3 X井頁巖孔隙發(fā)育特征Fig. 3 The porosity evolution of shales in well Xa—礦物溶蝕孔隙, 0.239~2.738 μm; b—礦物溶蝕孔隙, 0.170~1.949 μm; c—有機(jī)質(zhì)孔隙, 0.035~0.271 μm; d—有機(jī)質(zhì)孔隙, 0.026~0.186 μm; e—礦物溶蝕孔隙, 黃鐵礦晶間孔隙, 0.048~0.415 μm; f—有機(jī)質(zhì)薄膜, 礦物溶蝕孔隙, 0.103~1.414 μm; g—方解石粒間孔隙, 方解石和粘土礦物粒間孔隙, 0.170~0.600 μm; h—黃鐵礦粒內(nèi)孔隙, 0.260~1.380 μm; i—石英礦物粒內(nèi)孔隙, 0.160~2.290 μma—denudation pore of mineral, 0.239~2.738 μm; b—denudation pore of mineral, 0.170~1.949 μm; c—organic pore, 0.035~0.271 μm; d—organic pore, 0.026~0.186 μm; e—denudation pore of mineral and intercrystalline pore of pyrite, 0.048~0.415 μm; f—organic film and denudation pore of mineral, 0.103~1.414 μm; g—intergranular pore of calcite, and intergranular pore between calcite and clay minerals, 0.170~0.600 μm; h—intragranular pore of pyrite, 0.260~1.380 μm; i—intragranular pore of quartz, 0.160~2.290 μm

    圖 4 X井頁巖孔隙度分布特征(a)和滲透率分布圖(b)Fig. 4 The porosity distribution (a) and permeability distribution (b) of shale from well X

    樣品編號巖性腐泥組殼質(zhì)組鏡質(zhì)組惰質(zhì)組干酪根類型地層X-6含碳泥巖10-7020ⅢX-10含碳泥巖60-328Ⅱ2X-11含碳泥巖85-114Ⅱ1X-13含碳泥巖5-8015ⅢX-14含碳泥巖65-2510Ⅱ2X-16含碳粉砂質(zhì)泥巖88-84Ⅱ1X-17粉砂質(zhì)泥巖72-217Ⅱ1X-18含碳粉砂質(zhì)泥巖80-146Ⅱ1X-19含碳粉砂質(zhì)泥巖87-85Ⅱ1X-22含碳泥巖65-305Ⅱ2X-23含碳泥巖70-255Ⅱ1X-26含碳泥巖40-5010ⅢX-28含碳泥巖60-346Ⅱ2X-29含碳泥巖30-5812ⅢX-33含碳泥巖35-5510ⅢX-37含碳泥巖30-6010ⅢX-40含碳泥巖55-405Ⅱ2X-42含碳泥巖10-8010ⅢX-43含碳泥巖60-355Ⅱ2X-44含碳泥巖82-126Ⅱ1X-46含碳泥巖80-173Ⅱ1X-47粉砂巖70-228Ⅱ1X-48粉砂質(zhì)泥巖65-305Ⅱ2X-51含碳含粉砂泥巖60-364Ⅱ2大隆組下窯組龍?zhí)督M孤峰組

    注: Ⅰ為腐泥型; Ⅱ1為腐質(zhì)腐泥型; Ⅱ2為腐泥腐殖型; Ⅲ為腐殖型。

    圖 5 頁巖TOC含量隨井深變化圖(a)和頁巖TOC含量分布圖(b)Fig. 5 TOC content of shale at various well depths (a) and TOC content distribution of shale (b)

    4.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

    研究采用鏡質(zhì)體反射率(Ro)對X井17件頁巖樣品進(jìn)行有機(jī)成熟度分析,Ro值為2.61%~3.68%,平均值為3.29%,成熟度分布在2%~3%的樣品占總數(shù)的21.1%,分布在3%~4%的樣品占總數(shù)的78.9%。依據(jù)中國南方黑色頁巖成熟階段劃分標(biāo)準(zhǔn)(聶海寬等, 2012),X井頁巖成熟度主體上處于過成熟晚期階段。圖6為X井頁巖鏡質(zhì)體反射率(Ro)隨著采樣深度的變化,由圖6可知,有機(jī)質(zhì)成熟度與采樣深度線性擬合度高,呈正相關(guān)關(guān)系,即鏡質(zhì)體反射率隨采樣深度增加而增大,與前人報道規(guī)律一致(鄒瑜, 2011)。

    圖 6 X井不同深度頁巖Ro值Fig. 6 The Ro values of shale at different depths of well X

    4.4 頁巖含氣性特征

    頁巖的含氣性是頁巖氣地質(zhì)條件評價的重要方面,目前,獲取泥頁巖含氣量的方法有2種,即解析法和測井法(覃小麗等, 2015)。其中解析法是對鉆井取出巖心樣品直接解析測定含氣量,含氣量由現(xiàn)場解析氣、損失氣和殘余氣3部分組成。研究采用現(xiàn)場解析法,測得X井22件富有機(jī)質(zhì)頁巖現(xiàn)場解析氣含量為0.087~2.92 m3/t,平均值為1.09 m3/t;殘余氣含量在0.002~0.26 m3/t之間,平均值為0.071 m3/t;總含氣量為0.09~3.70 m3/t,平均含量為1.32 m3/t。特別是大隆組富有機(jī)質(zhì)頁巖,其現(xiàn)場解析含氣量為0.69~2.92 m3/t,平均值為2.21 m3/t,總含氣量0.74~3.70 m3/t,平均值為2.71 m3/t,均高于美國泥頁巖含氣量底限(0.5~1.0 m3/t)(張木辰等, 2018),表明其具有很好的勘探開發(fā)前景。

    5 頁巖含氣量的相關(guān)因素探討

    5.1 頁巖總有機(jī)碳與含氣量關(guān)系

    有機(jī)質(zhì)含量顯著影響著頁巖的生烴能力、孔隙空間及吸附能力。在溫壓條件相同的前提下,高有機(jī)質(zhì)含量頁巖可為氣體吸附提供更多的孔隙空間、內(nèi)表面積。國內(nèi)外實測數(shù)據(jù)表明,有機(jī)質(zhì)含量直接影響頁巖的含氣量(徐國盛等, 2013)。Boyer等(2006)發(fā)現(xiàn)頁巖含氣量隨其TOC含量增加而增大,認(rèn)為頁巖有機(jī)質(zhì)含量是頁巖氣成藏最基礎(chǔ)的因素。將鄂西X井不同采樣深度頁巖的TOC含量與不同采樣深度頁巖的總含氣量進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)頁巖含氣量與其有機(jī)碳含量的變化趨勢基本一致,表明頁巖的含氣量與TOC含量呈正相關(guān)關(guān)系(圖7)。

    圖 7 鄂西X井頁巖樣品含氣量與總有機(jī)碳含量分布Fig. 7 The distribution of gas content and TOC content of shale from well X in western Hubei

    5.2 有機(jī)質(zhì)成熟度與含氣量關(guān)系

    有機(jī)熱成熟度是頁巖經(jīng)歷最高溫度的指示。Zhang等(2012)認(rèn)為隨著頁巖熱成熟度的增加,頁巖有機(jī)質(zhì)芳構(gòu)化增加,從而導(dǎo)致其吸附能力降低。而另一種觀點則認(rèn)為隨著成熟度增加,有機(jī)質(zhì)生烴創(chuàng)造出納米孔,使得頁巖吸附能力增強(qiáng)(Gaspariketal., 2014; Huetal., 2015; 戴方堯等, 2017)。圖8為反映X井頁巖有機(jī)質(zhì)成熟度的鏡質(zhì)體反射率(Ro)與總含氣量的關(guān)系圖,由圖可知,兩者之間呈弱的正相關(guān)關(guān)系,與報道一致(張木辰等, 2018)。有機(jī)質(zhì)成熟度的提高對有機(jī)組分納米孔隙的生成具有促進(jìn)作用,進(jìn)而增加了頁巖氣的儲集空間(曾維特等, 2014)。

    圖 8 頁巖總含氣量與有機(jī)成熟度的關(guān)系Fig. 8 The relationship between gas content and organic maturity of shale samples

    5.3 頁巖礦物組成與含氣量關(guān)系

    頁巖的礦物組成作為頁巖形成的物質(zhì)基礎(chǔ),不僅為吸附氣的賦存提供了吸附劑,也決定了其內(nèi)部發(fā)育的孔隙空間,為天然氣的賦存奠定了基礎(chǔ)。鄂西X井頁巖礦物成分以石英、鈉長石等脆性礦物和粘土礦物為主(圖1)。頁巖中的脆性礦物富集,有利于微裂縫的產(chǎn)生,影響著頁巖氣的儲存和擴(kuò)散,而粘土礦物含量對頁巖含氣量的影響主要表現(xiàn)為伊蒙混層、伊利石對頁巖氣的吸附能力(曾維特等, 2014)。圖9顯示頁巖總含氣量與粘土礦物含量呈現(xiàn)弱的正相關(guān)性。通常粘土礦物的微孔隙體積和表面積較大,增大頁巖對氣體的吸附能力,而伊利石石化形成的收縮縫、伊利石間的孔隙均可成為有效的頁巖氣儲集空間(曾維特等, 2014)。因此,在一定范圍內(nèi)高粘土礦物含量的頁巖,其吸附能力更強(qiáng),粘土礦物含量與含氣量呈現(xiàn)弱的正相關(guān)關(guān)系。

    圖 9 粘土礦物含量與頁巖含氣量的關(guān)系圖Fig.9 Diagram of relationship between clay minerals and gas content of shale

    5.4 頁巖孔隙度與含氣量關(guān)系

    圖10為鄂西X井頁巖有效孔隙度與頁巖總含氣量的關(guān)系圖,兩者在一定程度上呈正相關(guān)關(guān)系,即頁巖含氣量隨頁巖孔隙度的增大而增大。這是由于相對較大的頁巖孔隙度,其孔隙內(nèi)表面較大,有利于吸附氣的賦存,也可以為游離氣的賦存提供空間。

    5.5 壓力條件與含氣量關(guān)系

    溫度和壓力的共同作用影響頁巖中氣體含量,限制了頁巖的最大含氣量。通常情況下,隨著壓力的增加,頁巖游離氣和吸附氣含量都逐漸增大。圖11顯示出在溫度一定的情況下,頁巖吸附氣量隨著壓力的增加而增大,同時發(fā)現(xiàn)在相同的溫度壓力條件下,頁巖TOC含量越高,其吸附氣量越大,頁巖的吸附氣量和TOC含量具有較好的正相關(guān)性,但和粘土礦物含量相關(guān)性不明顯,具有較弱的正相關(guān)性。這與前述分析結(jié)論一致(圖7、圖9)。

    圖 10 頁巖有效孔隙度與總含氣量的相關(guān)性Fig.10 Diagram of relationship between effective porosity and gas content of shale

    圖 11 X井頁巖甲烷等溫吸附曲線圖Fig.11 Isotherms of methane adsorbed in shales of well X

    6 結(jié)論

    (1) 鄂西建始地區(qū)X井頁巖儲層以石英、長石等脆性礦物以及伊利石粘土礦物為主。儲層孔隙主要發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔、礦物溶蝕孔、礦物粒間孔以及少量黃鐵礦晶間孔,儲層具有低孔、特低滲特征。

    (2) X井頁巖有機(jī)質(zhì)豐度整體品位較高,TOC含量大于2%的占總樣品數(shù)90.2%,具有形成頁巖氣的良好物質(zhì)基礎(chǔ),有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ型干酪根,處于過成熟晚期階段。

    (3) 現(xiàn)場解析法測得建始X井頁巖含氣量較高,平均值為1.32 m3/t,與頁巖TOC含量、有機(jī)質(zhì)成熟度和孔隙度呈正相關(guān)關(guān)系,與粘土礦物含量呈弱的正相關(guān)關(guān)系。

    致謝感謝湖北省地質(zhì)調(diào)查院為本研究提供地質(zhì)背景資料。

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