[发明专利]一种模拟泥页岩有机孔隙演化过程的实验方法

说明书

本发明提供一种模拟泥页岩有机孔隙演化过程的实验方法，包括以下步骤：步骤1采集未熟‑低熟泥页岩样品，将其切割成多个泥页岩块体并进行抛光；步骤2确定模拟温度、压力、时间；步骤3在样品室中装入石英砂并依次装入泥页岩块体；步骤4开展低演化阶段泥页岩成烃演化的热模拟实验；步骤5取出泥页岩块体，一部分机械磨平后对样品表面进行刻蚀，一块按照“SY/T5124‑2012沉积岩中镜质体反射率测定方法”进行镜质体反射率测定；步骤6重复步骤3和步骤5；步骤7重复步骤6，直至设定的演化阶段全部完成。本发明在不同演化阶段热模拟后能满足氩离子抛光制样进行扫描电镜观察的需要，减少泥页岩非均质的影响和施压装置对泥页岩样品的破坏作用。

技术领域

本发明涉及非常规油气地质领域，特别是涉及一种模拟泥页岩有机孔隙演化过程的实验方法。

背景技术

随着页岩油气在非常规油气勘探开发中取得巨大的商业成功，页岩储层微观孔隙作为页岩油气赋存的载体越来越受到国内外学者的重视。超低脉冲渗透率分析、压汞-气体吸附联用技术、氩离子抛光-场发射扫描电镜、聚焦离子束扫描电镜、纳米显微CT等先进的高分辨微观结构分析技术先后被用于页岩微观结构的全息表征，研究表明随着演化程度的增加富有机质页岩中广泛发育纳米孔隙，是页岩气的重要储集空间。但是随着研究的样品越来越多，发现了一些有违于常规认识的地质现象：①不仅生气窗发育有机孔，生油窗也存在有机孔(Robert M.Reed,2014)；②成熟度不是控制有机孔发育的决定因素，处于同一演化程度(Ro＝1.4％)的样品在镜下同一视域的两块有机质，一块有机孔较为发育，一块无有机孔发育(Mark E.Curtis,2012)。页岩有机孔隙呈现发育程度和分布的非均质性，可能是原生有机质组成的差异，也可能是后期演化过程差异的原因，由于现今观察的样品均是完成相应地质演化后的产物，要想深入了解页岩有机孔隙的形成与演化机制，仅靠现今地质样品微观特征反演是不够的，通过物理模拟正演页岩的成岩演化过程是分析页岩有机孔隙形成与演化的重要手段。

目前，一些学者利用热模拟实验开展了泥页岩的成岩演化及有机孔隙演化的实验研究，“泥页岩热模拟实验及成岩演化模式”(沉积学报，董春梅等，2015)采用封闭体系的热模拟实验装置，选取具有不同干酪根类型的富有机质泥页岩新鲜样品，采用先升温再恒温的实验方式，在水介质中模拟泥页岩的成岩演化过程，通过激光共聚焦显微镜和场发射扫描电镜观察原始样品和不同温度下反应后样品的微观特征，揭示在成岩过程中有机质和无机矿物的变化规律及其对孔隙的影响；“富有机质Woodford页岩孔隙演化的热模拟实验”(石油学报，胡海燕等，2013)将采集的Woodford页岩粉碎至3-4cm的岩石碎片，分布装入盛有NaCl溶液的不锈钢反应器中，开展不同温度下热模拟实验，然后用比表面积分析仪测试样品的纳米孔隙，从而研究富有机质页岩的孔隙演化；他们开展的泥页岩的孔隙演化实验，都没有考虑地层压力的影响，得出的孔隙度可能要比实际地质样品的孔隙度大一些。“富有机质页岩生烃阶段孔隙演化—来自鄂尔多斯延长组地质条件约束下的热模拟实验证据”(地质学报，薛莲花等，2015)、“Formation and development of the pore strcture inChang 7member oil-shale from Ordos Basin during organic matter evolutioninduced by hydrous pyrolysis”(Fuel，Lina Sun,et al.，2015)、“页岩孔隙演化及其与残留烃量的关系：来自地质过程约束下模拟实验的证据”(地质学报，崔景伟等，2013)在鄂尔多斯盆地延长组地质条件约束下，采用半封闭半开放热模拟实验装置，开展了长7段不同优质油页岩的成岩演化模拟实验，利用场发射环境扫描电子显微镜、氮气吸附、CO₂吸附、压汞吸附等方法研究了不同演化阶段页岩整体孔隙的演变特征，这种方法虽然考虑的温压的共控作用，但由于施压装置直接加载在样品上，热模拟后泥页岩样品易碎，难以满足氩离子抛光制样进行扫描电镜观察的需要。