地质科学
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地质科学  2019, Vol. 54 Issue (1): 130-144    DOI: 10.12017/dzkx.2019.008
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桂中坳陷环江凹陷上古生界海相页岩储层孔隙结构和分形特征研究
毛佩筱 金爱民 楼章华 朱 蓉 朱振宏
浙江大学  浙江舟山    316000
Investigation of pore structure and fractal characteristics of marine shale reservoirs of the Upper Paleozoic in Huanjiang sag, Guizhong depression
Mao Peixiao    Jin Aimin    Lou Zhanghua    Zhu Rong    Zhu Zhenhong
Zhejiang University, Zhoushan, Zhejiang  316000
 全文: PDF (3282 KB)   HTML( )   输出: BibTeX | EndNote (RIS)      背景资料
摘要 

通过有机地化分析、全岩X衍射矿物分析、甲烷等温吸附及低压氮气吸附实验,本文对桂中坳陷环江凹陷上古生界页岩样品的孔隙结构及分形特征进行了研究。结果表明:研究区页岩总有机碳含量(TOC)平均为2.40%,热成熟度(Ro)平均为2.65%,处于过成熟演化阶段。页岩主要的矿物组成为石英和黏土。页岩的比表面积平均为5.86 m2/g,孔容平均为0.014 9 mL/g,平均孔径为11.2 nm。页岩中发育大量的中孔,主要呈两端开口的圆筒形孔或四边开放的平行板状孔。页岩中TOC含量和石英含量越多,微-中孔越发育、比表面积和孔容越大,而平均孔径则变小。通过Frenkel-Halsey-Hill(FHH)模型和氮气吸附实验数据计算得到孔隙表面分形维数D1(平均为2.428 4)和孔隙结构分形维数D2(平均为2.622 2),对应的相对压力(P/P0)分别是0~0.45和0.45~0.99。分形维数D1D2随着比表面积、孔容的增加而增加,而平均孔径随着前者的增加而减小。分形维数D1D2、TOC含量、石英含量和甲烷吸附量之间呈现较好的正相关性,但随着黏土矿物含量的增多而减小。分形维数D1与Langmuir压力存在弱负相关性,分形维数D2随Langmuir压力增大有变大的趋势。桂中坳陷西北部页岩分形维数越大,孔隙结构越复杂,其对天然气的吸附和存储能力越强。

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毛佩筱 金爱民 楼章华 朱蓉 朱振宏
关键词桂中坳陷   环江凹陷   页岩   孔隙结构   分形维数   低压氮气吸附     
Abstract

Pore structure and fractal characteristics are of great significance for gas adsorption and transport in shales. In order to study pore structure and fractal characteristics of shale, samples from the Upper Paleozoic in Huanjiang sag, Guizhong depression were investigated by organic geochemical analysis, X-ray diffraction analysis, methane adsorption experiments and low-pressure nitrogen adsorption experiments. The results show that the average content of total organic carbon(TOC)is 2.40%, vitrinite reflectance(Ro)is 2.65% on average, indicating the shale are at over-mature evolution stage. Mineral compositions of the samples are dominated by quartz and clay minerals. The specific surface area of shale averages 5.86 m2/g, the total pore volume averages 0.014 9 mL/g, the average pore diameter is 11.2 nm. There are a large number of mesopores in shales. The pore system is dominated by cylindrical pores and plate-like pores. The contents of TOC and quartz minerals increase with the increasing micro-mesopores in shale, the larger the specific surface area and the total pore volume, the smaller the average pore diameter. Surface fractal dimension D1(average of 2.428 4)and pore structure fractal dimension D2(average of 2.622 2)are calculated by Frenkel-Halsey-Hill(FHH)model and nitrogen adsorption-desorption curves(at relative pressure of 0~0.45 and 0.45~0.99, respectively). With increasing the specific surface area and the total pore volume and decreasing the average pore diameter, fractal dimension D1 and D2 display an increasing trend. Meanwhile, fractal dimensions D1 and D2 have a positive linear correlation with TOC, quartz minerals content and methane adsorption, but have an infirm negative correlation with clay minerals content. Additionally, it is found that fractal dimension D1 decrease with the increasing Langmuir pressure but fractal dimension D2 increase with the increasing Langmuir pressure. In general, the higher fractal dimension of the shale in Guizhong depression, the more complicated pore structure, which made a great contribute to the gas adsorption and accumulation capacity in shales.

Key wordsGuizhong depression   Huanjiang sag   Shale   Pore structure   Fractal dimension   Low-pressure nitrogen adsorption   
收稿日期: 2018-01-08; 出版日期: 2019-01-10
基金资助:

国家科技重大专项(编号:2011ZX05005-003-008HZ)、国土资源部科技项目“全国页岩气资源潜力调查评价及有利区优选项目”(编号:2009GYXQ15-10-03)和国家自然科学基金项目“砂岩致密化过程天然气充注—散失的时序关系研究”(编号:41572110)资助。

作者简介: 毛佩筱,女,1993年2月生,硕士研究生,海洋地质学专业。E-mail:peixiaom_cug@163.com
引用本文:   
毛佩筱 金爱民 楼章华 朱蓉 朱振宏. 2019, 桂中坳陷环江凹陷上古生界海相页岩储层孔隙结构和分形特征研究. 地质科学, 54(1): 130-144.
Mao Peixiao Jin Aimin Lou Zhanghua Zhu Rong Zhu Zhenhong. Investigation of pore structure and fractal characteristics of marine shale reservoirs of the Upper Paleozoic in Huanjiang sag, Guizhong depression[J]. Chinese Journal of Geology, 2019, 54(1): 130-144.
 
没有本文参考文献
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