泥頁岩和煤中納米孔隙的形成、演化和油氣富集機制

《泥頁岩和煤中納米孔隙的形成、演化和油氣富集機制》是依託南京大學，由姚素平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：泥頁岩和煤中納米孔隙的形成、演化和油氣富集機制
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：姚素平
• 依託單位：南京大學

項目摘要

本項目將以泥頁岩和煤孔隙結構特徵及成岩演化過程為主線，從納米層次上研究頁岩油氣和煤層氣儲集空間形成和演化的微觀機制。通過納米科技、地球化學、煤地質學和石油地質學等多學科的交叉融合，探索一套納米孔隙定量檢測的技術方法，精細研究不同地質條件下不同類型泥頁岩和煤的納米孔隙結構特徵，結合熱演化模擬實驗和計算機模擬技術，深入分析泥頁岩和煤納米孔隙的發育特徵、分布模式、控制因素及對油氣富集的影響，建立不同類型泥頁岩和煤納米孔隙網路三維結構模型，揭示泥頁岩和煤納米孔隙的成因、成岩演化過程及納米孔隙對油氣的吸附模式，闡明泥質烴源岩熱演化生烴過程和納米孔隙的形成關係，探討納米孔隙演化對泥頁岩含油氣性的影響，為泥頁岩和煤儲層結構精細描述和精確評價基礎研究工作拓展新途徑，也為頁岩油氣和煤層氣的形成和富集提供重要的依據。

結題摘要

目前，非常規油氣儲層表征技術仍不完善，儲集空間的發育機理存在諸多急需解決的難題，嚴重影響非常規油氣的勘探和開發。本課題研究了不同技術方法表征非常規油氣儲層納米孔隙的適應性以及不同沉積環境煤和泥頁岩孔隙的特徵、成因、控制因素、演化規律，探討了頁岩油儲集空間的有效性。主要成果有：（1）研發了一種可有效表征非常規油氣儲層微納米孔隙的新技術－低場核磁共振凍融法和八甲基環四矽氧烷聯用技術，該技術可以完整地刻畫非常規儲層岩石4-1400nm的孔隙分布特徵。（2）揭示了不同沉積環境頁岩的孔隙特徵和成因，探討了不同沉積環境頁岩納米孔隙表征技術的適應性。海相、海陸過渡相、湖相泥頁岩儲層的非均質性呈現逐漸增大的特徵；湖相頁岩孔隙類型最為豐富，海相頁岩的孔隙類型相對簡單，海相高成熟度頁岩有機質孔十分發育，湖相低成熟度頁岩不發育有機質孔；多種技術方法可適用於高成熟度海相泥頁岩的孔隙表征，而成熟度低、含油豐富的湖相頁岩的表征以射線探測方法和核磁共振凍融法較為合適。（3）通過煤的熱模擬實驗，將煤次生孔隙的形成和演化分為三個階段，早期殼質組生烴（Ro小於1.5%），生成的孔隙主要來源於殼質組的解聚作用造成的體積收縮，形成的次生孔隙體積較大；第二階段大致相當於Ro=1.5-2.0%，該階段鏡質組主要發生甲基化和縮聚作用，生成的孔隙為微米至納米級；第三階段相當於無煙煤階段，該階段主要是鏡質組脫甲基作用和進一步的縮聚作用，主要形成納米孔隙。（4）揭示了不同熱演化階段頁岩介孔的演化特徵及其控制因素。東營凹陷古近系沙三下亞段頁岩細介孔體積百分比隨熱演化程度（埋深）增大呈現出先升高后降低的模式，粗介孔則顯示相反的特徵，Ro為0.7%是粗介孔與細介孔體積占比發生升降變化的拐點；粘土礦物含量與細介孔體積百分比呈正相關關係，與粗介孔體積百分比呈負相關關係。（5）基於抽提實驗和負壓實驗，提出了5nm是東營凹陷頁岩儲層納米孔隙儲油的下限，10nm是頁岩儲層納米孔隙中原油可流動的下限。