可溶有机质对海陆过渡相页岩孔隙结构的定量影响

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页岩的岩石类型

页岩的岩石类型

页岩的岩石类型从页岩气的名字可以看出,它来自于某一种岩石,但并非所有的岩石都是页岩气的“家”。

和人的家庭、村庄、城市分布一样,页岩气也有自己的小家,也会组成规模不同的“家庭”、“村庄”、或者“大城市”,即页岩气藏的大小有异。

页岩,页岩气的血脉页岩,即书页状的岩石,层层分布,易于揭开解读。

页岩是一种沉积岩类型,是常见的数百种岩石中的一种,与其它粗颗粒的砾岩、砂岩不同,它的组成颗粒很细,其层面具有光滑的膜感;它的层与层之间很薄,如纸、如板,不像沉积岩中的石灰岩那样厚。

而页岩恰恰是页岩气百里挑一,最终选择的住所。

页岩有不同的颜色:白的、灰白的、灰绿的、灰褐的、灰黑的、深黑的,这是由构成它的不同物质所决定的。

大体可以分为白色的硅质页岩、灰白色的钙质页岩、灰褐色的铁质页岩、灰黑色的炭质页岩、黑色的油母页岩等。

炭与油属有机质,钙与铁属无机质。

而页岩由有机质、无机质两部分组成,其中有机质含量高的称为富有机质页岩,如:炭质页岩、油母页岩富含有机质等(图1),它们是页岩气赋存的页岩主要类型。

图1 炭质页岩地层中的富有机质页岩厚薄不同,页岩气的储量也不同。

一般,数米厚的富有机质页岩可能是页岩气聚焦的“村落”;数十米至数百米厚的富有机质页岩是页岩气聚焦的“城市”;而厚的或者巨厚的富有机质页岩分布的区域是千里挑一的,十分难得。

有机质,页岩气的母亲页岩气的主要成分为甲烷,由碳和氢组成,属有机质,是从页岩中的有机质演化而来。

页岩中的有机质含量的数量和种类,是页岩气形成的物质基础,也影响页岩内部的空间结构以及气体存在的状态。

岩石中有机质的含量,可用总有机碳的含量表示。

有机碳的含量通过氧化法测定获得,通过灼烧,有机碳氧化成二氧化碳逸出岩石,测量灼烧前后的质量并求比值,可近似地求取总有机碳的百分含量。

页岩中总有机碳含量若高于0.5%,就属于富有机质页岩了。

总有机碳含量平均值在0.5%至5.0%范围内。

岩石中的有机质还有不同的类型,主要分为可溶于有机溶剂的沥青与不溶于有机溶剂的干酪根。

陆相混积型页岩储集层孔隙结构特征及其控制因素

陆相混积型页岩储集层孔隙结构特征及其控制因素

第44卷第4期新疆石油地质Vol.44,No.42023年8月XINJIANG PETROLEUM GEOLOGY Aug.2023文章编号:1001-3873(2023)04-0411-10DOI :10.7657/XJPG20230404陆相混积型页岩储集层孔隙结构特征及其控制因素周新锐1,2,3,王喜鑫1,2,3,李少华1,张昌民1,胡凯4,严春景1,倪雪儿1(1.长江大学地球科学学院,武汉430000;2.甘肃省油气资源研究重点实验室,兰州730000;3.中国科学院西北生态环境资源研究院,兰州730000;4.中国石油长城钻探工程有限公司地质研究院,辽宁盘锦124010)摘要:陆相混合沉积岩岩性复杂,储集层物性差异大,其孔隙结构及其主控因素,是揭示陆相混积型页岩储集层物性的关键。

通过岩石薄片、铸体薄片、扫描电镜、高压压汞、恒速压汞、X 射线衍射等,识别了吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩储集层岩性,分析了不同岩性的孔隙结构特征及其与成岩作用的关系。

芦草沟组页岩储集层主要发育泥晶白云岩、粉砂质砂屑白云岩、石灰质粉砂岩、石灰质泥岩、粉砂质凝灰岩和石灰质凝灰岩6种岩性。

粉砂质砂屑白云岩、石灰质粉砂岩和粉砂质凝灰岩压实程度中等,溶蚀孔发育,孔喉半径大,孔隙连通性及孔喉分选好,储集层物性好;石灰质凝灰岩压实作用中等,主要以方解石、自生石英及方沸石胶结为主,储集层物性中等;泥晶白云岩和石灰质泥岩成分单一,压实作用较强,溶蚀作用弱,孔喉半径小,物性差。

关键词:芦草沟组;陆相混积型页岩;复杂岩性;扫描电镜;高压压汞;恒速压汞;孔隙结构;差异成岩作用中图分类号:TE122.23文献标识码:A©2018Xinjiang Petroleum Geology.Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0International License 收稿日期:2022-11-12修订日期:2022-11-25基金项目:中国石油科技创新基金(2021DQ02-0106);甘肃省油气资源研究重点实验室开放基金(20221227)第一作者:周新锐(1998-),男,湖北宜昌人,硕士研究生,地质资源与地质工程,(Tel )138****8939(E-mail )*****************通讯作者:王喜鑫(1986-),男,黑龙江佳木斯人,副教授,博士,地质资源与地质工程,(Tel )186****3360(E-mail )wangxixin86@Pore Structure Characteristics and Controlling Factorsof Continental Mixed Shale ReservoirsZHOU Xinrui 1,2,3,WANG Xixin 1,2,3,LI Shaohua 1,ZHANG Changmin 1,HU Kai 4,YAN Chunjing 1,NI Xueer 1(1.School of Geosciences,Yangtze University,Wuhan,Hubei 430000,China;2.Key Laboratory of Oil and Gas Resources Research in Gan⁃su Province,Lanzhou,Gansu 730000,China;3.Northwest Institute of Eco ⁃Environment and Resources,Chinese Academy of Sciences,Lan⁃zhou,Gansu 730000,China;4.Geology Research Institute,Greatwall Drilling Company,CNPC,Panjin,Liaoning 124010,China )Abstract :Continental mixed shale reservoirs are characterized by complex lithology and varying physical properties.The pore structure characteristics and controlling factors are crucial for understanding the physical properties of such reservoirs.Through analysis of rock thin section,casting thin section,scanning electron microscopy,high⁃pressure mercury intrusion,constant⁃rate mercury intrusion,and X⁃ray dif⁃fraction,the lithologies of the shale oil reservoirs in the Permian Lucaogou formation in the Jimsar sag were identified,and the pore struc⁃ture characteristics of different lithologies and their relationships with diagenesis were analyzed.6lithologies are found in the shale reser⁃voirs of the Lucaogou formation,namely micrite dolomite,silty sandy dolomite,calcareous siltstone,calcareous mudstone,silty tuff and cal⁃careous tuff.The silty sandy dolomite,calcareous siltstone,and silty tuff are moderately compacted,with well⁃developed dissolution pores which are effectively connected and have large and well ⁃sorted pore throats,indicating good physical properties.The calcareous tuff is also moderately compacted,and mainly composed of calcite,authigenic quartz and analcite cements,indicating moderate physical properties.The micritic dolomite and calcareous mudstone are simple in composition,strongly compacted,and weakly dissolved,with small pore throats,indicating poor physical properties.Keywords :Lucaogou formation;continental mixed shale;complex lithology;scanning electron microscope;high⁃pressure mercury intrusion;constant⁃rate mercury intrusion;pore structure;differential diagenesis近年来,中国原油年产量不足2×108t ,石油对外依存度已超过70%[1]。

鄂尔多斯盆地油气的分布特征及富集规律

鄂尔多斯盆地油气的分布特征及富集规律

鄂尔多斯盆地油气的分布特征及富集规律盆地基本概况,油气分布特征,构造特征、储层类型、烃源岩特征、油气藏类型及成藏主控因素分析。

鄂尔多斯盆地由于其具有与我国东、西部明显不同的地质构造背景,因而有着独特的油气聚集规律和分布特征。

主要表现在:①古生界以海相或海陆交互相沉积为主,烃源岩分布面积较广,且较稳定;②古生界以生气为主,而中生界以生油为主,油、气生成高峰时期趋于一致;③盆地主体部分地层平缓(地层倾角<1°),构造简单,并少见断裂,储集岩物性较差,因此油气以短距离运移为主,而油藏以自生自储岩性----地层圈闭为主。

根据含油气系统的基本研究方法,结合鄂尔多斯盆地的地质特征,该盆地含油气系统研究的总体思路可以概括为定源(烃源岩评价)-定时(生烃高峰或关键时刻)-定灶(生烃中心或生油洼陷)-定向(油气运移方向)-定位(油气运聚单元),下面根据这一原则,对鄂尔多斯盆地含油气系统予以初步分析。

烃源岩基本特征鄂尔多斯盆地存在J2, T3, C—P,O2四套烃源岩,其中几湖相泥岩和C一P系煤系泥岩是两套主要的烃源岩。

1.下古生界气源岩下古生界碳酸盐岩残余有机质丰度一般在0.12 %—0.33 %之间,平均为0.21% —0.22 %。

泥岩、泥灰岩烃源岩主要产于中奥陶统平凉组和上奥陶统克里摩里组、桌子山组及乌拉力克组,分布于中央古隆起西缘或南缘。

泥岩有机碳含量一般为0.4%—0.5 % ;泥灰岩残余有机碳含量大多在0.2%—0.5 %,最高达1.11 %。

干酪根镜检、干酪根碳同位素及轻烃组成等研究表明,鄂尔多斯盆地下古生界碳酸盐岩原始有机质类型为海相腐泥型生烃母质,即以I—II ]型干酪根为主。

有机质成熟度大多已进人高成熟阶段,故以生气为主。

2.上古生界烃源岩石炭一二叠系气源岩主要是一套海陆过渡相及陆相含煤岩系,主要发育在下石炭统本溪组、上石炭统太原组、下二叠统山西组,总体上分布较广。

煤主要分布于太原组和山西组。

海陆过渡相煤系页岩气储层压汞孔隙特征

海陆过渡相煤系页岩气储层压汞孔隙特征

海陆过渡相煤系页岩气储层压汞孔隙特征基础概念海陆过渡相指海岸线附近的地区,其地层结构和沉积条件介于海洋和陆地之间。

而煤系页岩气储层则是指含有可煮性气体的煤和页岩,在现代石油勘探开发中有着重要的应用价值。

压汞孔隙特征压汞是指在压力的作用下,通过测量液体(汞)插入到孔隙空间并占据其中的体积,从而得出孔隙度和孔隙尺寸的方法。

在研究煤系页岩气储层时,压汞被广泛应用于研究其孔隙特征。

煤系页岩气储层中,压汞孔隙主要分为三类:微孔隙(小于2nm),介孔隙(2-50nm)和大孔隙(大于50nm)。

微孔隙是气体吸附和解吸较为容易的孔隙,占据煤系页岩孔隙总体积的比例较大。

介孔隙是煤序列结构特征形成的孔隙,有着重要的作用。

而大孔隙则对气体储存和流动贡献较小。

在分析压汞孔隙时,还需要考虑煤系页岩的孔隙结构、孔隙形态和孔隙分布的影响。

这些因素可能会导致孔隙度的误差,并影响气体渗透性和产气能力的评估。

海陆过渡相煤系页岩气储层的压汞孔隙特征海陆过渡相煤系页岩气储层中,由于受到地质和沉积条件的影响,孔隙特征存在多样性和复杂性。

研究表明,其孔隙度和孔隙尺寸的变化与岩性和矿物组成有关。

在煤系页岩气储层中,含炭素的成分(即煤质)对于孔隙度和孔隙尺寸的控制起着决定性作用。

煤系页岩具有较高的孔隙度和丰富的孔隙形态,气体相对容易通过其中的微孔隙或介孔隙。

此外,煤系页岩内部还存在着大量的裂隙和微缝隙,这些裂隙和微缝隙的产生和演化也对煤系页岩孔隙特征起着影响。

海陆过渡相的影响海陆过渡相煤系页岩气储层的地层结构和沉积条件介于海洋和陆地之间,其孔隙特征和气体运移特性也受到海陆过渡相的影响。

其中,海相环境下的煤系页岩孔隙多为粘土矿物的片状微孔隙和孔隙隙缝,而陆相环境下的煤系页岩孔隙多为粘土矿物和孔隙隙缝的复合孔隙系统。

此外,在海陆过渡相的转变带附近,地层中的含水层可能会通过缝隙、粒间孔隙和裂缝等通道,将气体移动或转移至其它地方。

结论海陆过渡相煤系页岩气储层的压汞孔隙特征受到多种因素的共同影响,包括煤质、岩性、矿物组成和地质沉积条件等。

岩石储层孔隙结构特征及其对储层物性的影响

岩石储层孔隙结构特征及其对储层物性的影响

岩石储层孔隙结构特征及其对储层物性的影响岩石储层是指在地下埋藏着石油、天然气等可开采的资源的岩石层。

岩石储层的孔隙结构特征是指岩石中孔隙的形态、分布和尺寸等相关特征。

这些特征对储层的物性即岩石孔隙中流体的渗透性、储存性和导流能力等起到至关重要的影响。

岩石储层的孔隙结构特征由岩石的类型、成分、结构、成岩作用等多种因素决定。

不同类型的岩石如砂岩、页岩、碳酸盐岩等具有不同的孔隙结构特征。

以砂岩为例,其孔隙主要由粒间孔和溶蚀孔组成。

粒间孔是指砂粒之间的空隙,而溶蚀孔则是砂岩中溶解了的岩屑所形成的孔隙。

这些孔隙的形态和分布对储层物性产生重要影响。

孔隙的形态对储层物性起到直接影响。

孔隙形态可分为圆形、连通型、不连通型等。

圆形孔隙的渗透性较高,而不规则的孔隙形态则会降低渗透性。

连通型孔隙指孔隙之间可以相互连接,有利于流体的运移和储存;不连通型孔隙则储存和流动能力有限。

因此,孔隙形态对于岩石储层的渗透性和储藏能力具有重要影响。

此外,孔隙的尺寸也对储层物性产生重要影响。

具有合适尺寸的孔隙对流体的渗透和储存有较好的效果。

太小的孔隙会限制流体的渗透,太大的孔隙则会导致流体的稀释和流失。

研究表明,当孔隙的尺寸适中时,流体在孔隙中的分布更加均匀,提高了流体运移的效率。

岩石储层的孔隙结构特征还影响着储层的渗透性和导流能力。

渗透性是指流体在岩石孔隙中的运动能力,导流能力是指流体在岩石孔隙中的传输能力。

孔隙结构的不同会导致储层的渗透性和导流能力的差异。

孔隙结构复杂、孔隙连通性好的岩石储层通常具有较高的渗透性和导流能力,便于石油、天然气等流体的开采和运输。

在岩石储层的勘探和开发中,了解孔隙结构特征对储层物性的影响非常重要。

通过研究岩石中的孔隙结构,我们可以评价储层的质量,预测岩石层的渗透性和导流能力,并制定相应的开采方案。

目前,通过地球物理勘探手段如测井等可以获取岩石孔隙结构的信息,辅助岩心分析和物理模型建立,从而提高勘探和开发的精度和效率。

昭通国家级页岩气示范区海陆过渡相页岩气的地质特征与资源潜力

昭通国家级页岩气示范区海陆过渡相页岩气的地质特征与资源潜力
基金项目 :国家科技重大专项“昭通页岩气勘探开发示范工程”(编号 :2017ZX05063)、中国石油天然气集团有限公司重大现场试 验项目“深层页岩气有效开采关键技术攻关与试验”(编号 :2019F-31)、中国石油天然气集团有限公司重大现场试验项目“井下光纤智 能监测技术现场试验”(编号 :2020F-44)。
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0 引言
1 沉积背景
根据沉积背景,可以将页岩气划分为 3 种类型 : 海相页岩气、海陆过渡相页岩气和陆相页岩气 。 [1-2] 我国海相页岩主要发育在古生代地层,海陆过渡相 页岩主要发育在石炭—二叠纪地层,陆相页岩主要 发育在新生代地层 [3-5]。我国目前已经针对浅层、中 层和深层海相页岩气均取得了重大成功 [6-8],而海陆 过渡相页岩气在勘探及研究程度上均处于起步阶段。 事实上,我国海陆过渡相页岩气资源非常丰富、分布 范围广、资源潜力大,在鄂尔多斯盆地、沁水盆地 及南华北盆地均有大面积分布,页岩气资源量可达 19.8×1012 m3,占中国页岩气总资源量的 25%,但整 体起步较晚,具有较大的勘探开发前景 [5, 。 9-11]
(1. PetroChina Zhejiang Oilfield Company, Hangzhou, Zhejiang 310023, China; 2. School of Earth Sciences and Engineering, Xi'an Shiyou University, Xi'an, Shaanxi 710065, China) Natural Gas Industry, Vol.41, SUPPLEMENTARY1, p.30-35, 3/25/2021. (ISSN 1000-0976; In Chinese) Abstract: In China, there are abundant transitional shale gas resources, whose distribution area is large and resource potential is huge. Transitional shale is mainly developed in the Carboniferous-Permian strata. The carbonaceous shale of Upper Permian Leping Formation is the important transitional shale formation in the Zhaotong National Shale Gas Demonstration Area. In order to evaluate the geological characteristics and resource potential of the transitional shale gas in Zhaotong exploration area, the Leping Formation organic-rich shale in this area was studied from the aspect of basic geological characteristics based on drilling, logging and experimental analysis data, and then compared with the shale formations with good shows of transitional shale gas in other areas. And the following research results were obtained. First, the Leping Formation transitional organic-rich shale in Zhaotong exploration area is well developed with larger thickness, higher brittle mineral content, better physical properties, high total organic carbon, high organic thermal evolution degree and better gas-bearing property, so it has favorable geological conditions for the formation of shale gas. Second, two favorable transitional shale gas areas are selected, namely Taiyang-Dazhai area and Xionghe East area. It is preliminarily determined that their area is 466 km2 and the amount of shale gas resource is nearly 800×108 m3. And they can be taken a in the Zhaotong National Shale Gas Demonstration Area. In conclusion, there are abundant transitional shale gas resources in Zhaotong exploration area and their exploration and development prospect is promising, so it can be taken as one of the important reserve breakthrough formations. Keywords: Zhaotong National Shale Gas Demonstration Area; Transitional facies; Shale gas; Carbonaceous shale; Lithologic characteristics; Organic geochemical characteristics; Physical property characteristics; Resource potential

土壤和条件 钟纪言-概述说明以及解释

土壤和条件 钟纪言-概述说明以及解释

土壤和条件钟纪言-概述说明以及解释1.引言1.1 概述土壤是地球上重要的自然资源之一,是陆地生态系统的基本组成部分。

它是由矿物质、有机质、水、空气和生物体组成的上层地壳覆盖物。

土壤具有种类多样、结构复杂的特点,对植物生长、农业生产、水循环等起着至关重要的作用。

土壤的主要特征包括质地、颜色、孔隙度、水分和养分含量等。

不同土壤具有不同的质地,例如沙质土壤、壤土和黏土等。

土壤的颜色可以反映其氧化还原状态和养分状况,常见的颜色有红色、黄色、黑色等。

孔隙度是指土壤中的孔隙空间所占的比例,孔隙度高的土壤有利于植物根系的通气和水分吸收。

水分和养分的含量也是判断土壤质量好坏的重要指标。

土壤的形成和演化是一个长期的过程,主要受到气候、岩石、植被、水文和地形等因素的影响。

气候条件对土壤形成的影响很大,例如气温、降水和风力等因素会影响土壤的水分和养分含量。

岩石的物理和化学性质也会影响土壤的质地和成分。

植被覆盖可以改善土壤的结构和养分含量,保护土壤不受侵蚀。

水文和地形因素会影响土壤的排水情况和侵蚀程度。

总之,土壤是一种非常宝贵的资源,它对于人类生活和环境的可持续发展起着至关重要的作用。

了解土壤的定义、特征,以及土壤形成和演化的过程,有助于我们更好地保护和管理土壤资源,促进农业生产和生态环境的可持续发展。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下方面:文章结构部分主要是介绍整篇文章的组织结构和内容安排。

通过清晰地列出每个章节和小节的名称和目的,读者可以更好地了解文章的整体框架和内容安排。

在本篇文章中,整体结构分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分主要包括概述、文章结构和目的三个小节。

在概述部分,可以简要介绍土壤和条件两个主题的研究背景和重要性。

在文章结构部分,可以具体列出每个章节和小节的名称和内容,以便读者快速了解文章的组织结构。

在目的部分,可以明确说明文章的写作目的和阐述观点。

正文部分主要包括土壤的定义和特征、土壤的形成和演化两个小节。

鄂尔多斯盆地北部太原组海陆过渡相页岩孔缝特征及油气地质意义

鄂尔多斯盆地北部太原组海陆过渡相页岩孔缝特征及油气地质意义

鄂尔多斯盆地北部太原组海陆过渡相页岩孔缝特征及油气地质意义杨才;冯岩;白灵麒;马海林;林海涛【摘要】鄂尔多斯盆地太原组海陆过渡相泥页岩是非常规天然气的储集层.通过采集太原组泥页岩样品,利用氩离子抛光-扫描电镜技术,观察抛光后泥页岩样品微孔隙、微裂缝的微观结构特征,分析其成因,认为沉积作用、成岩作用、有机质变质作用、干酪根生烃作用、溶蚀作用、构造应力作用是太原组页岩孔隙、裂缝发育的主控地质因素.同时参考国内外学术界对海相和陆相页岩的孔隙、裂缝类型的划分方案,将太原组海陆过渡相泥页岩孔隙、裂缝初步划分为有机孔、无机孔和微裂缝三大类.有机孔细分为化石孔、生烃孔;无机孔细分为粒间孔、晶间孔和溶蚀孔;微裂缝细分为收缩缝、应力缝和黏土矿物层间缝.太原组页岩中发育的微孔隙、微裂缝,为页岩气(尤其是游离气)提供了良好的储集空间和渗流通道,有利于页岩气的成藏.为页岩气的压裂开采及高产稳产提供了有利条件.【期刊名称】《地质与资源》【年(卷),期】2018(027)004【总页数】7页(P389-395)【关键词】太原组;海陆过渡相页岩;孔隙裂缝特征;页岩气;鄂尔多斯盆地【作者】杨才;冯岩;白灵麒;马海林;林海涛【作者单位】内蒙古自治区岩浆活动成矿与找矿重点实验室/内蒙古自治区地质调查院,内蒙古呼和浩特010020;内蒙古自治区岩浆活动成矿与找矿重点实验室/内蒙古自治区地质调查院,内蒙古呼和浩特010020;内蒙古自治区岩浆活动成矿与找矿重点实验室/内蒙古自治区地质调查院,内蒙古呼和浩特010020;内蒙古自治区岩浆活动成矿与找矿重点实验室/内蒙古自治区地质调查院,内蒙古呼和浩特010020;内蒙古自治区岩浆活动成矿与找矿重点实验室/内蒙古自治区地质调查院,内蒙古呼和浩特010020【正文语种】中文【中图分类】P618.130.20 前言鄂尔多斯盆地是我国主要的油气盆地之一.石炭系上统太原组几乎在全盆地均有分布,为海陆过渡相沉积,岩性为一套灰白色砂岩、灰-灰黑-黑色泥岩、粉砂岩及炭质泥岩,上部夹煤层,太原组发育较好的富有机质泥页岩层段[1].在传统油气勘探中,富有机质泥页岩一般被认为是油气藏的烃源岩和盖层,人们一直认为烃源岩只生成油气而不能储藏[2-3].随着页岩气勘探开发的兴起,一直被认为只能作为烃源岩的页岩成为页岩气研究的重点.页岩的孔隙、裂缝是页岩气重要储存空间与流通通道,也是影响页岩气开发的重要因素,已成为页岩气研究的重点之一.本文对石炭系上统太原组海陆过渡相富有机质泥页岩的孔隙、裂缝特征进行研究,研究区范围为鄂尔多斯盆地的北部,地表被第四系和白垩系大面积覆盖,仅在盆地边缘的准格尔和乌海地区有太原组出露(图1).页岩气调查样品采自鄂尔多斯盆地的准格尔和乌海地区太原组泥页岩,为一套以三角洲为主的海陆过渡相沉积.对采集的泥页岩样品首先进行氩离子抛光操作,然后利用扫描电子显微镜观察抛光后泥页岩样品的孔隙、裂缝的大小、形态、分布规律、发育程度等微观结构特征,分析其孔隙、裂缝类型、成因,进而分析其油气地质意义.图1 鄂尔多斯盆地北部地质简图Fig.1 Geological sketch map of northern Ordos Basin1—第四系(Quaternary);2—新近系(Neogene);3—古近系(Paleogene);4—白垩系(Cretaceous);5—侏罗系(Jurassic);6—三叠系(Triassic);7—二叠系(Permian);8—上石炭统太原组(Upper Carboniferous Taiyuan fm.);9—奥陶系(Ordovician);10—寒武系(Cambrian);11—元古宇(Proterozoic);12—太古宇(Archean);13—地质界线(geological boundary);14—省级行政区界线(provincial boundary)1 地质背景鄂尔多斯盆地是在华北地台基础上发展起来的大型内陆盆地,区域大地构造又可分为伊盟隆起、西缘逆冲带、天环向斜、陕北斜坡、晋西挠褶带、渭北隆起6个二级构造单元.内蒙古地区分布的二级构造单元有伊盟隆起、西缘逆冲带和天环向斜的北段、陕北斜坡的西北部[4],基本构造形态为西、北、东翘起,中部偏西为沉降带(沉降中心为天环向斜),沉降带西翼陡、东翼缓,形成一不对称的向斜构造形态(图2).图2 鄂尔多斯盆地构造分区图Fig.2 Tectonic division map of Ordos basin1—城市(city);2—内蒙古自治区边界(boundary of Inner Mongolia Region);3—鄂尔多斯盆地边界(boundary of Ordos Basin);4—二级构造单元界线(boundary of second-order tectonic unit)鄂尔多斯盆地在晚石炭世由海相逐渐过渡为海陆过渡相,包括沼泽相、三角洲相、障壁岛相、潟湖相、潮坪相和河口湾相,沉积了太原组富有机质泥页岩层系和煤系地层[5-7].研究区太原组发育较好泥页岩层段,平均泥地比大于40%,主体岩性为暗色泥岩与煤层、粉砂岩、砂岩互层,在盆地内广泛分布,厚度稳定[1].太原组泥页岩有机质类型主要为Ⅱ2型,其次为Ⅲ型,有机碳含量(TOC)高,主体位于2.0%~2.5%之间,有机质成熟度适中,镜质体反射率(Ro)主要位于1.2%~1.99%之间,具有较强的生烃能力[1].2 太原组海陆过渡相页岩孔缝特征页岩中的微孔隙、微裂缝是页岩气重要储存空间与渗流通道,所以孔隙、裂缝发育程度直接关系到页岩气的储存量大小.通过扫描电子显微镜可以对这些微裂隙的微观结构进行更直观的观察,进一步了解孔隙、裂缝的大小、形态、发育程度等.2.1 孔缝类型泥页岩作为一种致密储气层,其孔隙成因及类型多样,对常规砂岩储层的传统孔隙划分方案无法满足要求[8].国内外学术界对海相和陆相页岩的孔隙、裂缝类型提出了多种划分方案.聂海宽等[9]将四川盆地及其周缘下古生界海相页岩孔隙分为有机质孔、矿物质孔以及两者之间的孔隙.王香增等[8]将鄂尔多斯盆地延长组陆相页岩孔隙划分为粒间孔、粒内孔、有机质内孔和裂缝,又根据孔径将孔隙依次分为微孔隙(微裂缝)、中孔隙(中裂缝)、大孔隙(大裂缝)[8].学术界对海陆过渡相页岩孔隙、裂缝特征也作了不同程度的研究,闫德宇等[10]研究了鄂尔多斯盆地石炭系—二叠系海陆过渡相富有机质泥页岩孔缝大小和孔隙度,将孔隙分为粒内溶蚀孔、粒间微孔、有机质排烃残余孔;赵可英等[11]将鄂尔多斯盆地上古生界泥页岩储层的储集空间类型分为纳米级孔隙、微米级孔隙和微裂缝,按孔隙大小分类,未考虑孔隙的成因;唐玄等[12]研究了鄂尔多斯盆地上古生界海陆过渡相页岩孔隙发育情况,未作分类.通过对比研究上述聂海宽等[9]对海相页岩、王香增等[8]对陆相页岩孔隙、裂缝的划分方案,并参考上述闫德宇等[10]、赵可英等[11]、唐玄等[12]对海陆过渡相页岩孔隙、裂缝特征的研究和划分方案,考虑孔隙、裂缝的分布特征、成因及主控地质因素等多种因素,根据太原组海陆过渡相泥页岩样品的氩离子抛光-扫描电镜图像,本文将孔隙、裂缝类型划分为三大类,即有机孔、无机孔和微裂缝.其中有机孔按成因细分为化石孔和生烃孔;无机孔根据矿物颗粒及晶体排列方式不同细分为粒间孔、晶间孔和溶蚀孔;裂缝依据其成因及发育特征又细分为收缩缝、应力缝及黏土矿物层间缝(表1).2.2 孔缝特征(1)有机孔有机质孔隙是页岩中有机质在热裂解生烃过程中形成的孔隙,发育在有机质内部及有机质与其他颗粒之间[13].有机质孔隙是页岩储层独有的一类储集空间,为有机质生烃所形成[6].研究区太原组泥页岩样品扫描电镜图像中,可见到页岩中发育化石孔、生烃孔两种类型的有机孔.化石孔见于生物化石碎屑中,样品所见生物化石碎屑中发育丰富的蜂窝状构造,微孔隙十分发育,孔径一般 0.5~2 μm 之间(图 3a).生烃孔发育在有机质内部,是有机质热演化过程中产生的孔隙.生烃是烃源岩的有机化学反应,由于油气的密度大大低于烃源岩的干酪根,它是典型的体积增大化学反应[14].生烃孔常常表现为裂缝状、狭长条带状,有时伴有溶蚀现象,宽度在5~600 nm之间,个别达到微米级,且各缝隙常常交汇于一点(图3b).生烃孔为有机质降解过程中因体积减小而发生的收缩作用导致,这类孔隙的存在说明本区页岩已产生了较强的生烃作用.(2)无机孔无机孔是无机矿物中含有的孔隙,是由于无机矿物颗粒间、晶体间排列方式不同及晶体内部溶蚀作用形成的孔隙.本区太原组泥页岩样品扫描电镜图像中,可见到页岩中发育粒间孔、晶间孔和溶蚀孔3种类型的无机孔.表1 太原组海陆过渡相页岩孔隙裂缝类型划分方案Table 1 Classification of pore-fracture types of the marine-continental transition shale fromTaiyuan Formation孔缝类型分布特征化石孔有机孔呈蜂窝状发育于生物化石碎屑中生烃孔呈裂缝状分布于有机质中粒间孔无机孔矿物颗粒堆积体中晶间孔黏土矿物薄片或集合体中,胶结物晶体及大岩屑颗粒中主控地质因素有机质变质作用干酪根生烃作用沉积、成岩作用沉积、成岩作用溶蚀孔碳酸盐、长石等矿物晶体内部溶蚀作用收缩缝成岩收缩作用塑性矿物内部及环带状围绕塑性矿物周缘分布微裂缝应力缝网格状分布在矿物相变接触处或颗粒内构造作用层间缝沉积成岩作用、构造作用狭长条带状分布在黏土矿物层间图3 太原组海陆过渡相页岩中发育的有机孔Fig.3 Organic pores in the marine-continental transition shale from Taiyuan Formation沉积物埋藏后,颗粒间的不完全胶结以及后期成岩改造都会产生粒间孔隙[13].本区太原组样品扫描电镜图像中见到的粒间孔大多为黏土矿物颗粒间孔和黏土矿物片间孔.黏土矿物片间孔为黏土矿物集合体之间的孔隙[15],孔隙形状多样,方向性不明显,多数孔径为微米级,也见有纳米级孔隙(图4a).晶间孔为页岩基质中矿物晶体间或矿物集合体间孔隙.孔隙形状各异,变化较大,孔径一般10~100 nm之间,个别达1 μm(图 4b).深埋藏下不稳定矿物(如长石、碳酸盐矿物等)常发育溶蚀孔,多与有机质生烃有关[16].图4c右下角为钠长石颗粒内溶蚀孔,保留有长石颗粒的残余结构,孔隙边缘不规则,形状大小不一,孔径一般0.5~5 μm之间.(3)微裂缝微裂缝是由于干酪根向烃类转化的热成熟作用(内因)、构造作用力(外因)或是两者产生的压力引起[17].裂缝既可为页岩气提供聚集空间,也可为页岩气的生产提供运移通道[18].泥页岩微裂缝的研究对页岩气的勘探和开发有重要的意义.本区太原组页岩样品扫描电镜图像中,可见到页岩中发育收缩缝、应力缝和层间缝3种微裂缝.收缩缝发育在有机质或塑性矿物内部或围绕边缘呈环带状分布,是有机质生烃作用及有机质或塑性矿物收缩而形成的微裂缝,裂缝宽度一般在10~100 nm之间(图 5a).应力缝往往呈网格状或具一定方向性,分布在矿物接触处或切割矿物颗粒,是构造应力作用下形成的微裂缝,裂缝长度可达上百微米,宽度一般在0.1~1 μm之间(图 5b).图4 太原组海陆过渡相页岩中发育的无机孔Fig.4 Inorganic pores in the marine-continental transition shale from Taiyuan Formation图5 太原组海陆过渡相页岩中发育的微裂缝Fig.5 Microfractures in the marine-continental transition shale from Taiyuan Formation片状黏土矿物间存在层间缝,呈狭长条带状分布在黏土矿物层间.裂缝宽度一般在5~100 nm之间,长度可达十几微米(图5c).本区太原组页岩中微裂缝普遍存在,而且发育规模大小不一.一般来讲,应力形成的裂缝都比较大,裂缝宽度都在微米级,而收缩缝次之,黏土矿物层间缝最小.3 太原组海陆过渡相页岩各类孔缝油气地质意义在页岩中,天然气的赋存状态多种多样.除极少量的溶解状态天然气以外,大部分均以吸附状态赋存于岩石颗粒和有机质表面,或以游离状态赋存于孔隙和裂缝之中[3,19].因此,泥页岩中的孔缝对油气资源的储存、运移具有重要的地质意义.研究页岩储层的微观孔缝结构对页岩含气性评价和勘探开发具有重要意义.有机质孔隙是有机质达到一定成熟度后开始大量排烃,从而在有机质内部留下的孔隙[20].本区有机孔可细分为化石孔和生烃孔,化石孔是经变质作用有机质分解而形成,生烃孔是有机质生烃过程中产生的异常高压、膨胀、收缩等作用而形成.泥页岩中有机质孔隙是有机质大量排烃的标志,其在二维平面上常呈孤立状,但在三维空间上形成空间网络结构,互相连通[20].这些孔隙的存在增加了页岩气的储存空间,同时也增加了孔隙连通性[20].因此有机孔对于页岩气的储集和渗流均有重要作用.本区有机孔的发育说明泥页岩产生过强烈的生烃过程,其既是页岩气储存空间,又是运移通道.无机孔是无机矿物经沉积成岩作用而保存下来的孔隙,可细分为粒间孔、晶间孔和溶蚀孔.本区所见粒间孔、晶间孔主要为黏土矿物颗粒间孔和黏土矿物集合体晶间孔,这些孔隙的连通性较差.黏土矿物晶间孔隙一般存在于一些粒度较大、硬度高的碎屑颗粒周围,这些碎屑颗粒阻挡了外力,从而使孔隙保存下来[20].溶蚀孔主要是页岩中的方解石、磷灰石、长石等在溶蚀作用下产生的粒内孔隙.溶蚀孔的形成与有机质分解密切相关.有机质分解过程中会产生有机酸,能够溶蚀大量长石和碳酸盐等矿物,促使溶蚀孔的生成[20].当易溶蚀矿物(方解石、磷灰石、长石等)含量较低时,溶蚀孔是孤立的,当含量较高时,溶蚀孔呈薄片状、条带状及蜂窝状溶孔.溶蚀孔的发育也说明泥页岩产生过强烈的生烃过程.有机酸的溶蚀作用为储层提供了规模性次生孔隙,从而改善储层结构[20-21].无机孔增大了页岩气储存空间,其中的溶蚀孔又为页岩气提供了运移通道.微裂缝为干酪根生烃作用、构造应力作用以及沉积作用而形成的裂缝,可细分为收缩缝、应力缝和层间缝3种微裂缝.收缩缝在有机质或塑性矿物内部及围绕边缘分布,连通范围较小.层间缝表现为黏土矿物层间的微裂缝,为沉积作用所形成,顺层面连通性好.应力缝是构造应力作用下形成的微裂缝,常呈网格状,并切穿其他微孔隙、微裂缝,连通性好.微裂缝是页岩气又一储集空间和良好的运移通道.页岩气虽然具地层普遍含气性特点,但目前具有工业勘探价值的页岩气藏或甜点主要依赖于页岩地层中具有一定规模的裂缝系统[19],裂缝系统是提高页岩气钻井工业产能的重要影响因素[19].本区太原组海陆过渡相页岩中微孔隙、微裂缝发育,既为页岩气(尤其是游离气)提供了良好的储集空间,又为页岩气提供了良好的渗流及运移通道,从而有利于页岩气的成藏.页岩气是以吸附和游离状态为主要存在方式的天然气聚集[19].泥页岩中发育的微孔隙、微裂缝是页岩气(尤其是游离气)储存的重要空间,也是页岩气渗流、运移的主要通道.虽然吸附与游离相天然气同时存在,但吸附相及少量溶解相天然气随着开采过程的继续,会不断地发生解吸从而使页岩层达到一个相对稳定的状态,这也使得页岩气的开采具有产量低但周期长的特点[2].可见页岩中发育的微孔隙、微裂缝系统也是保持页岩气产能稳定的重要影响因素.4 结论1)根据鄂尔多斯盆地太原组海陆过渡相页岩孔隙、裂缝特征,初步划分为有机孔、无机孔和微裂缝三大类.有机孔细分为化石孔和生烃孔;无机孔细分为粒间孔、晶间孔和溶蚀孔;微裂缝细分为收缩缝、应力缝和黏土矿物层间缝.2)沉积作用、成岩作用、有机质变质作用、干酪根生烃作用、溶蚀作用、构造应力作用等地质作用是太原组海陆过渡相页岩发育微孔隙、微裂缝的主控地质因素. 3)太原组页岩中发育的微孔隙、微裂缝,为页岩气(尤其是游离气)提供了良好的储集空间和渗流及运移通道,有利于页岩气的成藏,为页岩气的压裂开采及高产稳产提供了有利的地质条件.参考文献:【相关文献】[1]杨才,贺志强,郭仁旺,等.鄂尔多斯盆地北缘石炭系太原组泥页岩生烃能力分析[J].中国煤炭地质,2017,29(7):14-17.[2]徐国盛,徐志星,段亮,等.页岩气研究现状及发展趋势[J].成都理工大学学报:自然科学版,2011,38(6):603-610.[3]董大忠,程克明,王玉满,等.中国上扬子区下古生界页岩气形成条件及特征[J].石油与天然气地质,2010,31(3):350-356.[4]杨才,郭根万,马海林.鄂尔多斯盆地苏亥图地区构造特征及对煤系地层的控制分析[J].中国煤炭地质,2016,28(10):1-3.[5]李玉喜,聂海宽,龙鹏宇.我国富含有机质泥页岩发育特点与页岩气战略选区[J].天然气工业,2009,29(12):115-118.[6]邹才能,董大忠,杨桦,等.中国页岩气形成条件及勘探实践[J].天然气工业,2011,31(12):26-39.[7]王社教,李登华,李建忠,等.鄂尔多斯盆地页岩气勘探潜力分析[J].天然气工业,2011,31(12):40-46.[8]王香增,张丽霞,李宗田,等.鄂尔多斯盆地陆相页岩孔隙类型划分方案及其油气地质意义[J].石油与天然气地质,2016,37(1):1-7.[9]聂海宽,张金川.页岩气储层类型和特征研究:以四川盆地及其周缘下古生界为例[J].石油实验地质,2011,33(3):219-225.[10]闫德宇,黄文辉,张金川.鄂尔多斯盆地海陆过渡相富有机质泥页岩特征及页岩气意义[J].地学前缘,2015,22(6):197-206.[11]赵可英,郭少斌.海陆过渡相页岩气储层孔隙特征及主控因素分析——以鄂尔多斯盆地上古生界为例[J].石油实验地质,2015,37(2):141-149.[12]唐玄,张金川,丁文龙,等.鄂尔多斯盆地东南部上古生界海陆过渡相页岩储集性与含气性[J].地学前缘,2016,23(2):147-157.[13]张琴,朱筱敏,李晨溪,等.渤海湾盆地沾化凹陷沙河街组富有机质页岩孔隙分类及孔径定量表征[J].石油与天然气地质,2016,37(3):422-432.[14]熊斌辉,米立军,王存武.构造生烃理论及其在页岩气上的应用[J].海洋石油,2010,30(4):1-6.[15]耳闯,赵靖舟,姚泾利,等.鄂尔多斯盆地延长组长7油层组页岩-致密砂岩储层孔缝特征[J].石油与天然气地质,2016,37(3):341-353.[16]张磊磊,陆正元,王军,等.渤海湾盆地沾化凹陷沙三下亚段页岩油层段微观孔隙结构[J].石油与天然气地质,2016,37(1):80-86.[17]姜文斌,陈永进,李敏.页岩气成藏特征研究[J].复杂油气藏,2011,4(3):1-5. [18]龙鹏宇,张金川,唐玄,等.泥页岩裂缝发育特征及其对页岩气勘探和开发的影响[J].天然气地球科学,2011,22(3):525-532.[19]张金川,金之钧,袁明生.页岩气成藏机理和分布[J].天然气工业,2004,24(7):15-18.[20]焦淑静,张慧,薛东川,等.泥页岩孔隙类型、形态特征及成因研究[J].电子显微学报,2015,34(5):421-427.[21]李文浩,卢双舫,薛海涛,等.江汉盆地新沟嘴组页岩油储层物性发育主控因素[J].石油与天然气地质,2016,37(1):56-61.。

页岩油形成机制地质特征及发展对策

页岩油形成机制地质特征及发展对策

页岩油形成机制地质特征及发展对策能源情报按:加州页岩油储量下调曾引起激烈讨论,页岩油在国内是什么情况?带你了解一下。

文/邹才能杨智等,中国石油勘探开发研究院引言世界石油工业正在从常规油气向非常规油气跨越。

非常规油气主要为页岩系统油气,包括致密油和气、页岩油和气。

致密油和气是储集在致密砂岩或灰岩等储集层中的石油和天然气,油气经历了短距离运移。

页岩油和气是指富集在富有机质黑色页岩地层中的石油和天然气,油气基本未经历运移过程,目前页岩气已成为全球非常规天然气勘探开发的热点,页岩油的相关研究也正在兴起。

笔者在充分调研国内外页岩油气、致密油气最新勘探开发和研究进展的基础上,根据对鄂尔多斯盆地中生界延长组等中国陆相湖盆页岩油的研究,系统总结页岩油的基本内涵和基本特征,详细阐述了页岩油形成的沉积环境、地球化学特征、储集空间和聚集机制等基本石油地质问题,最后预测中国页岩油的资源潜力,提出页岩油“核心区”评价标准和“三步走”的具体发展思路。

1 研究背景全球油气工业发展正在不断突破油气生成最高温度极限、突破油气储集最小孔喉极限、突破油气聚集最大深度极限,“3 个极限”的突破,推动油气发展地域由陆地向深水区、深度由中浅层向深层—超深层、资源由常规油气向非常规油气快速延伸,大于3 000 m海洋超深水等新区、超过6 000 m 陆地深层等新层系、小于1 000 nm 孔径超致密储集层等新类型,将成为石油工业发展具有战略性的“三新”领域。

目前,以页岩气为代表的非常规油气引发了一场重大石油科技革命,其有3 个显著特征:理论的颠覆性,技术的突破性,生产的工业性。

勘探开发非常规油气是从常规寻找圈闭向寻找大面积储集层转变,颠覆了传统圈闭油气聚集理论;从常规直井开发向水平井规模压裂转变,突破了直井传统开采方法;从常规单井开采向平台式多井“工厂化”开采转变,打破了一个井场单井开采模式。

非常规油气突破具有3 大战略意义:①延长石油工业的生命周期,突破了传统资源禁区和成藏理论,增加了资源类型与资源量;②引发了油气科技革命,推动整个石油工业理论技术升级换代;③改变了全球传统能源格局,形成以中东为核心的东半球“常规油气版图”,以美洲为核心的西半球“非常规油气版图”,影响世界发展秩序。

浅析沉积环境对页岩储层的影响

浅析沉积环境对页岩储层的影响

浅析沉积环境对页岩储层的影响页岩储层是一种特殊的储层类型,其储层特征受到沉积环境的影响较大。

深入了解沉积环境对页岩储层的影响,对于页岩气、页岩油等资源的勘探和开发具有重要意义。

本文将从地质学角度出发,浅析沉积环境对页岩储层的影响。

一、沉积环境对页岩成岩作用的影响页岩是一种由黏土矿物和粘土质有机质组成的沉积岩,其成岩作用受到沉积环境的影响。

一般来说,淡水环境下形成的页岩通常质地相对较软,有机质含量较高,而海相环境下形成的页岩则往往质地更硬,有机质含量较低。

这是因为淡水环境相对缺氧,有利于有机质的大量沉积和富集,而海相环境中氧气充足,有机质较难保存。

沉积环境的盐度、温度、压力等因素也会影响页岩的成岩作用,进而影响其储集性能。

页岩储层的孔隙结构对于流体的渗流和储集具有重要影响。

沉积环境对页岩的孔隙结构有着直接的影响。

在深水环境下形成的页岩,由于受到较高的压力和温度的影响,孔隙结构一般更加复杂,孔隙度较低。

相对而言,在浅水湖相、湿地等较浅的沉积环境下形成的页岩,孔隙度一般较高,孔隙结构也相对简单。

因此不同沉积环境下形成的页岩储层孔隙结构存在差异,这也决定了页岩储层的渗透性和储集性能。

页岩裂缝是影响页岩气、页岩油开发的重要因素之一。

而沉积环境对页岩裂缝的形成和发育具有重要影响。

一般来说,淡水环境下形成的页岩裂缝相对较为发育,较适合裂缝式页岩气、页岩油的开发;而海相环境下形成的页岩裂缝相对较少,裂缝发育程度相对较低。

因此对于不同沉积环境下的页岩储层来说,裂缝的形成和发育情况也存在差异,这将影响其开发效果和成本。

沉积环境对页岩储层的影响是多方面的,涉及到成岩作用、孔隙结构、裂缝发育、成岩压力等多个方面。

了解和认识这些影响,有助于进行地质勘探和资源开发时的合理布局和设计,为页岩气、页岩油等资源的勘探开发提供有力的地质依据。

在今后的页岩气、页岩油等资源勘探和开发中,应当充分考虑沉积环境对页岩储层的影响,以便更好地利用页岩储层资源,促进能源行业的可持续发展。

中国海陆过渡相页岩气有利储层评价标准

中国海陆过渡相页岩气有利储层评价标准

中国海陆过渡相页岩气有利储层评价标准北美页岩气勘探开发近年取得重大突破。

与北美页岩气相比,我国页岩气开发具有自己的特点。

北美页岩气主要来自于海相页岩,中国沉积盆地在多旋回的构造演化过程中,发育海相、陆相、海陆过渡相3类含有机质的泥页岩层系。

其中,海陆过渡相较之北美在中国分布面积大,泥页岩在地层中广泛发育,成为中国油气开发勘探的重要领域。

就沁水盆地、四川盆地、及鄂尔多斯盆地的海陆过渡相地层为例并与北美页岩气作对比,通过比较有机碳含量,成熟度,黑色泥页岩厚度、含气量等参数,给出多个盆地之间评价的统一参数标准,为未来中国海陆过渡相页岩气的开发提供依据。

标签:页岩气;海陆过渡相;四川盆地;沁水盆地;鄂尔多斯盆地1 地质背景四川盆地在印支运动前是扬子古海盆的一部分,震旦系-志留系为半深水-深水沉积环境,在该环境下,有非常丰富的有机质页岩沉积,再加上海西和加里东运动的影响,使得古隆起和盆地的边缘等部位的页岩地层受到剥失的影响;而石炭系和泥盆系沉积也有较大面积的缺失。

在寒武纪至中奥陶世,沁水盆地地壳沉降,形成浅海相碳酸盐为主的沉积。

中奥陶世后,因为加里东地壳的运动,使中国华北地区的整体抬升,导致沁水盆地内晚奥陶世至早石炭世的沉积缺失。

在石炭纪中期,海西运动使沁水盆地地区的地壳第二次持续沉降重新接受沉积,沉积了石炭-二叠纪海陆交互项含煤地层,形成了早晚古生代两套烃源岩。

鄂尔多斯盆地是华北克拉通最稳定的一个地块,晚古生代经历海相沉积为主的陆表海盆地、海陆过渡相为主的近海湖盆,以及陆相碎屑岩沉积为主的内陆拗陷湖盆。

海陆过渡相主要发育在盆地东部的本溪组、全区分布的太原组、及全区分布的山西组。

2 四川盆地川南龙潭组页岩特征龙潭组沉积早期受海侵影响,广泛分布富含植物化石夹含海相生物的滨海沼泽相为主的煤系地层。

中期沉积了富含海相生物的海湾相泥岩沉积。

沉积晚期经历海退,使研究区内又沉积了一套富含植物化石夹海相生物的滨海沼泽潮坪相的含煤碎屑岩沉积。

海陆过渡相泥页岩储层特征研究--以沁水盆地为例

海陆过渡相泥页岩储层特征研究--以沁水盆地为例

海陆过渡相泥页岩储层特征研究--以沁水盆地为例刘娇男;朱炎铭;刘宇;唐鑫【摘要】通过扫描电镜、X 射线衍射、压汞实验及等温吸附实验等对沁水盆地太原组泥页岩进行了实验分析,从地球化学特征、岩石学特征、物性与储集空间特征等方面对泥页岩储层特征进行了研究。

结果表明,研究区太原组页岩气储层泥页岩厚50~70 m,储层有利层段为太原组上段,最大连续厚度为10.7~25.13 m;有机碳质量分数为0.12%~22.78%,平均为2.5%以上;成熟度为1.72%~3.6%,总体偏高,处于高-过成熟阶段;矿物成分以黏土矿物和石英为主,脆性矿物平均为32.12%~45.25%;微孔裂隙发育,类型多样。

孔隙结构以微孔、小孔和超大孔为主,孔隙间连通性比较好。

沁水盆地太原组泥页岩具有储层埋藏深度适中,泥页岩累计厚度大,有机碳含量高,脆性矿物含量高,微孔裂隙发育,孔隙间连通性好等特征,是页岩气的有利储集层。

其不利条件主要表现在单层厚度小,黏土矿物含量高,成熟度较高等。

%From geochemistry, petrology-physical properties and characteristics of the reservoir space, the shale reservoir characteristics are studied by scanning electron microscope, X ray diffraction, mercury experiment and isothermal adsorption experiment analysis of mud shales from Taiyuan Formation in Qinshui basin. The results show that the shale reservoir of Taiyuan Formation is 50~70 m thick, the favorable reservoir layers are mainly up-per Taiyuan Formation, the maximum continuous thickness is 10.7~25.13 m in the study area. Organic matter con-tent is high, ranges from 0.12% to 22.78%, above 2.5% on average. The maturity is high, between 1.72% to 3.6%, belonging to a high-over mature stage. Mineral composition mainly includes quartz, clay minerals and its averagecontent of brittle mineral is between 32.12%~45.25%.The micropores are well developed. The pore structure is mainly microporous, holes and large pore, pore connectivity is good. The shale of Taiyuan Formation in Qinshui basin has the characteristics of moderate buried depth of reservoir, large accumulated shale thickness, high organic carbon content, high brittle mineral, well developed micro fracture, good pore connectivity. The adverse conditions are small monolayer thickness, high clay mineral content and higher maturity.【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】6页(P23-28)【关键词】海陆过渡相;沁水盆地;太原组;页岩;储层特征【作者】刘娇男;朱炎铭;刘宇;唐鑫【作者单位】中国矿业大学资源学院,煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州,221008;中国矿业大学资源学院,煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州,221008;中国矿业大学资源学院,煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州,221008;中国矿业大学资源学院,煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州,221008【正文语种】中文【中图分类】TE122;P618.130.2+1页岩气独特的赋存状态,“连续成藏”的聚集模式,区别于常规天然气储层的特征以及评价内容等,决定了页岩储层研究的特殊性[1-2]。

浅析成岩作用对页岩储层的影响

浅析成岩作用对页岩储层的影响

浅析成岩作用对页岩储层的影响
成岩作用主要包括压实、胶结、溶解、脱水和转化等过程,对页岩储层的影响是多方面的。

成岩作用可以改善页岩的储层孔隙结构。

在地质历史长时间的作用下,页岩经历了多次的压实作用,使得页岩中原来的颗粒孔隙逐渐变小,甚至被填塞。

与此页岩的有机质在热压下逐渐生成原油和天然气,使得页岩中的有机孔隙逐渐形成。

胶结作用还可以将页岩中的颗粒结合在一起,形成胶结结构,从而增加页岩的强度和抗压能力。

成岩作用对页岩储层的孔隙流动性和渗透性有所影响。

页岩储层中的颗粒孔隙和有机孔隙随着成岩作用的发生逐渐减小,导致储层中孔隙连通性降低,流体的流动性也相应减弱。

胶结作用使得页岩中的孔隙被填充或胶结物堵塞,进一步降低了储层的渗透性。

成岩作用对页岩储层的化学成分和矿物组成产生了影响。

成岩作用中溶解作用和脱水作用会使得页岩中的矿物组分发生变化,例如长石和斜长石等可溶解的矿物会被溶解掉,而石英和石英类矿物等不溶解的矿物则会富集。

部分含水的矿物或者水化合物在脱水作用下会发生化学反应,产生新的矿物相,从而改变了页岩的化学成分和岩石结构。

这些变化在地质勘探和开发过程中对页岩储层的评价和利用具有重要意义。

成岩作用还会对页岩中的含水性和地应力状态产生影响。

成岩作用会导致页岩中的水分含量下降,从而影响页岩的物性和渗透性。

岩石的应力状态也会随着成岩作用的发生发生变化,可能会引起岩石的断裂和变形,进一步影响储层的物性和渗透性。

成岩作用对页岩储层的影响是复杂而多方面的。

在页岩勘探和开发过程中,需要全面考虑成岩作用对储层性质的影响,以更好地评价页岩储层的潜力和开发价值。

鄂尔多斯盆地中部上古生界山西组页岩储层特征

鄂尔多斯盆地中部上古生界山西组页岩储层特征

第6期
赵帮胜等:鄂尔多斯盆地中部上古生界山西组页岩储层特征
1141
征、矿物学、页岩储集空间、孔隙结构和物性特征等 进行分析研究,探讨山西组页岩储层特征,为页岩气 勘探开发提供基础研究资料。
1 地质概况及样品分析
鄂尔多斯盆地位于华北板块西部,由伊盟隆起、 天环凹陷、伊陕斜坡、西缘逆冲带、渭北隆起和晋西 挠褶带 6 个二级构造单元组成。中晚元古代—早古 生代鄂尔多斯盆地属于华北地台组成部分,沉积了 厚度巨大的海相碳酸盐岩。由于加里东运动影响, 中奥陶世末期盆地逐渐抬升,遭受剥蚀,缺失了上奥 陶统、志留系、泥盆系和下石炭统[25]。中晚石炭世,鄂 尔多斯盆地开始沉降,接受沉积,本溪期—太原期为 陆表海沉积,形成了陆源碎屑岩和浅水碳酸盐岩沉 积。山西期海水开始从盆地退出,逐渐向近海湖盆 转化,形成了一套以暗色泥岩、页岩和砂岩为主的海 陆过渡相含煤碎屑岩沉积[26⁃27(] 图 1)。
透率一般小于 0.1×10-3 µm2[7,16]。 鄂尔多斯盆地含有两套主要的页岩气目的层,
一套是中生界延长组长 7 半深湖—深湖相富有机质 黑色页岩层系,该套黑色富有机质页岩已水力压裂 成功并获得了工业气流,对其储层和物性特征已有 较多的研究成果[17];另一套是上古生界本溪组、太原 组和山西组海陆过渡相页岩层系,其中在鄂尔多斯 盆地中部地区山西组页岩厚度一般大于 50 m,局部 地区可达 100 m[18]。而且山 2 段为浅海相富有机质页 岩,山 1 段为浅湖相富有机质页岩[19]。总的来看,鄂 尔多斯盆地山西组页岩有机质丰度较高,TOC 平均 含量大于 1.0%,有机质类型以 II2 型和 III 型为主,处 于高成熟—过成熟的大量生气阶段,页岩气勘探潜 力巨大[18⁃21]。目前,对鄂尔多斯盆地山西组页岩气探 勘主要集中在页岩沉积环境[19,21]、有机质地球化学和 生烃热模拟等方面[22⁃24],认为山西组页岩具有较大的 生烃潜力,但对山西组页岩储层特征及其控制因素 的研究相对不足。本文通过对山西组页岩岩石学特

可溶有机质对泥页岩储集物性的影响

可溶有机质对泥页岩储集物性的影响
收稿 日期 :2017.11-25;修 回 日期 :2018.01.04;网络发表 日期 :2018—04.08 基金项 目:国家重大科技 专项 “彭 水地区常压页岩气勘探开发示范工程 ”(编号 :2016ZX05061)和国家 自然科学基金项 目“页岩解析气碳 同
位 素分 馏特 征及其指示意义”(编号 :41503033)联合资助 作者简介 :曹 涛涛(1987.),男 ,博 士后 ,讲师 ,主要从 事页岩储 集物性及含气性 方面 的研究 工作。地址 :(411201)湖南省湘潭 市雨湖区桃
成熟阶段 可溶有机质很 少,对 比表 面积和甲烷吸附量没有影响;③ 可溶有机质含量与大隆组页岩孔 隙
分 形 维数 之 间具 有 明显 的 负相 关性 ,而 与龙 马 溪 组 页岩 孔 隙 分形 维数 之 间具 有 正相 关 性 ,反 映 出可 溶
有 机 质 对低 成 熟 和 高成 熟 页岩 孔 隙 的均 匀性 方 面起相 反 的 作 用 ;④ 萃取 可溶有 机 质后 ,大隆组 与 龙 马
(1.Huna n Provincial Key Laboratory of Shale Gas Resource Utilization,Hunan University of Science a nd Technology,Xia n gta n
411201,Hunan,China;2.W uxi Research Institute ofPetroleum Geology,Sinopec,W uxi 214126,Jiangsu,China; 3.Sichuan Key Laboratory ofShale Gas Evaluation and Exploration,Chengdu 600091,China;4.Gua n gzhou

2018河北科学技术奖提名项目公示

2018河北科学技术奖提名项目公示

2018年度河北省科学技术奖提名项目公示项目名称:河北省页岩气资源调查与潜力评价完成单位:河北省煤田地质勘查院中国矿业大学主要完成人情况:1、张路锁排名第一技术职称:正高级工程师工作单位与完成单位均为河北省煤田地质局主要贡献:课题负责人,负责项目协调与方案制定实施。

为创新点1、2的贡献者。

承担了河北全省境内页岩气有利层位研究工作(创新点1),研究了海陆过渡相储层的特殊性(创新点2)。

投入工作量占本人工作量的60%。

曾获科学技术奖励情况:(1)省政府二等功两次;(2)国家科技二等奖一项;(3)省政府、教育部、国土部、中国煤炭协会科技进步奖二、三等奖七项;(4)第五届“三三三人才工程”二层次人选;(5)二次全省煤炭工业优秀科技工作者。

2、秦勇技术职称:教授、博导工作单位与完成单位均为中国矿业大学主要贡献:课题负责人,负责统筹项目与方案制定。

为创新点3、4的贡献者。

承担河北省页岩气资源潜力评估方法体系的构建和确定(创新点3),建立省级勘探开发试验先导区(创新点4)。

投入工作量占本人工作量的60%。

3、张贵双技术职称:正高级工程师工作单位与完成单位分别为河北省煤田地质局、河北省煤田地质勘查院主要贡献:课题负责人,负责项目的总体设计与实施。

为创新点3、4的贡献者。

承担了页岩气有利区的优选研究(创新点3),提出河北省页岩气资源勘探战略建议(创新点4)。

投入工作量占本人工作量的60%。

4、陈尚斌技术职称:副教授、硕导工作单位与完成单位均为中国矿业大学主要贡献:课题骨干人员,负责项目的研究、科研报告编制。

为创新点2、4的贡献者。

承担页岩气储层特征和含气性研究工作(创新点2),参与页岩气资源勘探战略模式和勘探方向的研究(创新点4)。

投入工作量占本人工作量的70%。

5、游占军技术职称:正高级工程师工作单位与完成单位均为河北省煤田地质勘查院主要贡献:课题骨干人员,参与方案制定。

为创新点1、2的贡献者。

承担了页岩气成藏地质背景(创新点1)、页岩气源岩空间展布特征(创新点2)研究。

海陆过渡相煤系页岩气成藏条件及储层特征——以四川盆地南部龙潭组为例

海陆过渡相煤系页岩气成藏条件及储层特征——以四川盆地南部龙潭组为例

海陆过渡相煤系页岩气成藏条件及储层特征——以四川盆地南部龙潭组为例张吉振;李贤庆;王元;付庆华;蔡月琪;牛海岩【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2015(040)008【摘要】结合扬子地区海陆过渡相煤系页岩分布与地质特征,以四川盆地南部二叠系龙潭组为例,采用有机碳、Rock-eval热解、显微组分定量、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高压压汞、低温气体吸附等多种实验分析方法,对海陆过渡相煤系页岩气成藏条件及储层特征进行了研究.结果表明:海陆过渡相煤系页岩,累计厚度较大,多在100 m以上,而单层厚度较小,一般小于40 m,通常与煤层和致密砂岩甚至与灰岩互层.四川盆地南部海陆过渡相龙潭组煤系页岩有机碳含量较高(TOC含量为0.85%~35.70%,平均6.73%),有机质类型以腐殖型为主(干酪根碳同位素δ13C为-28.0‰ ~-23.5‰),有机质成熟度达高—过成熟阶段(R.为1.95%~2.40%,平均2.22%);页岩中黏土矿物较为发育(20.3%~92.3%,平均61.9%),脆性矿物含量较低(6.3%~65.7%,平均27.7%),页岩储层可压裂性较海相页岩差.龙潭组煤系页岩孔隙度多大于3%,孔隙类型多样,常见粒间孔(含量占29.08%)和溶蚀孔(占30.18%),其次是有机质孔(占16.74%)和粒内孔(占10.56%),还有晶间孔(占4.94%)和微裂缝(占8.5%),为页岩气赋存提供了储集空间;页岩含气性较好,含气量主要介于1.0~3.0 m3/t.【总页数】8页(P1871-1878)【作者】张吉振;李贤庆;王元;付庆华;蔡月琪;牛海岩【作者单位】中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】P618.13【相关文献】1.页岩气成藏过程的阶段划分——以四川盆地宁西地区五峰组—龙马溪组页岩气成藏过程为例 [J], 吴建发;吴娟;刘文平;周政;罗超;吴伟;李小佳;邓宾2.页岩气成藏过程的阶段划分——以四川盆地宁西地区五峰组-龙马溪组页岩气成藏过程为例 [J], 吴建发;吴娟;刘文平;周政;罗超;吴伟;李小佳;邓宾3.海陆过渡相煤系页岩气成藏条件及储层特征——以通许地区石炭-二叠系为例[J], 兰俊4.黔西海陆过渡相煤系页岩气成藏条件及储层特征研究 [J], 贾立龙;舒建生;姜在炳;张东亮;王博;杜天林;朱文侠5.下扬子地区海陆过渡相页岩气成藏条件与主控因素:以萍乐坳陷二叠系乐平组为例 [J], 吴小力;李荣西;李尚儒;何攀;邓金辉;乔博;王建广;韦景林;井阳因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

聚合物溶液对孔隙结构特征的影响

聚合物溶液对孔隙结构特征的影响

聚合物溶液对孔隙结构特征的影响李朝霞;夏惠芬【期刊名称】《石油与天然气地质》【年(卷),期】2012(033)003【摘要】通过水驱、聚合物驱及后续水驱实验,研究了不同相对分子质量、不同质量浓度聚合物溶液的阻力系数和残余阻力系数;通过常规压汞实验,研究了聚合物驱后岩心孔隙结构特征,对比分析了不同相对分子质量、不同质量浓度的聚合物溶液驱替对岩心孔隙结构特征的影响.结果表明,由于聚合物溶液在岩心孔隙中的吸附滞留,随聚合物溶液相对分子质量、质量浓度的增加,阻力系数和残余阻力系数增大,渗透率下降幅度越大;毛管压力曲线从左下方到右上方逐次排列,孔隙体积在大孔道处减少,而在下一级的小孔道处增加,岩心的平均孔隙半径、半径均值、歪度、结构系数、均质系数各参数降低,其结果对聚合物驱后进一步提高原油采收率的方法研究具有重大的指导意义.【总页数】5页(P479-483)【作者】李朝霞;夏惠芬【作者单位】中国石化石油勘探开发研究院,北京100083;东北石油大学石油工程学院,黑龙江大庆163318【正文语种】中文【中图分类】TE357.4【相关文献】1.不可及孔隙体积对聚合物溶液在多孔介质中流动的影响 [J], 唐恩高;张贤松;杨俊茹;孙福街2.致密砂岩气藏储层微观孔隙结构特征及其对产能的影响——以鄂尔多斯盆地苏里格西部苏48区盒8、山1段为例 [J], 冯强汉; 王冰; 杨勃; 张永洁; 袁嘉赓; 朱玉双3.构造煤孔隙结构特征及其对瓦斯赋存影响规律分析 [J], 候瑞4.海陆过渡相煤系页岩孔隙结构特征及其对含气性的影响 [J], 张吉振;李贤庆;邹晓艳;谢增业;张学庆;李阳阳;王飞宇5.甲醇抽提处理对斜叶桉心材细胞壁孔隙结构特征的影响 [J], 汪为锴;李明晗;刘畅;蔡家斌因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

有机质和孔隙度的关系

有机质和孔隙度的关系

有机质和孔隙度的关系
有机质和孔隙度之间的关系在土壤和沉积岩(如页岩)中有不同的表现形式。

在土壤中,有机质与孔隙度呈显著正相关。

有机质的减少会导致土壤颗粒缺乏有机质的胶结,引起土壤大团聚体破坏及产生更小可移动的颗粒,而细小颗粒会阻塞土壤孔隙,使土壤孔隙度下降和容重增加。

在页岩中,有机质丰度(TOC)对孔隙度的影响则较为复杂。

有机质在页岩矿物组成中占有一定比例,且与TOC有较强的相关性。

有机质丰度主要对页岩储层内部的有机孔影响较大,有机孔常分布于有机体内部,有机质含量越高,其孔隙度越高。

然而,当有机质丰度达到一定值时,页岩的抗压实能力减弱,所以其孔隙度将会下降。

孔隙度随着有机质丰度TOC的变化呈现先减小后增大的趋势。

总的来说,有机质和孔隙度之间的关系因介质类型(土壤或沉积岩)而异,但有机质对孔隙度的影响都是不可忽视的。

青藏高原北部成煤地质背景及煤系矿产资源特征

青藏高原北部成煤地质背景及煤系矿产资源特征

青藏高原北部成煤地质背景及煤系矿产资源特征乔军伟;李聪聪;范琪;谭节庆;谢涛;杨成;吕俊娥【摘要】为摸清青藏高原北部煤系矿产资源的种类和分布状况,开展了青藏高原北部成煤地质背景和煤系矿产资源特征研究.通过实地调查、典型样品测试及资料综合分析,总结出青藏高原北部主要成煤时代为早石炭世、晚石炭世、晚二叠世、晚三叠世及早中侏罗世,煤系可划分为昆仑山、积石山、唐古拉山、土门—巴青、昌都—芒康等5个赋煤带;主要的煤系矿产有煤炭、煤系气、天然气水合物、煤中锗镓以及煤系石膏、高岭土、优质灰岩等.在成煤环境、煤化作用、构造演化等的共同作用下,尕马羊曲地区形成煤-煤中锗共生矿床;开心岭—乌丽地区形成煤-煤系气-天然气水合物共生能源矿床;唐古拉山地区的巴贡组(T3bg)、那益雄组(P3n)、杂多群(C1zd)、加卖弄群(C2j)均具有形成煤-煤层气-煤系页岩气共生能源矿床的资源潜力.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2016(041)002【总页数】9页(P294-302)【关键词】青藏高原北部;煤系矿产;煤系金属矿产;煤系气【作者】乔军伟;李聪聪;范琪;谭节庆;谢涛;杨成;吕俊娥【作者单位】中国煤炭地质总局航测遥感局,陕西西安710054;中国煤炭地质总局航测遥感局,陕西西安710054;中国煤炭地质总局航测遥感局,陕西西安710054;中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京100083;中国煤炭地质总局航测遥感局,陕西西安710054;青海煤炭地质勘查院,青海西宁810000;中国煤炭地质总局航测遥感局,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】P618.11煤系富集煤、煤层气、煤系页岩气、砂岩型铀矿等能源矿产,砂岩型铜矿、沉积钒矿、煤型锗矿、煤型镓矿等金属矿产,铝土矿、石膏矿、黏土矿、优质灰岩等非金属矿产及水资源等。

随着科学技术的飞速发展和矿产资源综合勘查、综合利用的不断深入,对含煤盆地多矿种的研究和利用已愈来愈引起勘查开发利用部门的重视,以煤系为矿产赋存单元开展矿产资源综合调查成为了目前煤炭地质工作的热点[1]。

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文章编号:1001-6112(2018)05-0730-09㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀doi:10.11781/sysydz201805730可溶有机质对海陆过渡相页岩孔隙结构的定量影响张㊀琴1,2,3,梁㊀峰2,3,庞正炼2,周尚文2,吝㊀文2(1.中国地质大学(北京)能源学院,北京㊀100083;2.中国石油勘探开发研究院,北京㊀100083;3.国家能源页岩气研发(实验)中心,河北廊坊㊀065007)摘要:为了定量评价可溶有机质在海陆过渡相页岩中对孔隙结构的影响,选取辽河坳陷东部凸起海陆过渡相石炭系太原组典型页岩样品及其对应样品的等分样,进行双氧水氧化可溶有机质处理,并对处理前后的样品分别进行有机碳含量㊁XRD衍射和低压氮气吸附测试,基于测试结果系统对比,分析可溶有机质对海陆过渡相页岩孔隙结构的影响㊂结果表明,无机质矿物晶体结构稳定,双氧水对样品处理会消耗可溶有机质并氧化低价铁的化合物(黄铁矿㊁菱铁矿),使其含量减少,而对其他无机矿物影响较小;海陆过渡相页岩有机质孔整体不发育,可溶有机质以分散的形式充填在无机质矿物孔隙中,充填的可溶有机质占总有机质的53.06% 90.38%,且主要充填在大孔和中孔中;可溶有机质去除后,样品的孔容和比表面积均增加,其累积增加量占原始样品的72.74% 121.83%和32.8% 52.74%㊂原始有机质含量以及可溶有机质占比是影响样品处理后孔容和孔面积增量的主要影响因素㊂关键词:孔隙结构;可溶有机质;定量影响;海陆过渡相;页岩;石炭系;渤海湾盆地中图分类号:TE135㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:AQuantitativeinfluenceofsolubleorganicmatteronporestructureintransitionalshaleZHANGQin1,2,3,LIANGFeng2,3,PANGZhenglian2,ZHOUShangwen2,LINWen2(1.SchoolofEnergyResources,ChinaUniversityofGeosciences(Beijing),Beijing100083,China;2.ResearchInstituteofPetroleumExplorationandDevelopment,PetroChina,Beijing100083,China;3.NationalEnergyShaleGasR&D(Experimental)Center,Langfang,Hebei065007,China)Abstract:SomerepresentativesamplesoftheTaiyuanFormationfromtheeasternupliftoftheLiaoheDepressionwereselectedinordertoquantitativelyevaluatetheinfluenceoforganicmatteronporestructureintransitionalshale.MethodsincludequantitativemineralanalysisbyX⁃raydiffraction(XRD),Rock⁃Evalpyrolysis,andlowpressurenitrogenadsorption.Analyseswereperformedonaliquotsamplesinthenaturalstateandaftersolubleorganicmatter(SOM)removalbytreatmentwithhydrogenperoxide(H2O2).TheresultsindicatedthatthecrystalstructureofinorganicmineralsisstableandtheSOMremovalprocessoxidizesanddecreasesorremovespyriteandsideritefromthesamples.Allotherinorganicphasesremainunaffected.Comparedwithmarineshale,OMporesareundeveloped,andtheSOMfilledininorganicporesandmatrixintheformofdiscreteparticlesoraslaminationsinthetransitionalshalesamples.ThecumulativefractionoftotalSOMactuallyheldininorganicporesrangesfrom53.06%to90.38%,anditmainlyfilledinmesoporesandmacropores.AfterSOMremoval,theporevolumeandporesurfaceareaofsamplesbothincrease.Thecumulativeincreasefractionofporevolumerangesfrom72.14%to121.83%andthecumulativeincreasefractionofporearearangesfrom32.8%to52.74%.TheoriginalTOCcontentandtheSOMproportionscontrolporevolumeandporeareaincrease.Keywords:porestructure;SOM;quantitativeinfluence;transitionalfacies;shale;Carboniferous;BohaiBayBasin㊀㊀页岩中的有机质可分为可溶有机质(饱和烃㊁芳烃㊁非烃和沥青质等)以及不可溶有机质(干酪根),目前我国页岩气勘探开发的重点为南方下古生界海相页岩,其等效镜质体反射率集中分布在2.0% 4.0%[1-3],对于这类页岩可溶有机质裂解为气体组分,残余可溶有机质已经很少,因此并不影收稿日期:2017-12-26;修订日期:2018-07-25㊂作者简介:张琴(1985 ),女,工程师,从事非常规油气地质研究㊂E⁃mail:412726132@qq.com㊂通信作者:梁峰(1982 ),男,博士,工程师,从事页岩气地质研究㊂E⁃mail:43615469@qq.com㊂基金项目:国家科技重大专项(201705035)资助㊂㊀第40卷第5期2018年9月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀石㊀油㊀实㊀验㊀地㊀质PETROLEUMGEOLOGY&EXPERIMENT㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Vol.40,No.5Sep.,2018响海相页岩孔隙结构㊂而作为资源量仅次于海相页岩的海陆过渡相页岩,由于其成熟度普遍较低(Ro<1.5%),大量可溶有机质分布在页岩储层当中,从而对页岩储层的孔隙结构特征和甲烷的吸附特征产生重要的影响[4-9]㊂开展可溶有机质对孔隙结构的影响的研究,有利于深入认识其孔隙结构特征,为后期的开发及工艺提供理论基础㊂关于可溶有机质的抽提目前主要采用氯仿㊁甲醇-丙酮-氯仿(MAC)三元混合溶剂㊁四氢呋喃溶剂㊁CS2/NMP混合溶剂等进行索氏抽提,以及CO2流体超临界抽提[10-17],但是不同的抽提方法获得的可溶有机质的量差异巨大[16-18],导致无法根据抽提量准确评价可溶有机质对储层孔隙结构的影响㊂采用氧化可溶有机质方法定量其影响也常有报道,目前较为常用的氧化剂是NaOCl和H2O2㊂NaOCl需要在碱性条件下(pH=8.5 9)才能发挥较强氧化性[19],释放的游离氯会引起中毒,且与有机质的氧化反应引入了新的杂质;而H2O2虽然氧化半衰期比NaOCl长[20],但毒性小,反应不会引入新的杂质,因此得到了比NaOCl更为广泛的应用㊂近期LIAO等[11,21]采用氧化强度中等的H2O2分析纯对沥青质进行氧化处理,从而对里面包裹的原油成分进行分析,取得很好应用效果㊂KUILA等[19]采用氧化性更强的NaOCl对不同成熟度样品进行了可溶有机质的去除,认为氧化剂不会对干酪根及其他黏土矿物造成影响㊂本次研究为避免实验过程中对环境和实验员造成危害,且防止干酪根被氧化降解,选取氧化性略弱的双氧水作为氧化试剂,对辽河坳陷东部凸起海陆过渡相典型页岩样品进行可溶有机质的处理,并将自然样与经双氧水处理过的等分样进行孔隙结构参数的比较,目的在于定量评价海陆过渡相页岩中可溶有机质对页岩孔隙结构的影响㊂1㊀实验样品与方法1.1㊀样品样品取自辽河坳陷东部凸起佟2905井石炭系太原组页岩㊂矿物成分分析在国家能源页岩气研发(实验)中心完成,总有机碳含量(TOC)与热成熟度(Ro)分析在壳牌休斯顿实验室完成㊂TOC通过LECOCS230碳硫分析仪采用燃烧法获取;Ro通过光片制样,测试油浸镜质体反射率㊂测试结果显示4块原始自然样品TOC均大于2%,分布在2.84% 5.31%,Ro分布在1.15% 1.52%;矿物成分以黏土和石英为主,黏土矿物含量分布在44.7% 52.9%,石英含量分布在33.9% 38.6%,菱铁矿的含量也较高,分布在3.4% 14.3%,缺少碳酸盐岩矿物组分,其他如斜长石㊁黄铁矿等含量则均较低(表1)㊂黏土矿物以伊蒙混层为主,分布在30% 58%,其次为高岭石,分布在19% 46%,伊利石和绿泥石的含量较少,除T16号样以外,含量均低于15%㊂1.2㊀样品制备选择具有代表性的原样200g,将原样用机械方法破碎,过200目筛后,将过筛样品等分成2份㊂一份(原样)进行TOC㊁Ro㊁矿物成分和氮气吸附测试;另一份则用双氧水对原样进行可溶有机质处理㊂氮气吸附实验在国家能源页岩气研发(实验)中心完成,仪器型号为MicromeriticASAP2420㊂为加速反应的进行,去有机质的处理在70ħ的恒温水浴锅中进行,将浓度为30%的H2O2分析纯缓缓加入样品,由于本次实验的样品有机质含量均较高,因此加入H2O2后,剧烈起泡,持续不断加入H2O2溶液,并不断搅拌直至样品不冒泡为止㊂然后继续在水浴锅中加热一段时间,使过剩的H2O2完全分解㊂表1㊀辽河坳陷东部凸起佟2905井石炭系太原组页岩样品分析数据Table1㊀PropertiesofshalesamplesfromCarboniferousTaiyuanFormationinwellT2905,EasternUplift,LiaoheDepression㊀㊀㊀㊀㊀%样品号w(TOC)Ro石英斜长石菱铁矿黄铁矿锐钛矿黏土有机质去除效率T15.311.1533.95.412.04.00.044.787.76T1(H2O2)0.6533.67.96.40.03.049.1T92.841.4338.61.45.92.43.148.640.14T9(H2O2)1.7049.11.43.90.00.045.6T154.271.1735.21.714.31.62.344.962.53T15(H2O2)1.6041.45.94.90.00.047.8T163.821.5238.51.63.40.03.652.983.25T16(H2O2)0.6438.51.90.00.00.059.6㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀注:T1㊁T9㊁T15和T16为原始自然样品,T1(H2O2)㊁T9(H2O2)㊁T15(H2O2)和T16(H2O2)为自然样品用H2O2去除可溶有机质后的样品㊂㊃137㊃㊀第5期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀张琴,等.可溶有机质对海陆过渡相页岩孔隙结构的定量影响㊀之后,对样品用去离子水冲洗,并用离心机离心处理,离心完后倒掉上部清液,这一步骤反复进行数次㊂最后将离心后的样品放入60ħ的恒温箱中进行烘干,烘干后的样品再进行TOC㊁矿物成分和液氮吸附测试㊂有机质去除效率计算方法为:有机质去除效率(%)=(原自然样有机质含量-处理样有机质含量)/原自然样有机质含量ˑ100,经计算样品的有机质去除效率分布在40.14% 87.76%,平均去除效率为68.42%(表1)㊂说明可溶有机质是烃源岩中有机碳含量的主要组成部分,这也与宋一涛㊁关平等[18,22]的认识相一致㊂2㊀实验结果2.1㊀孔隙结构参数自然样的比表面积分布在7.95 13.61m2/g,BJH总孔体积为0.016 0.023mL/g,平均孔直径为8.53 10.04nm㊂经过双氧水处理的样品比表面积㊁BJH总孔体积以及平均孔直径均比原始自然样高,BET比表面积分布在13.23 16.56m2/g,BJH总孔体积为0.0275 0.0479mL/g,平均孔直径分布在13.10 15.42nm㊂2.2㊀等温吸附曲线特征两组样品的等温升压吸附曲线和等温降压脱附曲线并不重合,均存在吸附回滞环,回滞环出现在相对压力0.45 1.00之间,表明样品中含有一定量的中孔和大孔㊂自然样的等温吸附量分布在13.95 15.61m3/g,其中最大值出现在样品T16;经过双氧水处理,样品等温吸附量明显增高,分布在19.11 31.25m3/g,最大吸附量仍为T16㊂根据等温吸附曲线特征,可以将等温曲线分为两类:第Ⅰ类为T1㊁T9和T15,这一类的特征为随着相对压力增加,处理后样品的等温吸附量均高于自然样品的等温吸附量;第Ⅱ类为T16,这一类曲线的特征表现为在低压阶段(P/Po<0.45),处理后的样品等温吸附量略低于自然样品等温吸附量,在高压阶段处理后样品的等温吸附量高于自然样品的等温吸附量(图1)㊂2.3㊀孔径尺寸与孔容、比表面积的关系页岩样品的孔径分布在可溶有机质去除前后表现出不同特征(图2)㊂两组实验样品的孔容增量随孔径分布均呈现出双峰模式,此双峰的孔径值分别为3nm和70nm㊂第Ⅰ类样品(T1㊁T9和T15)可溶有机质去除后,随着孔径增大,样品的孔容在1.7 160nm,均表现为比原始样品增大的趋势,且当孔径大于10nm后,孔容急剧增加,样品T9增幅小于其他样品(曲线斜率小)㊂第Ⅱ类样品(T16)可溶有机质去除后,样品的孔容值在孔径小于3nm时发生降低,而在孔径大于10nm时,孔容值发生急剧增加㊂除去可溶有机质后的样品,其比表面积均比原始样品高㊂样品比表面积的分布特征也随着吸附等温线的不同而呈现出不同的特征㊂对于第Ⅰ类图1㊀样品处理前㊁后等温吸附曲线Fig.1㊀Representativeisothermsofnatural(bluediamonds)andH2O2⁃treated(reddiamonds)aliquotsofsamples㊃237㊃㊀㊀㊀㊀㊀㊀石㊀油㊀实㊀验㊀地㊀质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷㊀㊀图2㊀样品处理前㊁后孔容与孔面积分布Fig.2㊀Porevolumeandporeareadistributionsofnatural(bluediamonds)andH2O2⁃treated(reddiamonds)aliquotsofsamples样品(T1㊁T9和T15)随着孔径尺寸的增大,比表面积减小,自然样和处理样的两条曲线并没有相交之处㊂对于第Ⅱ类样品(T16),处理样的比表面积分布曲线与自然样曲线在3nm处相交,处理样的比表面积在孔径尺寸小于3nm时发生降低,明显低于自然样的比表面积;当孔径大于3nm比表面积表现出高于原始样的特征(图2)㊂3㊀讨论3.1㊀实验方法分析对可溶有机质的去除,主要采用H2O2进行氧化处理,部分学者认为这样处理过的样品会使页岩中主要矿物成分发生变化㊂为此本文对处理前后样品均进行了XRD矿物成分分析,发现处理后的样品由于受到H2O2氧化作用,低价的菱铁矿㊁黄铁矿的峰值发生了变化(处理样的峰值明显降低或者直接消失),其他峰值则没有发生变化,与自然样品重叠效果良好(图3a),说明黏土矿物和石英等矿物结构稳定,并不会受到H2O2处理的影响㊂关于氧化处理可溶有机质是否带来孔隙形态变化,本文采用原位观察的方法对页岩孔隙结构形态进行定性表征㊂首先将抛光页岩样品进行扫描电镜观察,然后将样品在30%H2O2分析纯中浸泡15d㊂为了消除由于浸泡导致页岩中析出产物对观察造㊃337㊃㊀第5期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀张琴,等.可溶有机质对海陆过渡相页岩孔隙结构的定量影响㊀图3㊀T9样品处理前㊁后的XRD图谱(a)与SEM照片(b)Fig.3㊀BulkXRDpatterns(a)andSEMimages(b)ofnaturalandH2O2⁃treatedaliquotsofT9sample成的影响,再次将页岩样品抛光30min,然后进行扫描电镜观察㊂发现同一区域的页岩孔隙结构形态并没有因为双氧水的浸泡而发生改变(图3b)㊂MAYER等[23-24]分别采用离心和焙烧方法对比了样品前后的孔隙形态和结构,同时,ZHU等[25]重复了MAYER的焙烧实验,也没有观察到页岩中孔结构的变化,表明页岩样品结构稳定,不会受上述实验方法的影响㊂3.2㊀页岩纳米孔隙结构通过对比原始自然样和处理样的孔容可以看出,自然样和处理样孔容分布曲线在孔径尺寸为3nm时均存在一个峰值,根据KUILA等[26]对黏土矿物和页岩比表面积和孔径分布研究表明,3nm孔容分布峰值是伊蒙混层黏土矿物孔径分布特征㊂本次研究测试的4块样品,黏土矿物以伊蒙混层黏土为主,其含量占整个黏土矿物含量的30% 58%,同样证实了该峰值是与伊蒙混层黏土有关㊂对于第Ⅰ类样品(T1㊁T9和T15),可溶有机质去除,在整个氮气吸附测试的孔径分布范围内,样品的孔容值和比表面积值均高于自然样的孔容值(图2)㊂虽然T1㊁T9和T15自然样有机质丰富(TOC含量2.84% 5.31%),但由于干酪根为Ⅲ型,导致干酪根中孔隙并不发育,而可溶有机质则主要作为填充物,充填在黏土矿物产生的孔隙结构中,堵塞孔隙;随着可溶有机质被氧化,这类被可溶有机质填充的无机孔隙得以暴露出来,从而使处理样的孔容值高于自然样的孔容值㊂XIONG等[1,27]分别采用二氯甲烷和氯仿对鄂尔多斯盆地处于低熟 成熟阶段的长7页岩进行可溶有机质抽提,发现虽然二者抽提出的可溶有机质含量不等,但均表明可溶有机质堵塞了大量的孔隙,占据的孔隙比例可高达80%㊂另外,MAYER等[23-24]研究也表明,有机质是以分散形式而不是单层连续的形式分布在无机质当中㊂处理样的孔容值在大于10nm发生了急剧的增加,表明可溶有机质主要填充在较大孔隙中㊂对于第Ⅱ类样品(T16),处理样的孔容值和比表面积值均在孔径小于3nm时低于自然样的孔容和比表面积值,而在孔径大于3nm之后,处理样的孔容和比表面积值又高于自然样㊂这类样品孔容与比表面积值的增加,表明被可溶有机质充填的中孔和大孔通过对可溶有机质氧化处理而暴露出来,这与第Ⅰ类样品相似㊂而T16孔容值和比表面积值降低部分的原因可能存在两种情况:第一,样品T16可溶有机质中的残余沥青质本身也发育㊃437㊃㊀㊀㊀㊀㊀㊀石㊀油㊀实㊀验㊀地㊀质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷㊀㊀一定的微孔隙,这在扫描电镜观察中也得到了证实㊂由于T16号样品的Ro达到了1.52%,为几个样品中最高,因此T16可溶有机质可能发生了少量裂解,从而生成了部分孔隙,虽然对可溶有机质氧化去除能使被其填充的微孔隙暴露出来,但同时也破坏了可溶有机质中自身发育的孔隙,而可溶有机质中发育的孔隙明显多于无机质中被揭示出来的孔隙,导致了处理样的孔容值和比表面积值均低于自然样;第二,T16样品中可溶有机质中发育的微孔隙经过H2O2处理,被改造成了较大的孔隙,从而使得微孔隙部分的孔体积和面积减小㊂具体原因还需要进一步改进研究方法,再做深入探讨㊂3.3㊀有机质孔隙充填定量评价通过2.3和3.1节的论述可知,可溶有机质在海陆过渡相页岩中填充了大量的无机孔隙,根据有机质密度以及差异孔体积(差异孔体积指样品处理前后孔体积的差值)和孔比表面积,就可以定量地评价有机质对页岩孔隙结构的影响㊂由于本次实验样品量有限,因此并没有对有机质的密度进行详尽的测试和分析,MAYER等采用高分辨率测比重方法对美国大量的海相页岩和黏土样品的有机质密度进行了测试,其测试值分布在1.141.86g/cm3[23-24]㊂因此本文采用其测试的平均值1.3g/cm3,作为4块样品的有机质密度值对其进行定量计算㊂按照WAGAI和MAYER等[24,28]提出的 单层被覆 假设,即有机质以单分子层(或单层当量)的形式均匀地填充在矿物颗粒间的孔隙中,页岩中孔容的增加以及比表面积的增加均是由于可溶有机质消耗㊁无机质孔暴露所形成的,那么孔隙系统中实际填充的可溶有机质体积即为样品处理前后孔容的增加值㊂充填不同尺寸孔隙可溶有机质含量占总有机质的百分比可用公式(1)进行计算:OMP=ρOMΔVww(TOC)ˑ100(1)式中:OMP为可溶有机质实际占比,%;ρOM为有机质密度,1.3g/cm3;ΔVw为样品去除可溶有机质后孔径为w时孔隙体积的增加值;w(TOC)为自然样品总有机质含量,%㊂经计算发现,可溶有机质在孔隙中的实际占比在孔径尺寸小于10nm时较小,而在更大的孔隙上,占比则加大㊂样品的实际可溶有机质累积填充比例分布在53.06% 90.38%,在大于50nm孔隙中可溶有机质实际填充比例为20.03% 36.97%,中孔(2 50nm)填充比例为26.03% 53.42%,微孔(<2nm)充填比例最小,为0.27% 0.57%(图4)㊂XIONG等[27]通过抽提实验也同样证实可溶有机质主要是填充在大于30nm大孔和小于10nm的中孔中,微孔中充填比例很小㊂图4㊀可溶有机质去除后样品的有机质占比与实际累积占比分布Fig.4㊀FractionoftotalOMactually(reddiamonds)heldinporesizeofnatural(black)andH2O2⁃treated(red)aliquotsofsamplesandcumulativefractionoftotalOMactuallyheldinH2O2⁃treated(pinkcircles)samples㊃537㊃㊀第5期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀张琴,等.可溶有机质对海陆过渡相页岩孔隙结构的定量影响㊀㊀㊀可溶有机质充填在孔隙中,对样品孔容和比表面积均造成了影响,使得样品的比表面积与孔容值均减小㊂通过可溶有机质去除,对可溶有机质对孔容和比表面积影响做了定量的评价㊂4个样品的孔容增加幅度具有相似的变化趋势:孔径尺寸小于10nm,孔容值增加缓慢,为平缓的曲线;随着孔径值增大,孔容增加曲线迅速上扬;当孔径达到80nm时,孔容增加值下降,随后又接着上升㊂孔容的累积增加值分布在(1.16 2.59)ˑ10-2cm3/g;体积增量在大孔(>50nm)为32.19% 54.79%,中孔(2 50nm)为35.68% 71.13%,微孔(<2nm)为-3.15% 2.36%;新增孔容累积值占原自然样总孔容的72.74% 121.83%(图5),说明可溶有机质孔隙填充体积基本与自然样品现有总孔隙量相当㊂第Ⅰ类样品孔面积随孔径变化曲线具有相似性,均为可溶有机质去除后孔面积值增加;第Ⅱ类样品则由于残余沥青质中微孔部分被破坏,而使得在微孔部分孔面积值下降㊂孔面积累积增加值分布在2.07 4.15m2/g,孔面积增量在大孔(>50nm)为3.46% 4.87%,中孔(2 50nm)为22.27% 44.21%,微孔(<2nm)为-13.89% 9.32%;孔面积累积增量为32.8% 52.74%(图6),新增的比表面积约为原自然样比表面积的一半㊂T16号样品在微孔部分由于对可溶有机质发育微孔的破坏,使得孔容和比表面积不仅没有增加,反而出现降低,同时也说明4块样品整体上有机质孔隙均不发育,而是以充填孔隙的形式分布在无机质中㊂由于采用氮气吸附分析只能对孔径尺寸为1.7 160nm的孔隙进行表征,因此我们对这一表征范围的介孔和宏孔的孔容㊁孔比表面积均与页岩初始TOC含量进行了相关性分析,发现有机质含量与介孔和宏孔的孔容㊁孔比表面积均为线性负相关关系,进一步说明了页岩中的可溶有机质有相当一部分呈可溶有机质的形式充填在孔隙当中,从而造成有机质含量的增加,使得孔容和比表面积均减小㊂同时,可溶有机质占比与累积孔容增量和累积孔面积增量均呈很好的正相关性,相关系数均在0.9以上,同样说明了可溶有机质对孔隙的填充作用㊂4㊀结论(1)海陆过渡相页岩中有机质孔总体不发育,有机质呈分散状态分布在无机质中或无机质形成的孔隙中㊂有机质累积充填比例为53.06%90.38%,且主要充填在大孔和中孔中㊂(2)可溶有机质的去除使得被充填孔隙得以揭示,从而处理后样品的孔容和比表面积均有所增加㊂孔容的增加主要体现为大孔和中孔孔容增加,新增的孔容累积值占原自然样总孔容的72.74%121.83%;孔面积增加主要表现为中孔孔面积增加,图5㊀可溶有机质去除后样品的孔容增加值及百分比分布Fig.5㊀Porevolumedistributionofnatural(darkbluediamonds)andH2O2⁃treated(pinkcircles)aliquotsofsamplesandcumulativefractionofporevolumeactuallyheldinH2O2⁃treated(redcircles)samples㊃637㊃㊀㊀㊀㊀㊀㊀石㊀油㊀实㊀验㊀地㊀质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷㊀㊀图6㊀可溶有机质去除后样品的孔面积增加值及百分比分布Fig.6㊀Poreareadistributionofnatural(darkbluediamonds)andH2O2⁃treated(pinkcircles)aliquotsofsamplesandcumulativefractionofporeareaactuallyheldinH2O2⁃treated(redcircles)samples孔面积累积增量为32.8% 52.74%㊂(3)黏土矿物晶体结构稳定,通过H2O2去除有机质并不会改变黏土矿物等无机物之间的孔隙结构特征㊂有机质含量以及可溶有机质占比是影响样品处理后孔容和孔面积增量的主要影响因素㊂致谢:本文在实验过程中得到了实验员康瑞芳㊁张冉冉热情帮助,在此致以衷心感谢!参考文献:[1]㊀XIONGFengyang,JIANGZhenxue,LIPeng,etal.PorestructureoftransitionalshalesintheOrdosBasin,NWChina:effectsofcompositionongasstoragecapacity[J].Fuel,2017,206:504-515.[2]㊀聂海宽,金之钧,边瑞康,等.四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组 下志留统龙马溪组页岩气 源-盖控藏 富集[J].石油学报,2016,37(5):557-571.㊀㊀㊀NIEHaikuan,JINZhijun,BIANRuikang,etal.The source-caphydrocarbon⁃controlling 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