《南华北盆地偃龙地区二叠系泥页岩微观孔隙特征及其影响因素分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《南华北盆地偃龙地区二叠系泥页岩微观孔隙特征及其影响因素分析（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、南华北盆地偃龙地区二叠系泥页岩微观孔隙特征及其影响因素分析 陈静 吴伟 王娟 黄雪峰 河南理工大学资源环境学院 摘 要： 运用氩离子抛光场发射环境扫描电子显微成像测试技术, 对南华北盆地偃龙地区 ZK1614 井二叠系海陆交互相陆相的泥页岩样品进行观察并获取二次电子及背散射信息。结合 X 射线能谱信息和 JMicro Vision 软件灰度识别功能, 对样品矿物组成及微观孔隙特征进行定性分析和定量表征, 并探讨了孔隙发育分布的影响因素。研究发现:样品主要发育的孔隙以无机矿物孔为主, 孔隙类型有粒内孔、粒间孔、少量有机质孔及微裂隙;样品面孔率介于 0.92%5.53%之间, 整体来看, 面孔率大
2、小与孔隙数量正相关;孔径大小介于 502000 nm 间, 不同区段的孔面积对数指标与单位面积孔数量对数指标呈两段式线性关系, 孔径较小时两者负相关, 孔径较大时两者正相关。不同矿物对孔隙的发育有不同的控制作用, 脆性矿物主要影响裂隙的发育, 对孔隙的发育有一定的抑制作用;粘土矿物因构造应力、矿物相变及脱水等作用形成大量孔隙, 对孔隙的发育起一定的促进作用。研究区燕山期、喜山期因构造活动形成了大量尺度较大的裂隙, 裂隙的发育使岩层的渗流性能增加, 促进了有机酸和地层水对矿物的溶蚀作用, 相应的促进了孔隙的发育。此外, 随着埋藏深度的增加, 孔隙体积随着压实作用的增大而逐渐减小。关键词： 南华北
3、盆地; 二叠系; 泥页岩; 微观孔隙; 作者简介：陈静 (1991-) , 女, 硕士生, 从事油气地质, 含油气盆地分析等研究方向。E-mail:作者简介：吴伟 (1979-) , 男, 博士, 副教授, 从事沉积盆地分析与油气勘探研究。E-mail:收稿日期：2017-03-31基金：国家自然科学基金 (41102059) MICROSCOPIC PORE CHARACTERISTICS AND INFLUENCE FACTORS ANALYSIS OF SHALES IN PERMIAN, YANLONG AREA, SOUTHERN NORTH CHINA BASINCHEN Jing
4、 WU Wei WANG Juan HUANG Xuefeng Institute of Resources and Environment, Henan Polytechnic University; Abstract： Using argon ion polishing and field emission environmental scanning electron microscopy imaging testing technique, the interactive marine-continental facies and continental facies shale sa
5、mples from Permian drilled in ZK1614 well in Yanlong area of southern North China Basin are scanned, and the SE and BSE information are obtained as well.Combining X-ray spectrum information with gray level recognition function of JMicro Vision software, qualitative analysis and quantitative represen
6、tation of the mineral composition and the characteristics of micro pores of shale samples are made, and the genesis of pore system are discussed.The research shows that the pores of shale samples are mainly inorganic mineral pores, and the pore types include intragranular pores, intergranular pores,
7、 and a small amount of organic matter pores and micro fissures.The surface porosities of samples from Permian are between 0.92%5.53%, and surface porosities are positively correlated with the number of pores in general.With different sizes of pores, there is a two-segment linear relationship between
8、 the logarithmic index of pore area and the logarithmic index of pore number of unit area in different pore diameter interval between 502000 nm, and when the pore diameter is small, they are negatively correlated, when the pore diameter is large, they are positively correlated.Different minerals res
9、ult in different control effects on the development of pores.Brittle minerals mainly influence the development of micro fissures and inhibit the development of pores;clay minerals, due to the actions of tectonic stress, phase transformation and dehydration of minerals, result in plenty of pores, whi
10、ch promote the development of pores.Besides, the differential expansion and differential dissolution of minerals could also produce pores.During the Yanshan and the Himalayan periods, large scale fractures were formed in the study area.The development of fractures increased the penetrability of the
11、roc kstratum, which promoted the dissolution of minerals by organic acids and formation water, and it also promoted the development of pores correspondingly.Moreover, with the increase of burial depth, the pore volume decreased with the increase of compaction.Keyword： southern North China Basin; Per
12、mian; shale; microscopic pore; Received： 2017-03-31随着页岩油气在世界化石能源结构中的份额逐渐增加, 页岩气勘探开发越来越受到重视。以沃斯堡盆地 Barnett 页岩产层为代表的美国页岩气开发已经进入商业性开发阶段1, 美国页岩气商业性开采的实现, 给全球页岩气领域带来了一场变革。我国对于页岩气的勘探开发开始较晚, 主要集中在四川盆地及其周缘海相泥页岩发育的区域, 以及元坝、新场、延长探区等陆相泥页岩发育区域, 已经完钻一批先导实验井并获得了工业页岩气流, 页岩气累计产量突破6010m。而针对海陆交互相的煤系页岩储层开展的研究较少, 暂未获得突
13、破性成果。以南华北盆地偃龙地区东部 ZK1614 井上古生界海陆交互相陆相泥页岩为研究对象, 利用氩离子抛光高分辨率场发射环境扫描电镜测试分析与图像分析统计方法, 探讨了微观孔隙特征及发育控制因素。1 区域地质概况研究区位于南华北盆地群豫西隆起区的中部 (见图 1) , 构造演化主要受秦岭大别造山带及东部郯庐断裂的控制, 其特殊的大地构造位置, 造就了其复杂而独特的构造演化史。它的形成和发展大致经历了前中生代克拉通被动大陆边缘盆地、早中生代坳陷盆地、晚中生代前缘盆地和新生代断陷坳陷盆地等演化阶段, 构造演化具有明显的多期次叠合、多样式构造作用的特点。经过多期次沉积充填过程, 研究区晚石炭二叠系
14、发育一套海陆交互相陆相的含煤碎屑岩沉积, 是该区的主力烃源岩层系之一, 且研究区地层构造背景复杂, 岩性组合多样, 发育了良好的孔隙系统。随着我国油气勘探难度的增大, 南华北盆地仍旧具有很大的油气勘探潜力。图 1 南华北盆地构造单元划分及 ZK1614 井位图 Fig.1 Division of tectonic units of the southern North China Basin and the location of the Well ZK1614 下载原图2 实验和研究方法实验样品取自南华北盆地偃龙地区 ZK1614 井太原组、山西组和石盒子组, 共 8件, 岩性主要为泥页岩。
15、对所取样品进行岩石热解实验以及镜质体反射率测试, 获取样品有机地球化学数据, 所采用的实验仪器分别为 YY-3000 A 型岩石热解仪和 DM LPWITH MSP20 镜质组反射率测定仪。实验结果见表 1 所示。为避免样品中碎屑颗粒对微观孔隙的覆盖以及自然断面形成的假孔隙, 在进行扫描电镜观察之前先进行氩离子抛光, 所采用实验仪器为 PECS685 型氩离子抛光仪, 对微观孔隙形貌特征的观察利用扫描电镜进行, 实验仪器为 FEI Quanta250 FEG-SEM 场发射环境扫描电镜。3 样品微观孔隙定性描述和定量表征为精细观察泥页岩样品中微观孔隙的形态特征及发育分布规律, 利用场发射环境扫
16、描电镜对氩离子抛光过后的样品进行高倍数镜下观察。在观察的过程中对某一选定区域进行连续性 SEM 图像拍摄, 获取背散射图像, 并利用图像分析软件 (JMicro Vision) 进行微观孔隙的定量表征以及矿物组成的统计工作。表 1 样品地球化学测试数据 Table 1 Geochemical data of shale samples 下载原表 3.1 孔隙定性描述国内外学者对页岩孔隙的定性描述不尽相同, 主要依据孔隙形态12、孔隙发育位置和成因13、孔隙连通性14及孔隙的分形15等特征对孔隙类别进行划分。综合前人对泥页岩孔隙类型分类方案, 结合研究区实际情况将泥页岩中主要发育的孔隙类型划分为粒内孔、粒间孔、有机质孔及微裂隙。(1) 粒内孔不同类型矿物颗粒内部均发育有形态各异的粒内孔:方解石内部常见大量的圆形溶蚀成因的粒内孔 (图 2a) , 常常具有方向性和局部区块发育特征;石英颗粒、斑状黄铁矿、金红石内部也发育圆形及其它不规则形态的
