四川盆地元壩地區(qū)自流井組頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征

姜 濤，金之鈞，劉光祥，胡宗全，劉全有，劉忠寶，王鵬威，王濡岳，楊 滔，7，王冠平

(1.北京大學(xué) 造山帶與地殼演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100871； 2.北京大學(xué) 石油與天然氣研究中心，北京 100871；3.頁(yè)巖油氣富集機(jī)理與有效開(kāi)發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083； 4.中國(guó)石化 頁(yè)巖油氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083； 5.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院，北京 100037； 6.北京大學(xué) 能源研究院，北京 100871； 7.中國(guó)石化 河南油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，河南 鄭州 450046)

頁(yè)巖氣是主體賦存于暗色泥頁(yè)巖或者炭質(zhì)泥巖地層，以及頁(yè)巖層段內(nèi)部的砂巖、灰?guī)r等薄夾層中，主要以吸附、游離或溶解狀態(tài)賦存的天然氣聚集，有著資源豐度低、發(fā)育面積廣、“自生自儲(chǔ)”、需要先進(jìn)的石油工程技術(shù)方可商業(yè)開(kāi)采的特點(diǎn)[1-2]。21世紀(jì)以來(lái)，美國(guó)“頁(yè)巖氣革命”的成功，影響了世界能源格局[3]。中國(guó)富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖分布范圍廣，發(fā)育層位多，蘊(yùn)含著巨大的頁(yè)巖氣資源[4-7]。目前，海相頁(yè)巖層段已在四川盆地及周緣地區(qū)取得重大突破[8-9]，陸相頁(yè)巖層段在鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組、四川盆地元壩地區(qū)自流井組也獲得了很好的測(cè)試產(chǎn)能效果[8,10]，已成為中國(guó)重要的油氣勘探接替領(lǐng)域之一。

頁(yè)巖儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)影響著頁(yè)巖氣的賦存相態(tài)和儲(chǔ)集能力[11-12]，主要研究?jī)?nèi)容圍繞著孔隙的類型、大小、形態(tài)、孔體積、比表面積、空間分布以及連通性等方面進(jìn)行[12-16]。國(guó)內(nèi)外研究頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的技術(shù)手段有很多種，主要可分為兩大類，一類是利用光學(xué)顯微鏡、透射電子顯微鏡(TEM)和掃描電子顯微鏡(SEM)等微區(qū)觀察技術(shù)對(duì)泥頁(yè)巖中的孔隙進(jìn)行直接觀察，獲取圖像并進(jìn)行分析，以獲得泥頁(yè)巖中孔隙信息的直接觀測(cè)法，這種方法觀察的區(qū)域較小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的代表性具有一定限制，因而一般只用作定性分析[17-19]；另一類是利用氣體吸附、高壓壓汞和小角/超小角散射等試驗(yàn)方法對(duì)頁(yè)巖樣品進(jìn)行定量分析，獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，以獲得泥頁(yè)巖中孔隙信息的間接測(cè)量法。前人研究表明，測(cè)量法中的高壓壓汞法在研究大孔與有效孔隙度測(cè)定方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，而N2吸附在表征中孔方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，CO2吸附則主要用來(lái)表征微孔，而小角/超小角中子散射解釋難度大，使用范圍有限[17,20-23]。各種方法在孔徑表征的范圍上有所差異，綜合使用才可以更有效地對(duì)頁(yè)巖樣品孔隙特征進(jìn)行刻畫(huà)。

元壩地區(qū)已有多口鉆井測(cè)試獲得頁(yè)巖氣流，但不同井產(chǎn)量及儲(chǔ)層含氣性差異較大，已有大量研究證實(shí)，頁(yè)巖孔隙形態(tài)、大小及連通性等對(duì)頁(yè)巖氣富集具有重要影響[24]。為此，本文以元壩地區(qū)YL4井自流井組頁(yè)巖為例，采用總有機(jī)碳含量、全巖X衍射、N2吸附-高壓壓汞孔徑聯(lián)合實(shí)驗(yàn)以及氬離子拋光-掃描電鏡等多種實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量表征，并研究其影響因素。

1 地質(zhì)背景

元壩地區(qū)位于四川盆地北部龍門(mén)山北段前緣，北鄰米倉(cāng)山-大巴山前陸沖斷帶，南接川中低緩構(gòu)造帶[25-27]。研究區(qū)從基底形成到晚期造山成盆先后經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。燕山期以來(lái)，受周緣構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，形成了南部蒼溪-巴中低緩構(gòu)造帶、東部通江凹陷、東北部池溪凹陷、通南巴背斜和西北部九龍山背斜，構(gòu)造變形強(qiáng)度總體較弱[25,27](圖1)。

元壩地區(qū)自流井組(J1z)為一套三角洲-湖泊相沉積，巖性主要為砂巖、介殼灰?guī)r與泥頁(yè)巖的不等厚互層，自下而上分為珍珠沖段、東岳廟段、馬鞍山段和大安寨段，富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖主要發(fā)育于東岳廟段與大安寨段[28-31](圖1c，d)。

圖1 四川盆地元壩地區(qū)主要鉆井平面位置及自流井組頁(yè)巖層段地層柱狀圖

2 樣品采集與測(cè)試

本次研究的13個(gè)樣品均采自元壩區(qū)塊南部元陸4井，1—6號(hào)為東岳廟段樣品，7—13號(hào)位大安寨段樣品。進(jìn)行了有機(jī)地球化學(xué)及巖石礦物組分和儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)等方面的實(shí)驗(yàn)，具體包括總有機(jī)碳含量(TOC)、全巖X衍射(XRD)、N2吸附-高壓壓汞孔徑聯(lián)合實(shí)驗(yàn)和氬離子拋光掃描電鏡(FE-SEM)分析。

總有機(jī)碳含量(TOC)依據(jù)GB/T 19145—2003沉積巖中總有機(jī)碳的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用CS-200碳硫分析儀完成；全巖X衍射(XRD)依據(jù)SY/T 5163—2010沉積巖中粘土礦物和常見(jiàn)非粘土礦物X衍射分析方法在X衍射儀D8 Advance上完成；氬離子拋光掃描電鏡(FE-SEM)分析是依據(jù)SY/T 5162—2014巖石樣品掃描電子顯微鏡分析方法，應(yīng)用聚焦離子束掃描電鏡Helios 650完成的；N2吸附-高壓壓汞孔徑聯(lián)合實(shí)驗(yàn)依據(jù)NB/T 14008—2015頁(yè)巖全孔徑分布的測(cè)定壓汞-吸附聯(lián)合法，壓汞部分應(yīng)用微孔結(jié)構(gòu)分析儀AUTO PORE IV 9520完成，吸附部分應(yīng)用比表面及孔隙率儀JW-BK22完成，根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 19587—2004氣體吸附BET法測(cè)定固態(tài)物質(zhì)比表面積的規(guī)定，頁(yè)巖樣品比表面積計(jì)算采用BET方程，在相對(duì)壓力介于0.05～0.35范圍內(nèi)作BET直線圖，求得樣品的BET比表面積，并采用BJH法計(jì)算孔容特征。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

3.1 TOC與礦物成分

總有機(jī)碳含量(TOC)與全巖X衍射(XRD)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析結(jié)果顯示，東岳廟段樣品TOC變化較大，大多數(shù)相對(duì)較小，低于0.8%，個(gè)別樣品TOC相對(duì)較高，總體介于0.35%～3.03%，平均為1.06%。大安寨段變化相對(duì)較小，總體介于0.70%～1.33%，平均為1.00%。礦物組成主要以粘土礦物和石英為主，石英含量介于26.0%～51.0%，平均為36.1%；樣品粘土礦物含量最高介于38.8%～67.3%，平均為52.8%。大安寨段樣品含有一定量的方解石，個(gè)別樣品方解石含量較高，最高可達(dá)21.3%。

如圖2所示，元壩地區(qū)孔隙度總體相對(duì)較高，大安寨段在0.95%～8.42%，平均3.21%；東岳廟段在1.01%～6.76%，平均3.10%，且大部分樣品分布在2%以上，占比達(dá)到73.7%和76.0%。由滲透率分布頻次圖可以看出，滲透率數(shù)值分布極不均衡，基質(zhì)滲透率值極低，顯示泥頁(yè)巖中油氣運(yùn)移主要依賴于裂縫發(fā)育，大安寨段和東岳廟段滲透率大于0.1×10-3μm2的樣品分別占總數(shù)的25.7%和30.8%，則表明這兩個(gè)層段裂縫不甚發(fā)育，油氣運(yùn)移相對(duì)困難。

圖2 四川盆地元壩地區(qū)自流井組頁(yè)巖樣品孔隙度(a)和滲透率(b)頻率分布

3.2 陸相頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙類型

氬離子拋光掃描電鏡觀察顯示，研究區(qū)陸相頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙空間主要可劃分為頁(yè)巖孔隙與夾層孔隙兩大類，頁(yè)巖孔隙又可以細(xì)分為有機(jī)質(zhì)孔、礦物基質(zhì)孔和微裂縫，夾層孔隙類型則更為多樣。

3.2.1 有機(jī)質(zhì)孔

有機(jī)質(zhì)孔是泥頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)在熱裂解生烴過(guò)程中形成的孔隙。國(guó)內(nèi)外研究普遍認(rèn)為有機(jī)質(zhì)孔是頁(yè)巖儲(chǔ)層的主要孔隙類型，是頁(yè)巖氣富集的關(guān)鍵因素之一[20,32-33]。元壩地區(qū)自流井組陸相頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)以鏡質(zhì)體和絲質(zhì)體為主，其次為固體瀝青質(zhì)。氬離子拋光掃描電鏡結(jié)果表明，不同的顯微組分，生孔情況是不同的。由高等植物的木質(zhì)纖維組織經(jīng)腐殖化作用和凝膠化作用而形成的鏡質(zhì)體及受絲炭化作用轉(zhuǎn)化形成的絲質(zhì)體內(nèi)不發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔，而受微生物作用的富氫鏡質(zhì)體與固體瀝青內(nèi)均不同程度地發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔(圖3a—c)。有機(jī)質(zhì)孔徑主要分布在0.002～2 μm，其中中孔所占比例較大，其對(duì)泥頁(yè)巖的比表面積和孔體積貢獻(xiàn)同樣較大，因此對(duì)頁(yè)巖氣的聚集起著較積極的作用。

3.2.2 礦物基質(zhì)孔

氬離子拋光掃描電鏡觀察顯示，研究區(qū)自流井組陸相頁(yè)巖發(fā)育的礦物基質(zhì)孔隙主要有粒間孔、粘土礦物間孔、黃鐵礦顆粒晶間孔和次生溶孔4類。

粒間孔是研究區(qū)頁(yè)巖中觀察到的主要孔隙類型之一，是石英、長(zhǎng)石、碳酸鹽礦物及粘土礦物(伊利石、綠泥石等)顆粒排列堆積、成巖壓實(shí)后殘留的原生孔隙[19,34-36]。觀察分析顯示，研究區(qū)內(nèi)主要為礦物顆粒間、礦物顆粒與粘土礦物間發(fā)育的微孔隙(圖3d—f)，形態(tài)多呈三角形、多邊形、長(zhǎng)條形和不規(guī)則狀等，孔徑范圍較大，納米級(jí)、微米級(jí)孔隙均有發(fā)育，以脆性顆粒和塑性顆粒接觸形成為主。由于早期較大孔徑的粒間孔隙多被瀝青充填，僅殘存部分相對(duì)較小孔徑粒間孔隙，由粘土礦物與剛性顆粒間或粘土礦物雜亂堆積形成一定抗壓支撐結(jié)構(gòu)而保存下來(lái)。

粘土礦物間孔主要為粘土礦物伊利石之間的微孔隙。當(dāng)泥頁(yè)巖孔隙水偏堿性并且富含鉀離子時(shí)，隨著埋藏深度的增加，蒙脫石會(huì)向伊利石發(fā)生轉(zhuǎn)化，隨之體積減小，產(chǎn)生微裂(孔)隙[19,34-36]。研究區(qū)自流井組頁(yè)巖廣泛發(fā)育粘土礦物間微孔(圖3g—i)，主要發(fā)育于伊利石片層間、伊利石與云母片層間；另有長(zhǎng)度及寬度大小不一的線狀孔隙，形態(tài)可以有狹縫形、三角形或者多邊形，受不同樣品有機(jī)碳含量多少及孔隙發(fā)育程度的控制，孔隙被瀝青全充填、半充填、部分充填及未充填均有。該類孔隙的形成是由于埋藏深度的不斷增加，早期粘土礦物孔隙度在強(qiáng)壓實(shí)作用下快速降低，是區(qū)內(nèi)最常見(jiàn)的一種孔隙類型。

次生溶孔是在地下水、粘土轉(zhuǎn)化生H+或有機(jī)質(zhì)脫羧后產(chǎn)生的酸性水作用下溶蝕長(zhǎng)石及碳酸鹽等易溶礦物而產(chǎn)生的次生孔隙。這類孔隙又可分為粒內(nèi)溶孔和粒間溶孔(圖3j，k)。粒內(nèi)溶孔孔徑相對(duì)較小，主要分布在0.05～4 μm；粒間溶孔孔徑相對(duì)較大，主要分布在1～4 μm，在灰質(zhì)介殼內(nèi)見(jiàn)大量溶蝕孔隙發(fā)育。

黃鐵礦顆粒間孔是環(huán)境穩(wěn)定和介質(zhì)條件適當(dāng)?shù)那闆r下，礦物結(jié)晶形成的晶間微孔隙。陸相儲(chǔ)層中的黃鐵礦多以單晶出現(xiàn)，極少有“草莓狀”黃鐵礦形成，這一類孔隙發(fā)育相對(duì)較少(圖3l)。

圖3 四川盆地元壩地區(qū)元陸4井自流井組頁(yè)巖孔隙類型

3.2.3 微裂縫

泥頁(yè)巖儲(chǔ)層中發(fā)育的裂隙系統(tǒng)不僅有利于游離氣的富集，同時(shí)還是頁(yè)巖氣滲流運(yùn)移的主要通道，對(duì)頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)起到關(guān)鍵性的作用[37]。根據(jù)裂縫的大小劃分為宏觀裂縫和微觀裂縫，其中能夠通過(guò)巖心觀察到的裂縫稱為宏觀裂縫，主要包括構(gòu)造裂縫和層間縫；而需借助掃描電鏡觀察到的裂縫統(tǒng)稱為微觀裂縫，主要包括微張裂縫與有機(jī)質(zhì)收縮縫等類型(圖4)。

圖4 四川盆地元壩地區(qū)元陸4井自流井組頁(yè)巖儲(chǔ)層微裂縫類型

通過(guò)掃描電鏡及巖心觀察分析進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以看出元壩地區(qū)陸相頁(yè)巖儲(chǔ)集空間類型主要是以礦物基質(zhì)孔隙為主，有機(jī)質(zhì)孔次之，微裂縫局部發(fā)育(圖5)。

圖5 四川盆地元壩地區(qū)自流井組頁(yè)巖各類孔隙發(fā)育頻次分布

3.3 陸相頁(yè)巖孔徑分布特征

受實(shí)驗(yàn)手段限制，需要通過(guò)多種方法對(duì)頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行分段表征，再聯(lián)合才可以更準(zhǔn)確地對(duì)陸相頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征[12,19,38]。因此本文通過(guò)N2吸附對(duì)微孔和中孔進(jìn)行表征，應(yīng)用高壓壓汞結(jié)果對(duì)宏孔進(jìn)行表征，通過(guò)兩種實(shí)驗(yàn)結(jié)果的綜合以提高陸相頁(yè)巖氣全孔徑表征的精度。

3.3.1 基于高壓壓汞實(shí)驗(yàn)的陸相頁(yè)巖孔徑分布特征

高壓壓汞曲線可以很好地反映較大頁(yè)巖孔隙發(fā)育特征，通過(guò)元壩地區(qū)元陸4井樣品的進(jìn)-退汞曲線可以看出，東岳廟段與大安寨段的壓汞曲線有著明顯不同(圖6)。大安寨段在低壓部分(p<0.2 MPa)，進(jìn)汞量隨壓力增大而增大，當(dāng)壓力達(dá)到0.2 MPa左右時(shí)，進(jìn)汞量增加減緩，這一壓力范圍主要發(fā)育的是大于6 μm的孔隙；在壓力介于0.2～0.3 MPa時(shí)，進(jìn)汞量較少，說(shuō)明這一壓力范圍孔隙發(fā)育較少。在壓力大于0.3 MPa時(shí)，進(jìn)汞量又開(kāi)始隨著壓力的增加而增加，說(shuō)明該層段頁(yè)巖中存在大量的中孔。在退汞階段可發(fā)現(xiàn)進(jìn)退汞體積差很大，說(shuō)明其內(nèi)開(kāi)放性孔隙較少，孔隙連通性也相對(duì)較差。

圖6 四川盆地元壩地區(qū)自流井組頁(yè)巖壓汞曲線

東岳廟段在低壓部分(p<0.2 MPa)，進(jìn)汞量隨壓力增大而增大，當(dāng)壓力達(dá)到0.2 MPa左右時(shí)，進(jìn)汞量增速減緩，這一壓力范圍主要發(fā)育的是大于6 μm的孔隙；在壓力介于0.2～14 MPa時(shí)，進(jìn)汞量較少，說(shuō)明在這一壓力范圍內(nèi)孔徑在95～6 000 nm的孔隙基本不發(fā)育。在壓力大于14 MPa時(shí)，進(jìn)汞量出現(xiàn)增加的趨勢(shì)，達(dá)到110～170 MPa又出現(xiàn)少量進(jìn)汞，孔徑在7～12 nm的孔隙也發(fā)育較少，隨后進(jìn)汞量再次增加。在退汞階段，進(jìn)退汞體積差相對(duì)較小，所以開(kāi)放性孔隙也相對(duì)較多，連通性較好。總體上看，元壩地區(qū)陸相頁(yè)巖儲(chǔ)層存在一定量的宏孔發(fā)育。

依據(jù)高壓壓汞結(jié)果，可得到頁(yè)巖樣品的孔徑分布曲線，如圖7所示。樣品孔徑分布曲線存在多個(gè)峰值，主要峰值存在于3～30 nm，東岳廟段第二個(gè)峰值位于1～30 μm，大安寨段則是一直有峰值存在。這說(shuō)明自流井組頁(yè)巖的孔體積主要是由3～30 nm范圍內(nèi)的中孔貢獻(xiàn)，其次是宏孔，大安寨段宏孔比東岳廟段更為發(fā)育，孔徑分布也更為均勻，對(duì)孔體積的貢獻(xiàn)也更大。

圖7 基于高壓壓汞法建立的四川盆地元壩地區(qū)自流井組頁(yè)巖孔徑分布曲線

3.3.2 基于N2吸附實(shí)驗(yàn)的陸相頁(yè)巖孔徑分布特征

N2吸附實(shí)驗(yàn)可以分析相對(duì)較小的頁(yè)巖孔隙特征。通過(guò)對(duì)樣品進(jìn)行N2吸附實(shí)驗(yàn)得到其吸附-脫附曲線。從圖8a中可以看出，頁(yè)巖樣品的N2吸附曲線在形態(tài)上略有差異，但整體上都呈現(xiàn)反“S”型。在相對(duì)壓力較低時(shí)(0

圖8 四川盆地元壩地區(qū)自流井組頁(yè)巖N2吸附曲線(a)與孔徑分布(b)

在相對(duì)壓力較高時(shí)(p/p0>0.3)，吸附等溫線和解吸等溫線發(fā)生分離，此時(shí)形成滯后回線。從滯后回線環(huán)狀的寬窄可以看出，大安寨段樣品明顯寬于東岳廟段樣品，說(shuō)明孔徑尺寸分布越均勻且分布范圍也更寬。依據(jù)國(guó)際理論與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)的分類標(biāo)準(zhǔn)，自流井組樣品的滯后回線形態(tài)與H3型回線接近，兼有H4型特征。這種滯后回線表明頁(yè)巖樣品中主要發(fā)育平行板狀的狹縫型孔隙，同時(shí)含有少量的墨水瓶型孔。這種孔隙連通性較好，有利于頁(yè)巖氣的滲流和開(kāi)發(fā)。

依據(jù)N2吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得到頁(yè)巖樣品的孔徑分布曲線，如圖8b所示?？左w積變化率隨孔徑增大而下降，主要在3～30 nm范圍內(nèi)變化明顯，說(shuō)明孔體積主要是由該范圍內(nèi)的孔隙所提供，與高壓壓汞法得出的結(jié)論相一致。

3.3.3 陸相頁(yè)巖全孔徑表征

N2吸附和高壓壓汞兩種方法的結(jié)果結(jié)合經(jīng)計(jì)算處理得到頁(yè)巖全孔徑分布特征(圖9)。東岳廟段中值孔徑介于3.70～9.70 nm，平均值為6.33 nm，孔體積介于0.006 65～0.012 55 cm3/g，平均值為0.009 23 cm3/g，比表面積介于3.497～8.780 m2/g，平均值為5.882 m2/g；大安寨段中值孔徑介于6.80～18.80 nm，平均值為11.94 nm，孔體積介于0.009 99～0.013 55 cm3/g，平均值為0.011 32 cm3/g，比表面積介于2.206～6.918 m2/g，平均值為3.987 m2/g。東岳廟段頁(yè)巖孔徑分布主要以中孔發(fā)育為主，平均占比最高50.0%～59.5%，主要為孔徑在10～50 nm的孔隙；其次是微孔，占比27.2%～31.2%，主要發(fā)育孔徑在1～2 nm的孔隙；宏孔發(fā)育較少，僅占比11.0%～20.4%。大安寨段孔徑分布表現(xiàn)出來(lái)的特征則是中孔為主，占比為48.9%～62.7%，發(fā)育范圍同樣以孔徑10～50 nm的孔隙為主；大孔其次，占比為23.2%～41.1%，主要發(fā)育孔徑在1～5 μm的孔隙；而微孔占比最少，僅為10.0%～14.4%。由此可見(jiàn)，研究區(qū)陸相頁(yè)巖的主要以中孔發(fā)育為主，大安寨段與東岳廟段相比，由于微孔比例偏低，宏孔比例偏高，所以中值孔徑與孔體積較大、比表面積相對(duì)較小。這可能與大安寨段內(nèi)方解石含量較高，易產(chǎn)生較大的次生溶蝕孔、縫提高了孔體積，以及伴隨生烴作用形成的可溶有機(jī)質(zhì)堵塞了相對(duì)較小的孔隙有關(guān)，這樣的孔徑分布類型較有益于游離氣的富集。

圖9 四川盆地元壩地區(qū)自流井組頁(yè)巖孔徑分布特征

3.4 孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)與TOC及礦物組成的關(guān)系

通過(guò)對(duì)研究區(qū)陸相頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)(孔體積、比表面積)與TOC、脆性礦物和粘土礦物含量進(jìn)行相關(guān)性分析(圖10)可知，兩層段孔體積和比表面積與TOC呈負(fù)相關(guān)或無(wú)關(guān)(圖10a，d)，這與海相頁(yè)巖儲(chǔ)層明顯不同。海相頁(yè)巖儲(chǔ)集空間主要以有機(jī)質(zhì)孔為主，Ⅰ型干酪跟，較高的TOC含量，適中的有機(jī)質(zhì)成熟度，這些良好的配置決定了有機(jī)質(zhì)孔的大量生成，所以海相頁(yè)巖的孔體積和比表面積與TOC呈很好的正相關(guān)關(guān)系[33]。而陸相頁(yè)巖儲(chǔ)集空間以礦物機(jī)質(zhì)孔隙為主，Ⅱ-Ⅲ型干酪根，TOC含量偏低，處于成熟階段，有機(jī)質(zhì)多為鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組，其內(nèi)不發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔隙(圖3b)，以及低成熟度頁(yè)巖受演化生烴過(guò)程中生成的可溶有機(jī)質(zhì)占居孔隙及吸附位的影響[39-40]，造成了孔隙的降低，所以呈無(wú)關(guān)或負(fù)相關(guān)。

圖10 四川盆地元壩地區(qū)自流井組孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)與TOC、礦物含量關(guān)系

與粘土礦物含量呈明顯的正相關(guān)(圖10b，e)，也證實(shí)了前文所述的陸相頁(yè)巖孔隙類型主要以粘土礦物間孔為主，大安寨段相關(guān)性比東岳廟段差，主要是由于碳酸鹽礦物和有機(jī)質(zhì)含量所影響，因此，東岳廟段的孔體積和比表面積主要由粘土礦物決定，而大安寨段則并不是受某種單一因素主控。兩個(gè)層段的孔體積和比表面積均與脆性礦物含量呈明顯的負(fù)相關(guān)(圖10c，f)，主要由于脆性礦物的增加降低了粘土礦物的含量，同時(shí)也使得孔體積和比表面積下降。

4 結(jié)論

1)四川盆地元壩地區(qū)自流井組富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖主要發(fā)育于東岳廟段和大安寨段，陸相頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙類型特點(diǎn)為礦物基質(zhì)孔為主，有機(jī)質(zhì)孔次之，微裂縫局部發(fā)育。

2)通過(guò)N2吸附和高壓壓汞兩種方法確定了兩層段陸相頁(yè)巖的孔隙結(jié)構(gòu)特征，陸相頁(yè)巖的主要孔徑分布區(qū)間為10～50 nm的中孔，受有機(jī)碳含量與碳酸鹽礦物含量影響，與東岳廟段相比，大安寨段微孔比例偏低，宏孔比例偏高。這樣的孔徑分布類型較有利于游離氣的富集。

3)陸相頁(yè)巖孔體積和比表面積與TOC呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)或無(wú)相關(guān)，這主要是由于陸相頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)多為高等植物的木質(zhì)纖維組織經(jīng)演化形成的鏡質(zhì)體和絲質(zhì)體，其內(nèi)不發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔，只有富氫鏡質(zhì)體與固體瀝青內(nèi)發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔，孔徑變化較大；與粘土礦物含量呈明顯的正相關(guān)關(guān)系證明了陸相頁(yè)巖儲(chǔ)層主要孔隙類型為粘土礦物間孔。粘土礦物決定了東岳廟段的孔隙結(jié)構(gòu)特征，而大安寨段則并不是受某種單一因素主要控制。