页岩油气作为常规油气的重要接替能源,在我国原油勘探开发中具有重要作用。渤海湾盆地济阳坳陷沾化凹陷是位于中国东部古近系的富烃凹陷,具有巨大的页岩油资源潜力。但实际开采发现,部分含油性良好的层段未获工业性油流,主要原因在于当前沾化凹陷存在页岩储层中流体与矿物之间复杂相互作用关系认识不清、矿物组分与孔隙结构对流体可动性作用机理不明等问题,这使得不同储层特征对页岩油可动性的影响不同,进而导致产能存在差异。 基于上述现状,本论文选取渤海湾盆地济阳坳陷沾化凹陷沙河街组陆相页岩层系为研究对象,通过岩心薄片观察、XRD全岩衍射、岩石热解、总有机碳分析、镜质体反射率测定等地质地化分析手段分析了研究区矿物组分及沉积构造类型,查明了页岩油的含油性特征和生烃潜力;通过扫描电镜、高压压汞、核磁共振和自发渗吸等实验,结合分形理论明确了沙河街组页岩储层孔隙结构和流体可动性特征等。揭示矿物-孔隙-流体相互作用机理,对储层评价、“甜点段”优选及页岩油勘探开发具有重要意义。 研究表明:((1)依据富有机质/含有机质、纹层状/层状/块状、泥质灰岩/灰质泥岩,将沾化凹陷沙三下亚段页岩划分为5种岩相类型,其中TOC≥2%的富有机质占比71.4%,TOC<2%含有机质占比28.6%;纹层状最发育占比56.5%、层状较发育占比34.8%、块状占比8.7%;方解石含量≥50%的泥质灰岩占比63%,方解石含量<50%的灰质泥岩占比37%;研究区主要以富有机质层状泥质灰岩和含有机质纹层状泥质灰岩为主;(2)研究区方解石表现出亲油特性,其晶间孔-溶蚀孔孔隙网络形成复合疏导通道,增加孔隙连通性,有利于页岩油的流动。石英表现出亲水特性,毛管束缚作用较强,不利于页岩油的流动。而黏土矿物对页岩油可动性的影响与含量有关,以20%为临界值,小于20%时水化膨胀促进微裂缝发育,大于20%时,水化膨胀促进微裂缝发育;(3)孔隙结构定量表征显示,泥质灰岩较灰质泥岩具有更优的孔径分布和连通效率。其中泥质灰岩平均孔喉半径(均值为0.0082μm)大于灰质泥岩((均值为0.0079μm);泥质灰岩中值孔喉半径(均值为0.062μm)大于灰质泥岩(均值为0.0396μm)。泥质灰岩最大进汞饱和度(均值81.71%)大于灰质泥岩(均值78.74%)。 本研究探讨了沾化凹陷沙三下段页岩矿物组分与孔隙结构对页岩油可动性的控制机理,并对研究区页岩油资源进行评价,以期为研究区页岩油勘探开发提供理论依据。