后油沥青赋存分布模式及其对页岩气储层品质和含气性的影响

The post-oil bitumen is a kind of solid bitumen sourced from liquid hydrocarbon during thermal evaluation. Based on previous study, the post-oil bitumen not only occupies the majority of the pore space in the shale gas reservoir, but also provides favorite sites for adsorbed gas and free gas. Therefore, the post-oil bitumen plays an important role in shale reservoir quality and gas accumulation. What about the occurrence, distribution and pore development of post-oil bitumen? Which are their controlling factors? How it affects the shale reservoir physical properties and gas content? The answers to these questions are not clear, which is a great obstacle to the full mastery and understanding of the shale gas reservoir evolution and gas accumulation mechanism..The proposed project will take the Triassic Zhangjiatan shale is Ordos Basin as an example, and the content, the occurrence and the pore development of the post-oil bitumen will be identified and characterized by multi-scale 3D microscopy imaging technique. From the aspects of the reservoir vertical position, the lithotype and the thermal maturity, combined with the experimental data of reservoir physical properties and gas content, the models for post-oil bitumen distribution and pore evolution will be established and the corresponding impact on reservoir physical properties and gas content will be discussed. In this way, the research results would be valuable to the understanding of shale gas reservoir evolution and gas accumulation mechanism, as well as providing new thoughts to finding sweet spot.

后油沥青是由液态烃热演化形成的一种固体。从前人研究成果看，一方面，后油沥青的形成占据了页岩储层中很大一部分的原生储集空间，另一方面，后油沥青孔隙发育，有利于吸附态等气体的赋存。可见，后油沥青对页岩储层品质和气体赋存状态具有多重影响。后油沥青在页岩储层中的赋存、分布和孔隙发育情况如何？受何种因素控制？对储层物性和含气性有何影响？目前针对以上问题仍缺乏系统研究和认识，严重制约了业界对页岩气储层物性结构演化和气体富集主控因素的掌握。.本研究拟以鄂尔多斯盆地三叠系张家滩页岩为例，采用多尺度三维微观结构成像技术对后油沥青含量、赋存特征和孔隙发育特征进行识别和刻画，通过建立深度、岩石类型和成熟度剖面，结合实测储层物性参数和含气性参数，分析建立后油沥青赋存分布模式和孔隙演化模式，评估不同模式下后油沥青对储层品质和含气性的影响，丰富页岩气储层演化机理和富气机理，为页岩气甜点选择提供新思路。

根据设计研究目标，在前人研究基础上创新性的建立了三套方法解决了原有技术在页岩孔隙结构和含气性研究中的不足，具体包括：①基于CT-SEM图像联用的页岩后油沥青识别和表征方法并用于后油沥青赋存特征和孔隙发育特征研究；②基于核磁共振T2谱的页岩全孔径孔隙结构表征方法并用于后油沥青充填孔隙特征研究；③适用于含后油沥青页岩的吸附气量计算方法并用于页岩储层气体赋存状态和含气性评价研究。.研究中通过采用同视域SEM高分辨率图像标定大尺度微米CT数据体，首次在三维空间完成了对后油沥青和干酪根的识别和刻画，认识了后油沥青的空间分布特征，根据其赋存形态将其划分为三种基本类型：面状裂缝型后油沥青、蜂窝状粒间孔型后油沥青、油滴状粒内孔后油沥青。根据干酪根与伴生后油沥青的空间展布关系，发现二者具有高度一致定向性。与前人停留在二维平面对后油沥青的特征描述相比获取了更多信息，为初次运移和页岩油气运移通道研究打开了新局面。.研究中利用注入法孔隙结构测试结果标定核磁共振T2谱结果，建立了适用于含沥青页岩的转换系数模板，测定了含沥青页岩抽提前后全孔径孔隙结构表征定量信息。在此基础上认识了可抽提后油沥青在不同大小孔隙中的充注比例。可抽提后油沥青的充注占孔作用主要发生在纳米级孔隙，孔径越小充注比例越高。不可抽提后油沥青则主要占据微米孔并发育孔缝。.研究中利用分子模拟方法，在孔隙结构参数的基础上，建立了适用于含可抽提沥青页岩的吸附气量计算方法，去除了甲烷吸附等温实验测试过程中沥青溶解甲烷气所带来的误差，在此基础上对页岩中不同相态气体含量和赋存比例进行了计算，发现张家滩页岩吸附气在黑色页岩中含量最高，在不发育粉砂质纹层的黑色页岩中所占比例最高，在粉砂岩中所占比例最低；游离气含量在粉砂岩中含量最高，当黑色、灰黑色页岩中发育有粉砂质纹层时游离气含量相应上升；与吸附气和游离气相比，溶解气含量整体较低，在灰黑色页岩和粉砂岩中其含量高于吸附气但低于游离气。