第六届非常规油气地质评价暨新能源学术研讨会
6th Symposium on Unconventional Oil and Gas Geological Evaluation and New Energy

228 / 2021-06-16 20:19:32

有机-粘土复合体对泥页岩孔隙结构及分形特征的影响

孔隙结构,分形维数,有机质,粘土矿物,有机-粘土复合体

页岩油气理论与技术

随着页岩油气在非常规油气勘探开发中取得巨大的商业成功，页岩储层微观孔隙作为页岩油气赋存的载体越来越受到国内外学者的重视^[1-2]。页岩是一种具有着复杂孔隙结构的多孔介质，除具有一定的孔隙体积和比表面积以外，还具有相应的维度信息。已有较多报道将分形理论引入到页岩储层孔隙结构表征^[3-6]。研究表明分形维数与页岩孔隙结构参数（SSA、PV、AD等）存在明显的相关性，说明分形维数能够反映页岩孔隙表面和孔隙结构的复杂程度。但分形维数D₁、D₂的内在含义以及D₁、D₂与页岩TOC、Ro、矿物组成之间的关系还存在争议。

本研究选取了四川盆地上古生界志留系龙马溪组海相页岩和下侏罗系自流井组大安寨段湖相页岩为研究对象，利用N₂吸附数据和FHH模型计算出低压段和高压段分形维数D₁、D₂，通过光电联测手段分析了有机质对页岩孔隙结构及分形维数D₁、D₂的影响。通过自然断面和氩离子抛光扫描电镜分析了粘土矿物和有机-粘土复合体对页岩孔隙结构及分形维数D₁、D₂的影响。讨论了D₁、D₂的内在含义以及有机质和粘土矿物影响页岩分形维数和孔隙结构的内在机理。该研究为分形理论在页岩储层孔隙结构中的应用提供了进一步依据，对页岩储层孔隙结构研究及页岩气勘探开发均具有指导意义。

结果表明：①有机质含量不是控制有机孔隙形成与发育的决定性因素，有机孔隙的形成与演化具有非均质性，有机质物理化学结构的差异对有机孔隙的形成与演化具有重要作用；②粘土矿物对孔隙结构和分形维数的影响具有差异性，不同种类粘土矿物对页岩孔隙结构及分形维数的影响不同，伊利石的发育有利于页岩气的储集；③页岩中普遍发育有机-粘土复合体并且其孔隙非常发育。一方面，有机质进入粘土矿物层间，保护了原生孔隙；另一方面，粘土矿物对有机质生烃起催化作用，有利于形成次生有机孔隙。