延长组页岩中各有机显微组分在生烃过程中的孔隙演化特征研究

The heterogeneity of organic pore development has great influence on pore connectivity and storage capacity of shale. The differences of organic macerals in type and hydrocarbon generation capacity could lead to the pore heterogeneity. Problems of pore evolution of organic macerals from lacustrine shales during thermal evolution and the effect of liquid hydrocarbon on the pore structure of different organic macerals need to be resolved. In this work, shale samples of Yanchang Formation from Ordos Basin are the main research object. Shale samples of different thermal maturity will be prepared through thermal maturation of different organic macerals and shale samples of immature to low thermal maturity. Argon ion polishing-field emission scanning microscope, optical microscope, low pressure gas adsorption will be utilized to investigate the pore evolution of different organic macerals during hydrocarbon generation qualitatively and quantitatively. Based on this work, the relationship between the gas and liquid products and pore characteristics of solid macerals could be found and the pore generation mechanisms and evolution features of organic macerals will be established. Furthermore, a primary model about the evolution of organic storage capacity of shales from different organic facies will be built. This work could provide scientific basis for the storage capacity evaluation and exploitation of shale oil and gas.

有机孔隙发育的差异性对页岩孔隙连通性及储集性有重要影响。页岩有机显微组分类型多样，生烃性能差异显著，会造成其孔隙发育程度不同。湖相页岩各显微组分在生烃过程中的孔隙热演化特征的精细刻画及液态烃对各显微组分孔隙发育特征的影响等相关研究尚欠缺。本项目拟以鄂尔多斯盆地延长组湖相页岩为研究对象，通过对分离提纯得到的有机显微组分和块状页岩进行热模拟得到不同热演化程度的样品，在系统测定气、液态烃和固体有机质量和组成变化的基础上，利用氩离子抛光场发射扫描电子显微镜、光学显微镜、低压气体吸附等测试手段，对不同有机显微组分在生烃过程中的孔隙演化进行定性和定量研究。项目预期建立热解气态、液态产物与固体有机孔隙发育特征之间的联系，明确各类有机显微组分孔隙的发育机制与演化特征，初步构建不同有机相页岩的有机储集空间分布模型，为页岩油气资源量评价及开发提供科学依据。

有机孔发育程度影响页岩油气的储存和运移。而页岩有机孔隙发育的非均质性强，这与有机质的类型和压力差异有一定的关系。前人研究表明，生排烃过程中由于有机质的排出生成较多的有机孔隙。有机质类型和压力会影响烃源岩的生排烃量和阶段等，而这两个因素如何影响泥页岩孔隙发育还不清楚。.针对以上问题，开展了以下三个研究内容：延长组有机显微组成差异较大的泥岩样品在热演化过程中的孔隙发育特征；有机显微组成不同的有机质类型分别为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型样品在不同压力热模拟实验条件下的孔隙发育特征与机制；液态烃对不同有机质类型样品的孔隙体积的影响。研究结果表明延长组页岩中的藻类体在生油高峰阶段孔隙不发育，而在生油后期藻类体可能完全转化并且运移导致有机孔隙发育程度较高。有机质类型会影响排烃效率进而影响孔隙率，有机质类型为Ⅰ型的样品的有机孔隙率明显高于有机质类型为Ⅱ型的样品，有机质类型为Ⅲ型的泥岩的有机孔隙率明显低于Ⅰ型和Ⅱ型样品的。压力在生排烃阶段会促进排烃并导致有机孔体积发育，Ⅰ型和Ⅱ型泥岩高压半封闭体系的有机孔隙率明显高于低压封闭体系的，这与半封闭体系的TOC含量降低量更高一致，Ⅲ型的泥岩两个体系的有机孔隙率差别较小，这与二者的TOC含量差别较小一致。基于实验结果的计算表明，虽然生油阶段发生了排烃，但是有机质密度降低导致生油阶段孔隙率降低。液态烃充填堵塞生油阶段的不同有机质类型泥页岩的介孔和大孔，而对微孔的影响则存在于生油阶段初期至油裂解阶段。随着热演化程度的升高，抽提后高压半封闭体系的热模拟样品孔体积先降低再升高，这与封闭体系的逐渐升高不同，说明了不仅有机质密度的降低会导致生油阶段孔体积降低，压力对该阶段的有机孔隙发育也有较大影响。评价有机质类型差异较大的湖相泥页岩的孔隙发育时需要考虑有机质类型和压力两个因素，这改善了前人提出的泥页岩孔隙发育模型，为准确预测不同有机质类型泥页岩孔隙发育提供了新的理论依据。