延安地區(qū)西南部長(zhǎng)7段頁(yè)巖巖相表征

白通， 趙衛(wèi)衛(wèi)*， 慕尚超， 席家輝， 段逸飛， 楊天祥， 李富康

(1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院， 西安 710065； 2.西安石油大學(xué)陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 西安 710065)

頁(yè)巖氣在世界能源組構(gòu)中占有舉足輕重的地位，因其引發(fā)的頁(yè)巖氣革命延長(zhǎng)了世界石油工業(yè)生命周期、影響著世界各國(guó)的能源戰(zhàn)略格局[1-2]。作為北美之外最大的頁(yè)巖氣生產(chǎn)國(guó)，中國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量在2020年突破了200×108m3[3]，展現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。隨著頁(yè)巖氣資源勘探的深入，頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)特征分析成為了研究熱點(diǎn)[4-6]，與此同時(shí)，肖磊等[6]研究發(fā)現(xiàn)不同頁(yè)巖巖相中頁(yè)巖氣含氣量存在明顯差異，因此分析對(duì)比不同頁(yè)巖巖相的微觀(guān)孔隙結(jié)構(gòu)特征對(duì)頁(yè)巖氣的勘探開(kāi)發(fā)具有重要的指導(dǎo)作用。

延安地區(qū)西南部三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段頁(yè)巖沉積厚度大，分布廣，有機(jī)碳含量高，是鄂爾多斯盆地陸相頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的有利目標(biāo)區(qū)[7]。徐紅衛(wèi)等[8]利用掃描電鏡、高壓壓汞、氣體吸附等分析測(cè)試方法對(duì)該地區(qū)頁(yè)巖的孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征；王香增等[9]在有機(jī)碳含量等測(cè)試方法、測(cè)井解釋等分析方法基礎(chǔ)上，對(duì)該地區(qū)頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性進(jìn)行了研究，然而總結(jié)前人的研究成果發(fā)現(xiàn)該地區(qū)的頁(yè)巖研究中缺少了巖相方面的研究，這制約了該地區(qū)長(zhǎng)7段頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙空間的認(rèn)識(shí)和該地區(qū)頁(yè)巖氣的勘探開(kāi)發(fā)，基于此，結(jié)合前人研究成果創(chuàng)新性的以全巖礦物組分和有機(jī)碳含量為根據(jù)對(duì)該地區(qū)的頁(yè)巖巖相劃分方案進(jìn)行確立，并以該方案為依據(jù)對(duì)研究區(qū)頁(yè)巖樣品的巖相類(lèi)型進(jìn)行劃分，同時(shí)利用氬離子拋光掃描電鏡、高壓壓汞、氣體吸附等孔隙測(cè)試方法，對(duì)劃分出的不同巖相的微觀(guān)孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行全尺度定性、定量表征以提高對(duì)該地區(qū)長(zhǎng)7段頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙空間的認(rèn)識(shí)，為該地區(qū)頁(yè)巖氣的甜點(diǎn)勘探提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

鄂爾多斯盆地是一個(gè)經(jīng)歷了古生代穩(wěn)定沉降、中生代坳陷遷移、新生代周邊扭動(dòng)、斷陷等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)而成的大型內(nèi)陸坳陷沉積盆地，位于中國(guó)華北板塊西部[10-11]。在中三疊世時(shí)期，盆地處于陸相深湖～半深湖沉積環(huán)境，發(fā)育了延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段、長(zhǎng)9段等多套富生烴潛力的烴源巖層系。

研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡東南部延安地區(qū)甘泉、富縣等地，三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段是該地區(qū)主要的烴源巖層系之一，如圖1所示，其頂面構(gòu)造平緩，總體呈現(xiàn)為一小角度的西傾單斜，埋藏深度適中，表現(xiàn)為東南部埋深相對(duì)較淺、西北部埋深相對(duì)較深的格局，其中取樣位置長(zhǎng)7段頂面埋深介于1 100～1 300 m。

圖1 延安地區(qū)甘泉、富縣等地長(zhǎng)7段頂面構(gòu)造圖

2 樣品與測(cè)試

本文中研究樣品取自延安地區(qū)西南部甘泉縣的YY22井和富縣的YY1井的三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段頁(yè)巖，其中YY1井取樣4塊，取樣深度介于1 364.5～1 386.1 m，取樣主要巖性為黑色泥頁(yè)巖和黑灰色泥巖，YY22井取樣12塊，取樣深度介于1 283.0～1 338.6 m，取樣主要巖性為灰色泥質(zhì)粉砂巖、(灰)黑色泥頁(yè)巖、黑色油頁(yè)巖。

在對(duì)研究區(qū)長(zhǎng)7段頁(yè)巖進(jìn)行巖相劃分和表征時(shí)，聯(lián)合了多種分析測(cè)試方法，其中全巖X射線(xiàn)衍射分析技術(shù)可以對(duì)所選頁(yè)巖樣品的礦物組分進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖巖相類(lèi)型的劃分，氬離子拋光掃描電鏡實(shí)驗(yàn)可以對(duì)頁(yè)巖的孔隙類(lèi)型、大小和形貌特征進(jìn)行反映，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同頁(yè)巖巖相的定性表征，高壓壓汞、N2和CO2吸附實(shí)驗(yàn)可以反映頁(yè)巖的孔隙結(jié)構(gòu)情況，測(cè)量和計(jì)算頁(yè)巖的孔隙體積和比表面積，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同頁(yè)巖巖相的定性、定量表征。

3 巖相劃分方法及結(jié)果

3.1 巖相劃分方法

目前，人們對(duì)頁(yè)巖巖相進(jìn)行劃分時(shí)，主要以巖相所包含的信息如顏色、巖石成分、巖石結(jié)構(gòu)、沉積構(gòu)造等為依托，結(jié)合有機(jī)質(zhì)含量等參數(shù)進(jìn)行，如王玉滿(mǎn)等[12]依據(jù)“長(zhǎng)石+石英”“方解石+白云石”“黏土礦物”三端元礦物組分的構(gòu)成對(duì)四川盆地五峰組-龍馬溪組海相頁(yè)巖進(jìn)行了劃分；陳世悅等[13]以碳酸鹽、長(zhǎng)英質(zhì)、黏土礦物的含量結(jié)合有機(jī)質(zhì)含量將渤海灣盆地沙河街組陸相湖盆細(xì)粒沉積巖劃分為碳酸鹽巖、黏土巖、細(xì)粉砂巖、細(xì)?；旌铣练e巖等4種主要巖相和17種亞類(lèi)巖相。

在參考前人的巖相劃分方案的同時(shí)，結(jié)合研究區(qū)長(zhǎng)7段頁(yè)巖成分復(fù)雜，有機(jī)質(zhì)豐度整體較高的特點(diǎn)，提出了自己的巖相劃分方案，此方案以組成頁(yè)巖礦物成分中的石英+長(zhǎng)石+黃鐵礦-碳酸鹽礦物-黏土礦物等三類(lèi)礦物組合的相對(duì)含量和有機(jī)碳含量為依據(jù)進(jìn)行。由于由三類(lèi)礦物組合中任何一類(lèi)礦物組合的相對(duì)含量大于55%、介于50%～55%、小于50%的礦物組分條件形成的不同頁(yè)巖的孔隙特征不同，對(duì)頁(yè)巖油、氣等烴類(lèi)儲(chǔ)存和后期壓裂開(kāi)發(fā)的影響作用相異[14]，因此將礦物組合含量50%和55%定為巖相劃分的礦物含量界限。針對(duì)研究區(qū)有機(jī)質(zhì)豐度整體較高[7]的特征，本次研究選取2%作為有機(jī)質(zhì)貧、富的分類(lèi)界限。具體分類(lèi)方法如圖2所示。

圖2 研究區(qū)長(zhǎng)7段頁(yè)巖巖相劃分流程

首先，利用全巖X射線(xiàn)衍射分析技術(shù)對(duì)研究區(qū)16塊頁(yè)巖樣品進(jìn)行礦物組分測(cè)定，然后根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)頁(yè)巖主要巖相類(lèi)型進(jìn)行劃分，將石英+長(zhǎng)石+黃鐵礦礦物組合相對(duì)含量大于55%的劃分為硅質(zhì)頁(yè)巖，介于50%～55%的劃分為高硅質(zhì)混合頁(yè)巖；將黏土礦物組合相對(duì)含量大于55%的劃分為黏土質(zhì)頁(yè)巖，介于50%～55%的劃分為高黏土質(zhì)混合頁(yè)巖；將碳酸鹽礦物組合相對(duì)含量大于55%的劃分為鈣質(zhì)頁(yè)巖，介于50%～55%的劃分為高鈣質(zhì)混合頁(yè)巖，將三類(lèi)礦物組合相對(duì)含量均小于50%的劃分為勻質(zhì)混合頁(yè)巖。最后，以有機(jī)質(zhì)含量2%為界，將劃分出的七大主類(lèi)巖相再分為富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖和貧有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖等亞相類(lèi)型。

3.2 長(zhǎng)7段頁(yè)巖巖相劃分結(jié)果

全巖X射線(xiàn)衍射結(jié)果表明，組成研究區(qū)長(zhǎng)7段頁(yè)巖的礦物以石英、長(zhǎng)石和黏土礦物為主，含少量黃鐵礦和碳酸鹽礦物，其中石英+長(zhǎng)石+黃鐵礦礦物組合的相對(duì)含量介于30%～80%，平均為47.13%，碳酸鹽礦物的相對(duì)含量介于0～26%，平均為6.94%，黏土礦物的相對(duì)含量介于12%～63%，平均為45.94%。有機(jī)碳含量測(cè)試結(jié)果表明研究區(qū)長(zhǎng)7段頁(yè)巖有機(jī)碳含量整體較高，介于0.35%～8.34%，平均為3.64%。

雖然深圳港駁船業(yè)務(wù)起步早，已具一定規(guī)模，但珠三角港口群的不斷發(fā)展，使得深圳港早期高效、全面的服務(wù)優(yōu)勢(shì)逐漸下降.從深圳港水上“巴士”的班期穩(wěn)定性、運(yùn)價(jià)公開(kāi)性、覆蓋范圍及對(duì)港口的貢獻(xiàn)4個(gè)方面具體分析其存在的問(wèn)題.

根據(jù)頁(yè)巖礦物組分測(cè)試結(jié)果與有機(jī)碳含量(total organic carbon,TOC)測(cè)試結(jié)果，對(duì)研究區(qū)長(zhǎng)7段頁(yè)巖樣品進(jìn)行巖相劃分，結(jié)果如表1所示，長(zhǎng)7段頁(yè)巖發(fā)育硅質(zhì)頁(yè)巖，高硅質(zhì)混合頁(yè)巖，勻質(zhì)混合頁(yè)巖，高黏土質(zhì)混合頁(yè)巖，黏土質(zhì)頁(yè)巖5種主類(lèi)巖相及對(duì)應(yīng)不同主類(lèi)巖相的貧有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖和富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖等8種亞類(lèi)巖相，不發(fā)育鈣質(zhì)頁(yè)巖、高鈣質(zhì)混合頁(yè)巖2種巖相。對(duì)不同巖相發(fā)育情況進(jìn)行分析，結(jié)果如圖3所示，發(fā)育的頁(yè)巖巖相以黏土質(zhì)頁(yè)巖為主，數(shù)量為5個(gè)，占全部樣品數(shù)量的31%，發(fā)育的其余類(lèi)型巖相數(shù)量由高到低分別為高硅質(zhì)混合頁(yè)巖4個(gè)，所占比例為25%，硅質(zhì)頁(yè)巖和勻質(zhì)混合頁(yè)巖均為3個(gè)，所占比例為19%，高黏土質(zhì)混合頁(yè)巖1個(gè)，所占比例為6%。

表1 研究區(qū)長(zhǎng)7段頁(yè)巖礦物組分、有機(jī)碳含量及頁(yè)巖巖相劃分結(jié)果

圖3 研究區(qū)長(zhǎng)7段頁(yè)巖巖相發(fā)育情況

3.3 長(zhǎng)7段頁(yè)巖巖相縱向展布

為了了解研究區(qū)長(zhǎng)7段頁(yè)巖巖相縱向展布情況，對(duì)YY22井進(jìn)行單井巖相縱向展布分析，結(jié)果如圖4所示，長(zhǎng)7段從上到下總體呈現(xiàn)“兩硅夾一黏”的巖相展布特征，即上部發(fā)育以石英+長(zhǎng)石+黃鐵礦礦物組合為主的硅質(zhì)頁(yè)巖和高硅質(zhì)混合頁(yè)巖，中部發(fā)育以黏土礦物組合為主的黏土質(zhì)頁(yè)巖和高黏土質(zhì)混合頁(yè)巖，下部發(fā)育以石英+長(zhǎng)石+黃鐵礦礦物組合為主的硅質(zhì)頁(yè)巖和高硅質(zhì)混合頁(yè)巖。對(duì)于頁(yè)巖巖相礦物組分的變化，長(zhǎng)7段由上到下總體呈現(xiàn)為石英+長(zhǎng)石+黃鐵礦礦物組合相對(duì)含量由80%減少至53%→各類(lèi)礦物組合相對(duì)含量均小于50%→黏土礦物相對(duì)含量由49%增加至63%再減少至42%→硅質(zhì)礦物含量由50%增加至57%的變化特征，但上部的石英+長(zhǎng)石+黃鐵礦礦物組合相對(duì)含量總體較下部的為高，這是由組成上下部的頁(yè)巖中所夾主要巖石的巖性不同所造成的，上部所夾主要巖石巖性為粉砂巖，下部所夾主要巖石巖性為泥巖。對(duì)于有機(jī)質(zhì)含量的縱向展布情況，長(zhǎng)7段由上到下總體呈現(xiàn)為貧有機(jī)質(zhì)→富有機(jī)質(zhì)的變化特征。

圖4 YY22井長(zhǎng)7段頁(yè)巖巖相縱向展布

由于有機(jī)質(zhì)含量是頁(yè)巖生烴的物質(zhì)基礎(chǔ)，決定著頁(yè)巖的生烴強(qiáng)度[7]，因此富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖較貧有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖生烴潛力更大，富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖為油氣生成有利巖相；頁(yè)巖中石英和長(zhǎng)石等脆性礦物含量高，有利于原生孔隙的保存，也可以使頁(yè)巖更易產(chǎn)生裂縫[15]，為油氣提供了儲(chǔ)集空間，因此石英和長(zhǎng)石等脆性礦物含量多的硅質(zhì)頁(yè)巖和高硅質(zhì)混合頁(yè)巖為油氣儲(chǔ)集有利巖相；黏土礦物具有較大的比表面積和較高的孔隙體積[16]，但黏土礦物增加后充填在各類(lèi)孔隙中，會(huì)使巖石物性變差[17]，因此含黏土礦物多的黏土質(zhì)頁(yè)巖、高黏土質(zhì)混合頁(yè)巖為油氣儲(chǔ)集不利巖相，綜合以上分析，筆者認(rèn)為研究區(qū)長(zhǎng)7段巖相為富有機(jī)質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖和富有機(jī)質(zhì)高硅質(zhì)混合頁(yè)巖的下部為油氣生成、儲(chǔ)集的有利部位。

4 長(zhǎng)7段頁(yè)巖巖相表征

4.1 氬離子拋光掃描電鏡表征頁(yè)巖巖相

對(duì)頁(yè)巖孔隙特征的研究首先是對(duì)其大小、類(lèi)型的劃分，本文中參照國(guó)際理論和應(yīng)用化學(xué)學(xué)會(huì)(IUAPC)的孔隙分類(lèi)方法[18]，將孔隙按孔徑大小分為微孔(<2 nm)、介孔(2～50 nm)和宏孔(>50 nm)，同時(shí)參考Loucks等[19]的孔隙分類(lèi)方法，將孔隙按產(chǎn)狀分為粒間孔、粒內(nèi)孔、晶間孔、有機(jī)質(zhì)孔和微裂縫。

將研究區(qū)長(zhǎng)7段頁(yè)巖巖相劃分為3種組合，分別為：硅質(zhì)頁(yè)巖和高硅質(zhì)混合頁(yè)巖組合、黏土質(zhì)頁(yè)巖和高黏土質(zhì)混合頁(yè)巖組合、勻質(zhì)混合頁(yè)巖組合，然后對(duì)各組合頁(yè)巖樣品進(jìn)行氬離子拋光掃描電鏡實(shí)驗(yàn)，觀(guān)察并分析它們各自的特征，得到如下結(jié)果。

(1)硅質(zhì)頁(yè)巖和高硅質(zhì)混合頁(yè)巖結(jié)構(gòu)致密，石英、長(zhǎng)石、黏土礦物、菱鐵礦等組成頁(yè)巖的各種礦物相間、定向分布[圖5(a)]，其中長(zhǎng)石發(fā)育形狀多樣，孔徑Pa較大的粒內(nèi)溶孔[圖5(b)]，黏土礦物集合體與菱鐵礦發(fā)育狹縫形、橢圓形及不規(guī)則形的粒間孔、晶間孔和層間縫[圖5(c)]，有機(jī)質(zhì)主要以塊狀、條帶狀、填隙狀順層分布在各種礦物之間[圖5(a)]，有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育少且發(fā)育的有機(jī)質(zhì)孔孔徑較小，有些還被黏土礦物充填[圖5(d)]。

(2)黏土質(zhì)頁(yè)巖和高黏土質(zhì)混合頁(yè)巖結(jié)構(gòu)致密，各種礦物相間分布，其中長(zhǎng)石發(fā)育不規(guī)則形狀的粒內(nèi)溶孔[圖5(e)]，黏土礦物發(fā)育層間孔，粒間孔縫通常被黏土礦物及長(zhǎng)石、石英晶體膠結(jié)[圖5(e)]，有機(jī)質(zhì)以填隙狀和碎塊狀散布在各種礦物間，有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育較少且發(fā)育的有機(jī)質(zhì)孔孔徑較小[圖5(f)]。

(3)勻質(zhì)混合頁(yè)巖結(jié)構(gòu)致密，有機(jī)質(zhì)呈填隙狀分布于長(zhǎng)石、黃鐵礦等晶間孔內(nèi)[圖5(g)]，其中在鈉長(zhǎng)石晶間孔內(nèi)充填的有機(jī)質(zhì)發(fā)育小孔徑孔縫[圖5(h)]，另外，在局部地區(qū)觀(guān)察到數(shù)量較多、孔徑較大的粒間孔縫[圖5(i)]。

ETH為加速電壓；WD為工作距離；Mag為放大倍數(shù)

4.2 流體注入法表征頁(yè)巖巖相

目前，在研究頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)特征方面，流體注入法得到了廣泛應(yīng)用[20-21]，而不同流體注入法在表征孔隙結(jié)構(gòu)特征時(shí)具有各自的特點(diǎn)[21-23]。

4.2.1 氮?dú)馕椒?/p>

利用N2吸附解吸曲線(xiàn)形態(tài)可以定性反映頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)[24]的特點(diǎn)，對(duì)研究區(qū)長(zhǎng)7段不同頁(yè)巖巖相樣品的N2吸附解吸等溫線(xiàn)進(jìn)行觀(guān)察，結(jié)果如圖6所示，不同巖相樣品的等溫線(xiàn)均有如下特征：在較高壓力處(相對(duì)壓力P/Po>0.4，其中P為氮?dú)夥謮海琍o為液氮溫度下氮?dú)獾娘柡驼魵鈮?吸附曲線(xiàn)和解吸曲線(xiàn)不重合，存在吸附滯后，并且在滯回環(huán)吸附曲線(xiàn)上沒(méi)有明顯的飽和吸附平臺(tái)。依據(jù)這些特征并參照國(guó)際理論和應(yīng)用化學(xué)學(xué)會(huì)(IUAPC)劃分的吸附等溫線(xiàn)類(lèi)型和回滯環(huán)類(lèi)型[25]，將研究區(qū)長(zhǎng)7段頁(yè)巖巖相樣品的吸附等溫線(xiàn)劃分為Ⅳ型，回滯環(huán)類(lèi)型劃分為H3型。劃分的結(jié)果表明研究區(qū)不同頁(yè)巖巖相孔隙結(jié)構(gòu)均很不規(guī)整，孔隙形態(tài)以平板狹縫形和楔形為主，存在微裂縫，孔徑分布也不均勻。此外，頁(yè)巖樣品中YY1-1富有機(jī)質(zhì)黏土質(zhì)頁(yè)巖和YY1-3富有機(jī)質(zhì)勻質(zhì)混合頁(yè)巖在相對(duì)壓力為0.4～0.6時(shí)解吸曲線(xiàn)無(wú)明顯拐點(diǎn)[圖6(a)、圖6(b)]，表明該類(lèi)巖相樣品孔隙形態(tài)以?xún)A斜板狀為主，連通性相對(duì)較好，YY22-1貧有機(jī)質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖、YY22-3富有機(jī)質(zhì)高硅質(zhì)頁(yè)巖、YY22-7貧有機(jī)質(zhì)黏土質(zhì)頁(yè)巖樣品在相對(duì)壓力為0.4～0.6解吸曲線(xiàn)有一明顯拐點(diǎn)，表明該類(lèi)巖相樣品孔隙形態(tài)以狹縫形和平行板狀為主，連通性相對(duì)較差，而狹縫狀孔隙的發(fā)育與黏土礦物顆粒的片狀結(jié)構(gòu)有關(guān)[8]，即黏土礦物含量越多，狹縫狀孔隙越發(fā)育，孔隙連通性越差，表現(xiàn)在N2吸附解吸曲線(xiàn)上為：相同壓力處N2吸附量、解吸量的差值大小YY22-1貧有機(jī)質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖

圖6 長(zhǎng)7段頁(yè)巖巖相N2吸附-解吸等溫線(xiàn)

4.2.2 高壓壓汞法

通過(guò)高壓壓汞實(shí)驗(yàn)可以獲得孔喉中值半徑、分選系數(shù)、門(mén)檻壓力等頁(yè)巖孔喉特征參數(shù)[20]，這些特征參數(shù)可以定性表征頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)，如變異系數(shù)越高，頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)越好等，基于此，在上述3種巖相組合中各選一件樣品(YY1-1富有機(jī)質(zhì)黏土質(zhì)頁(yè)巖、YY1-3富有機(jī)質(zhì)勻質(zhì)混合頁(yè)巖和YY22-11富有機(jī)質(zhì)高硅質(zhì)混合頁(yè)巖)對(duì)其做高壓壓汞實(shí)驗(yàn)以研究不同頁(yè)巖巖相孔隙結(jié)構(gòu)特征及差異。

頁(yè)巖巖相的毛管壓力與汞飽和度關(guān)系和孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)果如表2和圖7所示，YY1-1富有機(jī)質(zhì)黏土質(zhì)頁(yè)巖、YY1-3富有機(jī)質(zhì)勻質(zhì)混合頁(yè)巖，YY22-11富有機(jī)質(zhì)高硅質(zhì)混合頁(yè)巖的閥壓均較低，分別為0.29、0.32、0.25 MPa，對(duì)應(yīng)最大連通孔喉為2.56、2.30、2.88 μm，表明三件樣品物性較好。頁(yè)巖樣品毛細(xì)管壓力曲線(xiàn)的進(jìn)、退汞曲線(xiàn)滯后環(huán)較大、退汞效率高，均達(dá)到了65%以上，表明樣品在壓汞測(cè)試范圍內(nèi)存在較多開(kāi)放孔、孔隙連通性好。對(duì)三件不同巖相樣品綜合對(duì)比發(fā)現(xiàn)YY22-11富有機(jī)質(zhì)高硅質(zhì)混合頁(yè)巖的閥壓最小，對(duì)應(yīng)的最大連通孔喉最大，退汞效率最高，這些結(jié)果反映其孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)育最好，而YY1-1富有機(jī)質(zhì)黏土質(zhì)頁(yè)巖和YY1-3富有機(jī)質(zhì)勻質(zhì)混合頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)相對(duì)較差。歪度和變異系數(shù)數(shù)據(jù)也顯示出相同的規(guī)律，YY22-11富有機(jī)質(zhì)高硅質(zhì)混合頁(yè)巖歪度和變異系數(shù)最大，說(shuō)明其孔喉大小分布偏向于粗孔喉，孔隙結(jié)構(gòu)更好。

圖7 長(zhǎng)7段頁(yè)巖巖相毛管壓力曲線(xiàn)

表2 長(zhǎng)7段頁(yè)巖巖相孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)

4.2.3 吸附法和壓汞法綜合表征頁(yè)巖巖相

吸附法和壓汞法對(duì)頁(yè)巖中不同孔徑孔隙的測(cè)定效果不同[21]，因此在數(shù)據(jù)處理時(shí)選擇對(duì)不同孔隙測(cè)量效果最好的測(cè)試方法的數(shù)據(jù)，微孔數(shù)據(jù)選用CO2吸附實(shí)驗(yàn)的DFT(desity functional thoery)模型，介孔的比表面積數(shù)據(jù)選用N2吸附實(shí)驗(yàn)的BET(Brunauer-Emmett-Teller)模型，孔容數(shù)據(jù)選用N2吸附實(shí)驗(yàn)的BJH(Barret-Joyner-Halenda)模型，宏孔數(shù)據(jù)選用高壓壓汞實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

測(cè)試結(jié)果如表3和圖8所示，除YY1-3勻質(zhì)混合頁(yè)巖中不同孔隙對(duì)孔容貢獻(xiàn)宏孔最大，為39.2%，介孔次之，為37.5%，微孔最小，為23.3%外，其余巖相樣品中對(duì)孔容貢獻(xiàn)均有介孔貢獻(xiàn)最大、宏孔貢獻(xiàn)次之、微孔貢獻(xiàn)最小的規(guī)律，貢獻(xiàn)率依次介于52.1%～65.2%，31.3%～41.5%和2.7%～6.4%。不同孔隙對(duì)比表面積的貢獻(xiàn)除YY1-3勻質(zhì)混合頁(yè)巖微孔貢獻(xiàn)最大，為84.6%，介孔次之，為13.8%，宏孔最小，為1.6%外，其余巖相樣品中對(duì)比表面積的貢獻(xiàn)均有介孔貢獻(xiàn)最大、微孔貢獻(xiàn)次之、宏孔貢獻(xiàn)最小的規(guī)律，貢獻(xiàn)率依次介于48.6%～76.7%、19.9%～47.5%、3.3%～4.1%。

表3 長(zhǎng)7段頁(yè)巖巖相孔隙結(jié)構(gòu)特征數(shù)據(jù)

從對(duì)樣品的孔容和比表面積的貢獻(xiàn)最大的均為介孔的結(jié)果可知研究區(qū)頁(yè)巖孔隙以介孔為主，從微孔對(duì)孔容貢獻(xiàn)最小而對(duì)比表面積有次要貢獻(xiàn)說(shuō)明研究區(qū)頁(yè)巖中存在相當(dāng)數(shù)量的微孔，從宏孔對(duì)孔容有較大貢獻(xiàn)而對(duì)比表面積貢獻(xiàn)微小說(shuō)明研究區(qū)頁(yè)巖存在一定數(shù)量的宏孔及微裂縫。

5 結(jié)論

(1)以石英+長(zhǎng)石+黃鐵礦-碳酸鹽礦物-黏土礦物三類(lèi)礦物組合含量55%和50%為界，有機(jī)質(zhì)含量2%為界建立頁(yè)巖巖相劃分方案，明確研究區(qū)長(zhǎng)7段頁(yè)巖發(fā)育硅質(zhì)頁(yè)巖、高硅質(zhì)混合頁(yè)巖、勻質(zhì)混合頁(yè)巖、高黏土質(zhì)混合頁(yè)巖、黏土質(zhì)頁(yè)巖5種主類(lèi)巖相及對(duì)應(yīng)主類(lèi)巖相的富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖和貧有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖等8種亞類(lèi)巖相。

(2)對(duì)研究區(qū)長(zhǎng)7段頁(yè)巖巖相縱向展布情況進(jìn)行分析，結(jié)果表明長(zhǎng)7段總體具有“兩硅夾一黏”的巖相展布特征，即下部發(fā)育硅質(zhì)頁(yè)巖和高硅質(zhì)混合頁(yè)巖，中部發(fā)育黏土質(zhì)頁(yè)巖、高黏土質(zhì)混合頁(yè)巖、勻質(zhì)混合頁(yè)巖，上部發(fā)育硅質(zhì)頁(yè)巖、高硅質(zhì)混合頁(yè)巖。對(duì)長(zhǎng)7段油氣生成、儲(chǔ)集有利部位進(jìn)行分析，認(rèn)為下部為其有利部位。

(3)研究區(qū)長(zhǎng)7段頁(yè)巖發(fā)育多種類(lèi)型孔隙和微裂縫，其中硅質(zhì)頁(yè)巖和高硅質(zhì)混合頁(yè)巖多發(fā)育粒間孔、粒內(nèi)溶孔和層間縫，黏土質(zhì)頁(yè)巖和高黏土質(zhì)混合頁(yè)巖多發(fā)育黏土礦物層間孔和粒內(nèi)溶孔，勻質(zhì)混合頁(yè)巖多發(fā)育粒間孔縫，不同巖相中有機(jī)質(zhì)孔均很少發(fā)育。

(4)N2吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明研究區(qū)長(zhǎng)7段頁(yè)巖孔隙形態(tài)以平板狹縫形和楔形為主，其中孔隙形態(tài)以狹縫形孔隙為主的頁(yè)巖巖相中又以黏土質(zhì)頁(yè)巖為首，孔隙連通性最差。高壓壓汞實(shí)驗(yàn)表明硅質(zhì)頁(yè)巖和高硅質(zhì)混合頁(yè)巖中存在更多開(kāi)放孔，孔隙結(jié)構(gòu)最好。

(5)研究區(qū)長(zhǎng)7段頁(yè)巖中不同孔徑孔隙均有發(fā)育，其中介孔對(duì)孔容和比表面積貢獻(xiàn)最大，分別介于52.1%～65.2%和48.6%～76.7%，宏孔對(duì)孔容貢獻(xiàn)次之，介于31.3%～41.5%，微孔對(duì)比表面積貢獻(xiàn)次之，介于19.9%～47.5%。