GEOFLUIDS Geofluids 1468 - 8123 1468 - 8115 Hindawi 10.1155 / 2021/2721088 2721088 研究文章 孔隙结构的分形特性,和石油内容湖页岩评价:一个案例研究的第一个成员的下第三系沙河街组地层,中国东北 https://orcid.org/0000 - 0002 - 4653 - 7706 王 Enze 1 陈 帮派 2 李 Hanqi 3 首歌 三 1 王 健胃 2 吴 卓雅 4 冯 悦 5 吴 Keliu 1 地球和空间科学学院 北京大学 北京100871年 中国 pku.edu.cn 2 石油勘探开发研究院 中国石油冀东油田公司 唐山063004 中国 petrochina.com.cn 3 地质学系 杰克逊地质学校 德克萨斯大学 奥斯丁 德州78712 美国 uta.edu 4 石油勘探与开发研究所 中国石油天然气集团公司 北京100083年 中国 cnpc.com.cn 5 学校的能源资源 中国地质大学 北京100083年 中国 cug.edu.cn 2021年 24 9 2021年 2021年 16 4 2021年 10 6 2021年 27 7 2021年 24 9 2021年 2021年 版权©2021王Enze et al。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

复杂和异构湖页岩的孔隙结构和石油内容介绍探索页岩石油系统的重大挑战。进一步扩大我们的湖页岩地质认识,为油气勘探提供指导,在这项研究中,基于程序和改进Rock-Eval热解,总有机质含量(TOC)测量、扫描电子显微镜(SEM)观察,和N2吸附(NA)的实验中,矿物组成的系统评价,石油地球化学特性,孔隙结构和内容的第三个成员下第三系沙河街组地层(胡)该区油气富集页岩在典型的湖凹陷(南浦凹陷,渤海湾盆地)。分形理论是选择量化孔隙系统的异构性;同时,孔隙结构参数之间的关系和石油和矿物成分显示内容。我们的研究结果揭示了胡页岩的地球化学特性非常棒,因此,它们可以被分为一组优质烃源岩(TOC平均为4.2%,主要是II型干酪根,和在成熟阶段)。基于SEM和NA分析、晶间孔隙主导孔隙系统。此外,中孔贡献最比表面积(SA)和孔隙体积(PV)样品(平均贡献率分别为75.0%和74.7)。分形维度与PV和SA相对强劲的正相关性,这意味着更多的异构和复杂的孔隙结构为页岩油提供更多的存储空间和吸附网站积累。粘土矿物含量是最重要的因素控制着孔隙结构参数及粘土含量高,表明高SA和PV。根据提出的数值可移动和吸附烃计算模型、TOC含量的主导因素控制活动和吸附石油内容,但其他因素的影响也不容忽视。我们的研究不仅对页岩油勘探提供指导研究区也扩大我们对湖页岩油的内容的理解。

 中国的国家基础研究计划 2016 zx05006 - 006 1。介绍

页岩油气系统探索吸引了世界各地的学术社区的关注( 1- - - - - - 4]。在传统的石油地质,页岩岩石被认为是烃源岩和盖,这不是勘探目标。然而,随着技术改进,页岩油气系统被视为进一步补充能量的继任者。相比传统的石油系统(常规砂岩储层),页岩石油系统的特点是用自有,self-retained水库,这意味着更少的石油烃类损失通过迁移和巨大的资源潜力 5]。由于自己生殖和短迁移距离描述页岩石油系统,重要的是要准确地计算出可移动的和保留的石油资源评价和甜点预测( 6, 7]。与此同时,石油和天然气储存在页岩中的纳米级微孔隙( 8, 9),这些纳米级孔喉结构构成重大挑战在页岩油气勘探和开发。因此,清楚地了解几何和地质特征的孔隙系统的具有重要意义的探索页岩石油系统( 10- - - - - - 12]。

目前,许多技术用于量化含油量和孔隙系统。对石油的内容,传统的Rock-Eval方法是一个有用的工具测量页岩的含油量( 13),热眠碳氢化合物在300°C ( 年代 1 )被称为含油量。然而,在石油生成窗口中,大量的大分子沥青和石油发生在内部的吸附状态 年代 2 峰( 14- - - - - - 16),并使用 年代 1 评估页岩油的内容可能会导致错误。为解决这一问题,改进Rock-Eval提出的方法( 17),这种方法纠正吸附的碳氢化合物,因此,提供一个更可靠的含油量参数,即总石油产量(玩具)和可移动和吸附石油内容,这使得它更好的方法对页岩油内容评价。页岩的另一个重要的问题是石油存储空间,以及分子动力学是经常应用评估积累机制对石油在纳米孔 18]。除了存储行为,孔隙系统也是重要的石油存储,对于孔隙系统,扫描电子显微镜(SEM)、压汞毛细管压力(MIP)实验中,N2气体吸附(NA)实验,和核磁共振(NMR)应用在这个领域( 7, 12, 19]。由于其效率和低成本,NA是最常见的一个实验用来测量孔隙结构及相关参数,如孔隙体积(PV)、比表面积(SA)和孔隙大小分布(PSD)。

提出的分形理论是曼德布洛特et al。 20.)来描述项目的自相似性;从那时起,( 21)报道,储层孔隙网络分形性质,以及分形理论已被广泛用来量化自相似性,复杂性,和不规则的砂岩的孔隙网络,碳酸盐,页岩 22]。

南浦凹陷是一个典型的湖泊在渤海湾盆地油气凹陷。取得重大突破,2020年实现页岩石油勘探上下第三系沙河街组地层(Es) [ 23],它表现出一个优秀的资源潜力作为非常规油气系统。然而,这仍然是一个知识差距在页岩油的研究中,这限制了进一步探索。因此,全面、系统的评价页岩的孔隙结构和石油保留是急需,可以有效地减少南浦凹陷的勘探风险。

在这项研究中,我们选择的第三个成员下第三系沙河街组地层(胡)南浦凹陷为例;编程Rock-Eval热解和总有机碳(TOC)测量选择分析胡页岩的地球化学特征。改进Rock-Eval热解法建立数值模型计算活动和吸附油的内容。x射线衍射(XRD)分析是用来量化矿物成分、孔隙结构是研究利用扫描电镜观察和NA。目标可以概括如下:(1)系统描述矿物成分、地球化学特征,和页岩的孔隙结构;(2)利用分形维数来定量的复杂和异构孔隙结构;(3)建立数值模型计算活动和吸附石油内容;(4)确定矿物组成之间的关系,孔隙结构,内容和石油。

我们的研究准确地描绘了胡的含油量页岩在研究区,活动,和吸附石油是量化,构造和数值计算模型;与此同时,我们系统地分析胡页岩的孔隙系统,进一步讨论含油量和孔隙系统的控制因素。这项研究的结果提供了坚实的参考南浦凹陷页岩石油勘探,进一步扩大对湖页岩地质认识。

 2。地质背景

渤海湾盆地,位于中国东部,是一个著名的新生代断裂盆地与油气资源丰富(田et al ., 2014)。渤海湾盆地有很强的空间异质性,包括一系列次盆地。南浦凹陷位于黄花次盆地的北部中心的渤海湾盆地(图 1(一)),它是一个典型的湖泊含油凹陷在中国东部 24]。南浦凹陷的面积大约是1932公里2,它包含八个结构带除以一个断层系统(图 1(一))[ 25, 26]。Gaoliu断层位于凹陷的中心,将凹陷分为两部分。有三个构造带北部(Laoyemiao, Gaoshangpu和Liuzan结构带)和南部五(南浦。1 - 5结构带)( 27, 28]。结构腰带和断交替分布,有利于烃类的运移和聚集在凹陷烃源岩生成的相邻结构带( 24]。

综合地质图南浦凹陷(从 28])。(一)次盆地的位置和分布的渤海湾盆地。(b)飞机图显示地质南浦凹陷的构造带。(c)柱状地层南浦凹陷的部分。

早第三纪以来,凹陷进入syn-rift阶段,湖水已成为扩大,以及一系列的优质烃源岩和沉积储层(Es)已经形成,这为油气成藏提供了有利条件。从下到上,地层是沙河街组、东营(Ed)、馆陶组(Ng), Minghuazhen (Nm)和第四纪沉积物(图(Q) 1 (b))[ 29日]。由于扩大湖和潮湿的沉积环境 30.],一些优质烃源岩形成单位。第一和第三的下第三系沙河街组地层包括一系列的黑色和暗灰色页岩,是主要的烃源岩和贡献大部分烃的新生代含油气系统( 31日]。因此,沙河街组地层是深,非常规石油勘探的主要目标。研究区域和目标形成Gaoshangpu构造带和胡状,分别。

 3所示。数据和方法 3.1。样品和实验

确定矿物成分和胡页岩的地球化学特征,55组数据包括XRD、TOC内容和程序Rock-Eval分析收集。其中,7个样本选择改善Rock-Eval, SEM, NA进一步量化测量孔隙结构和石油保留功能。

编程Rock-Eval热解进行了使用Rock-Eval II乐器。的年代1,剩下的生烃潜力( 年代 2 ),最大热解产量( T 马克斯 从这个实验)得到 32]。TOC含量分析采用LECO cs - 400是乐器。的细节改进Rock-Eval热解方法介绍( 17]。

确定样品的矿物成分,XRD分析使用D8发现x射线衍射仪。7个样本选择的SEM分析,使用广达200年进行扫描电子显微镜(加速电压20 kV)。低压NA实验使用Quadrasorb™SI表面积和孔径分析仪。Brunauer-Emmett-Teller(打赌)模型用于计算SA和Barrette-Joyner-Halenda BJH模型被用来描述页岩的PSD。惠勒的理论基础上,PSD, PV, SA可以直接使用圆柱孔模型计算基于NA等温曲线( 33]。

 3.2。动和吸附油的计算模型

基于改进的Rock-Eval热解结果,得到了几个参数,包括可移动的碳氢化合物( 年代 1 − 1 + 年代 1 − 2 )、吸附的碳氢化合物( 年代 2 − 1 )和裂解碳氢化合物( 年代 2 − 2 )。相应的温度是200、350、450和600°C。因此,基于改进的Rock-Eval热解数据样本,玩具可以计算使用以下方程( 17]。 (1) 玩具 米 = 年代 1 − 1 + 年代 1 − 2 + 年代 2 − 1 。

来 Y 米 从测量数据计算玩具(mg HC / g岩);和 年代 1 − 1 , 年代 1 − 2 , 年代 2 − 1 从改善Rock-Eval热解获得的参数分析岩石(mg HC / g)。

样品没有改善Rock-Eval热解数据,很难准确地描述使用常规Rock-Eval吸附烃热解测试。然而,研究区样本有一个相对一致的干酪根类型(II型,看细节部分 4所示。2)。我们假设干酪根的碳氢化合物的吸附能力取决于干酪根的类型和数量。因此,对于相同的干酪根类型,干酪根的数量决定了碳氢化合物的吸附能力。我们选择了TOC含量指数”来形容干酪根的数量。基于改进和编程Rock-Eval热解数据七个样本,计算吸附的碳氢化合物之间的关系和TOC含量进行了分析,揭示了一个很好的正相关( R 2 = 0.92 )。因此,用于计算的数值模型 年代 一个 南浦凹陷中所描述的 (2) 玩具 米 − 年代 1 = 年代 一个 = 1.906 × TOC − 0.5746 。

年代 1 是免费的碳氢化合物通过程序Rock-Eval热解岩石(mg HC / g); 年代 一个 是计算吸附的碳氢化合物(mg HC / g岩);TOC是页岩的TOC含量(%)。

与此同时,移动碳氢化合物勘探页岩油是最重要的指数;基于改进Rock-Eval热解实验,可移动的碳氢化合物可以计算,是一个很好的相关关系 年代 1 价值通过编程Rock-Eval热解测试( R 2 = 0.99 ),计算可移动的碳氢化合物( 年代 1 c 可以获得的) (3) 年代 1 c = 1.4427 × 年代 1 + 0.1 。

3.3。NA分形计算方法

提出了几种方法计算分形维数( 33]。NA的实验中,最常见的模型用于获得分形维数是Frenkel-Halsey-Hill (FHH)模型( 34, 35,所示的计算原理 (4) ln V V 0 = C + K ln ln P 0 P 。

在情商。 5), V 是N2气体吸附的容量和压力 P ;和 V o 是单分子层的体积。 P 0 是气体饱和压力, P 是平衡压力。 C 是一个常数,然后呢 K 是情商的斜率。 5)。从理论上讲,当分形孔隙网络, ln V / V 0 和 ln ln P 0 / P 应该表现出一个线性关系 36]。基于BJH模型,相对压力可以转化成孔隙的大小;因此, K 价值观不同的孔隙系统可以计算。根据分类方案的国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)、页岩的孔隙可分为三类基于孔隙大小:微孔隙(< 2海里),中孔(2-50海里),和大孔隙(> 50 nm) ( 37]。分形维数可以获得使用 (5) D = K + 3 。

4所示。结果 4.1。矿物学

基于前三的结构组件分类方案和页岩,胡页岩可以分为三种类型 38]:泥质页岩(A)、混合页岩(MS)和硅质页岩(年代)。其中,女士是最常见的类型的页岩(图 2)。约90%的样品图在女士领域,且只有一个和四个样品图和S类型字段,分别。

三角图展示胡页岩的矿物组成和分类。

XRD数据表明,粘土矿物和硅质矿物(石英和长石)是两个主要类型的矿物质,占30 - 52%(平均43.4%)和22 - 59%(平均38.3%),分别为。在硅质矿物,石英过程更大比例,范围从15到38%(平均23.5%);和长石含量变化从7到32%(平均值为14.8%)。碳酸盐的数量相对较少(4到38%,平均18.6%)。

 4.2。地球化学特征

TOC内容是最重要的一个参数来评估的生烃潜力,因为一个好的生烃潜力是页岩油储层积累的基础( 38- - - - - - 40]。胡页岩的TOC含量范围从0.4到11.9%,平均为4.2%。一般来说,所有的样品都有高TOC的内容。的 年代 1 + 年代 2 值从0.68变化到35.43毫克HC / g的岩石,平均14.83毫克HC / g的岩石。氢指数( H 我 = 年代 2 / TOC × One hundred. )也可以从TOC获得内容和Rock-Eval参数。的 H 我 范围从145.8到516.6毫克HC / g TOC,平均为330.7毫克HC / g TOC。基于提出的湖相烃源岩评价标准( 41)(图 3)[ 41),大多数的胡页岩样品可以归类为好烃源岩。这表明胡状烃源岩大量生烃能力,这与以前的研究结果是一致的( 28]。

胡页岩的有机质丰度评价。

通过使用方程式。( 2)和( 3), 年代 一个 和 年代 1 c 可以计算吗 年代 一个 范围从0.11到22.05毫克HC / g的岩石,平均值是7.40毫克HC / g的岩石,和 年代 1 c 从0.19变化到5.78毫克HC / g岩岩石(平均值2.19毫克HC / g)。

在烃源岩干酪根生烃原料,和干酪根类型决定了烃源岩经历了石油生产或天然气生产 42]。 H 我 和 T 马克斯 两个参数用于确定干酪根类型( 43),和图 4提出了一种块 H 我 与 T 马克斯 ,这表明大多数ⅱ型干酪根样品图的领域,且只有一个样本块之间的边界线ⅱ型和iii型干酪根。

干酪根类型评估胡页岩(范围从[ 43])。

烃源岩评价的另一个关键参数是热成熟度、和 T 马克斯 是一个可靠的指标用来量化源岩成熟度( 44]。的 T 马克斯 胡页岩的值的范围从428到447°C。这表明所有的样品都在石油生成窗口,这是有利于页岩油积累。

歧口凹陷的胡页岩,这是一个成熟页岩石油勘探区( 45),选择比较。TOC含量和平均 年代 1 + 年代 2 胡的歧口凹陷页岩分别是1.43%和10.8毫克HC / g岩石。主要的干酪根类型为ⅱ型干酪根,可以确定在成熟阶段( 46]。总的来说,胡在南浦凹陷页岩具有类似的干酪根类型和热成熟度,但高TOC含量和生烃潜力,因此,南浦凹陷的胡页岩具有更好的页岩油勘探潜力。

 4.3。孔隙系统 4.3.1。孔隙形态

基于SEM观察,确定了三种类型的毛孔在胡状页岩储层:晶间孔、晶内的孔隙和裂隙。有机毛孔广泛观察到在其他含油盆地,如Longmaxi形成在四川盆地 12在研究区),没有发现。

胡页岩中的晶间孔通常发生在粘土矿物与黄铁矿(之间的空间数据 5(一个), 5 (b), 5 (e), 5 (h))。孔隙的大小范围广泛,不同从几十纳米到几个微米。孔的形状是一个一般的障碍,还有各种孔隙形式,包括三角形、缝、和不规则多边毛孔。晶间孔可以发生在粘土矿物(图之间的空间 5 (h))、round-elliptic黄铁矿晶体之间的空间和粘土矿物之间的空间和谷物(石英)的边缘。粘土矿物和石英之间的界限往往含有晶间和粒间孔隙,这些孔隙往往延长谷物(的边缘人物 5(一个)和 5 (e))。胡页岩,晶间孔隙发达,主要孔隙类型的孔隙系统。

扫描电镜观察反映胡页岩的孔隙系统。(一)4641米,粘土矿物晶间孔。(b) 4635米,在round-elliptic黄铁矿晶间孔。(c) 4640米,晶内的毛孔由黄铁矿溶解。(d) 4635米,结构裂隙。4636 (e),晶间孔的粘土矿物和石英的边缘。(f) 4636米,粘土矿物晶间孔隙和颗粒内的气孔由黄铁矿溶解。4639 (g),晶内的毛孔长石形成的。4639 (h)、粘土矿物晶间孔和非结构性裂隙。

晶内的毛孔都在研究区中发现。这些孔是由不稳定矿物的溶解;因此,他们通常表现为不规则形状和大约几十纳米到几个微米大小。一些样品的颗粒内的气孔观察不稳定的黄铁矿(数字 5 (c)和 5 (f)),其他样品,晶内的毛孔被长石溶蚀形成(图 5 (g))。

了裂隙可分为结构和非结构裂隙基于它们的形成机制。形成的裂隙结构应力展览时间扩展和更大的宽度,而非结构裂隙表现出较短的长度和宽度较小( 33]。在胡状结构和非结构裂隙观察页岩(数字 5(一个), 5 (d), 5 (e), 5 (h))。结构裂隙表现出一个不规则的外观,但非结构裂隙出现在粘土矿物和石英之间的界限。所有这些裂隙可以改善页岩油气存储和迁移能力,特别是结构裂隙,使油气运移的重要贡献。

 4.3.2。孔隙结构特征

NA实验是一个可靠的技术来量化页岩的孔喉特征。基于等温曲线IUPAC提出的分类方案,胡页岩的曲线是典型的IV型反向S型曲线(数据 6(一)和 6(c))。相对压力较低时,吸附线变化缓慢,凸,表明有一定数量的页岩微孔隙。随着相对压力的增加(约0.4),吸附和解吸线明显分离,形成不同类型的磁滞回路,说明不同数量的中孔的存在。相对压力高时,吸附曲线迅速增加,是凹的,表明有大孔隙储层。

典型的NA实验等温吸附和解吸曲线和不同岩相的孔隙大小分布。(一)4641米,等温吸附和解吸曲线。4636 (b),孔隙大小分布。(b1) 4639米,等温吸附和解吸曲线。(b2) 4639米,孔隙大小分布。

根据IUPAC滞回线形状分类,总体而言,从研究区页岩的磁滞环的混合类型 H 2 和 H 3 ,这表明有墨水状,slit-shaped和并行推出餐盘状页岩的孔隙。有两种类型的磁滞回路在研究区,对I型水库,磁滞回线接近类型 H 3 II型水库,是更倾向于类型 H 2 。

使用BJH模型,孔隙大小分布,表面积和孔隙体积不同的孔隙大小的计算。dV的情节和孔隙大小显示大量的毛孔。I型页岩主要由微孔隙和中孔( 孔隙 大小 < 10 纳米 ;图 6 (b))。相比之下,II型页岩不仅有大量的微孔隙,但也有更多的中孔和大直径( 孔隙 大小 > 10 纳米 ),而且它也有大量的大孔隙(图 6(d))。的表面积胡页岩范围从0.612到2.703米2/ g,平均1.145米的价值2/ g。总孔隙体积变化从0.281到0.984厘米3/ 100 g,平均值为0.411厘米3/ 100 g。孔隙结构参数如表所示 1。我们的结果表明,II型最高的表面积和孔隙体积。此外,中孔贡献大部分的表面积和孔隙体积的所有样本,平均贡献率分别为75.0%和74.7。孔隙体积上的微孔隙几乎没有影响(平均贡献率为5.9%),但他们贡献的表面积(平均23.8%)。相比之下,大孔隙贡献大量的孔隙体积(平均19.2%),但是他们几乎没有影响的表面积。

不同的孔隙系统的孔隙结构参数。

储层类型 微孔SA(m2/ g) 微孔光伏(cm3/ 100克) 中孔SA(m2/ g) 中孔光伏(cm3/ 100克) 大孔隙SA(m2/ g) 大孔隙光伏(cm3/ 100克) BJH SA(m2/ g) BJH光伏(cm3/ 100克)
I型 0.066 - -0.386 (0.218) 0.0055 - -0.0337 (0.0189) 0.531 - -0.964 (0.654) 0.2174 - -0.2684 (0.2366) 0.012 - -0.019 (0.013) 0.0355 - -0.0871 (0.0597) 0.612 - -1.358 (0.952) 0.2810 - -0.3618 (0.3152)
II型 0.696 0.0586 1.971 0.7203 0.036 0.2047 2.703 0.9836

注:最小最大(平均值)。

我们的结果由Kongdian形成的研究为第二个成员(Ek2)据说Cangdong凹陷,这提出了中孔产生重大影响的表面积和孔隙体积 47]。然而,对于Ek2页岩,据说表面积的作用扮演最重要的角色,这可能会导致不同的有限公司2和N2气体吸附实验。然而,毫无疑问,重大贡献中孔表面积和孔隙体积。

 4.4。移动计算和吸附石油

用情商。 1),我们得到的玩具值与改善Rock-Eval热解数据样本。玩具测量值的范围从3.13到7.09毫克HC / g的岩石,平均为4.80毫克HC / g岩石;计算玩具值从0.18变化到25.11毫克HC / g岩石,平均值是9.44毫克HC / g岩石。

基于方程式。( 2)和( 3),可移动的碳氢化合物 年代 1 c 和吸附的碳氢化合物 年代 一个 计算。的 年代 一个 范围从2.40到30.51毫克HC / g的岩石,平均值是11.92毫克HC / g岩石。和 年代 1 c 从0.19变化到5.78毫克HC / g岩石,平均值是2.19毫克HC / g岩石。

 4.5。分形维数

提出了分形维数计算结果和孔隙类型表 2。大部分的相关系数( R 2 )大于0.9,这表明胡页岩的孔隙网络是分形的。一般来说,分形维数( D 范围从2.50到2.68。II型页岩的分形维数明显大于I型页岩。

不同岩相的分形维度。

储层类型 D 麦克风 R 2 D 内消旋 R 2 D 宏 R 2 D R 2
I型 2.23 1.00 2.56 0.99 2.81 1.00 2.50 0.96
I型 2.18 0.97 2.49 0.98 2.83 0.99 2.57 0.96
I型 2.33 0.98 2.54 0.99 2.82 1.00 2.52 0.97
I型 2.28 0.98 2.58 0.98 2.86 0.95 2.57 0.95
I型 2.30 0.97 2.55 0.98 2.86 0.99 2.54 0.95
I型 2.33 1.00 2.56 0.95 2.90 0.98 2.58 0.87
II型 2.47 1 2.65 0.99 2.96 0.96 2.68 0.91

从作用到大孔隙,相应的分形维度表现出增加的趋势。微孔隙的分形维数( D 麦克风 )范围从2.18到2.47, D 麦克风 II型页岩是最高的。中孔的分形维数( D 市场经济地位 )范围从2.49到2.65,这是类似于微孔隙。大孔隙的分形维数( D mac 从2.81到2.96)不同,II型页岩是我明显大于类型。

 5。讨论 5.1。分形维数和孔隙结构参数之间的关系

孔隙结构参数之间的关系(SA)和PV)和分形维数在图所示 7。从理论上讲,一个更大的分形维数表明更多的不规则和复杂的孔隙网络。一般来说,分形维数有明显的正相关性与孔隙结构参数( R 2 值SA和PV的0.74和0.70,分别),这意味着分形维数可以作为一个可靠的指标量化胡页岩的孔隙系统的异构性。此外,更多的异构和复杂的孔隙结构提供了更大的吸附网站(SA)和存储空间(PV),这有利于页岩油积累( 33]。II型页岩具有最高的分形维数,因此,最高SA和PV。

散点图的分形维数不同的孔隙系统和SA和PV。

微孔和中孔系统的分形维度与孔隙结构参数(数据呈正相关 7 (b)和 7 (c))。分形维数和孔隙结构参数不同类型的页岩是明显不同的。I型最低分形维数和孔隙结构参数,和II型页岩值最高。然而,大孔隙系统,虽然仍有积极的分形维数和孔隙结构参数之间的相关性,相关系数相对较低(图 7 (d))。

有不同的计算模型的分形维度( 12, 33),结果是不同的。然而,对于我们的研究区域,只有情商的结果。( 5)是一致的孔隙分形维数的定义的表面和孔隙结构。这个结果意味着其他模型可能不适合描述湖泊页岩的孔隙结构;因此,分形理论的适用性页岩仍是一个值得探索的方向。

 5.2。孔隙系统上的矿物成分的影响

矿物成分是一个重要因素控制页岩孔隙系统的结构特性( 12, 33]。在这项研究中,我们分析了页岩矿物成分的影响的孔隙结构参数不同的孔隙系统。相关分析结果呈现在图 8。结果表明,粘土矿物含量强烈控制着孔隙结构特性是最重要的控制因素,这是符合在鄂尔多斯盆地三叠系延长页岩( 48]。所有的孔隙系统,粘土矿物含量与孔隙结构参数呈正相关。由于研究领域的主要孔隙类型是在粘土矿物晶间孔隙,粘土矿物含量高有利于这些气孔的形成,所以粘土矿物含量与SA和PV呈正相关。

散点图的矿物成分与SA和不同的孔隙系统的PV。

相比之下,硅质之间的关系和碳酸盐含量和孔隙结构参数不显著。这种现象可能是由于以下原因。首先,石英在中国东部页岩主要是由机械运输陆源碎屑( 49]。此外,粘土矿物通常围绕石英、碳酸盐;因此,很难形成颗粒主要支持和粒间孔隙,特别是在页岩发生了深埋和强劲的成岩改造( 49]。此外,一些明显的粮食支持结构观察在胡状页岩SEM观察。尽管长石溶蚀孔隙在SEM分析发现,与粘土矿物晶间孔隙,溶蚀孔隙的数量相对较小。此外,碳酸盐的溶解并没有发现在研究区域。第二,石英和长石的股价是3.9和6.6米2/ g,分别,这远低于粘土矿物的SA(200米2/ g的伊利石和蒙脱石混层) 49]。因此,硅质和碳酸盐矿物较少影响孔隙结构参数。

 5.3。吸附和可动油的控制因素

由于窄 T 马克斯 值分布在这项研究中,进行进一步的讨论,我们引用了一些数据 28),由于类似的干酪根类型,我们使用了可动油校正模型提出了研究来处理原始数据。

吸附石油计算模型在我们的研究中提出了TOC内容;因此,有机质丰度强烈与吸附油含量呈正相关。与此同时,先前的研究表明,干酪根油吸附能力[作出了重大贡献 50]。在干酪根类型一致,TOC含量代表了有机质丰度和干酪根数量。因此,TOC内容吸附油含量成正比,这也证明了我们的吸附石油计算模型的合理性。与此同时,可以发现在图 9, 年代 1 c 和TOC是积极相关,相关的数据摘要( R 2 = 0.79 从()高于数据 28)( R 2 = 0.20 )、可动油之间的正相关和TOC主要是由于TOC含量代表了丰富的有机质。高有机质丰度为烃源岩提供了较强的生烃能力,虽然它也伴随着更大的碳氢化合物的吸附能力。胡是主要在研究区烃源岩贡献超过50%的石油和天然气的凹陷( 51),这表明大部分的胡状烃源岩样品可以满足干酪根的吸附;因此,较强的生烃能力可以提供更多的可动油量。

散点图显示目录内容和可动油的内容。

根据图 10,增加了 T 马克斯 、吸附、可动油普遍提高了,然后降低了。尽管趋势相似,这种现象完全不同的原则。之前的研究表明,与热成熟度的增加,干酪根的石油吸附能力逐渐降低,这一现象的原因是,当烃源岩在成熟阶段,早期生成的油不能满足干酪根吸收。在这个阶段,吸收能力远远大于生成烃量,并通过干酪根生成的油吸附。与烃源岩演化、生烃潜力迅速增加;当生成的油量超过最大烃吸附能力,吸附油量与吸附容量的趋势是一致的。可动油,烃源岩与干酪根吸附后,生成的石油将迁移到毛孔和骨折,可以确认为可动油,这些油。当石油填补毛孔和骨折,它将排出烃源岩,这一点被定义为烃阈值( 23],可动油含量开始下降。

散点图显示吸附热成熟度和可动油的内容。

矿物组成中扮演一个重要的角色在控制活动和吸附油量( 2]。石英含量增加,可移动和吸收石油最初内容增加和减少之后(图 11)。与其他矿物(如粘土矿物)相比,石英颗粒的碳氢化合物的吸附能力是没有竞争力 50]。石英吸附石油量的影响主要反映在石英TOC含量的影响。石英含量高表明陆源碎屑输入的增加,和一定量的陆源碎屑沉积水输入可以提供营养,这有利于有机质的积累。然而,过度的陆源输入材料将导致有机物浓度的减少,这并不有利于TOC积累,这类似的趋势也反映了吸附油量。石英和可动油之间的关系比较复杂。首先,石英含量的增加可以提高的发展主要毛孔,提供储层可动油(数据空间 5(一个)和 5 (e)),甚至影响是有限的。第二,吸附油的相似原理,TOC的变化也会影响可动油的内容,和最终的趋势反映了TOC含量对可动油的影响更明显比原生孔隙发育。

散点图的矿物成分与玩具反映影响页岩油保留的矿物成分。

粘土矿物是主要的矿物在研究区,及其对吸附的影响和可动油的内容不应被忽略。粘土矿物的含量可以描述沉积环境中有机质的保存条件,及粘土矿物含量高,代表一个减少,深水沉积环境,有利于有机质的保存和发展。因此,粘土矿物含量和TOC内容首先表现出正相关(图 12)。随着粘土矿物含量的增加,反映出沉积环境的安静的提高,输入地面材料和营养不能达到沉积水,这是不利于有机质的积累,导致TOC含量的减少,因此,吸附油的趋势是先增加,然后下降。与此同时,粘土矿物比表面积和最高石油吸附能力最强的。因此,与粘土矿物的增加,石油吸附容量逐渐增加。粘土矿物之间的相关性和吸附石油引起的叠加的两种效果不是很明显,但总的来说,有一个弱的正相关(图 12)。可动油,可动油的趋势是完全不同于吸附油,主要由TOC含量的变化控制。同时,如前所述,粘土矿物带来更强的石油吸附容量增加,导致可动油含量的减少。

散点图显示粘土矿物含量之间的关系和吸附和可动油的内容。

 6。结论

在这项研究中,基于程序和改进Rock-Eval热解,TOC含量测量,SEM观察,和NA实验,系统评价的矿物成分、地球化学特征、孔隙结构、内容和石油的胡页岩南浦凹陷。胡页岩的地球化学特征相对较好,他们可以分为一组优质烃源岩(TOC平均为4.2%,主要是II型干酪根,和在成熟阶段)。

根据扫描电镜观察和NA实验中,孔隙系统结构定性和特征描述。晶间和晶体内孔隙和裂隙观察,晶间孔孔隙系统为主。此外,中孔贡献大部分SA和PV的样品(平均贡献率分别为75.0%和74.7)。分形维数是量化复杂和异构计算孔隙网络。的分形维数与孔隙结构参数相对强劲的正相关性。II型页岩具有最高的分形维数。孔隙结构参数与矿物组成。我们的结果表明,粘土矿物含量是最重要的因素控制孔隙结构参数。高粘土含量表明SA和PV和硅质碳酸盐含量没有明显的相关性与孔隙结构参数。

提出一个数值可移动和吸附石油内容计算模型,并利用它来计算油样品的内容只有编程Rock-Eval热解实验。我们的结果表明,该可移动和吸附石油内容由TOC含量控制、热成熟度和矿物组成。TOC含量是控制活动的主导因素和吸附石油内容,和其他因素的影响也不容忽视。

 数据可用性

(数据类型)的数据用于支持本研究的结果中包括这篇文章。

 的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

 作者的贡献

Enze王做的概念和设计工作和初稿写作。陈刚的原始数据采集的设计工作,和资金收购。Hanqi李的修订草案根据评论家评论(结果和讨论部分),数据分析,和语言抛光。三首歌的数据分析和修订草案根据评论家的评论(结果和讨论部分)。原始数据采集健胃王了。卓雅吴的审查原草案,修改草案根据评论家的评论(介绍和结果部分),和数据解释。跃峰做了数据分析和解释和回顾了草案。

 确认

本研究在经济上支持中国国家基础研究计划(2016 zx05006 - 006)。中国石油冀东油田公司提供数据。我们真诚地欣赏他们的许可发布。

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