泥页岩在人工和自然演化条件下微孔隙结构演化特征对比

Considering the close relationship among the organic matter maturity evolution process, the microscopic pore formation and evolution process of the mudstone/shale and the accumulate process of the shale oil and gas in the unconventionality shale reservoir. The project will compare the pore structure and the evolution process of microscopic pore of mudstone/ shale in the oil and gas generating and expulsion process for the typical geological mudstone/shale samples and artificial simulated mudstone/shale samples. Set up the relationship between the thermal evolution and hydrocarbon expulsion and the process of porosity, pore structure and specific surface area for different types of mudstone/shale. To solve the process of artificial evolution and natural evolution of the shale pore structure and composition of the coordinated relationship between the characteristics change. Clarify the change process and its characteristics of microscopic pore structure of mudstone/shale caused in the process of organic matter evolution and hydrocarbon generation of the shale/hydrocarbon expulsion procedure. To provides the basis for better know the formation process of unconventional oil and gas in shale and its enrichment mechanism.

鉴于有机质的成熟演化和生排烃过程与泥页岩微观孔隙的形成和演化过程以及非常规（泥页岩）储层的油气储集过程具有紧密的关系。本项目拟通过典型的地质样品和人工模拟演化条件下泥页岩微孔隙结构演化特征的过程分析和对比，建立不同类型泥页岩在热演化和生排烃过程中的孔隙度，孔隙结构之间的相关关系。解决泥页岩在人工演化和自然演化过程中孔隙结构和组成特征变化之间的协调性关系。阐明泥页岩在有机质演化和生烃/排烃过程中所造成的其自身微观孔隙结构的变化过程及其特征。为认识泥页岩中非常规油气的形成过程，富集机理提供依据。

我国南方寒武系页岩高的热演化程度和较差的有机质孔隙发育特征制约了该海相页岩气的勘探前景。大量热模拟实验结果表明随着温度的增加，页岩的孔隙发育程度不断变好，明显与寒武系页岩的孔隙特征不一致。本研究基于不同模拟条件与自然演化的页岩孔隙演化特征的对比，详细剖析了人工模拟与自然演化结果之间的匹配性，并探究了寒武系页岩有机质孔隙发育差的原因。通过对比分析同一页岩不同岩石格架的样品在生排烃模拟实验过程中的孔隙演化行为，发现实验室准备工作不足会造成模拟结果偏离地质过程。在采用岩石格架完整样品的基础上，研究发现不同温压条件下I-II型页岩孔隙演化特征相似，而III型页岩孔隙发育能力有限。低演化阶段液态烃产率的高低控制了孔隙的发育程度，而在高演化阶段液态烃的二次裂解和气态烃产率大小则起到主要作用。寒武系与志留系页岩有机质孔隙发育不同的原因是由于寒武系页岩比志留系页岩热演化程度高，埋深大。寒武系页岩有机质孔隙发育程度变差是有机质的碳化作用和持续的机械压实作用耦合的结果。基于热模拟实验结果建立了整个生烃范围内海相I-II型页岩的孔隙演化模型，并认为该类页岩孔隙度在2.5~3.0%Ro范围内达到高值。通过统计国内外不同热演化程度的海相页岩的孔隙结构特征，结合连续成熟的页岩样品的孔隙演化特征，结果表明基于人工模拟结果建立的孔隙演化模型与自然演化页岩的孔隙演化规律具有良好的匹配性。基于此，认为实验结果与自然演化结果具有可对比性的条件是：（a）实验装置尽可能选择有静岩压力限制的半封闭热模拟装置，以尽可能接近地质过程；（b）充分考虑人为因素对实验结果的干扰，尽量选择岩石格架完整、沉积环境相似的页岩样品进行热模拟实验；（c）尽管热模拟温度和时间可以相互补偿，但是压力的因素不可忽略，特别是在高演化阶段。