【NGIB】熊敏、陈雷等：川南地区下志留统龙马溪组页岩储层孔隙非均质性及演化特征对沉积环境的响应

文摘 2024-11-18 09:30 四川

研究背景

页岩孔隙结构特征制约了页岩储集性能，现有研究较多关注川南龙马溪组页岩孔隙结构以及单一尺度，缺乏对定性定量结合、全孔径表征页岩孔隙结构及不同类型孔隙发育特征系统的研究。沉积环境作为优质页岩储层形成的关键因素，其差异直接导致了页岩储层中物质组分的分异，进而影响了页岩储层的非均质性。为此，来自西南石油大学的陈雷教授团队针对龙马溪组页岩孔隙识别和表征及其与沉积环境的关系进行了研究。

研究思路、方法

论文基于钻录井资料、分析测试资料等，对川南龙马溪组页岩的沉积环境进行研究。利用FE-SEM成像和深度学习、人工智能等手段，分析了孔隙类型及其特征、结构以及孔隙垂向非均质性（图1、2）。结合区域地质背景、沉积环境及古海洋地球化学记录，深入研究龙马溪组页岩的沉积环境特征及其对页岩储层孔隙非均质性的影响，最后建立了川南地区龙马溪组页岩沉积环境控制下的孔隙演化模式。

图1 川南地区龙马溪组页岩扫描电镜图像分割与

标定过程图

（a）X211井龙马溪组粒内孔隙扫描电镜图像 (b)使用LabelMe对页岩孔隙进行标记 (c)基于U-Net网络的粒内孔隙识别结果 (d) X215井龙马溪组有机质孔隙扫描电镜图像 (e)使用LabelMe对OM孔隙进行标记 (f)基于U-Net网络的OM孔隙识别结果

图2 川南地区龙马溪组页岩TOC含量与孔隙面孔率、

孔隙度交会图

研究结果

1. 川南地区龙马溪组页岩发育有机孔、粒间孔、粒内孔等储集空间类型。孔隙发育垂向上具有非均质性。研究区龙马溪组龙一1亚段1、2、3小层页岩储层中有机孔为优势孔隙类型，4小层和龙一2亚段页岩中无机孔为优势孔隙类型。龙一1亚段至龙一2亚段页岩孔隙孔径和有机孔面孔率的变化都表现为1-2小层先降低，2-3小层小幅度回升，3-4小层再次下降的趋势，直至龙一2亚段大幅度降低（图3）。

图3 川南地龙马溪组页岩陆源输入、古氧化还原条件、古生产力变化与储层孔隙非均质性表征图

2. 龙马溪组页岩微观孔隙的发育及演化控制因素受沉积环境的综合影响，复杂多变。随着沉积环境的演化，如早期到晚期海平面的降低、沉积速率的增大，还原条件的减弱、古生产力水平的降低、陆源输入的持续增加等，导致有机孔的发育频率逐渐降低，而无机孔的发育频率逐渐增加（图3）。

3. 沉积环境对TOC、矿物组分也有重要影响。TOC＞4%时，有机质在富有机质页岩中是孔隙发育和保存的主要控制因素。脆性矿物对页岩孔隙的发育和保存具有促进作用。龙马溪组从下到上生物硅含量逐渐减少，富有机质页岩段硅质主要是生物成因，贫有机质页岩段硅质主要是陆源成因，S₁l₁^1-1脆性矿物中石英含量较高且对孔隙的发育具有促进作用，生物硅含量是页岩储层孔隙度增大的主控因素。加之缺氧、滞留的保存条件，强烈厌氧还原层位也是有机质富集层段，也是有机孔富集层段，而陆源输入的持续增加对无机孔的发育和保存具有双重作用（图4）。

图4 川南地区龙马溪组页岩沉积环境及孔隙演化模式图

第一作者简介

熊敏，西南石油大学博士研究生，主要从事非常规油气地质、地球化学研究。

通信作者简介

陈雷，西南石油大学教授，主要从事非常规油气地质、层序地层学研究。发表论文40余篇，其中SCI收录文章20余篇。授权国内发明专利6项，获省部级科技进步一等奖1项。

编校：江蕊希

排版：张敏

审核：罗强黄东

《NGIB》

Natural Gas Industry B 创刊于2014年，是天然气工业杂志社与KeAi公司合作出版的一本开放获取型国际期刊，在爱思唯尔旗下的ScienceDirect平台上双月出版。创刊至今，Natural Gas Industry B 始终秉承“报道天然气领域前沿学术研究，展示工程技术发展趋势，以理论研究成果推动工程技术进步”的办刊宗旨，服务全球天然气产业，并积极推动能源行业碳减排和低碳转型的发展。近年来，期刊逐渐获得了国际学术界的广泛认可，论文下载量超20万次/年，读者来自于全球85个国家和地区，论文被71个国家和地区的1310个机构引用。2024年6月Web of Science影响因子4.2，在ENERGY & FUELS学科类的Q2区。2023年12月入选《2023年中国科学院文献情报中心期刊分区表》。根据谷歌最新学术指标排行榜显示，期刊位居全球石油、天然气工程类学术期刊第10名。

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天然气工业

创刊于1981年，是由中国石油西南油气田公司、川庆钻探工程有限公司联合主办的学术期刊。关注地质勘探、开发工程、钻井工程、集输加工、安全环保、经济管理等多个领域。Ei检索、CSCD核心、中文核心、中国科技核心、入选中国科技期刊卓越行动计划。

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