2018年04月21日 星期六

太阳集团所有网址16877研究揭示复杂构造背景下页岩储层物性及演化特征

作者:李小诗 发布时间:2021-11-08

中国海相页岩大多经历了复杂的构造作用过程,从变形角度分析变形页岩储层的物性变化,可为页岩气影响因素评价、预测有利区块等提供数据支持和理论依据。

本研究以四川盆地古生界不同演化特征页岩为研究对象,以构造作用为切入点,重点研究了页岩微纳米孔隙结构对变形作用的响应,分析了复杂构造条件下页岩孔隙结构特征和演化模式,探讨了变形作用对页岩吸附/解吸性能及储层物性的影响及机制、不同构造部位页岩储层物性的变化特征及规律,根据页岩孔隙结构特征和孔渗特征对页岩储层进行了评价。取得了以下主要研究成果:

(1)揭示页岩微纳米孔隙结构对变形作用存在显著的响应。在韧性变形及脆性变形中,孔隙变形演化过程主要包括有机孔隙形状改变(拉长、松弛、弯曲等)、孔隙闭合消失、刚性颗粒挤压破碎、黏土层褶皱或高角度断裂形成、溶蚀封闭孔隙延展等阶段。所有类型的孔隙在变形过程中都会出现互相连通的现象,形成大小从几纳米到几十微米不等的微裂隙,这也是变形作用导致页岩连通性增强的主要原因(图1)。

(2)探讨了变形作用对页岩吸附/解吸性能及储层物性的影响。变形页岩的中小孔逐渐减少、大孔增加,韧性变形页岩大孔增加幅度远小于脆性变形页岩。变形作用导致储层储集性和渗透性均增强。页岩渗透率受总孔隙度控制作用不明显,主要受控于孔隙结构,未变形页岩孔隙度较好,但渗透率普遍小于0.001,而变形页岩的渗透率可高出上百倍。

(3)研究确定了不同构造部位页岩储层物性的变化特征及规律。简单褶皱中,离核部越近,渗透率越高,但是核部内侧渗透率最低,表明遭受挤压应力作用的页岩渗透率会大幅降低。复杂褶皱中,核部样品渗透率比翼部样品渗透率高30多倍。韧性剪切带页岩样品渗透率普遍较高。在同一孔隙度条件下,变形页岩的渗透率要远远大于未变形页岩的渗透率,且变形越强,渗透率越高。

图1 页岩孔隙变形特征示意图

图2 不同韧性变形强度和不同构造部位的页岩孔隙变化趋势

图3 变形页岩和未变形页岩的孔隙度和渗透率关系图

(4)根据页岩孔隙结构特征和孔渗特征对页岩储层进行了评价。变形页岩和未变形页岩都发育各种类型的孔隙,但是孔隙结构和孔径分布有所不同,且呈规律性变化。根据页岩宏观构造特征、微观孔隙结构特征、不同孔径孔隙发育特征以及孔隙度渗透率大小变化等因素可将韧性变形页岩的储层质量大致分为五个等级(图4)。其中,靠近韧性剪切带部位以及韧性剪切带内部页岩变形最强,孔隙度和渗透率均较高,储层评价最好。同一构造环境下,不同构造部位页岩孔隙结构、孔隙度和渗透率特征呈规律性变化,变形强烈的构造部位,孔隙度和渗透率都比弱变形部位和未变形部位页岩高很多,对页岩气的储集和运移以及勘探开发均有重要的影响。在其他评价参数相似的情况下,韧性构造变形强烈的部位都是潜在的优质储层。

图4 韧性变形页岩不同构造部位孔隙演化及储层物性变化图

以上研究成果发表在国际期刊《Marine and Petroleum Geology》上,Li, X., Zhu, H., Zhang, K., Li, Z., Yu, Y., Feng, X., Wang, Z., Pore characteristics and pore structure deformation evolution of ductile deformed shales in the Wufeng-Longmaxi Formation, southern China, Marine and Petroleum Geology, 127, 2021, 1-21, 104992.

该成果得到了国家自然科学基金(41672201)、中国地质调查局地质调查专项(DD20190085)和中国地质科学院基本科研业务费(JYYWF20181201)的资助。

扫描二维码分享