渝东南地区下寒武统牛蹄塘组页岩储层特征及甲烷吸附能力

【摘要】：为了研究渝东南地区下寒武统牛蹄塘组页岩的储层特征及甲烷吸附能力，对渝科一井和酉科一井钻遇的牛蹄塘组富有机质页岩进行了系统的采样。通过X射线衍射分析、有机碳含量、有机质成熟度、比表面和孔径分析、等温吸附等分析测试结合场发射扫描电镜的观察，对下寒武统牛蹄塘组页岩的岩石学特征，页岩孔隙分类及特征以及页岩吸附能力进行了系统的探讨。 下寒武统牛蹄塘组页岩硅质矿物含量平均为54.6%，粘土矿物含量平均为34.8%。页岩的TOC平均为2.46%，干酪根类型为Ⅰ型，其等效镜质体反射率平均为3.12%，属于过成熟阶段。伊利石结晶度在0.18°～0.35°，平均0.286°，粘土矿物中伊/蒙混层的间层比（%S）很低，结合其过高的有机质成熟度，说明研究区内牛蹄塘组页岩属于晚成岩阶段。通过光学显微镜和场发射扫描电镜的观察，页岩中石英可分为陆源碎屑石英和自生石英，白云石可分为胶结白云石和自生铁白云石，黄铁矿可分为沉积期黄铁矿和成岩期黄铁矿。 下寒武统牛蹄塘组页岩的孔径分布为双峰型，第一峰值出现在0～2nm之间，第二峰值出现在3～4nm之间。在页岩中，中孔体积占主体，微孔体积占29.4%左右。对于比表面积，微孔贡献最大，达到了60%～70%，其次是中孔。通过场发射扫描电镜的观察，将孔隙分为粒间孔、粒内孔、有机孔和微裂缝。粒间孔主要存在在颗粒之间，粒内孔主要是溶蚀作用形成，有机孔为有机质生烃产生。孔隙体积主要受有机碳含量（TOC）的影响，TOC与微孔体积、中孔体积、宏孔体积均呈正相关。有机孔的发育对页岩的孔隙结构起决定性作用。 下寒武统牛蹄塘组页岩中，TOC是影响页岩吸附能力的最主要因素。其主要是通过控制页岩显微孔隙结构从而影响页岩吸附能力。有机质成熟度对吸附性影响不大，因为当有机质成熟度大于2.7%以后，其微孔、中孔、宏孔的比例相对稳定。硅质矿物含量的增加在一定程度上减弱了页岩对甲烷的吸附能力。笔者通过建立多元回归方程，来计算下寒武统牛蹄塘组页岩的甲烷吸附量。 【关键词】：孔隙特征 吸附能力 黑色页岩 下寒武统 渝东南地区
【学位授予单位】：中国地质大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P618.13
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 前言10-20
• 1.1 选题背景与项目依托10-11
• 1.2 研究目的与意义11-13
• 1.3 国内外研究现状及存在主要问题13-15
• 1.4 研究方法和研究内容15-17
• 1.4.1 研究地区与钻井选择16
• 1.4.2 页岩气吸附载体研究16
• 1.4.3 页岩显微孔隙特征研究16
• 1.4.4 富有机质页岩 CH4 吸附能力研究16-17
• 1.5 主要工作量和成果17-20
• 1.5.1 主要工作量17
• 1.5.2 主要工作成果17-20
• 第2章 区域地质背景20-26
• 2.1 研究区区域地理背景20-21
• 2.2 研究区区域地质背景21-24
• 2.2.1 构造演化史21-23
• 2.2.2 区域地层23-24
• 2.3 渝科 1 井和酉科 1 井24-26
• 第3章 页岩储层岩石学特征26-42
• 3.1 实验方法26-27
• 3.2 实验结果27-34
• 3.2.1 牛蹄塘组页岩岩石矿物学特征27-29
• 3.2.2 牛蹄塘组页岩有机岩石学特征29-34
• 3.3 牛蹄塘组页岩成岩作用分析34-42
• 3.3.1 牛蹄塘组页岩中的压实作用35-36
• 3.3.2 牛蹄塘组页岩中的化学胶结和自生矿物36-39
• 3.3.3 牛蹄塘组页岩中的粘土矿物转化39-42
• 第4章 页岩孔隙结构特征及主控因素42-57
• 4.1 实验方法42
• 4.2 测试结果42-45
• 4.2.1 第一次测试结果分析42-45
• 4.2.2 第二次测试结果分析45
• 4.3 牛蹄塘组页岩的孔隙特征45-53
• 4.3.1 定量分析45-49
• 4.3.2 定性分析49-53
• 4.4 影响孔隙发育的因素53-57
• 4.4.1 孔隙发育与有机碳含量的关系53-54
• 4.4.2 孔隙发育与矿物成分的关系54-57
• 第5章 吸附性能的主控因素分析57-66
• 5.1 测试方法57
• 5.2 实验结果57-59
• 5.3 吸附能力与有机碳含量的关系59-61
• 5.4 吸附能力与有机质成熟度的关系61-62
• 5.5 吸附能力与矿物成分的关系62-63
• 5.6 牛蹄塘组页岩最大甲烷吸附量计算方法63-66
• 5.6.1 TOC>2 时页岩最大甲烷吸附量计算64-65
• 5.6.2 0.165
• 5.6.3 TOC<0.1 时页岩最大甲烷吸附量计算65-66
• 第6章 结论66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-74
• 附录74

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