0 引言
1 区域地质概况
2 页岩与煤岩的储层差异特征
2.1 有机地球化学特征
表1 大宁—吉县地区山2 3亚段页岩与煤岩地球化学特征Table 1 Geochemical characteristics of shale and coal in the Shan2 3 sub-member of the Daning-Jixian area |
岩石类型 | 有机质丰度 | 有机质类型 | 成熟度 | |||||||
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TOC/(%) | (S 1+S 2)/(mg/g) | 腐泥组/% | 壳质组/% | 镜质组/% | 惰质组/% | 类型指数 | 类型 | R O/% | 演化阶段 | |
页岩 | Ⅲ型 | 过成熟 阶段 | ||||||||
煤岩 | Ⅲ型 | 过成熟 阶段 |
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图2 大宁—吉县地区山2 3亚段页岩与煤岩有机质丰度特征Fig.2 Organic matter abundance characteristics of shale and coal in the Shan2 3 sub-member of the Daning-Jixian area |
2.2 矿物组成特征
表2 大宁—吉县地区山2 3亚段页岩与煤岩矿物含量统计Table 2 Mineral content of shale and coal in the Shan2 3 sub-member of the Daning-Jixian area |
岩石类型 | 黏土矿物/% | 脆性矿物/% | 炭质 /% | ||||||||
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伊/蒙混层 | 伊利石 | 绿泥石 | 高岭石 | 含量占比 | 石英 | 长石 | 黄铁矿 | 方解石 | 菱铁矿 | ||
页岩 | / | ||||||||||
煤岩 | / | / | / | / | / |
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3 页岩与煤岩的微观孔隙结构差异
3.1 储集空间差异
图5 大宁—吉县地区山2 3亚段页岩与煤岩扫描电镜照片(a)DJ3-4井,2 143.5 m,山2 3亚段,页岩,有机孔孤立状分布;(b)DJ51井,2 275.68 m,山2 3亚段,页岩,有机孔蜂窝状聚集;(c)DJ3-4井,2 124.1 m,山2 3亚段,页岩,溶蚀孔;(d)DJ51井,2 267.7 m,山2 3亚段,页岩,残余粒间孔;(e)DJ3-4井,2 151.01 m,山2 3亚段,页岩,黏土矿物层间缝;(f)DJ51井,2 291.65 m,山2 3亚段,页岩,黄铁矿晶间孔;(g)DJ51井,2 294.9 m,山2 3亚段,页岩,构造微裂缝;(h)DJ51井,2 267.7 m,山2 3亚段,页岩,有机质收缩缝;(i)DJ51井,2 264.85 m,山2 3亚段,煤岩,气孔呈狭缝状定向排列;(j)DJ51井,2 264.85 m,山2 3亚段,煤岩,残余粒间孔;(k)DJ3-4井,2 280.93 m,山2 3亚段,煤岩,割理;(l)DJ3-4井,2 280.93 m,山2 3亚段,煤岩,微裂缝 Fig.5 Scanning electron microscope (SEM) images of shale and coal in the Shan2 3 sub-member of the Daning-Jixian area |
3.2 页岩与煤岩的孔隙定量表征
3.2.1 孔隙结构差异
3.2.2 全尺度孔隙结构表征
图7 大宁—吉县地区山2 3亚段页岩与煤岩孔体积全孔径分布特征Fig.7 Pore volume and full pore size distribution characteristics of shale and coal in the Shan2 3 sub-member of the Daning-Jixian area |
图9 大宁—吉县地区山2 3亚段页岩与煤岩比表面积全孔径分布特征Fig.9 Surface area and full pore size distribution characteristics of shale and coal in the Shan2 3 sub-member of the Daning-Jixian area |
3.3 孔隙结构的分形非均质性特征
表3 大宁—吉县地区山2 3亚段页岩与煤岩分形维数特征统计Table 3 Characteristics of fractal dimension of shale and coal in the Shan2 3 sub-member of the Daning-Jixian area |
类型 | TOC/% | D 1(P/P 0<0.5) | D 2(P/P 0>0.5) |
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页岩 | |||
煤岩 |
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4 页岩与煤岩储层孔隙结构的控制因素
4.1 有机质对孔隙发育的影响
4.2 无机矿物对孔隙发育的影响
图14 大宁—吉县地区山2 3亚段页岩与煤岩孔体积随石英含量变化(a)微孔体积;(b)介孔体积;(c)宏孔体积 Fig.14 Variation of pore volume with quartz content in shale and coal of the Shan2 3 sub-member in the Daning-Jixian area |
4.3 海陆过渡相页岩与煤岩孔隙差异发育模式
表4 山西组海陆过渡相页岩、煤岩与典型海相页岩储层综合特征(部分数据引自文献[15,38])Table 4 Comprehensive characteristics of transitional shale, coal, and typical marine shale reservoirs in the Shanxi Formation (partial data are cited from Refs.[15,38]) |
盆地 | 鄂尔多斯盆地 | 四川盆地 | |||
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地层 | 二叠系山西组 | 二叠系山西组 | 二叠系大隆组 | 志留统龙马溪组 | |
沉积环境 | 海陆过渡相 | 海陆过渡相 | 海相 | 海相 | |
岩石类型 | 页岩 | 煤岩 | 页岩 | 页岩 | |
有机地球化学特征 | TOC/% | ||||
有机质类型 | Ⅲ型 | Ⅲ型 | Ⅰ~Ⅱ型 | Ⅰ~Ⅱ型 | |
显微组分特征 | 壳质组、镜质组为主 | 镜质组、惰质组为主 | 腐泥组为主 | 腐泥组为主 | |
矿物组分特征 | 硅酸盐含量/% | ||||
黏土含量/% | 16.22~77.19 45.1 | 71.1~93.3 80.5 | 12.8~60.3 40.1 | 6.3~61.6 37.9 | |
碳酸盐含量/% | 0~15.1 2.33 | 0~14.3 9.3 | 4.8~36.8 13.8 | 3.5~44.8 18.0 | |
孔隙结构特征 | 主要孔隙类型 | 有机孔和黏土矿物孔缝 | 有机孔 | 有机孔 | 有机孔 |
孔隙度/% | 2.94 | 10.54 | / | 5.58 | |
微孔体积占比/% | 35 | 53 | / | 23 | |
介孔体积占比/% | 30 | 2 | / | 58 | |
宏孔体积占比/% | 35 | 45 | / | 19 |
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