基于微米CT页岩微裂缝表征方法研究

注 ：本 文 为 国 家 自 然 科 学 基 金 重 大 项 目 （编 号 4 1 6 9 0 1 3 4 ) 、国 家 自 然 科 学 基 金 创 新 群 体 项 目 （编 号 4 1 8 2 1 0 0 2 ) 、国 家 自 然 科 学 基 金 青 年 基 金 项 目 （编 号 4 1 7 〇2 1 5 5 ) 和 国 家 科 技 重 大 专 项 （编 号 2 0 1 6 Z X 0 5 0 3 4 0 0 2 - 0 0 3 ) 资 助 成 果 。 收 稿 日 期 ：2 0 1 9 - 0 2 - 2 8 ; 改 回 日 期 ：2 0 1 9 - 0 5 - 0 6 ; 网 络 发 表 日 期 ：2 0 1 9 - 0 5 - 3 0 ; 责 任 编 委 ：邱 楠 生 ；责 任 编 辑 ：周 健 。 作 者 简 介 ：苟 启 洋 ，男 ，1 9 9 4 年 生 。硕 士 研 究 生 ，矿 产 普 查 与 勘 探 专 业 。E r a ail:g 〇U qiya n g l 0 0 3 @ 1 6 3 . C〇m 。通 讯 作 者 ：徐 尚 ，男 ，1 9 8 5 年 生 。 博 士 ，副 教 授 ，主 要 从 事 油 气 成 藏 机 理 和 非 常 规 油 气 地 质 方 面 的 研 究 ，E m ail:x u Sh a n g 0 2 2 2 @ 1 6 3 .
关 键词 ：页 岩 ；微 米 C T ;微 裂 缝 表 征 ；孔 隙 保 存 ；焦 石 坝
页岩气主要以吸附态赋存于干酪根及黏土颗粒 表面 、以游离态赋存于孔隙及微裂缝中，是一种典型 的 自 生 自 储 、连 续 分 布 的 非 常 规 天 然 气 （C u r t i s , 2002；H a o et al. , 2013；Z o u C a i n e n g et al. , 2019)。微裂缝通常指张开度小于50p m 的裂缝，需 借 助 电 子 显 微 镜 、扫 描 电 镜 等 方 法 识 别 （G u o X u s h e n g et al. , 2016；L i u W e i b i n g et al. ， 2018) 〇 相 关 研 究 表 明 ，微 裂 缝 可 以 提 高 页 岩 气 （主要为游离 气 ) 储 集 空 间 ，增 加 页 岩 储 层 压 裂 的 有 效 性 ，改善页 岩 气 藏 品 质 （D o n g D a z h o n g et al. ， 2〇18 )。然 而 ， 微 裂 缝 过 于 发 育 则 会 破 坏 页 岩 储 层 保 存 条 件 ，造成 大量页岩气散失（D i n g W e n l o n g et al. ， 2012; G u o X u s h e n g e t a l . ，2016)。因 此 ，研 究 页岩储层微裂 缝发育特征对页岩气勘探开发具有重要意义。
基于地震检测、成 像 测 井 （F M I )、岩 芯 观 测 、场 发射扫描电镜（F E -S E M )及 微 米 C T 等手段可以对 不 同 尺 度 的 裂 缝 进 行 研 究 （G u o X u s h e n g et al. ， 2016)。地震检测可以识别宏观尺度断裂-裂缝的平 面展布，成像测井（F M I )可以有效判别井壁附近中 尺度裂缝充填（高 阻 缝 ）或 开 启 （高 导 缝 ）情 况 （G u o X u s h e n g et al. ， 2016)，场发射扫描电镜（F E -S E M )
内容提要：页 岩 储 层 中 的 微 裂 缝 是 页 岩 气 的 储 集 空 间 ，也 是 页 岩 气 运 移 、散 失 的 重 要 通 道 。 通 过 微 米 C T 扫 描 、 场 发 射 扫 描 电 镜 (FE-SEM)和 岩 芯 观 测 等 手 段 ，明 确 了 焦 石 坝 地 区 J Y A 井 龙 马 溪 组 页 岩 微 裂 缝 结 构 特 征 ，对 比 了 微 裂 缝 在 不 同 条 件 下 （地 表 或 地 层 ）的 张 开 度 及 其 对 页 岩 渗 透 率 的 贡 献 .初 步 探 讨 了 微 裂 缝 对 页 岩 纳 米 孔 隙 保 存 的 影 响 。 结 果 表 明 ：① 基 于 微 米 C T 可 将 页 岩 样 品 分 为 基 质 组 分 、高 密 度 矿 物 （如 黄 铁 矿 ）及 裂 缝 三 个 部 分 ，其 体 积 比 分 别 为 9 7 . 8 8 % 、0. 8 8 % 和 1 . 2 4 % ; ② 微 裂 缝 在 空 间 上 主 要 呈 孤 立 状 、细 长 条 状 或 锯 齿 弯 曲 状 ，其 长 度 分 布 范 围 为
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基 于 微 米 CT页 岩 微 裂 缝 表 征 方 法 研 究
苟 启 洋 ” ，徐尚 ' 郝 芳 ' 杨 峰 D ，王 雨 轩 ° ，陆 扬 博 ” ，张 爱 华 '
程 璇 D ，青 加 伟 D ，高 梦 天 ”
1 ) 构造与油气资源教育部重点实验室，中国地质大学资源学院，武 汉 ，430074; 2 ) 中国石油大学地球科学与技术学院，山东青岛，266580
可以进一步观察页岩样品小尺度微裂缝的长度和宽 度 （L o u c k s et al. ， 2014)。微 米 C T 通过对页岩样
品的扫描获得三维重构数据体，能够定量表征页岩 微 观 尺 度 裂 缝 的 发 育 程 度 、张 开 度 、空间走向及其连 通性等信息（M a et al. , 2〇16)。前 人 基 于 微 米 C T 实 验 ，研 究 了 页 岩 储 层 中微裂缝的发育特征（M a y o et al. ，2015; M a et al. ，2016),探讨了微裂缝对页
本文通过微米ct扫描对四川盆地焦石坝地区焦页a井jya井龙马溪组页岩样品截面图像序列进行三维重构获取微裂缝的空间分布结合场发射扫描电镜岩芯观察等资料分析了龙马溪组富有机质页岩微裂缝特征及其对页岩渗透率的贡献探讨了微裂缝对纳米孔隙保存的影响
第 93卷 第 9期 20 19年 9月
地 质 学 报 ACTA GEOLOGICA SINICA
3.4〜 299(1111，以 3 . 4 ~ 2 0 /1111为 主 ，平 均 为 1 2 _ 4 4 |!1111;@ 微 裂 缝 在 地 层 中 的 张 开 度 约 为 2 . 2 ~ 3 0 . 3 3 ^ 〇 1 1 ，平 均 为
3. 97p m .相 对 于 地 表 张 开 度 （平 均 为 6. 24pm) 降 低 了 36. 3 8 % s 尽 管 这 部 分 微 裂 缝 体 积 仅 占 页 岩 样 品 总 体 积 的 0.7 % ,却 提 供 了 页 岩 储 层 中 7 0 % 以 上 的 渗 透 率 。 笔 者 认 为 JYA井 龙 马 溪 组 页 岩 内 部 大 量 发 育 的 网 状 结 构 微 裂 缝 是 页 岩 气 沿 着 “孔 隙 __微 裂 缝 一 宏 观 裂 缝 ”路 径 发 生 强 烈 “解 吸 一 运 移 一 逸 散 ”作 用 的 重 要 通 道 ，进 而 导 致 孔 隙 因 流 体 压 力 降 低 而 压 缩 变 形 和 闭 合 ，不 利 于 纳 米 孔 隙 的 保 存 . 这 对 于 研 究 微 裂 缝 在 页 岩 储 层 中 主 要 为 储 集 空 间 或 逸 散 通道具有重要的现实意义。