应用扫描电镜与X射线能谱仪研究黔北黑色页岩储层孔隙及-岩矿测试.PDF

２０１４年９月 岩　矿　测　试 Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．５ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２０１４ ＲＯＣＫＡＮＤＭＩＮＥＲＡＬＡＮＡＬＹＳＩＳ ６３４～６３９ 文章编号：０２５４ ５３５７（２０１４）０５ ０６３４ ０６ 应用扫描电镜与 Ｘ射线能谱仪研究黔北黑色页岩储层孔隙 及矿物特征 １ １ ２ ２ ２ ２ 王坤阳 ，杜　谷 ，杨玉杰 ，董世涛 ，喻晓林 ，郭建威 （１．中国地质调查局成都地质调查中心，四川 成都６１００８１； ２．长庆油田公司第八采油厂，陕西 西安７１００００） 摘要：页岩储层研究已经成为页岩气研究的重点，页岩组构特征的特殊 性使得页岩储层发育纳米／微米级孔隙。岩石及矿物中的纳米／微米级空 隙是黔北黑色页岩的结构组分之一，传统的光学显微镜方法由于分辨率 及放大倍数的限制无法对页岩储层的孔隙类型进行观察；核磁共振等仪 器虽能准确测试页岩储层的孔隙度，但是无法获得孔隙的形貌及分布特 征等信息。本文整合扫描电镜微区分析与Ｘ射线谱学分析的优点，运用 ＨｉｔａｃｈｉＳ－４８００型场发射扫描电镜与 ＩＥ２５０Ｘ－Ｍａｘ５０牛津能谱仪组合， 对黔北黑色页岩储层中矿物的分布、形态特征及矿物的组成元素进行分 析测试。分析结果表明，利用场发射扫描电镜发现黑色页岩中发育微裂缝、纳米／微米级粒内溶孔；通过 Ｘ射线能谱发现黑色页岩矿物主要有伊利石、石英、钠长石，其次为绿泥石、白云母、白云石等。黔北黑色页 岩中裂隙直径为０．１～２０ ｍ，其中主要分布在１～５ ｍ，均大于甲烷分子直径（０．４１４ｎｍ），因此可作为天然 μ μ 气的运移通道与储集空间。此外通过 Ｘ射线能谱仪对黔北黑色页岩中的石英、方解石、白云石、伊利石等 脆性矿物进行分析，发现石英的含量（９．１％～７８％）较高，伊利石（１７．６％～２５．５％）等黏土矿物含量较低， 所以该页岩具有很高的脆性，易产生裂缝，可为游离气提供运移通道及储集空间，提高页岩气的产能及储量， 进而为黔北地区储层评价及预测等提供依据。 关键词：黔北；牛蹄塘黑色页岩；扫描电镜；Ｘ射线能谱仪；形态特征；矿物组成 中图分类号：Ｐ５８８．２；Ｐ５７５；Ｐ５７５．５ 文献标识码：Ａ 页岩气作为三大非常规天然气之一，资源丰富， 纳米级孔隙及黏土矿物颗粒表面，此外还有少量的 １２ ３ 页岩气可以溶解气的方式存在于干酪根与沥青质 全球页岩气技术可采资源量达 １８７．５×１０ ｍ，其 １２ １２ 中［４－８］。因此，对页岩储集空间及其控制因素的研 中我国页岩气资源总量约为１５×１０ ～３０×１０ ３ １２ ３［１］ 究则是页岩储层研究的主要内容。 ｍ，中值为２３．５×１０ ｍ 。页岩储层的储集空间 等特征对页岩中天然气的聚集及后期的开发具有重 页岩储层中裂缝发育与分布主要取决于脆性矿 要的影响，对页岩储层的研究已经是页岩气勘探开 物的含量，但是由于页岩气具有近源性，其中含有的 ［２］ 丰富的有机质等矿物会影响其他矿物的光性特征， 发及储量研究的重点 。但是由于页岩内部复杂 的组构特征，使页岩气呈不同的相态在页岩储层中 导致无法准确地对矿物进行鉴定。黏土矿物作为页 ［３］ 岩中主要矿物，是页岩气吸附的介质之一，同时其结 赋存 。页岩储层具有孔隙复杂、孔径小等特点， 晶度也是成岩作用研究及有机质演化研究的佐证之 页岩气可呈游离态的形式赋存与天然裂缝和孔隙 一。传统光学显微镜由于其放大倍数及分辨率的限 中，也能以吸附态的形式存在干酪根等有机质中的 收稿日期：２０１３－１１－２１；修回日期：２０１４－０７－２８；接受日期：２０１４－０７－３０ 基金项目