鄂爾多斯盆地云巖地區(qū)山西組泥頁巖巖石類型及儲集空間特征

張忠林， 齊志彬， 張麗霞,3， 尹錦濤,3， 高 潮,3， 姜呈馥,3

( 1. 陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075； 2. 陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司 研究院，陜西 西安 710075； 3. 陜西省頁巖氣勘探開發(fā)工程技術(shù)研究中心，陜西 西安 710075 )

0 引言

頁巖氣是以游離態(tài)和吸附態(tài)賦存于富有機(jī)質(zhì)泥頁巖的烴類氣體，短距離或原位成藏、成藏機(jī)理復(fù)雜、含氣飽和度高、油氣藏隱蔽是頁巖氣主要特征[1-4]。頁巖氣不受常規(guī)圈閉條件制約。人們在頁巖氣富集定量表征、成藏條件等方面開展研究[1-6]；在巖石組構(gòu)對儲層物性影響方面也有一定認(rèn)識，如APLIN A C等[7]、MEINHOLD G等[8]提出無機(jī)礦物組分是儲層滲透性差異的主控因素，DANIEL J R等發(fā)現(xiàn)巖石中有機(jī)質(zhì)是有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育的主要載體[9]，雷裕紅等認(rèn)為巖石中的有機(jī)質(zhì)也是儲層減孔的重要因素[10]，但對巖石組構(gòu)對泥頁巖儲層物性影響的研究較少。

鄂爾多斯盆地為中國大型含油氣盆地之一，是典型的內(nèi)陸坳陷盆地。該盆地在古生界和中生界發(fā)育多套頁巖，其中具有勘探潛力的是上三疊統(tǒng)延長組長7半深湖—深湖相富有機(jī)質(zhì)黑色頁巖和上古生界本溪組、太原組和山西組海陸過渡相頁巖兩套頁巖層系，長7頁巖已取得研究成果，且獲得工業(yè)氣流，本溪組、太原組及山西組突破不大[11-15]。目前，從沉積環(huán)境、有機(jī)地球化學(xué)及熱演化史等方面的研究證實山西組油氣勘探潛力巨大，然而對山西組頁巖儲層物性特征及巖石類型的研究相對較少。以山西組泥頁巖為研究對象，在鄂爾多斯盆地延長地區(qū)17 口測井及巖心等資料的基礎(chǔ)上，通過巖心觀察、偏光顯微鏡、場發(fā)射掃描電鏡、X線衍射分析，探討巖石的無機(jī)、有機(jī)組分及其對儲層物性特征的影響，為該層系的勘探推進(jìn)提供指導(dǎo)。

1 地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地位于華北板塊西緣，盆地面積為25×104km2。地層平緩，傾角小于1°，發(fā)育晉西撓褶帶、伊陜斜坡、西緣沖斷帶、渭北隆起、伊盟隆起和天環(huán)坳陷[16-19]。研究區(qū)位于該盆地伊陜斜坡的東南部(見圖1)。上古生界地層分布廣泛，自下而上發(fā)育石炭系本溪組、太原組，下二疊統(tǒng)山西組、中二疊統(tǒng)下石盒子組、上石盒子組，上二疊統(tǒng)石千峰組。山西組厚度介于50～100 m。山西組分為山1段和山2段，山2段海相沉積特征明顯，山1段以淺湖相沉積為主。巖性上，山1段為湖相富有機(jī)質(zhì)頁巖，山2段為淺海相富有機(jī)質(zhì)頁巖。山西組有機(jī)質(zhì)豐度高，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ2和Ⅲ型為主，處于高成熟—過成熟生氣階段，盆地內(nèi)煤炭、石油、天然氣等礦產(chǎn)資源豐富。根據(jù)有機(jī)地球化學(xué)、熱演化史及巖性等研究成果[20-21]，頁巖氣勘探潛力巨大。

2 樣品和實驗方法

2.1 有機(jī)碳測試

總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)既是烴源巖豐度評價的重要指標(biāo)，也是衡量生烴強(qiáng)度和生烴量的重要參數(shù)，以及影響頁巖天然氣吸附能力和有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育的重要因素?？傆袡C(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)測試由中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所蘭州油氣資源研究中心地球化學(xué)測試部完成。實驗儀器為美國力克(LECO)公司生產(chǎn)的碳硫分析儀(型號為CS-344)，測試樣品編號和結(jié)果見表1。

表1 樣品的總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)測試結(jié)果

2.2 XRD測試

對研究區(qū)36塊樣品進(jìn)行XRD測試分析，利用中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所X線粉晶衍射儀(D/Max-2500 XRD)完成，測試溫度為23 ℃，測試環(huán)境濕度為52%，實驗電壓為40 kV，電流為200 mA。部分樣品的測試結(jié)果見表2。

2.3 顯微觀察

剛性顆粒的粒徑及體積分?jǐn)?shù)對泥頁巖儲層物性存在較大的影響[7]。利用常規(guī)薄片對巖石組構(gòu)特征進(jìn)行觀察，并結(jié)合圖像分析技術(shù)，對山西組泥頁巖中的剛性顆粒在巖石中體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行分析(見表3)。

2.4 孔隙度和孔隙結(jié)構(gòu)測試

分別利用壓汞法和氮氣吸附法對山西組頁巖儲層樣品進(jìn)行孔隙結(jié)構(gòu)和孔隙度分析測試。利用壓汞法分析，將樣品進(jìn)行粉碎處理，研磨篩選至20～35目；利用美國康塔公司壓汞儀Poremaster 33GT測試，測試壓力為0～200 MPa，可測孔徑為7 nm～100 μm，測試結(jié)果見圖2(a-c)。利用氮氣吸附法表征中孔(孔徑為2～100 nm)的孔隙結(jié)構(gòu)，利用美國麥康公司ASAP2020比表面及孔隙度分析儀完成測試，測試結(jié)果見圖2(d-f)，利用BJH模型對N2吸附數(shù)據(jù)解釋孔徑分布。

注: TCCM為黏土礦物總量，對應(yīng)的頁巖類型見表1。

注:對應(yīng)的頁巖類型見表1。

圖2 山西組頁巖樣品高壓壓汞、N2吸附測試結(jié)果Fig.2 Results of high pressure mercury and N2 adsorption in shales of Shanxi Formation

3 巖石類型及物性特征

3.1 巖石類型

鏡下觀察顯示，研究區(qū)樣品的骨架顆粒以石英、長石和巖屑為主，可見大量云母碎屑，顆粒之間充填大量黏土、雜基等。石英和長石為剛性顆粒。巖屑主要為泥質(zhì)巖巖屑，低級變質(zhì)巖巖屑易發(fā)生塑性變形。云母碎屑為塑性顆粒，易發(fā)生塑性變形，部分黑云母在水化后易膨脹變形而充填孔隙。根據(jù)粒徑及剛性顆粒體積分?jǐn)?shù)，可將山西組儲層劃分為粉砂巖質(zhì)頁巖和黏土質(zhì)頁巖，前者剛性顆粒體積分?jǐn)?shù)大于10%，后者剛性顆粒體積分?jǐn)?shù)小于10%。根據(jù)有機(jī)質(zhì)類型和質(zhì)量分?jǐn)?shù)，黏土質(zhì)頁巖進(jìn)一步細(xì)分有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高者(w(TOC)≥1%)為高TOC黏土質(zhì)頁巖，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低者(w(TOC)<1%)為低TOC黏土質(zhì)頁巖。

粉砂質(zhì)頁巖中碎屑顆粒發(fā)育，粒度相對較大，多數(shù)樣品以黏土雜基支撐為主。碎屑顆粒間以點—線接觸為主，顆粒分選較差，分布雜亂，定向性不明顯(見圖3(a))。剛性顆粒體積分?jǐn)?shù)較高，為11.30%～47.45%，平均為21.50%。部分粉砂質(zhì)頁巖樣品，發(fā)育由砂質(zhì)紋層和泥質(zhì)紋層互層而形成的交錯層理和平行層理構(gòu)造，反映水動力較強(qiáng)(見圖3(c))。

低TOC黏土質(zhì)頁巖的黏土礦物非常發(fā)育，石英、長石等碎屑顆粒體積分?jǐn)?shù)明顯少于粉砂質(zhì)頁巖的，且石英、長石等碎屑顆粒偏小，大多為黏土級別(見圖3(b))。巖石整體多為黏土支撐結(jié)構(gòu)，碎屑顆粒雜亂排列，層理構(gòu)造等特征不發(fā)育。剛性顆粒體積分?jǐn)?shù)較低，為4.14%～6.44%，平均為5.44%。

高TOC黏土質(zhì)頁巖的礦物顆粒以黏土級別為主，碎屑顆粒體積分?jǐn)?shù)較少(見圖3(d-f))。見少量石英、長石等碎屑顆粒，邊緣不明顯，多被黏土礦物交代。巖石整體為黏土礦物支撐結(jié)構(gòu)，碎屑顆粒呈漂浮狀，顆粒間被大量黏土礦物充填。部分樣品中，可見黏土礦物受壓實作用而整體順層理方向顯示定向性特征。剛性顆粒體積分?jǐn)?shù)較低，為3.55%～16.55%，平均為8.10%。

圖3 三類巖石樣品典型的結(jié)構(gòu)特征Fig.3 Typical structure characteristics of the three types rocks samples

XRD分析結(jié)果表明：粉砂質(zhì)頁巖中，石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，為42.3%～78.9%，平均為56.5%；長石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～1.1%，平均為0.5%；其次為黏土礦物，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.5%～53.0%，平均為39.1%。低TOC黏土質(zhì)頁巖中，石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)也較高(7.8%～55.6%，平均為45.8%)；黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.5%～59.5%，平均為44.9%；長石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%～1.2%，平均為0.8%。高TOC黏土質(zhì)頁巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的是黏土礦物，為42.5%～62.0%，平均為53.6%；其次為石英，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30.1%～55.5%，平均為40.0%；長石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～2.5%，平均為1.0%。為了定量評價各類巖石類型的巖石組成特征，將長石及石英(長英質(zhì))等剛性顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)統(tǒng)計為一個單元，黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)統(tǒng)計為一個單元，碳酸鹽礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)統(tǒng)計為一個單元，繪制三角圖(見圖4)。由圖4可知，黏土質(zhì)頁巖的黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，粉砂質(zhì)頁巖的長英質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高。三類巖石的碳酸鹽礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)相差不大，因此影響三類巖石物性的組分因素為黏土礦物、長英質(zhì)礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

圖4 不同類型巖石的礦物組成三角圖Fig.4 The mineral composition of different types of rocks

3.2 孔隙類型特征

孔隙類型有粒(晶)間孔、粒(晶)內(nèi)孔和有機(jī)質(zhì)孔[7]。其中，粒(晶)間孔和粒(晶)內(nèi)孔分別指碎屑顆?；虻V物組成的巖石骨架之間或其內(nèi)部發(fā)育的孔隙，有機(jī)質(zhì)孔指與有機(jī)質(zhì)相關(guān)的孔隙。

3.2.1 高TOC黏土質(zhì)頁巖

高TOC黏土質(zhì)頁巖發(fā)育粒間孔、粒內(nèi)孔和有機(jī)質(zhì)孔。

粒間孔：(1)石英等剛性碎屑顆粒邊緣發(fā)育碳酸鹽礦物，石英加大邊溶蝕形成的次生孔隙一般孔徑較大，主要分布在11～178 nm之間，最大可達(dá)1 μm(見圖5(b-c))，高TOC黏土質(zhì)頁巖中，此類孔隙的體積分?jǐn)?shù)高，是主要的儲集空間；(2)黏土礦物碎屑顆粒之間的孔隙主要為狹縫孔，近層理方向分布，孔徑一般為8～63 nm，平均為25.81 nm，較少發(fā)育，且易被瀝青等有機(jī)物充填(見圖5(a))；(3)黏土礦物和石英、碳酸鹽、黃鐵礦等剛性碎屑顆粒之間的粒間孔。

粒內(nèi)孔：(1)黏土層狀礦物粒內(nèi)孔，主要是云母礦物層理縫形成的粒內(nèi)孔，這類孔隙呈狹縫狀，孔徑主要分布在11～89 nm之間，平均為25.67 nm；(2)石英、方解石等剛性顆粒的粒內(nèi)溶孔，形狀多樣，粒徑主要分布在11～126 nm之間，平均為29.31 nm(見圖5(d))；(3)草莓狀黃鐵礦集群中發(fā)育粒內(nèi)孔，多數(shù)可見有機(jī)質(zhì)，孔徑為幾十納米至幾百納米(見圖5(e))；(4)生物化石的骨架內(nèi)部發(fā)育鑄莫孔，化石原始形態(tài)清楚(見圖5(f))，多發(fā)育瀝青。

有機(jī)質(zhì)孔：(1)有機(jī)質(zhì)內(nèi)部孔隙，形態(tài)多不規(guī)則，長條狀至圓形有發(fā)育，連通性差異大，孔徑分布范圍為5～800 nm，主要分布在100 nm左右，整體發(fā)育少(見圖5(g))；(2)無機(jī)礦物與有機(jī)礦物之間接觸面孔隙，受有機(jī)質(zhì)熱演化程度和無機(jī)礦物組合形態(tài)控制，孔徑主要分布在100 nm以上，發(fā)育較多(見圖5(h))。

3.2.2 粉砂質(zhì)頁巖

粉砂質(zhì)頁巖發(fā)育粒間孔和粒內(nèi)孔。

粒間孔：(1)由剛性顆粒(石英及碳酸鹽礦物顆粒)骨架組成的粒間孔隙(見圖5(i-l))；(2)黏土礦物間的狹縫狀粒間孔。石英為支撐顆粒的黏土礦物往往具有月牙形的孔隙形態(tài)，孔徑較大，大量發(fā)育孔徑在20 nm以上的孔隙，主要分布在20～300 nm之間，平均孔徑為80.75 nm；與黏土礦物長軸方向垂直的長條狀碳酸鹽膠結(jié)物能夠形成大量孔隙，孔隙往往具有不規(guī)則的形狀，孔徑相對較大，主要分布在10～100 nm之間，平均孔徑為30.93 nm。黏土礦物形成的狹縫狀孔隙是粉砂質(zhì)頁巖中最主要的粒間孔，孔徑主要分布在8～100 nm之間，平均孔徑為30.34 nm。絮凝狀的黏土礦物形成的孔隙是黏土礦物間以點—面接觸形成的孔隙，孔隙形狀多具有不規(guī)則的特征，孔徑主要分布在20 nm以下，平均孔徑為16.47 nm。

粒內(nèi)孔：(1)云母類礦物粒內(nèi)孔，孔徑主要分布于8～89 nm，平均為23.17 nm；(2)石英粒內(nèi)溶蝕孔，廣泛發(fā)育，主要為橢圓和近圓狀，孔徑為十幾納米到幾微米，主要分布在8～178 nm之間，平均孔徑為40.00 nm(見圖5(m))；(3)碳酸鹽礦物晶內(nèi)溶蝕孔，形狀以圓狀和橢圓狀為主，孔徑較小，主要分布在40 nm以下，平均孔徑為13.59 nm(見圖5(n))；(4)黃鐵礦等含鐵礦物晶內(nèi)溶蝕孔，以圓狀為主，孔徑主要分布在50 nm以下，平均為15.42 nm(見圖5(o))。

粉砂質(zhì)頁巖內(nèi)的有機(jī)質(zhì)孔(見圖5(p))發(fā)育差，當(dāng)碎屑顆粒中剛性顆粒體積分?jǐn)?shù)高時，起到支撐作用，有機(jī)質(zhì)孔才局部發(fā)育。

3.2.3 低TOC黏土質(zhì)頁巖

低TOC黏土質(zhì)頁巖的孔隙類型主要與黏土礦物有關(guān)，主要孔隙類型包括云母粒內(nèi)孔和黏土礦物的狹縫孔(見圖5(q-r))，少量黏碎屑顆粒支撐的黏土礦物粒間孔和溶蝕孔隙(見圖5(s-t))。其中，云母粒間孔的孔徑分布在32～355 nm之間，平均為88.68 nm；黏土狹縫孔的孔徑分布在22～89 nm之間，平均為59.31 nm。

3.3 孔隙發(fā)育

3.3.1 孔徑分布特征

利用壓汞法和N2吸附法測試實驗結(jié)果，分別解釋頁巖孔徑分布結(jié)果(見圖6)，利用孔徑拼接方法[22]進(jìn)行孔徑分布拼接，獲得山西組頁巖在微孔、中孔和大孔上的連續(xù)分布。其方法是在N2吸附和高壓壓汞孔徑分布的疊合區(qū)，以N2吸附法的孔徑分布為準(zhǔn)進(jìn)行拼接。拼接后獲得0.1～10 000.0 nm的孔徑分布曲線(見圖6(c、f、i))。縱坐標(biāo)為dV/dlgd，曲線上某點的數(shù)值可等效為拐點發(fā)育的孔隙數(shù)量，峰值表示在該孔徑下孔隙發(fā)育數(shù)量最大。其中，孔徑大于100 nm的使用壓汞方法測試的結(jié)果，小于100 nm的僅作為N2吸附法的補(bǔ)充資料，孔徑為0.1～2.0 nm的使用二氧化碳吸附法測試，孔徑為2.0～100.0 nm的使用氮氣吸附法測試。

圖5 山西組泥頁巖層系儲集特征Fig.5 The reservoir characteristics of mud shale in Shanxi Formation

(1)高TOC黏土質(zhì)頁巖。樣品46為高TOC黏土質(zhì)頁巖，孔徑分布曲線的峰值為1 nm，屬微孔，形態(tài)為單峰，最大孔徑小于11 μm，孔徑為1～10 μm的孔隙發(fā)育程度較低(見圖6(a-b))。高TOC黏土質(zhì)頁巖中100 nm以下中—大孔貢獻(xiàn)主要的孔隙空間(見圖6(c))。

(2)低TOC黏土質(zhì)頁巖。根據(jù)巖石學(xué)特征，判定樣品18為低TOC黏土質(zhì)頁巖，孔徑主要分布在1 nm以下的微孔及10～1 000 nm的中大孔，后者比例明顯高于前者，分布曲線形態(tài)為多峰(見圖6(d-e))。最大孔徑小于10 μm。孔徑為10～1 000 nm的中大孔貢獻(xiàn)主要的孔隙空間，孔徑整體小于高TOC黏土質(zhì)頁巖的(見圖6(f))。

(3)粉砂質(zhì)頁巖。根據(jù)巖石學(xué)特征，判定樣品6為粉砂質(zhì)頁巖?？讖椒植记€呈多峰狀態(tài)，主要分布在10～1 000 nm的中大孔和1 nm左右的微孔，主要孔隙空間為孔徑100 nm以下的中—大孔，在三類巖石中比例最高(見圖6(g-h))。較低TOC黏土質(zhì)頁巖峰值分布更高，且1～10 μm的峰值區(qū)間明顯高于其他兩類巖石的(見圖6(i))。

圖6 山西組頁巖解釋孔徑分布曲線Fig.6 The pore size distribution curves of samples in Shanxi Formation

3.3.2 孔隙體積組成特征

不同巖石類型中，中孔孔體積在總孔體積中的占比最高，分布在44.6%～71.6%之間，平均為61.1%，其中粉砂質(zhì)頁巖中孔占比主要分布在62.2%～71.6%之間，平均為66.8%，中孔孔體積占比在各巖石類型中最高；低TOC黏土質(zhì)頁巖的中孔占比為60.7%；高TOC黏土質(zhì)頁巖的中孔占比稍低，分布在44.6%～60.9%之間，平均為51.6%。微孔孔體積在總孔體積中的占比較低，主要分布在8.5%～31.2%之間，平均為16.8%，在不同巖石類型中，微孔的占比差異性較大，其中粉砂質(zhì)頁巖的微孔占比分布在8.5%～16.7%之間，平均為10.9%，在三類巖石類型中占比最低；低TOC黏土質(zhì)頁巖的微孔占比為14.4%；高TOC黏土質(zhì)頁巖的微孔占比分布在20.3%～31.2%之間，平均為27.4%，在不同巖石類型中最高；大孔孔體積占總孔體積的比例分布在11.8%～28.2%之間，平均為22.1%，在不同巖石類型間差異性較小，其中粉砂質(zhì)頁巖的大孔占比分布在11.8%～28.2%之間，平均為22.2%；低TOC黏土質(zhì)頁巖的大孔占比平均為25.0%；高TOC黏土質(zhì)頁巖占比分布在18.58%～24.8%之間，平均為21.0%(見圖7)。

圖7 山西組頁巖不同孔徑孔隙體積占比Fig.7 Pore volume ratios of different pore sizes of shales in Shanxi Formation

由圖7可以看出，不同類型巖石總孔隙體積有明顯差異：粉砂質(zhì)頁巖的最高，其次是低TOC黏土質(zhì)頁巖的，高TOC黏土質(zhì)頁巖的最低(見圖7(a))；根據(jù)孔隙大小及絕對孔隙體積，這三類巖石以中孔為主，平均體積依次為0.593(變化范圍為0.421～0.679)、0.480(只有一個樣品)、0.316(變化范圍為0.237～0.418)cm3/102g。此外，雖然大孔絕對體積(三類巖石中平均分別為0.207、0.198、0.129 cm3/102g)和微孔絕對體積均較低(三類巖石中平均分別為0.093、0.114、0.175 cm3/102g)，表現(xiàn)出選擇性發(fā)育的特點，大孔主要發(fā)育于粉砂質(zhì)頁巖和低TOC黏土質(zhì)頁巖，微孔主要發(fā)育于高TOC黏土質(zhì)頁巖。

3.4 儲層物性主控因素

3.4.1 粉砂質(zhì)頁巖

利用主成分分析方法，對13塊粉砂質(zhì)頁巖的孔隙度、礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)、有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、剛性顆粒粒徑/體積分?jǐn)?shù)等參數(shù)進(jìn)行分析，計算不同參數(shù)在主成分1和主成分2上的載荷。主成分1反映剛性顆粒的變化，主成分2反映孔隙度的變化(見圖8(a))。剛性顆粒粒徑、有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和孔隙度在主成分2(孔隙度)的載荷大，分別為0.523、-0.803和0.806，其他小于0.400。在粉砂質(zhì)頁巖中，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)是影響孔隙度的最主要的因素，其次是剛性顆粒粒徑的大小，其他因素對孔隙度的影響較小。剛性顆粒的粒徑與孔隙度相關(guān)關(guān)系好，與w(TOC)分布區(qū)間相關(guān)關(guān)系不大，w(TOC)介于(0～0.2%)、(0.2%～0.5%)和(大于0.5%)，二者的相關(guān)因數(shù)分別為0.90、0.67、0.58(見圖8(b))，剛性顆粒的粒徑是孔隙度的主控因素。

3.4.2 低TOC黏土質(zhì)頁巖

利用主成分分析方法，對低TOC黏土質(zhì)頁巖樣品進(jìn)行分析，石英、長石的體積分?jǐn)?shù)是孔隙度的主控因素(見圖8(c))，微觀特征顯示主要的儲集空間為石英、長石等剛性顆粒組成骨架空間后，與黏土礦物有關(guān)的粒間孔、粒內(nèi)孔及石英膠結(jié)物的溶蝕孔。石英、長石等剛性顆粒的占比越高，孔隙度越高，二者的相關(guān)因數(shù)越高(R2=0.50)(見圖8(d))。

圖8 不同巖石類型孔隙發(fā)育的影響因素Fig.8 The control factors of pores content in different rocks

3.4.3 高TOC黏土質(zhì)頁巖

利用主成分分析方法，對高TOC黏土質(zhì)頁巖樣品進(jìn)行分析，主成分1反映孔隙度的變化，主成分2反映剛性顆粒的變化(見圖9(a))。有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、剛性顆粒粒徑和黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的載荷分別是0.923、-0.942和-0.714，表明3個參數(shù)對孔隙度(主成分1)的影響較大，其他因素的影響相對較小。有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)對高TOC黏土質(zhì)頁巖孔隙度具有正向影響(見圖9(b))，而剛性顆粒粒徑和黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)表現(xiàn)明顯的負(fù)向影響(見圖9(c))。

圖9 高TOC黏土質(zhì)頁巖孔隙發(fā)育的主控因素Fig.9 The control factors influencing pore development of high TOC clay shale

4 結(jié)論

(1)鄂爾多斯盆地云巖地區(qū)山西組泥頁巖層系儲層主要以石英和黏土礦物為主，還有少量長石、菱鐵礦和黃鐵礦，方解石、白云石不發(fā)育。利用巖石學(xué)和有機(jī)質(zhì)類型上的差異，建立山西組泥頁巖層系中主要的巖石類型劃分方案，確定山西組泥頁巖層系主要發(fā)育高TOC黏土質(zhì)頁巖、低TOC黏土質(zhì)頁巖和粉砂質(zhì)頁巖等三類。

(2)山西組泥頁巖層系不同類型巖石中不同類型孔隙的孔徑、主導(dǎo)孔隙類型不同，高TOC黏土質(zhì)頁巖的中孔和微孔最為發(fā)育，大孔孔體積相對最低；低TOC黏土質(zhì)頁巖中孔孔體積相對最低，大孔和微孔孔體積介于粉砂質(zhì)頁巖和高TOC黏土質(zhì)頁巖之間；粉砂質(zhì)頁巖的中孔孔體積相對最高，微孔孔體積最低，中孔孔體積介于低TOC黏土質(zhì)頁巖和高TOC黏土質(zhì)頁巖之間。

(3)高TOC黏土質(zhì)頁巖和粉砂質(zhì)頁巖孔隙發(fā)育受有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響，隨有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，前者孔隙度呈明顯的線性增大趨勢，后者呈線性減少趨勢；低TOC黏土質(zhì)頁巖孔隙發(fā)育的主要因素是石英、長石等剛性顆粒占比，隨剛性顆粒的增加，孔隙度明顯升高。