四川盆地龙马溪组与筇竹寺组页岩孔缝网络特征对比及其对页岩气潜力的影响

As gas shale or source rock of conventional oil and gas, there are dramatic differences between Longmaxi Shale and Qiongzhusi Shale in Sichuan Basin. The reasons of these differences probably relate to mechanism of overpressure-release in overmatured organic-rich shale. This project is focused on: (1) Distribution of nanoscale-macroscale pores and fractures in shales; (2) Characteristics of fluids and solids in pore and fracture system; (3) The influences of tectonic and thermal evolution to pore and fracture system in shale; (4) The influences of characteristic of pore and fracture system to shale gas potential of overmatured shales in Sichuan Basin which are in certain Longmaxi Shale and Qiongzhusi Shale in this project. This project combines image analysis which contains core sample scanning, microscopy, scanning electron microscopes (SEM), transmission electron microscopes (TEM), atomic force microscopes (AFM) and Nano-CT, micro area analysis which contains nuclear magnetic resonance (NMR), electron probe microanalysis (EPMA), Scanning transmission X-ray microscopy (STXM), and image processing software such as Pores (Particles) and Cracks Analysis System (PCAS) and JMicrovison. With these approaches, macroscale to microscale, two-dimension to three-dimension, quantified and systemized study is accomplished.

四川盆地龙马溪组与筇竹寺组页岩在页岩气潜力和对常规油气藏的贡献方面具有明显差异，其原理涉及高成熟度且具复杂构造演化史的富有机质页岩中超压的释放机制，本项目将从如下几个方面开展工作：（1）高熟页岩中纳米—宏观级孔缝网络的展布状况；（2）高熟页岩孔缝网络内部流体及固体的充填特征；（3）构造热演化对页岩孔缝网络特征的影响；（4）孔缝网络特征对高熟页岩产气潜力的影响，对比分析四川盆地龙马溪组与筇竹寺组页岩的页岩气潜力。从技术手段上讲，主要包含以岩芯扫描、显微镜观察、场发射电镜观察、原子力显微镜、透射电镜及Nano-CT为主的图像学联合表征技术，结合核磁共振、电子探针微区分析及软X线谱学显微技术的微区成分分析手段及以PCAS、JMicrovison为主等计算机数据处理技术，实现宏观—微观，二维—三维，定量化、系统化的研究尺度。

为对比四川盆地龙马溪组与筇竹寺组页岩在页岩气保存乃至页岩气富集机理方面的差异，本项目利用利用FESEM–PCAS (Field emission scanning electron microscopy‒Pores and cracks analysis system) 定量表征技术，AFM–Gwyddion (Atomic force microscopy –Gwyddion) 定量表征技术及低压N2吸附等研究手段，对（1）龙马溪组及筇竹寺组页岩中纳米—宏观级孔缝网络的展布状况；（2）构造热演化对页岩孔缝网络特征的影响；（3）孔缝网络特征对高熟页岩产气潜力的影响；针对近年来快速、有效评估深层页岩气潜力实际需要，在原有基础上增加了（4）探讨利用页岩气储层纳米孔隙形态评价页岩气保存的可能性。..通过研究，（1）明确了黑色页岩中纳米孔隙的形态受孔隙赋存位置（孔隙类型）、有机质显微组分类型、现今埋藏深度、有机质热成熟度及孔隙尺寸等因素综合控制；（2）揭示了埋藏深度对页岩孔隙形态的控制作用。发现与埋藏深度密切相关的压实作用会改变孔隙的形态，使得形态规则的（近圆形与椭圆形）孔隙逐渐消失，孔隙形态向狭长–裂缝形发展；（3）发现对埋藏深度敏感的孔隙特征参数。低压N2吸附QSDFT法中的介孔/微孔体积比、介孔/微孔比表面积比与黑色页岩现今埋藏深度呈中度正相关。在超深层以浅（<6000 m）的埋藏深度下，龙马溪组中介孔对孔体积和比表面积的贡献均比筇竹寺组更高，可能是其页岩气开发效果比筇竹寺组更好的重要原因之一；（4）初步提出固体沥青孔隙形态表征页岩气保存的理论，认为黑色页岩固体沥青纳米孔隙形态（形状系数）很可能是黑色页岩微孔超压状态的有效表征参数，表现为相关岩层固体沥青纳米孔隙的形状越规则（越接近圆形），则该井产能越高。..本项目相关研究所得认识与结论，为有效评估四川盆地龙马溪组与筇竹寺组页岩气潜力提供了理论依据。利用固体沥青孔隙形态表征页岩气保存的相关研究，可能在深层页岩气潜力的快速评估方面具有一定的应用前景。