【摘要】：涪陵頁巖氣田為重要的具有商業(yè)開發(fā)價值的大型頁巖氣田,它的發(fā)現(xiàn)極大地推動了我國頁巖氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。上奧陶統(tǒng)五峰組和下志留統(tǒng)龍馬溪組一段富有機(jī)質(zhì)海相頁巖為該氣田的主力產(chǎn)層。因此,頁巖氣儲層孔隙結(jié)構(gòu)和甲烷吸附性能的研究對頁巖氣地質(zhì)評價和勘探開發(fā)有理論意義和應(yīng)用價值。論文以平橋區(qū)塊JY-B井和梓里場區(qū)塊JY-C井為研究對象,通過文獻(xiàn)調(diào)研、資料收集、有機(jī)地球化學(xué)分析和X射線衍射全巖礦物定量獲得頁巖樣品巖石學(xué)和地球化學(xué)特征。采用場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)及Image Pro-plus軟件、低溫氣體吸附(CO_2和N_2)和高壓壓汞實驗研究頁巖樣品有機(jī)孔及全孔徑孔隙結(jié)構(gòu)特征,采用重量法高壓甲烷吸附實驗獲得頁巖樣品的甲烷吸附性能。對比五峰組與龍一段頁巖樣品、兩口井頁巖樣品的孔隙結(jié)構(gòu)和甲烷吸附性能的差異性,結(jié)合頁巖樣品巖石學(xué)和地球化學(xué)特征討論頁巖孔隙結(jié)構(gòu)和甲烷吸附性能的影響因素。五峰組-龍一段頁巖的有機(jī)質(zhì)熱演化程度處于高演化過成熟階段,有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ型為主。JY-B井和JY-C井中五峰組-龍一段下部頁巖TOC含量主要介于2~5%,為優(yōu)質(zhì)層段;龍一段上部頁巖TOC含量主要介于1~2%,為次優(yōu)質(zhì)層段。目的層段頁巖主要礦物組成為石英和黏土礦物,含有少量長石和碳酸鹽礦物以及黃鐵礦等,主要發(fā)育混合硅質(zhì)頁巖相、富泥硅質(zhì)頁巖相、含泥/硅混合質(zhì)頁巖相和富硅泥質(zhì)頁巖相。采用氣體吸附(CO_2和N_2)和高壓壓汞實驗對頁巖樣品中基質(zhì)孔隙和微裂縫進(jìn)行多尺度表征。由氣體吸附和高壓壓汞實驗結(jié)果可知:1)頁巖中的孔隙由圓柱狀、墨水瓶狀和層狀狹縫形等孔隙共同組成;2)優(yōu)質(zhì)層段頁巖的微孔和介孔較次優(yōu)質(zhì)層段發(fā)育,優(yōu)質(zhì)層段中龍一段下部(3)小層微孔相對發(fā)育,次優(yōu)質(zhì)層段中龍一段上部(7)和(8)小層微孔及介孔相對較發(fā)育;3)頁巖孔隙孔徑分布呈多峰型,五峰組優(yōu)勢平均孔徑分布在0.35nm和0.90~15nm處,龍一段下部優(yōu)勢平均孔徑分布在0.35nm、0.45~0.60nm、0.90~15nm和25~270nm處,龍一段上部優(yōu)勢平均孔徑分布在0.80~0.90nm和25~270nm處;4)根據(jù)高壓壓汞實驗結(jié)果可知,在進(jìn)汞壓力大于30 MPa時,五峰組-龍一段頁巖樣品TOC含量越高進(jìn)汞量越大。優(yōu)質(zhì)層段的連通介孔較次優(yōu)質(zhì)層段發(fā)育,次優(yōu)質(zhì)層段的連通宏孔及微裂縫較優(yōu)質(zhì)層段發(fā)育;5)對比兩口井的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)現(xiàn),JY-B井優(yōu)質(zhì)層段內(nèi)介孔發(fā)育,JY-C井微孔發(fā)育,且JY-C井中介孔孔隙孔喉較小,連通性較差,發(fā)育大量閉孔和墨水瓶狀孔隙。采用極高分辨率場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)對頁巖中孔隙類型及形態(tài)進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)五峰組-龍一段頁巖基質(zhì)孔隙中有機(jī)孔最為發(fā)育,利用Image Pro-plus軟件對有機(jī)質(zhì)顆粒掃描電鏡照片進(jìn)行有機(jī)孔觀察和統(tǒng)計分析可知:1)五峰組頁巖樣品有機(jī)孔形狀以邊緣收縮的多角形為主,龍一段下部多呈不規(guī)則橢圓形和近圓形,龍一段上部多呈壓扁狀橢圓形、不規(guī)則近圓形和長條形;2)在五峰組-龍一段頁巖樣品中可觀察到的有機(jī)孔孔徑主要介于2~600nm,5~30nm范圍的有機(jī)孔數(shù)量均較多,龍一段頁巖樣品中孔徑在100~600nm范圍的有機(jī)孔數(shù)量明顯多于五峰組頁巖樣品;3)優(yōu)質(zhì)層段中五峰組和龍一段下部(3)小層的頁巖樣品平均單顆粒有機(jī)質(zhì)面孔率相對最大,次優(yōu)質(zhì)層段中(7)小層和(8)小層樣品的有機(jī)質(zhì)面孔率相對較大且接近;4)JY-C井頁巖樣品有機(jī)孔形態(tài)比JY-B井更不規(guī)則,且有機(jī)孔孔徑總體小于JY-B井樣品�？紫督Y(jié)構(gòu)的影響因素來自于外部因素(沉積環(huán)境和構(gòu)造運(yùn)動)和內(nèi)部因素(有機(jī)碳含量和礦物組分及含量)。沉積環(huán)境影響了頁巖巖性、礦物組成及含量,側(cè)向構(gòu)造擠壓產(chǎn)生的褶皺、順層滑脫和抬升作用使頁巖氣儲層原有儲集空間被壓縮改變,從而影響了頁巖孔隙結(jié)構(gòu)。TOC含量與微孔和2~15nm介孔孔隙體積呈較好的線性正相關(guān)關(guān)系性。由于五峰組-龍馬溪組頁巖中石英主要為生物成因,隨著硅質(zhì)含量的增加,頁巖BET總比表面積、微孔和介孔孔隙體積呈增加趨勢。黏土礦物與微孔和介孔孔隙體積呈負(fù)相關(guān)性,由于研究區(qū)目的層段埋深較大,成巖作用強(qiáng),使部分黏土礦物晶間孔和粒間孔隙坍塌或破壞。利用重量法高壓甲烷等溫吸附實驗對頁巖樣品進(jìn)行測試。在30℃條件下,優(yōu)質(zhì)層段五峰組(1)小層和龍一段下部(3)小層甲烷飽和吸附量最大,次優(yōu)質(zhì)層段中龍一段上部(8)小層吸附量相對較大,JY-C井優(yōu)質(zhì)層段頁巖樣品的甲烷飽和吸附量大于JY-B井。甲烷飽和吸附量與TOC含量呈線性正相關(guān)關(guān)系;由于該層段內(nèi)石英為生物成因,甲烷飽和吸附量與石英含量也呈正相關(guān)關(guān)系;甲烷飽和吸附量隨黏土礦物含量的增大呈減少趨勢。甲烷飽和吸附量與頁巖微孔和中孔比表面積呈線性正相關(guān)關(guān)系。因此有機(jī)質(zhì)含量越高,有機(jī)微孔和介孔越發(fā)育,越有利于五峰組-龍一段頁巖樣品對甲烷氣體的吸附。
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P618.13
【圖文】：

論文研究技術(shù)路線圖

的北東走向的圓弧形斷背斜構(gòu)造（圖2.2b）。該背斜核部較為緊閉，東西兩翼產(chǎn)狀較陡。由于區(qū)塊內(nèi)受兩組不同走向斷層的影響，烏江斷裂帶附近斷層呈北西向展布，梓里場斷裂帶附近斷層呈北東向展布，區(qū)塊內(nèi)發(fā)育大量不同級別的斷層，構(gòu)造相對復(fù)雜，地層較為破碎。圖2.2 涪陵頁巖氣田平橋與梓里場區(qū)塊構(gòu)造及井位圖2.2 構(gòu)造及沉積演化特征2.2.1 構(gòu)造演化特征涪陵頁巖氣田位于四川盆地東部邊緣齊岳山斷裂西側(cè)，處于川東隔擋式褶皺帶內(nèi)多個構(gòu)造單元的結(jié)合部。川東南地區(qū)受多期構(gòu)造復(fù)合疊加作用影響，形成復(fù)雜的復(fù)合-聯(lián)合構(gòu)造，是四川盆地內(nèi)褶皺發(fā)育最強(qiáng)烈的區(qū)域。四川盆地的構(gòu)造演化特征可主要分為六個階段

[81]。圖2.3 四川盆地五峰組-龍馬溪組頁巖沉積模式圖（據(jù)趙建華[83]）2.2.3 地層發(fā)育特征涪陵區(qū)塊地表主體出露下三疊統(tǒng)嘉陵江組地層，從震旦系到中三疊統(tǒng)的沉積蓋層發(fā)育較為齊全，主要為海相沉積的碳酸鹽巖，厚度在4000~7000m范圍內(nèi)，沉14

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本文編號：2764102