东濮凹陷古近系沙河街组页岩油储层岩石学及微观孔隙结构特征.pdf

第3 0卷 第4期2 0 2 3年7月地学前缘(中国地质大学(北京);北京大学)E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s(C h i n a U n i v e r s i t y o f G e o s c i e n c e s(B e i j i n g);P e k i n g U n i v e r s i t y)V o l.3 0 N o.4J u l.2 0 2 3h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)收稿日期:2 0 2 2 0 8 0 5;修回日期:2 0 2 2 0 9 3 0基金项目:国家科技重大专项课题“东濮凹陷油气富集规律与增储领域(2 0 1 6 Z X 0 5 0 0 6-0 0 4)”作者简介:彭 君(1 9 7 0),男,高级工程师,博士,主要从事油气勘探与开发方面研究工作。E-m a i l:1 5 7 5 1 6 2 3 9 q q.c o m*通信作者简介:孙宁亮(1 9 8 7),男,博士,主要从事非常规油气地质研究工作。E-m a i l:s u n n i n g l i a n g l l 1 6 3.c o mD O I:1 0.1 3 7 4 5/j.e s f.s f.2 0 2 2.1 0.1 5东濮凹陷古近系沙河街组页岩油储层岩石学及微观孔隙结构特征彭 君1,孙宁亮2,*,鹿 坤3,徐云龙1,陈发亮11.中国石化中原油田分公司 勘探开发研究院,河南 濮阳 4 5 7 0 0 12.东北大学 深部金属矿山安全开采教育部重点实验室 资源与土木工程学院,辽宁 沈阳 1 1 0 8 1 93.河南城建学院,河南 平顶山 4 6 7 0 4 1P E N G J u n1,S UN N i ngl i a ng2,*,L U K u n3,XU Y u n l o ng1,C H E N F a l i a ng11.E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p m e n t R e s e a r c h I n s t i t u t e,Z h o n g y u a n O i l f i e l d C o m p a n y,S I N O P E C,P u y a n g 4 5 7 0 0 1,C h i n a2.S c h o o l o f R e s o u r c e s a n d C i v i l E n g i n e e r i n g,K e y L a b o r a t o r y o f M i n i s t r y o f E d u c a t i o n o n S a f e M i n i n g o f D e e p M e t a l M i n e s,N o r t h e a s t e r n U n i v e r s i t y,S h e n y a n g 1 1 0 8 1 9,C h i n a3.H e n a n U n i v e r s i t y o f U r b a n C o n s t r u c t i o n,P i n g d i n g s h a n 4 6 7 0 4 1,C h i n aP E N G J u n,S U N N i n g l i a n g,L U K u n,e t a l.S h a l e o i l r e s e r v o i r o f t h e P a l a e o g e n e S h a h e j i e F o r m a t i o n i n t h e D o n g p u S a g:P e t r o l o g y a n d p o r e m i c r o s t r u c t u r a l c h a r a c t e r i s t i c s.E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s,2 0 2 3,3 0(4):1 2 8-1 4 1A b s t r a c t:S h a l e pe t r o l og y a n d po r e m i c r o s t r u c t u r e s a r e k ey pe r f o r m a n c e e v a l u a t i o n i n d i c a t o r s f o r s h a l e o i l a n d ga s r e s e r v o i r s.I n t h i s s t u dy,t h e pe t r o l ogi c a l a n d o i l c o mpo s i t i o n a l c h a r a c t e r i s t i c s o f s h a l e o i l r e s e r v o i r a n d r e s e r v o i r l i t h o f a c i e s ty pe s,po r e/f r a c t u r e ty pe s a n d po r e-t h r o a t d i s t r i b u t i o n i n t h e S h a h eji e F o r m a t i o n i n t h e D o ng pu S ag a r e i n v e s t iga t e d by c o r e o b s e r v a t i o n,t h i n s e c t i o n a n a lys i s,s c a n n i ng e l e c t r o n m i c r o s c op y,m e r c u ry i nje c t i o n-l iqu i d n i t r oge n a d s o rpt i o n a n d m i c r o C T-gu i d e d 3 D r e c o n s t r u c t i o n m e t h o d s.R e s u l t s s h o w t h a t t h e s h a l e o i l r e s e r v o i r c o n t a i n s m a i n ly c l ay a n d c a r b o n a t e m i n e r a l s a n d s o m e f e l s i c m i n e r a l s.T h e m a i n l i t h o f a c i e s i n c l u d e s l a m i n a t e d l i m e s t o n e/c l ay s t o n e/c a l c a r e o u s f i n e-gr a i n e d m i x e d r o c k s/a rgi l l a c e o u s f i n e-gr a i n e d m i x e d r o c k s,a n d m a s s i v e c l ay s t o n e/d o l o m i t e.T h e r e s e r v o i r po r e spa c e i s m a i n ly pr o v i d e d by a c o m b i n a t i o n o f i n t e rgr a n u l a r/i n t r agr a n u l a r d i s s o l u t i o n/c l ay m i n e r a l i n t e rgr a n u l a r/o rga n i c po r e s.T h e m i c r o f r a c t u r e s c a n b e d i v i d e s i n t o d i age n e t i c a n d t e c t o n i c f r a c t u r e s,a n d t h e l a m i n a t e d l i m e s t o n e/c a l c a r e o u s f i n e-gr a i n e d m i x e d r o c k s d e v e l ope d v a r i o u s h igh po r o s i ty po r e spa c e s.L i t h o f a c i e s a n d b e d d i ng s t r u c t u r e a r e i mpo r t a n t f a c t o r s i n f l u e n c i ng po r e d e v e l opm e n t a n d po r e qu a l i ty.L a m i n a t e d r o c k s,e x c ept c l ay s t o n e,po s s e s s l a rge po r e spa c e a n d s h o w go o d po r e c o n n e c t i v i ty,r e l a t i v e ly d e v e l ope d m i c r o f r a c t u r e s a n d h igh o i l c o n t e n t a n d m o b i l i ty,a n d l a m i n a t e d l i m e s t o n e i s t h e m o s t f a v o r a b l e l i t h o f a c i e s.T h e s e r o c k s a r e k ey s h a l e o i l e xpl o r a t i o n t a rge t s i n t h e D o ng pu S ag.K e y w o r d s:s h a l e o i l;f i n e-gr a i n e d s e d i m e n t a ry r o c k;pe t r o l ogi c a l c h a r a c t e r i s t i c s;m i c r o s c opi c r e s e r v o i r;D o ng pu S ag摘 要:泥页岩的岩石学及微观孔隙结构特征是评价页岩油气储集性能的关键指标。通过岩心观察、薄片鉴定、扫描电镜、压汞 液氮吸附联合测定及微米C T三维重构等实验分析,对东濮凹陷沙河街组页岩油储层的岩石学特征、岩相类型、孔缝类型、孔喉分布及含油性特征等进行研究。实验分析结果表明,东濮页岩油储层矿物组分主要为黏土矿物、碳酸盐矿物,含有少量长英质矿物,主要的岩相类型包括纹层状灰岩相、纹层状黏彭 君,孙宁亮,鹿 坤,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)1 2 9 h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)土岩相、纹层状灰质细粒混合岩相、纹层状黏土质细粒混合岩相、块状黏土岩相和块状白云岩相;储集空间包括晶间孔、粒内溶蚀孔、黏土矿物晶间孔及有机质孔,微裂缝可分为成岩缝和构造缝,纹层状灰岩相和纹层状灰质细粒混合岩相的储集空间类型多样,储集空间相对较大。岩相和层理构造是影响储层孔隙发育及优劣的重要因素,纹层状灰质细粒混合岩、纹层状灰岩相及纹层状黏土质细粒混合相孔隙尺寸大,孔喉连通性较好,裂缝较为发育,同时具有好的含油性及可动性,其中以纹层状灰岩相最优,它们是东濮凹陷页岩油重点勘探对象。关键词:页岩油;细粒沉积岩;岩石学特征;微观储层;东濮凹陷中图分类号:P 6 1 8.1 3 0.2;P 5 8 8.2 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 5-2 3 2 1(2 0 2 3)0 4-0 1 2 8-0 0 1 40 引言页岩油气作为非常规油气资源越来越受到国内外学者的重视,与常规油气资源相比,页岩油气的富集并没有一个明显的圈闭和运移过程,多属于原位聚集成藏,因此泥页岩的基本岩石学和微观储层结构特征是页岩油气储层评价的重要内容。陆相页岩储层比海相页岩储层的矿物组成更复杂,常表现为碳酸盐矿物、黏土矿物及长英质矿物的混积特征1-4,岩相与沉积环境关系密切,并且不同岩相页岩油储层含油性差别较大5-8,因此,岩石学和岩相学的研究是页岩油储层评价的基础。此外,页岩油气储层的非均质性强,孔喉以微纳米级为主,其微观孔喉结构特征是影响储层孔隙度、渗透率、油气赋存状态及运移的重要因素9-1 1。现阶段,国内外学者已经广泛应用场发射扫描电镜、微纳米C T、低温氮气吸附及背散射电子成像、核磁共振等技术手段来定性或定量的表征页岩储层的微观孔喉结构特征1 2-1 5,使人们对微纳米级的孔喉特性有了更清晰的认识。东濮凹陷是渤海湾盆地中资源丰度大,勘探程度高,既富油又富气的凹陷之一。古近系沙河街组沙三中沙四上亚段烃源岩品质好,细粒沉积岩分布广泛,页岩油资源潜力大1 6-1 8。前期学者对东濮凹陷页岩油的研究主要集中于页岩油的类型及生烃潜力评价1 8-2 1,对细粒沉积岩的岩石学及微观储集特征鲜有介绍,严重影响了页岩油富集机理的认识。因此,笔者通过精细岩心观察、薄片分析、扫描电镜分析、X射线衍射分析、阴极发光分析、有机地球化学分析、氩离子扫描电镜、压汞 液氮吸附联合测定及微米C T三维重构等实验手段,对东濮凹陷细粒沉积岩的岩石学特征、岩相类型及微观孔隙结构特性进行细致研究,以期为页岩油勘探开发提供指导。1 区域地质背景和研究方法东濮凹陷位于渤海湾盆地西南缘,属于临清坳陷的一部分(图1 A,B),是一个呈北北东向展布、南宽北窄、具多沉积韵律的新生代含盐断陷盆地,面积约5 3 0 0 k m2 1 6-1 7。凹陷东侧以兰聊断层为界与鲁西隆起相邻,西侧以长垣断裂为界与内黄隆起相接,北部以马陵断层为界与莘县凹陷相接,南部以封丘北断层为界与兰考凸起相邻1 8。凹陷现今的构造呈现出“东西分带、南北分块”的格局,表现为“两洼一隆一斜坡”的面貌,自西向东发育西部斜坡带、西部洼陷带、中央隆起带、东部洼陷带和兰聊陡坡带5个次级构造单元(图1 C)。根据断层活动时期及其性质,古近系的构造演化历史可以划分为4个阶段,初始断陷期(沙四沉积期)、强烈断陷期(沙三沉积期)、断陷萎缩期(沙二 沙一沉积期)和断陷衰亡期(东营沉积期)2 2。钻遇的地层自下而上主要有古近系沙河街组和东营组、新近系馆陶组和明化镇组及第四系平原组,在古近纪沙河街组沉积期,东濮凹陷主要沉积了一套以砂泥岩和膏盐为主的地层,同时根据岩性和古生物特征,划分为4个亚段,分别为沙河街组四段(沙四段,E2s4)、沙河街组三段(沙三段,E2s3)、沙河街组二段(沙二段,E2s2)和沙河街组一段(沙一段,E2s1),其中沙四段又分为沙四下和沙四上2个亚段,沙三段分为沙三下、沙三中及沙三上3个亚段(图2)。在沙河街组主要发育了两套优质烃源岩,即沙四上亚段 沙三段及沙一段,并且以前者为主,在这两套烃源岩内部穿插发育了4套岩盐层,从下往上依次为文2 3盐(沙四上亚段 沙三下亚段)、卫城下盐(沙三中下亚段)、文9盐(沙三中亚段 沙三上亚段,也称卫城上盐)及沙一盐(图2),岩盐在平面上主要分布在凹陷北部中央及斜坡部位且随着沉积中心不断迁移2 3-2 4,在纵向上,岩盐与泥页岩、砂1 3 0 彭 君,孙宁亮,鹿 坤,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)A渤海湾盆地位置;B渤海湾盆地构造简图;C东濮凹陷构造单元划分及井位分布。图1 东濮凹陷构造位置及构造单元划分F i g.1 R e g i o n a l s t r u c t u r a l m a p a n d t e c t o n i c u n i t s o f t h e D o n g p u S a g岩指状交叉,形成了良好的生储盖组合2 5。沙四上沙三下亚段沉积期,湖盆处于断陷期,半深湖 深湖面积分布最广,是细粒沉积岩的集中段,发育了优质烃源岩,因此,沙四上 沙三下亚段是东濮页岩油主要勘探层位。本次研究对V 1 8-5、V 1 4 5、V 7 9-1 3、V 4 5 6、V 7 9-1、V 7 9-8、V 3 1 1、P 6 3、P 1 4 0、P 6-6 5、P 7 5、P 1 5 3、B 5和B 3共1 4口取心井进行精细观察及取样分析(井位分布见图1 C),所取样品的层位集中在沙四上 沙三下亚段,全岩X衍射样品3 1 6块(U l t i m a I V型X射线衍射仪),T O C测试样品1 4 0块(C S 8 4 4 碳硫分析仪),镜质体反射率样品4块(L E I C A DM 4 P测试仪),S EM扫描电镜测试样品5 0块(P r i s m a E型扫描电子显微镜),岩石薄片鉴定分析5 0块(德国徕卡DM 2 7 0 0 P偏光显微镜),热解参数“S1”样品1 4 0块(D E G-1 1岩石热解仪),以上分析在中石化中原油田勘探开发研究院实验中心测试完成。氩离子扫描电镜分析(含氩离子抛光)(H e l i o s 6 5 0,聚焦离子束扫描电镜)2 0块样品、荧光薄片鉴定分析2 0块样品(DM 4 5 0 0 P,偏光荧光显微镜)、盖层微孔联合测试1 0块样品(AU T O P O R E I V 9 5 2 0,微孔结构分析仪,J W-B K 2 2,比表面积孔隙率仪)、微米C T分析5块样品,微米C T实验设备为美国通用电气公司生产的纳米焦点C T,其最大管电压为1 8 0 k V,样品在1 mm左右时最小的体元像素尺寸(分辨率)为0.5 m,本次研究样品采用4 mm圆柱样,像素分辨率为1 m,以上分析在中国石化无锡石油地质研究所实验中心完成。彭 君,孙宁亮,鹿 坤,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)1 3 1 h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)图2 古近系沙河街组地层综合柱状图F i g.2 S c h e m a t i c s t r a t i g r a p h i c c o l u m n o f t h e P a l a e o g e n e S h a h e j i e F o r m a t i o n2 实验结果及讨论2.1 泥页岩岩石学特征3 1 6块全岩X衍射样品分析表明,研究区细粒沉积岩的主要矿物组分是黏土矿物、碳酸盐矿物,含量的平均值分别为4 4.8 9%和3 6.8 1%,含有少量的长英质矿物,平均值为1 8.3 0%,碳酸盐矿物中方解石含量的平均值为1 3.3 4%,铁白云石含量平均值为9.7 2%,白云石含量平均值为8.4 1%,长英质矿物中石英含量平均值为9.3%,长石含量平均值为9.0%,并且以斜长石为主。此外还含有少量的硫酸盐矿物(石膏和硬石膏),含量平均值为3.7 3%,黄铁矿含量平均值为2.4 2%。1 3 2 彭 君,孙宁亮,鹿 坤,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)矿物组分特征表明研究区细粒岩沉积岩石组分复杂,岩石类型多样,常表现为混积特征。本次研究中岩相划分方案借鉴前人研究成果2,2 6-2 9,以碳酸盐矿物、长英质矿物及黏土矿物为三端员,共划分为图3 东濮凹陷沙四上 沙三下亚段细粒沉积岩岩相类型三角图F i g.3 L i t h o f a c i e s c l a s s i f i c a t i o n d i a g r a m f o r f i n e-g r a i n e d s e d i m e n t a r y r o c k s i n t h e u p p e r 3r d a n d l o w e r 4t h m e m b e r s o f t h e D o n g p u S a g6种主要的岩相类型(图3),以含量超过5 0%定为主名,次生矿物含量(2 5%5 0%)以前缀形式在主名前反映次生岩相特征,若没有一种矿物含量超过5 0%,则定名为混合岩相。细粒沉积岩中的沉积构造类型较多,结合精细岩心描述及镜下观察,依据厚度界限,将研究区细粒沉积岩中的沉积构造划分为纹层状、层状和块状3种类型,纹层状构造单层厚度小于1 mm,层状构造的厚度为11 0 mm,块状构造表现为块状层理,单层厚度一般大于1 0 mm。通过矿物组分三角图分析,东濮凹陷沙四上 沙三下亚段细粒沉积岩主要岩相类型为细粒混合岩相(岩相类型、)、碳酸岩相()及黏土岩相()(图3)。综合V 4 5 6井精细岩心观察、薄片及扫描电镜分析,部分纹层状灰岩相呈亮晶方解石纹层、隐晶方解石纹层及富有机质黏土纹层互层状(图4 A,B),其中亮晶方解石呈晶形较好的短柱状(图4 C),垂直纹层生长,此类纹层为后期成岩过程中碳酸盐矿物重结晶充填产物,与生物和成岩作用密切相关5,2 7,是高有机碳含量泥页岩的标志,块状黏土岩常呈深灰色 灰黑色(图4 D),其中富有机质黏土呈斑点状分布(图4 E,F),块状云质细粒混合岩呈深灰色(图4 G),富有机质黏土也呈斑点状,但有时可聚集呈不明显的纹层(图4 H),偏光显微镜下也可以见到微晶白云石聚集分布(图4 I)特征。V 4 5 6井岩心综合柱状图分析表明,细粒沉积岩在纵向上岩相变化快,类型多,主要发育纹层状灰岩相、纹层状黏土岩相、纹层状灰云质细粒混合岩相、纹层状黏土质细粒混合岩相及块状黏土岩相,其中纹层状灰岩相(平均有机碳含量1.4 4%)、纹层状黏土岩相(平均有机碳含量1.3 2%)、纹层状灰质细粒混合岩相(平均有机碳含量1.1 9%)、纹层状黏土质细粒混合岩相(平均有机碳含量1.1 4%)的有机碳含量较高(图5)。2.2 不同岩相类型泥页岩微观孔隙结构特征2.2.1 孔隙结构类型国内外学者对非常规泥页岩储层孔喉结构类型及微裂缝发育特征提出了很多不同的划分方案3 0-3 1,根据矿物结构特征、有机质组成及成岩作用等大致上可分为粒内孔、粒间孔、有机质孔和微裂缝3 0。本文通过岩心观察、薄片分析、常规扫描电镜及氩离子扫描电镜分析,将研究区页岩油储层储集空间划分为粒间孔、粒内孔、有机质孔、构造缝及成岩缝等5种类型。彭 君,孙宁亮,鹿 坤,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)1 3 3 h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)A深灰色纹层状灰岩相,V 4 5 6井,3 8 3 9.9 7 m;B重结晶碳酸盐纹层、富有机质黏土纹层及隐晶状碳酸盐纹层互层,V 4 5 6井,3 8 3 9.9 7 m,正交光;C重结晶方解石呈短柱状,垂直纹层生长,V 4 5 6井,3 8 3 9.9 7 m,扫描电镜;D深灰色块状黏土岩,V 4 5 6井,3 8 2 7.2 0 m;E块状黏土岩,富含有机质,V 4 5 6井,3 8 2 7.2 0 m,正交光;F块状黏土岩,见斑状富有机质黏土及微裂缝,V 4 5 6井,3 8 2 7.2 0 m,单片光;G深灰色块状云质细粒混合岩,V 4 5 6井,3 8 1 4.1 2 m;H云质细粒混合岩,富含有机质,V 4 5 6井,3 8 1 4.1 2 m,正交光;I云质细粒混合岩,见微晶白云岩,V 4 5 6井,3 8 1 4.1 2 m,单片光。图4 东濮凹陷沙河街组细粒沉积岩主要的岩相类型F i g.4 M a i n l i t h o f a c i e s t y p e s o f f i n e-g r a i n e d s e d i m e n t a r y r o c k s o f t h e S h a h e j i e F o r m a t i o n颗粒之间、颗粒与黏土矿物之间以及黏土矿物之间的孔隙被称为粒间孔3 0。纹层状灰质细粒混合岩和纹层状灰岩中晶间孔较为发育,颗粒与颗粒之间的孔隙常被充填沥青(图6 AC),孔隙多呈不规则状或三角形状(图6 D),孔隙直径为微米级,颗粒与黏土矿物之间的孔隙呈长条状(图6 E)或不规则状(图6 F),这主要是由于黏土矿物硬度小,与刚性颗粒之间受到挤压形成的。粒内孔主要包括片状黏土矿物颗粒内晶间孔(图6 G)、草莓状黄铁矿颗粒内晶间孔(图6 H)、颗粒内溶蚀孔(图6 I)及石膏内层间孔缝(图6 J)等。粒内孔在各个岩相中均可见,其孔隙直径一般较小,部分孔隙充填有机质,较为常见的是钾长石内部溶蚀孔(图6 I),为微米级,是由于有机酸的溶蚀作用形成的。有机质孔主要发育在纹层状灰质细粒混合岩、纹层状灰岩相及纹层状黏土岩中,孔隙直径较小,一般小于2 m(图6 K),有机质内也可见到不规则裂缝(图6 L)。通过岩心观察、薄片及扫描电镜分析,研究区细粒岩微裂缝较为发育,可分为构造缝和成岩缝两种,构造缝呈垂直状或斜交状,一般充填方解石(图7 A,B)或者未被充填(图7 C),宽度为1 2 mm,也可见到近水平的构造缝充填石膏(图7 C)。纹层状的细粒岩水平缝较为发育(图7 DF),它们是沉积作用形成的层理缝、成岩过程中生烃增压与后期构造活动综合作用的结果,也是页岩油运移和聚集的主要通道和储集空间。受到泥页岩的沉积过程、成岩及成烃作用等因素的影响,不同岩相类型的泥页岩表现出不同的储集空间类型。纹层状灰质细粒混合岩相及纹层状灰岩相主要发育碳酸盐矿物晶间孔(图6 A,B)、草莓1 3 4 彭 君,孙宁亮,鹿 坤,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)图5 东濮凹陷V 4 5 6井沙河街组沙四上亚段岩心综合柱状图F i g.5 C o r e-b a s e d c o m p r e h e n s i v e s t r a t i g r a p h i c c o l u m n o f l o w e r 4t h m e m b e r o f t h e S h a h e j i e F o r m a t i o n o f w e l l V 4 5 6彭 君,孙宁亮,鹿 坤,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)1 3 5 h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)A深灰色纹层状灰岩,碳酸盐矿物重结晶晶间孔及层间缝充满沥青,V 4 5 6,3 8 3 1.9 6 m,单偏光;B深灰色纹层状灰质细粒混合岩,碳酸盐重结晶晶间孔充满沥青,激光拉曼图,V 4 5 6,3 8 4 0.1 1 m;C图B中沥青的激光拉曼图谱,V 4 5 6,3 8 4 0.1 1 m;D深灰色纹层状灰质细粒混合岩,颗粒之间微孔,其中充填少量有机质,V 7 9-8,3 4 2 1.0 3 m;E深灰色纹层状黏土岩,颗粒与黏土矿物之间微孔隙,V 7 9-8,3 4 3 0.4 6 m;F深灰色纹层状黏土岩,草莓状、斑块状黄铁矿与黏土矿物之间晶间孔,V 7 9-8,3 4 3 0.4 6 m;G深灰色层状黏土岩,伊蒙混层晶间孔隙,B 5,3 4 3 4.7 5 m;H深灰色纹层状灰质细粒混合岩,草莓状黄铁矿粒内晶间孔,V 7 9-8,3 4 2 1.0 3 m;I深灰色层状粉砂岩,钾长石内部微裂缝及少量溶蚀孔隙,V 3 1 1,3 6 0 8.0 5 m;J深灰色块状白云岩,石膏层间缝,V 3 1 1,3 6 2 1.8 m;K深灰色纹层状灰质细粒混合岩,层内有机质孔,小于2 m,V 7 9-8,3 3 5 7.7 m;L深灰色纹层状灰岩,有机质内发育微裂缝及有机质孔,V 7 9-8,3 4 0 3.8 3 m。图6 东濮凹陷沙河街组不同岩相页岩油储层主要的孔隙类型F i g.6 L i t h o f a c i e s-d e p e n d e n t m a i n p o r e t y p e s i n s h a l e o i l r e s e r v o i r o f t h e S h a h e j i e F o r m a t i o n状黄铁矿晶间孔、黏土矿物晶间孔、微裂缝及有机质孔,碳酸盐晶间孔一般被沥青充填,储集空间大(图6 B),大部分方解石纹层之间的微裂缝也被沥青充填(图6 A)。纹层状或层状黏土岩相及黏土质细粒混合岩相以黏土矿物颗粒内晶间孔及黏土颗粒粒间孔为主,含少量有机质孔及微裂缝;层状粉砂岩相含少量的粒内溶蚀孔(图6 I)及黏土矿物晶间孔,块状云质细粒混合岩相含有少量黏土矿物晶间孔及微1 3 6 彭 君,孙宁亮,鹿 坤,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)A方解石充填垂直缝、斜交缝,深灰色块状白云岩,V 4 5 6井,3 8 2 4.3 4 m;B构造微裂缝,被方解石充填,深灰色块状云质细粒混合岩,B 5井,3 3 6 6.9 0 m;C垂直裂缝与层间水平缝,水平缝中充填柱条状石膏,深灰色块状黏土岩,B 5井,3 4 7 8.7 m;D层间缝,深灰色纹层状白云岩,V 4 5 6井,3 8 4 1.7 8 m,单片光;E柱状方解石纹层与黏土之间层间裂缝,深灰色纹层状灰质细粒混合岩相,V 4 5 6,3 8 2 5.9 7 m;F钙质纹层与黏土纹层之间的层间缝,深灰色纹层状灰质细粒混合岩,V 7 9-8,3 3 5 7.7 m。图7 东濮凹陷沙河街组不同岩相页岩油储层微裂缝类型F i g.7 L i t h o f a c i e s-d e p e n d e n t m i c r o-f r a c t u r e t y p e s i n t h e S h a h e j i e s h a l e o i l r e s e r v o i r裂缝。总体来说,纹层状灰质细粒混合岩相及纹层状灰岩相储集空间类型多,孔隙发育且储集空间相对较大,有利于页岩油的聚集成藏,其次为纹层状黏土岩相及黏土质细粒混合岩相拥有较多的储集空间类型,但它们的储集空间相对较小。2.2.2 泥页岩全孔径分布特征泥页岩孔径分布及孔缝特征是页岩油储层评价的重要内容3 2-3 3。页岩油储层孔隙直径分类方案较多,其中被广泛应用的是国际理论与应用化学协会(I U P A C)的分类3 4,界定的微孔为02 n m,介孔为2 5 0 n m,宏孔一般大于5 0 n m,本次研究在此基础上将宏孔再划分为5 01 0 0、1 0 05 0 0及大于5 0 0 n m 3段1 4。孔径的测试方法多采用气体吸附法和压汞法,气体吸附可以定量测得页岩油储层中微 介孔分布范围,压汞法可以测定宏孔的分布范围。本次研究采用压汞 吸附联合法来定量表征页岩的全孔径分布特征1 4,其中,微孔 介孔(0 5 0 n m)用吸附法测定,宏孔(直径大于5 0 n m)用压汞法测定。通过实验分析可知,纹层状灰岩相以宏孔为主(图8 A,B),大于5 0 0 n m的孔隙占5 0%以上,说明其具有良好的孔隙空间,纹层状黏土质细粒混合岩相以介孔为主(图8 C,D),占总比例的4 8.8%;纹层状黏土岩相具有双峰特征(图8 E,F),介孔和宏孔占比较大,分别为4 6.6%和4 1.4%,也属于孔喉较发育的储层;块状白云岩孔喉结构复杂,孔喉较细小,以微孔和介孔为主,介孔占总比例的7 4.4%。总体来说,纹层状的细粒沉积岩孔喉较发育,而块状细粒岩孔径相对较细小。2.2.3 泥页岩微米C T三维孔喉表征微纳米C T扫描重构可以很好地展示页岩油储层内部结构特征,并可以通过数字岩心分析进一步得到孔径分布、孔喉特征及孔隙度等参数3 5-3 6。通过实验分析表明,深灰色纹层状灰岩相细粒岩孔径较大,主体孔隙分布范围为1 0 0 2 0 0 m,像元分割后孔隙度为2.7 8%,且喉道具有较好的连通性(图9 A,B),深灰色块状黏土岩相细粒岩孔喉连通性差(图9 C,D),孔喉细小,主体孔隙分布范围为彭 君,孙宁亮,鹿 坤,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)1 3 7 h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)A、B深灰色纹层状灰岩相,V 7 9-8井,3 3 5 8.6 m;C、D深灰色纹层状黏土质细粒混合岩,B 5井,3 3 5 2.1 m;E、F深灰色纹层状黏土岩相,V 7 9-8井,3 4 3 0.4 6 m;G、H深灰色块状白云岩相,V 3 1 1井,3 6 1 0.4 5 m。图8 东濮凹陷沙河街组不用岩相页岩油储层全孔径分布特征F i g.8 L i t h o f a c i e s-d e p e n d e n t p o r e d i a m e t e r d i s t r i b u t i o n c h a r a c t e r i s t i c s i n t h e S h a h e j i e s h a l e o i l r e s e r v o i r4 8 m,像元分割后孔隙度为0.4 3%,深灰色纹层状灰质细粒混合岩相主体孔隙分布范围为6 02 0 0 m,像元分割后孔隙度为1.8 9%,喉道也具有相对较好的孔隙连通性(图9 E,F)。通过以上分析可知,东濮凹陷页岩油储层孔隙发育受到岩相及层理构造控制,纹层状灰岩相、纹层状灰质细粒混合岩相孔隙发育较好,孔喉直径大,喉道的连通性也较好,块状黏土岩相孔喉细小,连通性也较差。2.3 不同岩相类型泥页岩含油性分析常规油气有运