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

273 / 2021-06-18 14:45:18

有机岩油气储层纳米地质研究进展

有机岩储层；纳米地质；纳米结构；纳米成藏效应；富集模式

全体主题

       纳米地质学的兴起将会为21世纪地球科学的发展带来革命性的飞跃，在纳米尺度上对地学问题和现象进行深入研究，有助于揭示地质学更本质的机理和过程。本文在总结已有成果并结合自身开展的最新研究基础上，进一步提出了纳米地质学的主要内涵：以纳米科学与地质学为依托，以纳米技术与地质学研究方法为手段，以地球物质为研究对象，对地球各圈层中已知或有待探知的纳米颗粒和纳米孔隙进行深入研究，从而揭示地球演化过程中纳米效应与地学现象的关系及其规律的科学。有机岩油气储层研究主要涉及到煤岩和页岩的生烃、油气运移聚集与保存等方面与纳米地质各个研究方向密切相关，包括：纳米岩矿与表面效应以及岩石成因，天然纳米颗粒和纳米结构的形成与演化机制，纳米变形特征及其形成机制，纳米地球化学过程及其行为，纳米成藏效应及其机理以及纳米地球科学的研究技术与方法。

在以上纳米地质基础研究的基础上，关于有机岩油气储层的纳米地质问题，取得的最新研究进展如下：

（1）在扫描电镜与透射电镜观测、优化液氮吸附实验参数、改善其解释模型、分析比较氦气孔隙度、压汞、液氮和二氧化碳等流体压入法优缺点的基础上，改进了微-纳米孔隙结构模型，提高了有机岩油气储层孔隙定量表征的效果；建立了一套煤岩与页岩全尺度(1 nm ~ 50 μm) 孔隙结构综合表征方法；阐明了有机岩微纳米孔隙结构与渗透率以及气体吸附能力之间的关系。

（2）通过煤岩及其变形微纳米尺度的深入研究，认识到不同变形机制构造煤（脆性变形煤和韧性变形煤）的大分子结构参数有着其各自的发展趋势，并首次发现剪切作用不仅改变着煤岩的微米级孔隙结构，而且也影响到其纳米级孔隙结构，从而改变着气体在孔隙中的赋存状态；揭示了构造煤大分子-纳米级孔隙结构的耦合关系，认为大分子结构的改变是导致纳米级孔隙结构变化的原因，构造应力是引起煤岩变形的基本因素，促进了煤岩大分子-纳米级孔隙结构之间的相互转换。

（3）通过我国南方上扬子地区下古生界两套页岩气储层（下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组）的数字岩心模型，精细划分了基于构造应力改造下的页岩纳米孔裂隙结构类型，揭示了不同变形程度页岩纳米结构特征的差异性；从沉积成岩-构造演化的角度对页岩微纳米结构演化与甲烷吸附机理进行了研究，识别了一种由有机质和粘土矿物主导的有机-无机复合体及其孔隙网络体系，提出了由该复合体控制的吸附态甲烷赋存模式。