海陆过渡相煤系页岩孔隙结构特征及其对含气性的影响

张吉振, 李贤庆, 邹晓艳, 谢增业, 张学庆, 李阳阳, 王飞宇

海陆过渡相煤系页岩孔隙结构特征及其对含气性的影响

张吉振1,2,3, 李贤庆1,4*, 邹晓艳1,4, 谢增业5, 张学庆1,4, 李阳阳1,4, 王飞宇6,7

(1. 中国矿业大学(北京) 煤炭资源与安全开采国家重点实验室, 北京 100083; 2. 长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室, 湖北 武汉 430100; 3. 长江大学资源与环境学院, 湖北 武汉 430100; 4. 中国矿业大学(北京) 地球科学与测绘工程学院, 北京 100083; 5. 中国石油勘探开发研究院天然气地质研究所, 河北 廊坊 065007; 6. 中国石油大学(北京) 油气资源与探测国家重点实验室, 北京 102249; 7. 中国石油大学(北京) 地球科学学院, 北京 102249)

本次研究以四川盆地南部(川南地区)上二叠统龙潭组煤系页岩为例, 利用场发射扫描电镜(FE-SEM)对页岩孔隙进行定性观察分析, 联用高压压汞实验、N2与CO2吸附-脱附实验, 以及CH4等温吸附实验开展海陆过渡相煤系页岩全孔径孔隙结构特征的定量表征, 并探讨孔隙结构对含气性的影响。海陆过渡相煤系页岩粒间孔、粒内孔和有机质孔等基质孔隙较为发育, 微裂缝较少。孔隙形态以平板狭缝状和墨水瓶状为主, 具有较好的开放性特征。页岩全孔径孔容分布曲线呈两极化分布, 孔径小于30 nm和大于5 µm的孔隙大量发育。宏孔(>50 nm)、介孔(2～50 nm)和微孔(<2 nm)的孔容贡献率依次降低, 分别占42.2%、36.3%和21.4%。页岩孔比表面积分布曲线呈单峰型分布, 随着孔径增大, 孔比表面积减小, 微孔尤其是孔径值小于8 nm的孔隙提供较大的孔比表面积。微孔、介孔和宏孔的孔比表面积贡献率依次降低, 分别占72.7%、25.0%和2.3%。龙潭组页岩总含气量为2.61～6.02 m3/t, 其中吸附气比例占优势, 含量为1.88～4.70 m3/t, 受孔隙比表面积影响较强, 主要吸附于微孔和介孔中; 游离气含量为0.60～1.34 m3/t, 主要受孔隙体积影响, 主要赋存于宏孔中。

海陆过渡相; 煤系页岩; 孔隙结构; 含气性; 龙潭组; 四川盆地

0 引 言

继北美页岩气革命后, 全球页岩气资源勘探与开发领域取得重大进展, 中国成为继美国、加拿大之后第3个实现页岩气商业性开发的国家[1–6]。页……