巴尼特和伍德福德页岩气储层的孔隙类型：对细粒岩石中天然气赋存和运移研究的贡献

摘要

在非常规页岩气储层研究方面，人们已经取得了大量的成果，例如有机质孔隙（页岩有机质内的微米级和纳米级孔隙）的识别、其对页岩中天然气赋存和渗流的重要性以及获取孔隙三维图像的方法（氩离子铣磨和／或场致放射电子扫描显微成像）等等。然而，除了有机质孔隙之外，页岩中还存在其他一些类型的孔隙，它们对页岩气（和油）的赋存和运移可能也很重要，而且在这些孔隙的识别和成像方面还有其他一些技术可以利用。文中介绍了在巴尼特和伍德福德页岩气储层中发现的各种孔隙类型及其分类。电子扫描显微成像显示，巴尼特和伍德福德页岩储层中都存在多孔的絮凝物，它们似乎类似于实验室内产生的絮凝物及其他古老页岩中的絮凝物。公开的实验研究和观察结果都表明，就水力学特性而言，这些絮凝物相当于比较粗的颗粒，而且是在牵引力作用下搬运的。巴尼特页岩和伍德福德页岩中水流作用形成的微沉积构造和结构以及保存下来的絮凝物都说明，在沉积物搬运和沉积过程中这种牵引力作用比较活跃。絮凝物之间的孔隙空间是开启的，它们能够为页岩中天然气的赋存提供空间并为气体分子的渗流提供通道。以不连续颗粒的形式或者以粘土颗粒表面吸附包覆层的形式存在于页岩中的有机质，其内部也可以观察到孔隙。本文把这类孔隙称作“有机质孔隙”。在巴尼特页岩中，多孔的粪粒（fecalpellets）也很常见。保存下来的化石碎片（例如孔壁为有机质的孔隙）和无机海绵骨针（Spongespicules）都具有中空的体腔，即使在埋藏条件下它们也有可能保持部分开启甚至完全开启的状态。在各种矿物（例如草莓状黄铁矿）的（晶体）颗粒之间存在粒内孔隙。页岩基质内的微孔道（可能是冲蚀坑或微沉积构造的边界面）也可以为油气运移提供渗流通道。页岩中微裂缝也较常见，它们的形成可能与矿物晶体结构有关。在数量足够多的情况下，这些类型的孔隙可以为页岩中天然气（和石油）提供赋存空间和渗流通道。