四川盆地及其周缘海相页岩有机质孔隙演化与生烃耦合关系特征

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0、摘要

前人的大量研究已表明页岩的有机质孔隙对甲烷气体的有效赋存及渗流起着至关重要的作用,而影响页岩有机质孔隙发育的最重要的因素是热演化程度,过高的演化程度会导致有机质孔隙大量消失。同时,热成熟度对页岩气大规模富集成藏的连续气源供给起着关键的控制作用,过低的热演化程度无法使烃源岩层产生大量的烃类气体。因此,页岩储层的生烃演化和有机质孔隙演化必须达到最佳的耦合才能使页岩气大规模富集成藏。四川盆地及周缘下寒武统牛蹄塘组页岩储层的热演化程度已达到过成熟—变质期阶段,有机质石墨化进程加剧,有机质孔隙由于过度演化而失去有机质骨架支撑,加上牛蹄塘组页岩地层老,埋深大,上覆围岩压实作用强,导致有机质孔隙在强压实作用下大量消失,继而使孔隙连通性变差,最终导致牛蹄塘组页岩的较低产气量;龙马溪组页岩的热演化程度适中,等效镜质体反射率平均比牛蹄塘组页岩低1.0%左右,古埋深要比牛蹄塘组页岩要浅,有机质孔隙得以大量保存,使其孔隙连通性要远远优于牛蹄塘组页岩;适宜的热演化程度能够保证页岩有机质孔隙的大量发育期和生烃高峰期进行最佳匹配,为页岩气生成之后第一时间得到有效赋存提供必要的储集空间;适宜的最大古埋藏深度可以保证页岩具有适宜的热演化程度;如果地层埋藏持续时间及埋深均适中,那么在地层最后一次抬升开始前,地层的热演化程度刚好使页岩中的有机质孔隙得以大量发育并使其保留,当地层开始抬升时,热演化及生烃作用开始减弱,当地层停止抬升到一定深度时,储层生烃作用结束,热演化作用停止,由于此时地层埋藏相对较浅,受到上覆围岩压实作用较小,页岩有机质中的孔隙得以大量保留,使页岩气在生成之后第一时间得到有效保存,在后期保存条件较好的情况下最终富集成藏。

1、引言

页岩微纳米孔隙是烃类气体重要的储存空间,也是页岩油气的勘探甜点选取和资源潜力评价的关键参考因素。近年来,关于页岩微纳米孔隙结构的研究已成为国内外非常规油气勘探开发领域的研究热点和重点之一。随着研究工作的不断深入,逐渐认识到页岩的微纳米孔隙研究具有一定的挑战性:①页岩的储层中烃类气体的赋存不仅受控于无机矿物组分作用的油气储存机制,而且更重要的是受控于有机质体系中发育的大量具有连通性质的孔隙;②页岩的微纳米孔隙类型中无机孔隙和有机孔隙对烃类气体的赋存的贡献程度研究较少。随着研究的深入,人们普遍认识到页岩油气主要赋存于干酪根体系中,这使得页岩有机孔的演化特征日益受到关注。

2、生烃与孔隙演化特征

本部分通过介绍生烃演化和有机质孔隙演化展开论述,进而讨论耦合关系。

3、结论

(1)影响页岩有机质孔隙发育的最重要的因素是热演化程度,牛蹄塘组页岩储层的热演化程度已达到过成熟—变质期阶段,有机质石墨化进程加剧,有机质孔隙由于过度演化而失去有机质骨架支撑,加上牛蹄塘组页岩地层老,埋深大,上覆围岩压实作用强,导致有机质孔隙在强压实作用下大量消失,继而使孔隙连通性变差,最终导致牛蹄塘组页岩的较低产气量;龙马溪组页岩的热演化程度适中,等效镜质体反射率平均比牛蹄塘组页岩低1.0%左右,古埋深要比牛蹄塘组页岩要浅,有机质孔隙得以大量保存,使其孔隙连通性要远远优于牛蹄塘组页岩。

(2)适宜的热演化程度能够保证页岩有机质孔隙的大量发育期和生烃高峰期进行最佳匹配,为页岩气生成之后第一时间得到有效赋存提供必要的储集空间;适宜的最大古埋藏深度可以保证页岩具有适宜的热演化程度。

(3)地层埋藏持续时间及埋深均适中,那么在地层最后一次抬升开始前,地层的热演化程度刚好使页岩中的有机质孔隙得以大量发育并使其保留,当地层开始抬升时,热演化及生烃作用开始减弱,当地层停止抬升到一定深度时,储层生烃作用结束,热演化作用停止,由于此时地层埋藏相对较浅,受到上覆围岩压实作用较小,页岩有机质中的孔隙得以大量保留,使页岩气在生成之后第一时间得到有效保存,在后期保存条件较好的情况下最终富集成藏。

 

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