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

7 / 2021-05-01 22:54:55

富有机质泥页岩热成熟生烃与成岩作用的耦合演化

成岩物理模拟,热成熟生烃作用,孔隙结构演化,成岩演化序列

页岩油气理论与技术

       泥页岩是“源-储-盖”一体的非常规复杂含油气系统，其热成熟生烃、成岩作用、微纳米孔隙三者耦合演化的是影响页岩气富集成藏的关键问题。目前关于这一问题的研究主要有直接观察法和物理模拟法，而前者忽略了样品的非均质性和区域差异的影响，后者则大多无法清晰直观的展示同一区域内矿物与孔隙演化特征的关系。为了避免样品非均质性的影响，清晰直观的揭示泥页岩热成熟生烃、成岩作用、纳米孔隙结构三者耦合演化关系，我们对低成熟的泥页岩进行了成岩物理模拟，对热模拟样品进行了基础地球化学分析、矿物成份与含量测试、微纳米孔隙结构特征表征等定性与定量实验，探讨泥页岩热成熟生烃、成岩作用、纳米孔隙结构三者的耦合演化关系。

       模拟结果显示，在模拟升温过程中发生生、排烃作用和形成有机质孔的同时将排出大量的有机酸，这些酸性流体对于模拟样品无机孔隙的生成与演化有着重要的促进作用。模拟升温加剧了不稳定脆性矿物所生成的溶蚀孔的形成与演化，促进了粘土矿物的转化的同时，也加快了粘土矿物孔隙的生成和发育，而有机质孔隙则呈现内部多孔型和收缩边缘孔型两种生成与演化方式。微纳米孔隙体积呈先减小后增大的变化趋势，分别在300°C和500°C达到最小值和最大值。微孔和介孔比表面积呈先减小后增大的变化规律，在300°C时达到最小值，而宏孔比表面积则呈先增后减的变化趋势，分别在300°C和500°C达到最小值和最大值(图1)。

模拟样品中可见到的成岩作用类型主要有溶蚀作用、粘土矿物转化作用、热成熟生烃作用、压实与重结晶作用，成岩作用则可以划分为四个阶段。本次研究对泥页岩的成岩演化过程和孔隙演化模式进行了大体的划分，并建立了基于模拟实验的富有机质泥页岩成岩演化序列和孔隙演化模式(图2)。

       本次研究建立的成岩演化序列和孔隙演化模式提供了有机质生烃、成岩作用和微纳米孔隙结构演化的定性与定量的表征方法，该模式对于页岩储层评价，页岩气成藏机理以及页岩气勘探开发具有重大意义。