四川盆地南部页岩石英纳米集合体的赋存特征及其对可改造性的影响研究
中国广泛发育有不同时代富有机质页岩,其中位于南方的古生界页岩成熟度非常高、微米-纳米级孔隙比较发育、页岩具有较好的脆性,目前已经在四川盆地建成了长宁、威远等页岩气田,实现了商业化开发.国内外页岩气田的研究表明，页岩气之所以能够被商业化开发，页岩的脆性在储存改造过程中起到了非常重要的作用，石英是组成页岩脆性和层理的主要矿物之一。为深入分析页岩脆性的形成，本文以四川盆地南部五峰-龙马溪组产气页岩段为研究对象，收集了威远、长宁、焦石坝、昭通等页岩气田一些探井岩心，并利用X-射线衍射分析、扫描电镜、能谱分析等测试手段对岩心进行了研究，识别出陆源和自生石英、粘土矿物、白云石、长石等矿物，并系统总结了其赋存的基本特征。根据研究，认为页岩矿物形成，除了大量的陆源供给外，成岩过程中形成的各种矿物也是页岩的重要组成部分。富含有机质是含气页岩的基本特征。有机质在页岩含气性和脆性形成过程中发挥了及其重要的作用，一方面有机质演化促进了页岩孔隙的发育和含气量的提高，并形成超压的成藏环境，另外一方面，有机质及微生物的参与也促进了自生石英的形成。成岩过程中由于温度、压力等环境条件的变化，蛋白石-CT提供的硅质形成自生石英后，促进了蒙脱石变为不稳定矿物，并大量开始想伊/蒙混层或伊利石转换。研究发现，陆源石英一般粒度大于自生石英，自生石英一般为纳米尺度，以隐晶、微晶及多种纳米集合体的形式出现在粘土矿物的周围，并受到粘土矿物定向排列的影响，以板状、片状等集合体的形式定向排列，尺度为纳米尺度，而且具有明显的方向性，进一步加剧了页岩的各项异性和层理的形成。页岩层理的形成与大量自生石英的出现和排列方式关系密切，本文在镜下观察到自生石英纳米集合体主要存在两种相互垂直的排列方向，由于压裂过程中裂缝优先沿着弱面层理裂开，裂缝横向延展过程中遇到垂向的自生石英，裂缝产生90℃转向，进而形成了页岩特有的纳米级别网状裂缝。由于自生石英集合体的发育的密度和频率非常高，所以在页岩中可以形成极其复杂和稠密的网状缝，非常有利于天然气的产出。因此，页岩中丰富的有机质及成岩早期微生物的参与，促进了自生石英形成，而自生石英的形成受制于其形成的先天条件，所形成自生石英的纳米集合体呈现特征的两个相互垂直的排列方式，对于提高压裂改造缝网形成和可改造性，具有重要意义。
页岩储层 石英 纳米集合体 赋存特征 可改造性
刘洪林
中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊,065007;中国石油非常规油气重点实验室,河北廊坊,065007;国家能源页岩气研发(实验)中心,河北廊坊,065007
国内会议
第二届中国纳米地球科学学术研讨会暨2016年纳米地球科学国际学术研讨会
青岛
中文
183-185
2016-11-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）