四川盆地富順-永川地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)孔特征及其影響因素

楊熙雅，劉成林，劉文平，任浩林

四川盆地富順-永川地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)孔特征及其影響因素

楊熙雅1，2，劉成林1，2，劉文平3，任浩林1，2

［1.中國(guó)石油大學(xué)（北京） 油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；2.中國(guó)石油大學(xué)（北京） 地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249；3.中國(guó)石油 西南油氣田公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，四川 成都 610046］

四川盆地南部廣泛發(fā)育海相泥頁(yè)巖層系，龍馬溪組頁(yè)巖具備優(yōu)越的頁(yè)巖氣成藏條件?；阢@井巖心觀察和分析測(cè)試，對(duì)富順-永川地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)孔特征及其影響因素進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示：龍馬溪組頁(yè)巖總有機(jī)碳（）含量主要介于 2.45 % ～ 5.59 %，有機(jī)質(zhì)豐度高，鏡質(zhì)體反射率（o）介于1.97 % ～ 2.23 %，有機(jī)質(zhì)達(dá)到了高-過(guò)成熟，為有機(jī)孔發(fā)育提供了良好基礎(chǔ)；有機(jī)孔是頁(yè)巖氣重要的儲(chǔ)集空間，根據(jù)掃描電鏡觀察，單個(gè)有機(jī)孔形態(tài)以圓形、橢圓形和凹坑形為主，其次為長(zhǎng)條形和不規(guī)則形等，邊緣較光滑；結(jié)合氮吸附與高壓壓汞實(shí)驗(yàn)觀察，富順-永川地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)孔孔徑較小，大多屬于介孔范圍，介孔占比約為57 %。通過(guò)建立有機(jī)孔孔隙度與自然伽馬能譜測(cè)井值（）的關(guān)系模型并對(duì)全區(qū)的有機(jī)孔進(jìn)行定量分析，發(fā)現(xiàn)富順-永川地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)孔孔隙度介于1.10 % ～ 3.64 %，平均為2.15 %。有機(jī)孔發(fā)育及保存受多種因素影響，對(duì)有機(jī)孔孔隙度與粘土礦物、脆性礦物和含量相關(guān)關(guān)系的研究結(jié)果表明：四川盆地富順-永川地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)孔孔隙度的大小與粘土礦物含量成負(fù)相關(guān)、與脆性礦物和含量成正相關(guān)，壓實(shí)作用對(duì)有機(jī)孔保存起破壞性作用，而較高的地層壓力系數(shù)有利于有機(jī)孔的保存。

脆性礦物；有機(jī)孔；頁(yè)巖；龍馬溪組；富順-永川地區(qū)；四川盆地

當(dāng)前頁(yè)巖氣在非常規(guī)油氣資源開(kāi)發(fā)中處于領(lǐng)先水平，在國(guó)內(nèi)外獲得越來(lái)越多的認(rèn)識(shí)與關(guān)注，是現(xiàn)今石油地質(zhì)研究的熱點(diǎn)［1-2］。四川盆地已成為中國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)地區(qū)，其中龍馬溪組頁(yè)巖氣勘探已取得商業(yè)成功，發(fā)現(xiàn)了多個(gè)頁(yè)巖氣田，如涪陵氣田、長(zhǎng)寧氣田和威遠(yuǎn)氣田等。

有機(jī)孔是頁(yè)巖儲(chǔ)層主要的孔隙類型，國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)掃描電鏡、CT掃描、核磁共振、氮吸附和熱模擬等多種手段對(duì)有機(jī)孔進(jìn)行研究［3-8］，認(rèn)識(shí)到有機(jī)孔形成于生烴過(guò)程中，其發(fā)育受多種因素影響，包括有機(jī)質(zhì)豐度、成熟度、類型、礦物組成、有機(jī)質(zhì)賦存形式、壓實(shí)作用和孔隙流體及壓力等［4，9-13］，成熟度較高的有機(jī)質(zhì)中有機(jī)孔更發(fā)育，且腐泥型干酪根更有利于產(chǎn)生有機(jī)孔。富順-永川區(qū)塊龍馬溪組頁(yè)巖為富有機(jī)質(zhì)黑色頁(yè)巖，有機(jī)質(zhì)分布廣泛，干酪根類型以Ⅰ型和Ⅱ1型為主，且有機(jī)質(zhì)已達(dá)到高-過(guò)成熟階段，為有機(jī)孔發(fā)育提供了良好的基礎(chǔ)。前人研究表明富順-永川地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖中有機(jī)孔廣泛發(fā)育且連通性好，是研究區(qū)主要的儲(chǔ)集空間類型，但目前針對(duì)研究區(qū)有機(jī)孔的研究多集中在有機(jī)孔的形成及有機(jī)孔形態(tài)特征等，針對(duì)有機(jī)孔定量特征的分析較少。本文基于頁(yè)巖巖心觀察、有機(jī)地化及礦物組成特征分析，采用氬離子拋光、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡、能譜儀觀測(cè)、氮吸附及高壓壓汞等手段，結(jié)合定量分析法，系統(tǒng)分析了龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)孔特征及其影響因素，為后期頁(yè)巖氣儲(chǔ)層研究提供參考。

1　地質(zhì)背景及研究方法

1.1　區(qū)域地質(zhì)概況

四川盆地是中國(guó)最主要的含油氣盆地之一，近年來(lái)屢有重大油氣發(fā)現(xiàn)。研究區(qū)位于四川盆地南部的富順-永川區(qū)塊（圖1），區(qū)塊勘探面積約 3 500 km2，蘊(yùn)藏有豐富的頁(yè)巖氣資源。研究目的層為志留系龍馬溪組頁(yè)巖（圖2），具有分布面積廣、厚度大、總有機(jī)碳（）含量高、成熟度高和含氣量大等特點(diǎn)［14］。龍馬溪組頁(yè)巖在四川盆地大部分地區(qū)廣泛分布，頁(yè)巖沉積厚度大，分布穩(wěn)定，底部?jī)?yōu)質(zhì)頁(yè)巖層段累計(jì)沉積厚度為 50 ～ 85 m。有機(jī)質(zhì)分布廣泛而形態(tài)各異，且已達(dá)到高-過(guò)成熟階段，有機(jī)質(zhì)內(nèi)部大量發(fā)育生烴孔，為頁(yè)巖氣的富集提供了重要的儲(chǔ)集空間。

1.2　樣品來(lái)源與實(shí)驗(yàn)方法

選取研究區(qū)D201井和G202井不同層位的19個(gè)樣品（圖2），采用氬離子拋光、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡與能譜儀觀測(cè)頁(yè)巖儲(chǔ)集空間，結(jié)合氮吸附與高壓壓汞等實(shí)驗(yàn)手段，對(duì)有機(jī)孔特征進(jìn)行研究，采用定量分析法結(jié)合測(cè)井曲線，建立有機(jī)孔孔隙度與測(cè)井參數(shù)值的關(guān)系，進(jìn)行有機(jī)孔研究。

定量分析法的工作原理為：利用Adobe Photoshop軟件的選取功能，根據(jù)孔隙與有機(jī)質(zhì)及礦物之間灰度的差異，對(duì)掃描電鏡照片中的有機(jī)孔和無(wú)機(jī)孔分別進(jìn)行精細(xì)化選取，計(jì)算選區(qū)像素值與總像素值的比值，該比值即為孔隙的面孔率，分別得到有機(jī)孔面孔率與無(wú)機(jī)孔的面孔率，建立兩者之間的關(guān)系。具體步驟為：①每個(gè)樣品分別選取5張具有代表性的有機(jī)孔和無(wú)機(jī)孔掃描電鏡照片，用軟件進(jìn)行精細(xì)化選取識(shí)別；②讀取不同孔隙的像素值與總像素值，求出面孔率；③建立無(wú)機(jī)孔面孔率與有機(jī)孔面孔率之間的關(guān)系，得到有機(jī)孔占總孔隙的百分比，從而計(jì)算有機(jī)孔孔隙度。在每個(gè)樣品中，分別選取5個(gè)定點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，在每個(gè)定點(diǎn)位置選擇相應(yīng)的有機(jī)孔及無(wú)機(jī)孔掃描電鏡照片，用定量分析法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算不同類型孔隙的面孔率。

圖1　四川盆地構(gòu)造（據(jù)文獻(xiàn)［15］和［16］修改）

圖2　四川盆地富順-永川區(qū)塊D201井（a）和G202井（b）的鉆井柱狀圖及樣品位置

2　有機(jī)孔特征

2.1　孔隙類型及特征

四川盆地龍馬溪組頁(yè)巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型豐富，主要包括無(wú)機(jī)孔、有機(jī)孔和裂縫，其中有機(jī)孔是頁(yè)巖氣主要的儲(chǔ)集空間。根據(jù)有機(jī)孔分布位置及形成方式的不同，將頁(yè)巖有機(jī)孔分為有機(jī)質(zhì)生烴孔和生物體腔孔，由于生物化石埋藏時(shí)間久，生物體腔孔多被瀝青等物質(zhì)充填，以生烴孔為主。按照孔徑大小，可將有機(jī)孔劃分為微孔（＜2 nm）、介孔（2 ～ 50 nm）和宏孔（>50 nm）［17-18］。通過(guò)掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)：研究區(qū)頁(yè)巖儲(chǔ)層有機(jī)孔和無(wú)機(jī)孔都很發(fā)育；有機(jī)孔主要分布在有機(jī)質(zhì)內(nèi)或有機(jī)質(zhì)間，部分有機(jī)孔被粘土礦物包裹，其結(jié)構(gòu)和分布受粘土礦物影響，形態(tài)呈長(zhǎng)條狀、三角形和不規(guī)則狀等（圖3a），且連通性較好；孤立有機(jī)孔單個(gè)氣孔形狀以圓形和橢圓形為主（圖3b，c），其次為長(zhǎng)條形，邊緣較光滑，輪廓清晰（圖3d）；在團(tuán)塊狀有機(jī)質(zhì)中可見(jiàn)蜂窩狀有機(jī)孔（圖3e，f），邊緣不規(guī)則，有些相鄰的微孔隙彼此連通形成較大的孔隙；有機(jī)質(zhì)孔直徑從幾納米到幾十納米不等，大多屬于微孔和介孔范圍。

為進(jìn)一步明確研究區(qū)頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙特征，聯(lián)合氮吸附及高壓壓汞實(shí)驗(yàn)手段，定量表征研究區(qū)頁(yè)巖儲(chǔ)層不同尺度孔隙孔徑分布，明確孔隙類型。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出（圖3g），微孔孔徑主要分布在0.8 ～ 1.2 nm，介孔孔徑主要分布在10 ～ 30 nm，宏孔孔徑主要分布在1 ～ 5 μm，從孔徑分布百分比圖（圖3h）來(lái)看，頁(yè)巖儲(chǔ)層中孔隙類型以介孔為主，平均含量約占總體的57 %，其次為微孔。

圖3　四川盆地富順-永川區(qū)塊龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)孔類型及孔徑分布

a.D201井，埋深3 689.40 m，不規(guī)則狀和三角形有機(jī)孔，SEM；b.D201井，埋深3 682.50 m，近橢圓形有機(jī)孔，SEM；c.G202井，埋深3 809.80 m，圓形、橢圓形有機(jī)孔，SEM；d.G202井，埋深3 800.00 m，近橢圓形、長(zhǎng)條狀有機(jī)孔，SEM；e.G202井，埋深3 784.50 m，蜂窩狀有機(jī)孔，SEM；f.G202井，埋深3 784.50 m，蜂窩狀有機(jī)孔，SEM；g.孔徑分布；h.孔徑分布百分比

2.2　有機(jī)孔孔隙度定量分析

2.2.1SEM面孔率分析

對(duì)選擇的19個(gè)樣品，采用定量分析法進(jìn)行有機(jī)孔面孔率和無(wú)機(jī)孔面孔率的統(tǒng)計(jì)（圖4），進(jìn)而得到19個(gè)樣品的有機(jī)孔和無(wú)機(jī)孔面孔率（表1）。

圖4　四川盆地富順-永川區(qū)塊龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)孔和無(wú)機(jī)孔識(shí)別

a.D201井，埋深3 641.70 m，有機(jī)孔，SEM；b.D201井，埋深3 641.70 m，無(wú)機(jī)孔，SEM； c.D201井，埋深3 656.63 m，有機(jī)孔，SEM；d.D201井，埋深3 656.63 m，無(wú)機(jī)孔，SEM；e.D201井，埋深3 682.50 m，有機(jī)孔，SEM；f.D201井，埋深3 682.50 m，無(wú)機(jī)孔，SEM；g.G202井，埋深3 777.00 m，有機(jī)孔，SEM；h.G202井，埋深3 777.00 m，無(wú)機(jī)孔，SEM；i.G202井，埋深3 809.80 m，SEM，有機(jī)孔；j.G202井，38 09.80 m，無(wú)機(jī)孔，SEM

根據(jù)富順-永川區(qū)塊龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)孔面孔率與無(wú)機(jī)孔面孔率占比（表2），得到有機(jī)孔占總孔隙比例約為 22.4 % ～ 82.6 %，平均占比54.0 %，根據(jù)有機(jī)孔的占比計(jì)算各樣品對(duì)應(yīng)深度的有機(jī)孔孔隙度，平均有機(jī)孔孔隙度為2.15 %。其中，有機(jī)孔占比=有機(jī)孔面孔率/（有機(jī)孔面孔率+無(wú)機(jī)孔面孔率）。

2.2.2建立有機(jī)孔孔隙度與測(cè)井的關(guān)系

含量對(duì)頁(yè)巖有機(jī)孔的發(fā)育極其重要。張盼盼等［19-21］通過(guò)分析有機(jī)質(zhì)和烴類生成過(guò)程中頁(yè)巖孔隙空間的相互作用來(lái)對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙形態(tài)進(jìn)行研究，認(rèn)為與有機(jī)質(zhì)含量高的巖石相比，有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較低的樣品孔隙形態(tài)變化較小。頁(yè)巖有機(jī)孔孔隙發(fā)育情況主要受含量控制，含量越高，越有利于有機(jī)孔的發(fā)育。而有機(jī)碳與鈾存在密切關(guān)系，有機(jī)質(zhì)對(duì)鈾有吸附作用，當(dāng)有機(jī)質(zhì)含量增加時(shí)其吸附鈾的能力增強(qiáng)，建立有機(jī)孔孔隙度與自然伽馬能譜測(cè)井的值的相關(guān)關(guān)系模型：

式中：為有機(jī)孔孔隙度，%；為自然伽馬（GR）能譜測(cè)井的值，10-6。

有機(jī)孔孔隙度與GR（）值之間呈現(xiàn)良好的線性相關(guān)關(guān)系（圖5），從而可以用來(lái)很好的計(jì)算研究區(qū)頁(yè)巖有機(jī)孔孔隙度，測(cè)井得到鈾的自然伽馬能譜測(cè)井值，利用公式（1）對(duì)各井平均有機(jī)孔孔隙度及各小層有機(jī)孔孔隙度進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表3。

表1　四川盆地富順-永川區(qū)塊龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)孔和無(wú)機(jī)孔的面孔率統(tǒng)計(jì)

表2　四川盆地富順-永川區(qū)塊龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)孔孔隙度計(jì)算結(jié)果

表3　四川盆地富順-永川區(qū)塊各井龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)孔孔隙度數(shù)據(jù)

圖6　四川盆地富順-永川區(qū)塊龍馬溪組頁(yè)巖各層有機(jī)孔孔隙度平面分布等值線

a.龍一11小層；b.龍一12小層；c.龍一13小層；d.龍一14小層；e.龍馬溪組頁(yè)巖平均有機(jī)孔孔隙度

根據(jù)8口井有機(jī)孔孔隙度分別繪制龍一11小層、龍一12小層、龍一13小層、龍一14小層和龍馬溪組頁(yè)巖平均有機(jī)孔孔隙度等值線圖（圖6）。由圖中可看出，龍一11小層、龍一12小層、龍一13小層有機(jī)孔孔隙度與各井平均有機(jī)孔孔隙度分布趨勢(shì)大體相同，G205井、Y101井和D201井有機(jī)孔孔隙度較小，以這3口井為中心向北部逐漸增大。龍一14小層有機(jī)孔孔隙度向東北逐漸增大。

3　有機(jī)孔特征影響因素

有機(jī)孔是研究區(qū)主要的儲(chǔ)集空間類型之一。研究表明有機(jī)孔的發(fā)育受多方面因素的影響，包括有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)成熟度、有機(jī)質(zhì)類型及礦物組成等內(nèi)因和壓實(shí)作用、孔隙流體及壓力等外因作用，其中內(nèi)因是有機(jī)孔發(fā)育的主要控制因素。有機(jī)質(zhì)是頁(yè)巖有機(jī)孔發(fā)育的基礎(chǔ)，好的有機(jī)質(zhì)類型及較高的有機(jī)質(zhì)成熟度均有利于有機(jī)孔發(fā)育；粘土礦物粒度細(xì)，有較大的礦物比表面積，為有機(jī)質(zhì)附著提供空間，有利于有機(jī)孔中的微孔和介孔的發(fā)育；脆性礦物含量很大程度上影響人們對(duì)富有機(jī)質(zhì)泥巖的改造，在頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中顯得尤為重要［22］。分別建立有機(jī)孔孔隙度與粘土礦物含量、脆性礦物含量和含量之間的關(guān)系交會(huì)圖，探究各因素對(duì)有機(jī)孔孔隙度的影響。

3.1　有機(jī)質(zhì)類型及有機(jī)質(zhì)成熟度的影響

研究表明，并不是所有的有機(jī)質(zhì)都會(huì)發(fā)育孔隙（圖7），它的形成與有機(jī)質(zhì)類型及成熟度相關(guān)。有機(jī)質(zhì)類型對(duì)有機(jī)孔發(fā)育的影響取決于有機(jī)質(zhì)顯微組分，有的顯微組分會(huì)生成液態(tài)或氣態(tài)烴排出，形成有機(jī)孔，有的顯微組分在熱解過(guò)程中難以生烴，不能或很少形成孔隙。圖7a中為Ⅰ型干酪根，圖7b和圖7c中均為Ⅱ2型干酪根，圖7a和圖7b的鏡質(zhì)體反射率o均為1.97 %，圖7c的鏡質(zhì)體反射率o為1.99 %。其中圖7a與圖7b熱演化程度相同，有機(jī)質(zhì)類型不同，導(dǎo)致有機(jī)孔發(fā)育情況相差懸殊，圖7b和圖7c的有機(jī)質(zhì)演化均達(dá)到較高成熟階段，因其干酪根為Ⅱ2型，有機(jī)孔基本不發(fā)育。

圖7　四川盆地富順-永川區(qū)塊龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)孔發(fā)育情況

a.D201井，埋深3 644.30 m，有機(jī)孔發(fā)育，SEM；b.G202井，埋深3 777.00 m，有機(jī)孔基本不發(fā)育，SEM；c.D201井，埋深3 656.63 m，有機(jī)孔不發(fā)育，SEM

有機(jī)質(zhì)成熟度是影響有機(jī)孔的一個(gè)重要因素。有機(jī)質(zhì)在未成熟階段（o＜0.5 %）時(shí)，極少部分頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)內(nèi)發(fā)育有機(jī)孔，大多數(shù)頁(yè)巖在未成熟階段幾乎不存在有機(jī)孔。當(dāng)有機(jī)質(zhì)進(jìn)入生油窗（o=0.5 % ～ 1.2 %）時(shí)，有機(jī)孔普遍生成，孔隙度逐漸增加，孔隙以微孔和介孔為主；生濕氣階段（o=1.2 % ～ 2.0 %），有機(jī)孔多被瀝青質(zhì)充填，導(dǎo)致孔隙度減??；生干氣階段（o=2.0 % ～ 3.5 %），油和瀝青的裂解會(huì)產(chǎn)生大量有機(jī)孔，孔隙度隨之增大，孔隙以微孔為主；o大于3.50 %以后，有機(jī)質(zhì)處于過(guò)成熟階段，有機(jī)質(zhì)碳化，孔隙遭受破壞，數(shù)量變少。在不同演化階段，有機(jī)質(zhì)生烴量不同，有機(jī)孔發(fā)育程度也不同。龍馬溪組頁(yè)巖處于高-過(guò)成熟階段，根據(jù)研究區(qū)頁(yè)巖樣品的瀝青反射率（oB），利用豐國(guó)秀等［23］總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)公式（o=0.336 4+0.656 9oB），折算出等效o值，o主要分布于1.97 % ～ 2.23 %，處于高-過(guò)成熟階段。該階段內(nèi)頁(yè)巖生成大量頁(yè)巖氣，有機(jī)質(zhì)生排烴后在有機(jī)質(zhì)內(nèi)部形成大量微小的有機(jī)孔，從而形成頁(yè)巖氣重要的儲(chǔ)集空間。

從以上研究可以看出，富順-永川區(qū)塊龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)熱演化程度高，已經(jīng)具備了有機(jī)孔大量發(fā)育的條件，因而有機(jī)質(zhì)中有機(jī)孔的發(fā)育情況主要受有機(jī)質(zhì)類型影響。Chalmers等［24］認(rèn)為，Ⅰ型和Ⅱ型干酪根更容易產(chǎn)生有機(jī)孔。

龍馬溪組為淺海-深海陸棚沉積，沉積環(huán)境為低能、欠補(bǔ)償和缺氧的環(huán)境，大量水生生物和部分陸源有機(jī)物源源不斷輸入，包括藻類化石、牙形刺、筆石和放射蟲(chóng)等，其中以筆石為主，沉積物源中大量的低等水生植物及生物使得下志留統(tǒng)龍馬溪組頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)類型以腐泥型干酪根為主。本研究通過(guò)干酪根鏡下顯微組分分析，獲得各類顯微組分含量百分比，根據(jù)公式（2）求得干酪根類型指數(shù)。

=100+50-75-100（2）

式中：為干酪根類型指數(shù)，無(wú)量綱；為腐泥組百分含量，%；為殼質(zhì)組百分含量，%；為鏡質(zhì)組百分含量，%；為惰質(zhì)組百分含量，%。當(dāng)≥80時(shí)劃分為Ⅰ型，當(dāng)40≤＜80時(shí)為Ⅱ1型，當(dāng)0≤＜40時(shí)為Ⅱ2型，當(dāng)＜0時(shí)為Ⅲ型。計(jì)算結(jié)果顯示，D201井和G202井干酪根類型均以Ⅰ型和Ⅱ1型為主，含少量Ⅱ2型（表4），表明研究區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖具備很好的有機(jī)孔發(fā)育條件。

表4　四川盆地富順-永川區(qū)塊龍馬溪組干酪根類型

3.2　粘土礦物含量的影響

通過(guò)分析8口井有機(jī)孔孔隙度隨粘土礦物含量變化（圖8）可知：8口井中有機(jī)孔孔隙度與粘土礦物含量之間均為負(fù)相關(guān)，且為線性負(fù)相關(guān)；G202井相關(guān)性較差，但整體上隨著粘土礦物含量的增加，有機(jī)孔孔隙度減小；G205井、L101井和Ti201井中粘土礦物對(duì)有機(jī)孔孔隙度的影響更明顯；研究區(qū)粘土礦物含量最高近70.00 %，最低近10.00 %，平均為40.25 %。

3.3　脆性礦物含量的影響

通過(guò)建立有機(jī)孔孔隙度與脆性礦物含量的關(guān)系交會(huì)圖（圖9）發(fā)現(xiàn)：有機(jī)孔孔隙度隨著脆性礦物含量的增加而增加，有非常好的正相關(guān)關(guān)系。

圖8　四川盆地富順-永川區(qū)塊龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)孔孔隙度與粘土礦物含量交會(huì)圖

a.D201井；b.G202井；c.G205井；d.L101井；e.T101井；f.Ti201井；g.Y101井；h.Z101井

頁(yè)巖中的脆性礦物易形成剛性骨架，有利于有機(jī)質(zhì)附著，從而為有機(jī)孔發(fā)育提供基礎(chǔ)。龍馬溪組發(fā)育大量生物，放射蟲(chóng)和硅質(zhì)海綿等硅質(zhì)生物在成巖過(guò)程中溶解之后再沉淀形成大量硅質(zhì)石英［25］，這種石英多分布在顆粒周緣和充填顆粒間孔隙，在一定程度上抑制了后期的壓實(shí)，在早成巖—中成巖早期得以保留的孔隙為遷移有機(jī)質(zhì)提供儲(chǔ)存空間，從而有利于產(chǎn)生大量的有機(jī)質(zhì)孔隙。

圖9　四川盆地富順-永川區(qū)塊龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)孔孔隙度-脆性礦物含量交會(huì)圖

a.D201井，；b.G202井；c.G205井；d.L101井；e.T101井；f.Ti201井；g.Y101井；h.Z101井

3.4　TOC含量的影響

有機(jī)碳為頁(yè)巖有機(jī)孔發(fā)育提供基礎(chǔ)，在有機(jī)孔演化過(guò)程中，有機(jī)碳含量控制著有機(jī)孔的宏觀占比，當(dāng)值較高時(shí)，相應(yīng)的有機(jī)孔在頁(yè)巖儲(chǔ)集空間中的占比也會(huì)提高［26-27］。通過(guò)觀察研究區(qū)與有機(jī)孔孔隙度的關(guān)系（圖8）及研究區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)孔孔隙度與分布等值線圖（圖10），可以看出：有機(jī)孔孔隙度與頁(yè)巖含量密切相關(guān)，含量越高，越有利于有機(jī)孔的發(fā)育，從而有機(jī)孔孔隙度越大；龍馬溪組平均有機(jī)孔孔隙度與含量分布等值線圖以D201井，G205井和Y101井為中心，向四周增大。

圖10　四川盆地富順-永川區(qū)塊龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)孔孔隙度與TOC含量分布

3.5　外因的影響

影響有機(jī)孔發(fā)育的外因主要包括壓實(shí)作用、孔隙流體和壓力等，其對(duì)有機(jī)孔的影響主要體現(xiàn)在有機(jī)孔的后期保存［28］。壓實(shí)作用對(duì)有機(jī)孔保存起破壞性作用，在有機(jī)孔形成之后，由于有機(jī)質(zhì)抗壓能力較低且塑性強(qiáng)，壓實(shí)作用會(huì)破壞有機(jī)孔，導(dǎo)致有機(jī)孔變形，孔徑變小甚至消失（圖5a，d），使得有機(jī)孔孔隙度降低，頁(yè)巖儲(chǔ)層致密。地層壓力對(duì)有機(jī)孔的影響主要體現(xiàn)為上覆地層壓力的壓實(shí)破壞及孔隙流體壓力的保護(hù)，儲(chǔ)層孔隙流體壓力能夠抵消上覆地層壓力作用，并且流體產(chǎn)生的異常高壓能夠抑制壓實(shí)作用，對(duì)有機(jī)孔的保存起建設(shè)性作用。不同壓力條件地區(qū)有機(jī)孔發(fā)育情況不同，鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7段張家灘頁(yè)巖為典型的異常低壓，壓力系數(shù)在0.8 ～ 0.9，基本不發(fā)育有機(jī)孔，而研究區(qū)地層壓力系數(shù)多介于1.6 ～ 2.1，處于超壓環(huán)境，有機(jī)孔大量發(fā)育，可以看出高的地層壓力系數(shù)有利于有機(jī)孔的保存。

4　結(jié)論

1）四川盆地志留系龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度高，頁(yè)巖處于高-過(guò)成熟階段，有機(jī)孔是頁(yè)巖氣重要的儲(chǔ)集空間。通過(guò)掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，單個(gè)有機(jī)孔形態(tài)以圓形、橢圓形和凹坑形為主，其次為長(zhǎng)條形和不規(guī)則形等，邊緣較光滑，輪廓清晰，有機(jī)質(zhì)孔孔徑較小，大多屬于微孔和介孔范圍。

3）富順-永川地區(qū)頁(yè)巖有機(jī)孔的發(fā)育受有機(jī)質(zhì)類型及成熟度、含量、粘土礦物含量、脆性礦物含量及壓實(shí)作用，以及壓力等因素的影響，研究區(qū)頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)成熟度高，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ型和Ⅱ1型為主，為有機(jī)孔發(fā)育提供了良好的條件。有機(jī)孔孔隙度大小與脆性礦物和含量成正相關(guān)、與粘土礦物含量成負(fù)相關(guān)。研究區(qū)有機(jī)孔還受外因影響，壓實(shí)作用對(duì)有機(jī)孔保存其破壞性作用，較高的地層壓力系數(shù)有利于有機(jī)孔的保存。

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Characteristics of and factors influencing organic pores in the Lower Silurian Longmaxi Formation，F(xiàn)ushun-Yongchuan area，Sichuan Basin

Yang Xiya1，2，Liu Chenglin1，2，Liu Wenping3，Ren Haolin1，2

［1，（），102249，；2，（），102249，；3，，，610046，］

The Lower Paleozoic marine shale sequences are widely developed in the southern part of Sichuan Basin. Among others，the Longmaxi Formation shale possesses high-quality source rocks favorable for shale gas enrichment. We discuss the characteristics of and factors influencing the organic pores in the Lower Silurian Longmaxi Formation，F(xiàn)ushun-Yongchuan area，based on coring data obtained from the drilling of organic-rich shale，as well as related analysis and tests. The research results indicate that the organic matter abundance of the Longmaxi Formation shale is high with acontent ranging from 2.45 % to 5.59 %，and its thermal evolution reaches a high-to-over-mature stage with a vitrinite reflectance （o） of 1.97 % to 2.23 %，providing a favorable basis for the growth of organic pores. As important reservoir space for shale gas，most organic pores are round-，oval- or concave-shaped under scanning electron microscopy （SEM） observation，and a few occur in strips and/or irregular polygons； all pores are smooth-edged. Besides，nitrogen adsorption and high pressure mercury intrusion porosimetry （MIP），show that these organic pores are relatively small in size，most of which are supposed to be ascribed to mesopores，accounting for about 57 %. Then，we quantitatively analyze the organic pores across the study area by establishing a relationship model between porosity of organic pores and spectral gamma-ray （GR） logs （），and the results show that the porosity of organic pores varies between 1.10 % and 3.64 %，with an average of 2.15 %. There are multiple factors related to the development and preservation of organic pores. The correlation between organic pore porosity with contents of clay minerals，brittle minerals and，is set up and shows that the porosity of organic pores is positively correlated with contents of brittle minerals andbut negatively with clay mineral content. Compaction has a destructive effect on the preservation of organic pores，and a higher formation pressure coefficient is conducive to the preservation of organic pores.

organic pore，brittle mineral，shale，Longmaxi Formation，F(xiàn)ushun-Yongchuan area，Sichuan Basin

TE122.2

A

0253-9985（2021）06-1321-13

10.11743/ogg20210607

2021-07-09；

2021-10-18。

楊熙雅（1996—），女，碩士研究生，非常規(guī)油氣地質(zhì)。E?mail：18801321355@163.com。

劉成林（1970—），男，教授、博士生導(dǎo)師，油氣地球化學(xué)與資源評(píng)價(jià)、非常規(guī)油氣地質(zhì)。E?mail：lclzgx@126.com。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41572099，41872127）。

（編輯 梁慧）