ساختار منافذ و خصوصیات فراکتالی شیل های لاکچین غنی از سازند کنگدی ، Cangdong Sag ، حوضه خلیج Bohai

shouxu pan*، ming Zha ، Changhai Gao ، Jiangxiu qu و Xiujian Ding

• دانشکده علوم زمین ، دانشگاه نفتی چین (چین شرقی) ، چینگدائو ، چین

به منظور بررسی ساختار منافذ و آشکار کردن ماهیت هندسی فراکتال شیل ها ، مجموعه ای از آزمایشات آزمایشگاهی بر روی نمونه های شیل لاکچین که از سازند کنگدی ساخته شده است انجام شد. بر اساس جذب نیتروژن با درجه حرارت پایین ، بخش نازک فلورسنت و میکروسکوپ الکترونیکی اسکن انتشار میدان ، یک طبقه بندی و ارزیابی جامع ساختار منافذ بر روی نمونه های شیل انجام شد. ابعاد فراکتال d₁و د₂(با فشار نسبی 0-0. 45 و 0. 45-1. 00 به ترتیب) از داده های جذب نیتروژن با استفاده از روش فراکتال Frenkel-Halsey-Hill (FHH) بدست آمد. با استفاده از وسایل اضافی تجزیه و تحلیل پراش پرتو X ، تجزیه و تحلیل محتوای کربن آلی کل و تجزیه و تحلیل بلوغ حرارتی ، روابط بین پارامترهای ساختار منافذ ، ابعاد فراکتال ، محتوای TOC و ترکیب مواد معدنی در این مقاله ارائه و مورد بحث قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که منافذ بین ذرات و ریزگردها غالب هستند ، در حالی که منافذ ماده آلی به ندرت یافت می شود. مورفولوژی منافذ در درجه اول با انتهای باز و ساختارهای شکاف شکل نشان داده شده است. از نظر مقیاس منافذ ، بین النهرین و ماکروپورها غالب هستند. مقدار ابعاد فراکتال d₁نمای منافذ کوچک از 2. 0173 تا 2. 4642 با میانگین 2. 1735 متغیر است. مقدار D₂که منافذ بزرگ را از 2. 3616 تا 2. 5981 با میانگین 2. 4960 نشان می دهد. این تعداد کم نشانه ای از چند نوع منافذ و ناهمگونی نسبتاً کم است. علاوه بر این ، D کوچکتر₁مقادیر نشان می دهد که منافذ بزرگ ساختارهای مکانی پیچیده تری نسبت به ساختارهای کوچکتر دارند. نتایج تجزیه و تحلیل همبستگی نشان می دهد که: 1) D₂با سطح خاص سطح خاص اما با قطر منافذ منفی همبستگی مثبت دارد. 2) د₁و د₂به معنای واقعی کلمه هیچ رابطه آشکاری با ترکیب مواد معدنی ، محتوای TOC یا بازتاب ویترینیت نشان نمی دهد (r_o) ؛3) هر دو حجم کل Barrett-Joyner-Halenda (BJH) و سطح خاص سطح خاص با محتوای دولومیت و رابطه منفی با محتوای مواد معدنی فلزی نشان می دهد. این نتایج نشان می دهد که انواع منافذ نسبتاً اندک هستند و تحت سلطه بین النهرین قرار دارند ، و محتوای مواد معدنی شکننده مانند دولومیت و مواد معدنی فلزی ، توسعه ساختار منافذ را کنترل می کنند در حالی که مواد آلی و مواد معدنی رس به دلیل بلوغ حرارتی کم و فراوانی خاک رس تأثیر کمتری دارندمواد معدنی

معرفی

در پاسخ به افزایش هزینه های نفتی در اواخر قرن بیست و یکم ، اکتشاف و بهره برداری از گاز شیل و نفت شیل در چین بیشتر و مهمتر شده است (لو و همکاران ، 2018 ؛ وانگ و همکاران ، 2019). از سال 2010 ، گاز شیل عمدتاً از دریایی در جنوب چین به طور گسترده ای از جمله خصوصیات اساسی زمین شناسی (Zou et al. ، 2019) ، ساختار منافذ (شانگ و همکاران ، 2020a ؛ شانگ و همکاران ، 2020b ؛ شانگ و همکاران ، بررسی شده است.. ، 2020c ؛ لیو و همکاران ، 2020) ، عوامل کنترل تولید (شانگ و همکاران ، 2019 ؛ لیو و همکاران ، 2021) ، و غیره ، اخیراً ، نفت شیل از حوضه های لاکسترین در شمال چین به طور کلی دریافت کرده استتوجه قابل توجه (لو و همکاران ، 2016 ؛ ژائو و همکاران ، 2018 ؛ پو و همکاران ، 2019). با این حال ، ناهمگونی بالاتر ، بلوغ حرارتی پایین تر و توزیع جغرافیایی محدود روغن شیل در چین ، در مقایسه با مخازن نفتی شیل دریایی در آمریکای شمالی چالش های بیشتری را برای توسعه مقرون به صرفه ایجاد می کند (ما و همکاران ، 2021).

اگرچه اصطلاحات روغن شیل و روغن محکم اغلب در گفتمان عمومی به صورت متناوب مورد استفاده قرار می گیرند ، اما سازندهای شیل فقط زیر مجموعه ای از همه سازندهای تنگ نفوذپذیری کم هستند ، که شامل ماسه سنگ ها و کربنات ها و همچنین شیل ها به عنوان منبع تولید روغن محکم (مدیریت اطلاعات انرژی است.، 2013). تعریف پترولوژیکی محدود از شیل ، سنگ رسوبی مخفی ریز دانه ای است که از گل و لای تشکیل شده و با ساختار لمینیت مشخص می شود ، در اکتشافات میدانی ، با این حال ، با توسعه و بهره برداری از نفت و گاز شیل ، به طور معمول به هر سنگ رسوبی ریز دانه ای اشاره داردمحتوای کل کربن آلی (TOC) بیشتر از 1 ٪ ، به روش عملی.

ایالات متحده، محل سازند باکن، سازند ایگل فورد و سازند بارنت، کانون اکتشاف نفت شیل در جهان است (مونتگومری و همکاران، 2005؛ جاروی و همکاران، 2007؛ باستین و همکاران، 2008؛ چالمرز و همکاران..، 2012). همانطور که داستان موفقیت آنها آشکار می شود، نفت شیل به یکی از جذاب ترین منابع غیر متعارف در سراسر جهان تبدیل شده است. بر اساس گزارش EIA منتشر شده در سال 2013، کل ذخایر نفت شیل قابل بازیافت فنی در چین 320 × 10 8 بشکه (حدود 43. 84 × 10 8 تن) است که سومین ذخایر بزرگ در جهان است. با این وجود، استخراج نفت شیل در چین بسیار دشوارتر است. برای مقایسه، نفت شیل در ایالات متحده عمدتاً نفت سبکی است که از شیل‌های دریایی پراکنده و غنی از آلی با بلوغ بالا و ناهمگنی کم تولید می‌شود. در حالی که اکثر نفت شیل در چین نفت نسبتا سنگینی است که از شیل دریاچه‌ای پراکنده و غنی از آلی با بلوغ کم و ناهمگنی بالا تولید می‌شود (Lu et al., 2016). از نظر سنگ شناسی، ترکیب معدنی شیل دریایی در ایالات متحده توسط کوارتز و کربنات بیوژنیک غالب است و اولی شامل سیلیس بیوژن است که با غنی سازی مواد آلی مرتبط است. وقتی صحبت از شیل های دریاچه ای در چین می شود، ترکیب معدنی آنها توسط خاک رس و سپس کوارتز آواری و کربنات شیمیایی غالب است. کوارتز آواری زمینی است، در بیشتر موارد از حمل و نقل مکانیکی ناشی می شود و معمولاً هیچ نشانه ای از منشاء آلی نشان نمی دهد (Nie et al., 2016).

اگرچه چین دارای ذخایر عظیم نفت شیل است، استخراج همچنان یک چالش است. رویکرد توسعه نفت شیل با پارادایم آمریکایی متفاوت است. به نظر من، بزرگترین تفاوت سیستم رسوب گذاری است. با بلوغ حرارتی بالاتر برای اطمینان از اینکه نفت شیل فراوان و سبک با ویسکوزیته کم است، و با ناهمگنی کمتر برای اطمینان از اینکه الگوی فضای ذخیره سازی نفت شیل به راحتی قابل پیش بینی است، نقطه محوری اکتشاف نفت شیل دریایی منفذ است. ساختاردر مقایسه با شیل های دریایی، شیل های دریاچه ای در چین با محیط رسوبی به سرعت قابل تغییر، بلوغ نسبتا کم و ضخامت محدود مشخص می شوند (لیو و همکاران، 2015؛ ما و همکاران، 2021). ناهمگنی بالای شیل دریاچه ای منجر به خواص سنگ های مختلف می شود و بنابراین، ساختار منافذ ناهمگن و عوامل کنترل کننده آن نیاز به مطالعه و درک دارد.

از آنجا که نظریه فراکتال توسط مندلبروت (1982) مطرح شد ، ثابت شده است که برای توصیف کمی ناهمگونی هندسه های طبیعی که به طور طبیعی اتفاق می افتد بسیار مفید است. Katz و Thompson (1985) از این تئوری حمایت کردند و ویژگی های فراکتال را در چندین ماسه سنگ تأیید کردند. آنها بعد فراکتال را با استفاده از SEM و داده های نوری محاسبه کردند و پیش بینی تخلخل صحیح را بر اساس تجزیه و تحلیل فراکتال ارائه دادند. علاوه بر این ، این آزمایش از تامپسون (1991) اهمیت توصیف هندسه منافذ سنگ رسوبی با ابعاد فراکتال را نشان داد. جدا از تأیید هندسه فراکتال رسانه های متخلخل ، سه رویکرد اندازه گیری بعد فراکتال تعمیم داده شد: 1) روشهای گسسته (Mandelbrot ، 1982 ؛ Orford and Wally ، 1983 ؛ Kartz and Thompson ، 1985 ؛ Krohn and Thompson ، 1986) که از حاکمان استفاده می کننداز طول های مختلف برای اندازه گیری ابعاد فراکتال یک شی ، دقیقاً مانند اندازه گیری فراکتال خط ساحلی در همان ابتدا. 2) روشهای پراکندگی (Freltoft et al. ، 1986 ؛ Rojanski et al. ، 1986 ؛ Sinha et al. ، 1988 ؛ Hurd et al. ، 1989) که از اشعه ایکس با زاویه کوچک یا پراکندگی نوترونی برای مطالعه طیف گسترده ای استفاده می کنند(مقیاس طول 0. 5-50 نانومتر) از سیستم های بی نظم. 3) روشهای جذب (Avnir et ، al. ، 1983 ؛ Pfeifer and Avnir ، 1984) که هندسه فراکتال را در مقیاس مولکولی مشخص می کند.

تئوری فراکتال برای طبقه بندی اندازه منافذ و ارزیابی مخزن با استفاده از داده های تصویربرداری SEM ، جذب نیتروژن ، نفوذ جیوه و رزونانس مغناطیسی هسته ای برای تعیین کمیت ویژگی های فراکتال و ناهمگونی مخازن شاخص استفاده شده است (Lai & Wang ، 2015 ؛ Yang et al.، 2016 ؛ Sun et al. ، 2017 ؛ Ma et al. ، 2021). ما مطالعه خود را بر اساس تئوری Frenkel-Halsey-Hill (FHH) و رویکرد سطح سطح Brunauer-Emmett-Teller (BET) برای به دست آوردن بعد فراکتال ، بر اساس نظریه Frenkel-Halsey-Hill (FHH) انجام دادیم.

چندین روش برای محاسبه ابعاد فراکتال از نتایج تجربی جذب نیتروژن ارائه شده است. در میان آنها ، یک همبستگی تجربی ، که بر اساس مدل Frenkel-Halsey-Hill توسعه یافته است ، توسط بسیاری از محققان شهادت داده شده و به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته است. معادله در زیر نشان داده شده است:

جایی که V حجم گاز جذب شده تحت فشار تعادل P است. حرفهای₀حجم جذب شده لایه مونومولکولی گاز است. پ₀فشار اشباع گاز است. A ، نماینده قانون است که به عنوان شیب خط روند در LNV در مقابل LN به دست می آید (LN (P (P)₀/p)) طرح ، داشتن ارتباطی با ابعاد فراکتال D و مکانیسم جذب.

پس از شروع جذب گاز ، نیروی جذب عمدتا نیروی ون د واال بین جامد و گاز است و رابطه بین ابعاد فراکتال d و شیب A است:

در معادله ، تنش سطح برای آن حساب نمی شود. اما هنگامی که فشار نسبی افزایش می یابد ، اثر تنش سطح بین مایع و گاز دیگر ناچیز نیست ، پس معادله می شود:

به منظور توصیف توزیع اندازه منافذ (PSD) و تخلخل کل رسانه های متخلخل ، تعدادی از روشها توسط محققان قبلی تهیه شده است. از روشهای تهاجم سیال ، از جمله جذب گاز و نفوذ جیوه فشار قوی (MICP) استفاده می شود. علاوه بر این ، رزونانس مغناطیسی هسته ای (NMR) ، توموگرافی رایانه ای با اشعه X میکرو فوکوس (CT اشعه ایکس) ، SEM و TEM (میکروسکوپ الکترونی عبوری) ابزارهای محبوب برای خصوصیات ساختار منافذ هستند (لو و همکاران ، 2016). نکته آخر اینکه جذب نیتروژن با دمای پایین به عنوان روشی مؤثر برای توصیف ساختار منافذ در مقیاس نانومتر به میکرومتر شناخته می شود.

منافذ مطابق استاندارد ارائه شده توسط IUPAC (اتحادیه بین المللی شیمی خالص و کاربردی) در سال 1985 ، میکروپورها (2 نانومتر) به سه نوع طبقه بندی می شوند. ادعا می شود که اشکال مختلف حلقه های هیسترزیس در 77. 35 K اغلب با ساختارهای مختلف منافذ مشخص می شوند.

در آزمایش جذب نیتروژن ، مولکولهای نیتروژن متصل به سطح منافذ تحت فشار گاز مجبور می شوند. این اتفاق برای تک لایه ها و چند لایه رخ می دهد (Sing ، 2001). مولکول های گاز یک لایه یک لایه در صفر فشار نسبی اولیه گاز تشکیل می دهند (P/P₀= 0) و شروع به پر کردن کوچکترین منافذ کنید. با افزایش فشار ، آنها تمایل دارند منافذ به طور فزاینده ای بزرگتر را پر کنند تا اینکه کل چند لایه تا انتهای فرآیند جذب اشباع شود. دفع فرآیند معکوس جذب در هنگام کاهش فشار ، یعنی دفع با بزرگترین منافذ شروع می شود و با کوچکترین آنها به پایان می رسد. هنگامی که فرآیند دفع کامل شد ، تراکم مویرگی باعث ایجاد حلقه هیسترزیس می شود (شکل 1).

شکل 1 . شماتیک جذب/دفع نیتروژن (MA ، 2016).

از طرح حجم جاذب در مقابل فشار نسبی که نشان دهنده هر دو فرآیند جذب نیتروژن و دفع است ، برای تمایز انواع منافذ مختلف مطابق با طبقه بندی SING که از طبقه بندی De Boer از حلقه های هیسترزیس مشتق شده است استفاده شد (De Boer and Lippens ، 1964 ؛ Sing et al.، 2001). چهار الگوی نظری (H1 از طریق H4) از حلقه های هیسترزیس (واگرایی منحنی) که با چهار شکل منافذ معمولی (استوانه ای ، جوهر بطری ، شکاف و گوه) مطابقت دارد ، در شکل 2 نشان داده شده است.

شکل 2 . چهار الگوی حلقه هیسترزیس و اشکال منافذ مربوطه آنها (اصلاح شده از Sing et al. ، 1985).

مطالعات قبلی در مورد عضو دوم سازند کنگدی عمدتا بر ژئوشیمی و پتانسیل تولید هیدروکربن متمرکز شده است (Pu et al. ، 2016 ؛ Yang et al. ، 2018 ؛ Zhou et al. ، 2019 ؛ Xin et al. ، 2021) ، اما چندان زیاد نیست. در مورد ساختار منافذ به ویژه در نانوذرات ذکر شده است. به همین دلیل ، خصوصیات ساختار منافذ و ناهمگونی شیل ها ضعیف درک شده بود. در این مقاله ، ما از روشهای جذب نیتروژن Fe-SEM و دمای پایین برای توصیف ساختار منافذ شیل عضو دوم تشکیل کنگدیان استفاده کردیم و پس از آن بعد فراکتال را بر اساس تئوری FHH محاسبه کردیم. در پایان ، ما در مورد خصوصیات فراکتال و عوامل کنترل کننده آنها در نمونه های شیل بحث کردیم. علاوه بر این ، ما روابط بین ابعاد فراکتال ، ترکیبات مواد معدنی و ساختار منافذ و ارزش عملی ابعاد فراکتال را مورد بررسی قرار دادیم.

زمین شناسی

Cangdong SAG یک واحد زیر فشار بین قاره ای از افسردگی Huanghua است که با ارتقاء Cangxian در غرب ، Xuhei برجسته در شرق و برجسته کنگدی در شمال (شکل 3). عضو دوم سازند کنگدی هنگامی که Cangdong Sag یک حوضه دریاچه داخلی محصور بود ، سپرده شد. این رسوبات ریز دانه از سنگ مودون تیره ، سیلتستون تختخواب متوسط و دولومیت آرگیل تشکیل شده است (پو و همکاران ، 2016 ؛ ژائو و همکاران ، 2019 ؛ ژو و همکاران ، 2019). اکتشافات هیدروکربن در سالهای اخیر و چندین چاه نفتی خوب تولید شده از عضو دوم سازند کنگدی در Cangdong SAG نشان دهنده پتانسیل روغن شیل عالی است.

شکل 3. نقشه ستون Cangdong SAG و سنگ شناسی عضو دوم سازند کنگدی (اصلاح شده بر اساس ژائو و همکاران ، 2018).

مواد و روش ها

نمونه ها

نمونه های 10shale از Well GX ، Well GY و Well GZ انتخاب شدند. هر سه چاه از این منطقه با تولید روزانه روغن از 30T تا 60T قرار دارند.

رویکرد تجربی

مجموعه ای از آزمایشات آزمایشگاهی بر روی این نمونه ها ، یعنی کل کربن آلی (TOC) ، بازتاب ویترینیت انجام شد (r_o) ، تجزیه و تحلیل XRD ، جذب نیتروژن با دمای پایین.

تجزیه و تحلیل XRD ، TOC و RO

تقریباً 5 گرم از هر نمونه شیل به مش 40-60 پودر شد و سپس با اتانول مخلوط شد. این مخلوط زمین دستی بود و سپس برای تجزیه و تحلیل XRD روی اسلایدهای شیشه ای پوشانده شد. این تکنیک آماده سازی برای برآورد نیمه کمی از درصد مواد معدنی در نظر گرفته شده است. پراش سنج Bruker Axs D8-Focus با تابش CUK α (40 کیلو ولت ، 40 میلی آمپر) و فیلتر نیکل برای جمع آوری داده های XRD استفاده شد. محتوای معدنی نسبی با توجه به قله های اصلی هر ماده معدنی و اصلاحات لورنتز و قطبش برآورد شد (چالمرز و بوستین ، 2008).

در مرحله بعد ، تقریباً 30 میلی گرم از هر نمونه به 80-200 مش پودر شد ، با محلول 5 ٪ هیدروکلراید ، جدا شد و سپس در آماده سازی برای تجزیه و تحلیل TOC به مدت 36 ساعت خشک شد. از آنالایزر کربن و گوگرد LECO CS-230 برای تعیین میزان TOC استفاده شد.

برای r_oتجزیه و تحلیل ، نمونه های شیل به برش های 1 mm 5 5 5 و صیقلی برش داده شدند. روغن غوطه ور و نور غوطه ور و نور تک رنگ (طول موج 546 نانومتر) نیز تهیه شد. از میکروسکوپ Zeiss و یک میکروفوتومتر MPV-I برای اندازه گیری R استفاده شد_oبشرحداقل 10 اندازه گیری برای هر نمونه انجام شد.

تجزیه و تحلیل FE-SEM

ظرفیت بزرگنمایی زیاد میکروسکوپ الکترونی ساده و برای مشاهده مستقیم اندازه ها ، شکل ها و توزیع منافذ میکرو نانو مؤثر است. تصاویر ثانویه الکترون (SE) از سطوح شیل خشن و شکسته ، اطلاعات بافتی با وضوح بالا را ارائه می دهد و امکان شناخت و توصیف ویژگی های در مقیاس بزرگتر را فراهم می کند (Slatt and O’Brien. ، 2011). نمونه های شیل به برش های تقریباً 10 میلی متر × 10 میلی متر × 3 میلی متر برش داده شدند و سپس با AU پوشانده شدند تا از شارژ الکترواستاتیک جلوگیری شود. تجزیه و تحلیل FE-SEM با یک میکروسکوپ الکترونی اسکن انتشار میدان سرد (S4800 ، هیتاچی ، ژاپن) در حداکثر بزرگنمایی 800 K انجام شد. ترکیب عنصر مواد معدنی توسط یک طیف سنج EDS مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.

تجزیه و تحلیل جذب نیتروژن

نمونه های شیل به مش 40-60 خرد شدند. سپس نمونه های پودر شده توسط متانول و تولوئن تمیز شدند تا اینکه تولوئن داغ که در آن نمونه ها به مدت 12 ساعت غوطه ور شدند کاملاً شفاف شدند. پس از این ، نمونه ها در دمای محیط خشک شدند. 0. 35-0. 40 گرم از نمونه های پودری در خلاء در دمای 10 درجه سانتیگراد جدا شد تا هرگونه رطوبت و فرار از آن از بین برود. پس از آن ، تست های جذب نیتروژن با دمای پایین با استفاده از آنالایزر میکرورومریتیک Tristar II 3020 با دیافراگم قابل اندازه گیری 3. 5-300 نانومتر و حداقل سطح خاص قابل تشخیص 0. 01 متر 2 /گرم انجام شد. مساحت سطح منافذ خاص بر اساس تئوری Brunauer-Emmett-Teller (BET) محاسبه شد (Brunauer et al. ، 1938) ، و حجم منافذ با استفاده از روش Barrett-Joyner-Halenda (BJH) محاسبه شد (Barrett et al. ،1951).

نتایج

ترکیب مواد معدنی و ژئوشیمی ارگانیک

نتایج تجزیه و تحلیل اشعه ایکس نشان می دهد که شیل های موجود در منطقه مورد مطالعه دارای ترکیب مواد معدنی پیچیده ای هستند که شامل کوارتز ، آلبیت ، دولومیت ، کربنات ، آنالسیت و مواد معدنی خاک رس است و هیچ یک از این مواد معدنی غالب نیست. میانگین محتویات مواد معدنی فلزی (کوارتز و آلبیت) ، مواد معدنی کربنات (دولومیت) ، کلسیت ، آنیاسیت و خاک رس به ترتیب 43. 59 ، 22. 69 ، 14. 71 ، 9. 90 و 8. 40 ٪ است. علاوه بر این ، محتوای بسیار جزئی از پیریت همراه با mirabilite و هالیت (شکل 4J) وجود دارد ، که به نظر می رسد زیر میکروسکوپ نوری و نوار شکل زیر میکروسکوپ الکترونیکی به شکل گرد است (شکل 5C). نتایج نشان می دهد محتوای بالای مواد معدنی شکننده و محتوای کم مواد معدنی رس ، نمایانگر رسوب مخلوط حوضه دریاچه کوچک است.

شکل 4. مورفولوژی مشاهده شده از مواد معدنی اصلی در نمونه های شیل تحت FE-SEM.

شکل 5انواع منافذ و مورفولوژی نمونه های شیل تحت FE-SEM.

محتوای TOC از همه نمونه های شیل از 1. 02 تا 5. 32 ٪ با مقدار متوسط 3. 26 ٪ است. انواع کروژن II است₁و ii₂با توجه به طرح صلیب t_حداکثر(دمایی که در آن قله دوم (S2 یا HI) در طول تجزیه و تحلیل صخره ای مشاهده می شود) و شاخص هیدروژن (HI) (ژائو و همکاران ، 2018). r_oمقادیر در محدوده 0. 67-1. 05 ٪ است. با توجه به این واقعیت که t_حداکثردر درجه اول بالاتر از 440 درجه سانتیگراد توزیع می شود ، نمونه های شیل بلوغ کم از منطقه مورد مطالعه بیشتر در پنجره روغن است (ژائو و همکاران ، 2018).

کوارتز A-uthigenic (خوب GX ، 3،024. 90m) ؛دانه B-albite (خوب GX ، 3،141. 57m) ؛C-albite دانه با سطح فرسایش یافته (چاه GX ، 3،057. 94m) ؛کریستال کلسیت D-eroded (Well GX ، 3،147. 5m) ؛دولومیت الکترونیکی E-uthengenic (خوب ، 3،885. 27 متر) ؛microcrystals dolomite (خوب ، 3،893. 38 متر) ؛G-Clustered Analcite (Well Gz ، 4،113. 02m) ؛H-Monocrystal Analcite (Well Gz ، 4،113. 02m) ؛کریستال I-analcite که توسط مواد معدنی خاک رس (چاه GZ ، 4،114. 31m) گیره شده است. مونوکریستال J-Bar شکل پیریت به همراه میرابیلیت (Well GZ ، 4،119. 15m) ؛پر کردن K-Pyrite در ریزگردها تکتونیکی (Well GZ ، 4،124. 60m) ؛L-Monocrystals از پر کردن پیریت (منطقه بزرگ شده از تصویر K).

Qtz-Quartz ؛ALB-ALBITE ؛کال کلیت ؛dol-dolomite ؛anl-anacite ؛مواد معدنی خاک رس ؛py-pyrite ؛میر میرابیلیت.

ساخت منافذ

انواع منافذ و مورفولوژی

طبق مطالعات FE-SEM ، منافذ موجود در منطقه مورد مطالعه به چهار نوع طبقه بندی می شوند: منافذ بین ذرات ، منافذ داخل ذرات ، منافذ ماده آلی و ریزگردها. با در نظر گرفتن نتایج مشاهده بخش نازک فلورسنت ، می توان نتیجه گرفت که منافذ بین ذرات بین مواد معدنی اتوژنیک ، مانند دولومیت و آنالسیت ، فضای اصلی ذخیره سازی روغن شیل است.

بخش نازک A-Florescent ، Interpores فراوان در دولومیت لایه ای (Well GX ، 3،147. 50 متر). بخش نازک Bllorescent ، Interpores فراوان در آنالسیت لایه ای (Well GX ، 3،057. 94m) ؛بخش نازک C-florescent ، خوشه های شعاعی پیریت (خوب GY ، 3،885. 27m) ؛میکروسکوپ الکترونیکی D اسکن ، Interpores انحلال نامنظم بین دولومیت ها (Well GX ، 3،024. 90m). میکروسکوپ الکترونیکی اسکن الکترونیکی ، میانبرهای شکاف شکل بین دولومیت ها (چاه GZ ، 4،114. 13m). میکروسکوپ الکترونیکی F-Scanning ، interpores شکل شکل بین آنالسیت ها (Well GZ ، 4،113. 02m). میکروسکوپ الکترونیکی G-Scanning ، Intrapores انحلال درون دولومیت ها (خوب GY ، 3،885. 27 متر). میکروسکوپ الکترونیکی H-Scanning ، داخل رحمی بین مواد معدنی رس (چاه GX ، 3،057. 94m). میکروسکوپ الکترونیکی اسکن I ، داخل صفاقی بین ریزگردها دولومیت (Well GZ ، 4،124. 60m). میکروسکوپ الکترونیکی J-Scanning ، منافذ ماده آلی اولیه در باکتری ها و جلبک ها (چاه GX ، 3،024. 90m). میکروسکوپ الکترونیکی K-Scanning ، میکروفراکت تکتونیکی با هواپیمای فرسایش یافته (Well GX ، 3،141. 57m). میکروسکوپ الکترونیکی L-Scanning ، یک میکروفیک تکتونیکی زیگزاگ شده (خوب GY ، 3،893. 38 متر).

1) منافذ بین ذرات.

منافذ بین ذرات به طور عمده به فضای باقیمانده پس از رسوب یا تغییر دیاژنتیک اشاره می کنند (جی و همکاران ، 2016) ، که در رسوبات کم عمق و کم عمق کاملاً متداول هستند (Louckks et al. ، 2012). با توجه به تغییر دیاژنتیک ضعیف ، بلوغ حرارتی کم و محتوای بالای مواد معدنی شکننده موجود در نمونه های شیل ، اعتقاد بر این است که منافذ بین ذرات در منطقه مورد مطالعه فراوان است ، احتمالاً دارای دیافراگم چند ضلعی یا شکاف شکل پشتیبانی شده توسط مواد معدنی سفت و سخت مانند دولومیت وAnalcite (شکل 5D ، شکل 5E ، شکل 5F). با این حال ، مواد معدنی فلزی از جمله کوارتز و آلبیت اغلب با مواد معدنی خاک رس و مواد آلی مخلوط می شوند زیرا بیشتر آنها از رسوبات مبهم ترژنی ناشی می شوند ، که منجر به محدود کردن فضای ذخیره سازی مؤثر برای روغن شیل می شود. شایان ذکر است که منافذ غالب درون ذرات بین کریستال های دولومیت که از اشکال نسبتاً منظم استفاده می کنند به خوبی حفظ و متصل می شوند و یک شبکه منافذ مؤثر را تشکیل می دهند. این را می توان به وضوح از مشاهده بخش نازک فلورسنت مشاهده کرد.

2) منافذ داخل ذرات.

منافذ داخل ذرات آنهایی هستند که در ذرات معدنی یا ذرات ماده آلی هستند. برخی از آنها منافذ اصلی در اصل هستند ، اما بیشتر آنها منافذ ثانویه هستند که در فرآیند دیاژنتیک تشکیل می شوند. منافذ داخل ذرات در درجه اول منافذ انحلال در دانه های کربنات هستند. آنها معمولاً به صورت نامنظم با اندازه های چند تا صدها نانومتر به صورت نامنظم شکل می گیرند و به صورت بی نظمی توزیع می شوند (شکل 5G). علاوه بر این ، منافذ داخل جمجمه در دولومیت میکروکریستالی و همچنین منافذ کشیده بین لایه های مواد معدنی رس (منافذ بین دانه ای درون ایلیت فلوک و کلریت به شکل برگ) نیز می تواند در منطقه مورد مطالعه مشاهده شود (شکل 5H ، شکل 5i).

3) منافذ ماده آلی.

منافذ ماده آلی منافذ داخل ذرات موجود در یک ماده آلی است که به عنوان فضای حباب شکل ، نوار شکل یا بیضی شکل با بی نظمی ظاهر می شوند. دو نوع مجزا از منافذ ماده آلی مشخص شده است: منافذ ماده آلی اولیه مرتبط با نوع کروژن که حتی قبل از رسوب وجود دارد ، و منافذ ثانویه ناشی از بلوغ آلی و اخراج هیدروکربن (Curtis et al. ، 2012 ؛ Louckks et al. ،2012 ؛ رید و همکاران ، 2014). منافذ ماده ارگانیک بسیار کمتر متداول است ، به خصوص با شیرهای دریایی بسیار بالغ در اقشار پالئوزوئیک جنوبی چین مقایسه می شود. از آنجا که باکتری ها و جلبک ها منبع حاکم بر ماده آلی هستند (یانگ و همکاران ، 2018) و بلوغ شیل کم است ، بنابراین منافذ لانه زنبوری ، منافذ نواری شکل و منافذ مانند حباب را می توان مشاهده کرد (شکل 5J).

ریزگردها به طور عمده شامل شکستگی های تکتونیکی ناشی از استرس تکتونیکی و شکستگی های انقباض ناشی از سه پدیده ممکن ، اخراج هیدروکربن از ماده آلی ، کم آبی بدن مواد معدنی رس و تبلور مجدد مواد معدنی در فرآیند دیاژنتیک است. در منطقه مورد مطالعه ، ریزگردها تکتونیکی به طور مرتب با هواپیمای شکستگی صاف شکل می گیرند ، به طور گسترده توزیع می شوند ، به خوبی توسعه یافته و معمولاً با پیریت در میکرون تا مقیاس دسیومتر پر می شوند (شکل 5K ، شکل 5L). این امر به این دلیل است که Cangdong Sag در اوایل پالئوژن هنگام سپردن شیل ها ، پرش های قوی و مداوم را تجربه کرده بود (چن و همکاران ، 2016 ؛ لوو و همکاران ، 2017). در مقابل ، ریزشهای کوچک شدن به دلیل کمترین بلوغ و میزان کم مواد معدنی رس که در نمونه های شیل یافت می شود ، کمتر متداول است. ریزگردها تکتونیکی اغلب به خوبی با انواع دیگر منافذ در ارتباط هستند و شبکه حمل و نقل پیچیده و در عین حال مؤثر را تشکیل می دهند ، بنابراین به طور قابل توجهی نفوذپذیری شیل را بهبود می بخشد.

توزیع اندازه منافذ

مشخص شده است که شیل ها در منطقه مورد مطالعه عمدتاً از نوع حلقه هیسترزیس نوع H3 استفاده می کنند. برای بیشتر نمودارهای ثبت شده ، منحنی جذب هنگامی که فشار نسبی از 0 به حدود 0. 1 افزایش می یابد ، صعود جزئی را نشان می دهد و استنباط حضور اسمی میکروپورها را نشان می دهد. بین 0. 1 تا حدود 0. 8 ، منحنی جذب به حاشیه و تقریباً خطی بالا می رود ، نشان می دهد که منافذ باریک یا شکاف شکل اکثریت را تشکیل می دهد. شروع یک خم تیز در حدود 0. 8 و فراتر از 0. 9 Skyrockets منحنی به بی نهایت رخ می دهد ، به این معنی که منافذ دارای انتهای باز هستند. دفع فرایند این روند را محفوظ می دارد ، اما شکاف بین منحنی جذب را به تراکم مویرگی می اندازد. در نتیجه ، نتایج آزمایشات جذب نیتروژن نشان می دهد که در منطقه مورد مطالعه ، مصالح ذرات صفحه مانند باعث ایجاد منافذ شکاف باز به شکل شیل ها می شوند.

از مدل Brunauer-Emmett-Teller برای محاسبه سطح خاص نمونه های شیل استفاده شد. بر اساس مدل Barret-Joyner-Halenda ، منحنی های جذب به منظور به دست آوردن توزیع اندازه منافذ ترسیم می شوند (شکل 6 ، 7).

شکل 6. سپس₂آزمایش جذب/دفع در دمای پایین (77 K) برای نمونه های شیل جمع آوری شده از منطقه مورد مطالعه.