基于SEM-Maps技术的页岩多尺度有机-无机孔-缝结构特征定量评价——以川东北侏罗系凉高山组为例

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单位中国石油大学(北京)油气资源与工程全国重点实验室;中国石油大学(北京)地球科学学院;中海石油(中国)有限公司天津分公司;中国石油大庆油田分公司多资源协同陆相页岩油绿色开采全国重点实验室;中国石油大庆油田分公司勘探开发研究院;长江大学地球科学学院;
来源石油与天然气地质
摘要
页岩储集空间研究多聚焦于基质孔隙,对微裂缝的贡献研究相对较少,尚缺乏将多尺度孔-缝结构作为整体开展定量表征的研究。以川东北侏罗系凉高山组不同岩相页岩为研究对象,采用随机森林算法辅助场发射扫描电镜(FE-SEM)进行图像处理,实现了有机-无机孔隙和微裂缝(孔-缝)的自动识别与定量表征,同时,结合扫描电镜大视域图像拼接(SEM-Maps)技术全面刻画了页岩多尺度有机-无机孔-缝的分布特征。结果表明:(1)随机森林模型可有效区分页岩有机质和无机矿物孔-缝,SEM-Maps图像在300μm×300μm视域尺度上具有代表性,能够排除非均质性影响。(2)不同岩相页岩孔-缝结构发育差异显著,中-高有机质纹层状长英质页岩相的孔-缝总面孔率达2.66%,显著高于低有机质层状长英质页岩相(1.66%)和低有机质块状粉-细砂岩相(0.99%)。各岩相孔隙和微裂缝的尺度分布相近,孔隙主要集中在孔径20~1 000 nm区间,微裂缝多分布于孔径200~5 000 nm区间。(3)单组分矿物的成孔、成缝系数的计算结果显示,凉高山组中黏土矿物相比长英质矿物具有更强的成孔、成缝能力。该研究不仅揭示了凉高山组不同岩相多尺度孔-缝结构的发育差异,还优选了具备高孔-缝面孔率和有利孔-缝类型的优势岩相,为页岩油甜点区精细评价与高效开发提供了重要的科学依据。

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