黔西地區(qū)石炭系頁巖氣成藏地質(zhì)特征及含氣性影響因素

姜秉仁，鄧恩德，楊通保，韓明輝，馬子杰

1.貴州省煤層氣頁巖氣工程技術(shù)研究中心，貴陽 550016；2.貴州盤江煤電集團技術(shù)研究院有限公司，貴陽 550081；3.貴州省煤田地質(zhì)局，貴陽 550081

頁巖氣是一種主要以吸附態(tài)、游離態(tài)等方式賦存于暗色泥頁巖中的非常規(guī)天然氣[1-2]，相較于石油和煤等化石燃料，頁巖氣具有能量密度大、熱值較高和燃燒產(chǎn)物清潔等優(yōu)勢，被認為是一種清潔能源[3-4]。自2009年實施第一口頁巖氣參數(shù)井以來，我國頁巖氣逐步進入實質(zhì)性勘探開發(fā)階段，上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組海相頁巖氣在重慶涪陵、四川長寧—威遠等地區(qū)成功實現(xiàn)商業(yè)化開發(fā)，上三疊統(tǒng)延長組陸相頁巖氣在鄂爾多斯盆地實施的多口鉆井中獲得工業(yè)氣流[5-6]。貴州地區(qū)震旦系至三疊系發(fā)育多套富有機質(zhì)頁巖層系，目前開展的頁巖氣勘探開發(fā)研究工作層系主要為志留系龍馬溪組和二疊系龍?zhí)督M[7-8]，在黔北正安頁巖氣區(qū)塊獲得海相龍馬溪組頁巖氣工業(yè)氣流突破，在黔北金沙和黔西盤縣等地區(qū)獲得海陸過渡相龍?zhí)督M良好含氣顯示。

石炭系舊司組作為貴州省頁巖氣賦存的主要層系之一，在黔西地區(qū)廣泛發(fā)育，資源潛力較大[9]。六盤水市鐘山區(qū)水頁1井在鉆至舊司組時見到良好的頁巖氣顯示，對含氣異常層段進行試氣，日產(chǎn)氣量高達20 000 m3；六盤水市高新區(qū)黔水地1井在未經(jīng)壓裂改造的情況下獲得了穩(wěn)定頁巖氣流[10]，均顯示出該地區(qū)石炭系具有良好的頁巖氣勘探開發(fā)潛力。目前針對石炭系舊司組頁巖氣賦存機理及成藏特征開展研究工作較少，主要圍繞舊司組沉積環(huán)境、有機地化特征、有利區(qū)優(yōu)選及勘探潛力等方面進行了少量研究工作[11-12]，缺少對舊司組富有機質(zhì)泥頁巖發(fā)育特征、含氣特點及含氣性影響因素方面的系統(tǒng)研究。本文以黔西地區(qū)石炭系舊司組鉆井巖心樣品及野外露頭樣品為研究對象，基于有機地球化學(xué)、X-射線衍射(XRD)、覆壓孔滲、場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)、液氮吸附、含氣量現(xiàn)場解吸和高壓等溫吸附等實驗測試手段，獲取頁巖氣發(fā)育地質(zhì)特征參數(shù)，分析頁巖氣成藏地質(zhì)特征，并探討泥頁巖含氣性影響因素，以期豐富石炭系頁巖氣發(fā)育地質(zhì)理論，為研究區(qū)頁巖氣勘探開發(fā)提供借鑒。

1 地質(zhì)背景

黔西地區(qū)地處揚子板塊西南緣，構(gòu)造上褶皺和斷裂較為發(fā)育，褶皺主要為隔擋式褶皺，展布方向以北西向為主，斷裂展布方向主要為北東向和北西向[13]。舊司組主要分布于貴州省西部地區(qū)，沉積環(huán)境在面上呈現(xiàn)出過渡變化的特點，沿北西方向至南東方向由陸相、海陸過渡相轉(zhuǎn)變?yōu)楹Ｏ啵饕憩F(xiàn)為5種沉積相，分別為潟湖相、沼澤相、濱岸相、淺水陸棚相和深水陸棚相[14-15]。在此沉積環(huán)境下，廣泛發(fā)育了一套厚度變化較大的地層，厚度主要介于0～992 m；地層巖性多樣，主要為碳質(zhì)頁巖、深灰色頁巖、泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖，偶夾硅質(zhì)頁巖及煤層/煤線，巖性在縱向上呈現(xiàn)出“碳質(zhì)頁巖、泥頁巖、砂巖”頻繁交替出現(xiàn)的特征，儲層縱向上表現(xiàn)出較強的非均質(zhì)性，黑色富有機質(zhì)泥頁巖較為發(fā)育，累計厚度變化較大，主體介于30～100 m之間(圖1)。

圖1 黔西地區(qū)研究區(qū)石炭系舊司組頁巖厚度等值線及采樣位置

2 樣品與實驗

此次研究的實驗樣品采集于研究區(qū)內(nèi)實施的頁巖氣參數(shù)井SY1井、LY1井、QY2井的巖心及少量的野外地質(zhì)調(diào)查露頭樣品，巖性主要為黑色、灰黑色富有機質(zhì)泥頁巖。

干酪根顯微組分鑒定和鏡質(zhì)體反射率均使用Scope.A1型顯微光度計，有機碳含量的測定使用CS230型碳硫分析儀和YQ-VII油氣顯示評價儀，礦物組成分析使用X'Pert Powder型X-射線衍射儀，孔隙度滲透率測試使用POWER-PDP-200型覆壓孔隙度滲透率測量儀，場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)實驗使用ZEISS公司的MERLIN COMPACT型場發(fā)射掃面電鏡，液氮吸附實驗使用TriStar3020型低溫氮吸附儀，高壓等溫吸附實驗使用GAI-100型高壓氣體等溫吸附儀，所有測試分析工作均是依照相關(guān)國標或行業(yè)標準完成的。

3 頁巖氣成藏地質(zhì)特征

3.1 有機地球化學(xué)

泥頁巖有機地球化學(xué)參數(shù)主要包括有機質(zhì)類型、有機碳含量、有機質(zhì)成熟度(Ro)。頁巖的有機質(zhì)既是頁巖氣的物質(zhì)來源，又是吸附態(tài)烴類氣體的重要吸附介質(zhì)，其類型影響生烴強度和烴類狀態(tài)。有機碳含量是評價富有機質(zhì)頁巖生烴潛力重要指標，有機碳含量越高生烴潛力越強，有機質(zhì)成熟階段與烴類的狀態(tài)和產(chǎn)量密切相關(guān)[16]。

干酪根顯微組分鑒定結(jié)果顯示，顯微組分以殼質(zhì)組為主，含量大于50%，其次為腐泥組和鏡質(zhì)組，及少量的惰質(zhì)組；干酪根類型指數(shù)(TI)計算方法結(jié)果顯示，TI介于-10～86之間，有機質(zhì)類型以Ⅱ型為主，并有少量Ⅰ型和Ⅲ型，表明有機質(zhì)母質(zhì)主要來源于海相的低等生物。當TOC含量大于1.00%時，頁巖氣具備聚集成藏的條件[17]。對舊司組泥頁巖樣品進行有機碳含量測試，結(jié)果顯示，TOC含量介于0.76%～4.16%之間，平均為1.86%，主體上介于1%～4%之間，其中TOC含量大于1%的樣品數(shù)占樣品總數(shù)的88.46%，TOC含量大于2%的樣品數(shù)占樣品總數(shù)的57.69%；LY1井縱向上隨深度的增加TOC呈增大的趨勢(圖2)，整體而言舊司組TOC含量較高，優(yōu)質(zhì)頁巖段位于下部，具備良好的頁巖氣發(fā)育條件。通過測定有機質(zhì)鏡質(zhì)體反射率(Ro)來反映有機質(zhì)成熟度，實驗結(jié)果顯示，Ro介于1.69%～3.16%之間，平均為2.36%，主體上在2.00%～3.00%范圍內(nèi)，處于過成熟早期階段，Ⅱ型干酪根在過成熟階段進入生干氣高峰期[18]，表明舊司組生成氣態(tài)烴的能力較強。

圖2 黔西地區(qū)LY1井TOC含量隨深度變化特征

3.2 礦物組成

通過X-射線衍射實驗分析泥頁巖樣品礦物組成，實驗結(jié)果顯示，泥頁巖礦物成分主要為石英和黏土礦物，少量的長石、方解石和黃鐵礦(圖3a)。其中石英含量最高，介于22.11%～67.00%之間，平均為50.62%；黏土礦物含量介于26.00%～54.53%之間，平均為39.20%；長石含量介于0～16.82%之間，平均為4.49%；方解石含量介于0～22.43%，平均為3.96%；黃鐵礦含量介于0～5.00%，平均為1.73%。整體而言，泥頁巖礦物組成中脆性礦物含量較高，有利于頁巖氣開發(fā)過程中的壓裂改造。

黏土礦物成分中伊利石含量最高，其次為蒙脫石和綠泥石，及一定量的高嶺石和伊/蒙混層(圖3b)。其中伊利石含量介于12.90%～67.00%，平均為40.79%；蒙脫石含量介于0～55.56%，平均為20.33%；綠泥石含量介于0～47.83%，平均為19.73%；高嶺石含量介于0～43.48%，平均為10.96%，伊/蒙混層含量介于0～34.00%，平均為8.19 %。蒙脫石在堿性和高溫條件下向伊利石和綠泥石轉(zhuǎn)化，伊利石為富含K+的水介質(zhì)環(huán)境、綠泥石為富含F(xiàn)e2+和Mg2+的水介質(zhì)環(huán)境，表明舊司組沉積時期及埋藏成巖過程中總體上為堿性高溫環(huán)境，有利于富有機質(zhì)泥頁巖的富集和保存[19-20]。

圖3 黔西地區(qū)研究區(qū)石炭系舊司組礦物成分特征

脆性指數(shù)是反映頁巖可壓裂性的一個直觀指標，泥頁巖礦物成分中的石英、長石、方解石等脆性礦物在外力作用下極易產(chǎn)生裂縫，有利于頁巖氣的開發(fā)。參考中國海相頁巖氣礦物組分脆性指數(shù)方法[21]計算舊司組泥頁巖樣品的脆性指數(shù)，公式如下：

式中:BRIT為脆性指數(shù)；V石英為石英含量；V長石為長石含量；V碳酸鹽礦物為方解石、白云石等碳酸鹽礦物含量；V全部礦物為所有礦物含量之和。通過上述脆性指數(shù)公式計算實驗樣品脆性指數(shù)，結(jié)果顯示舊司組泥頁巖樣品脆性指數(shù)介于44.52%～71.00%之間，平均為59.07%，脆性指數(shù)整體較高，有利于頁巖氣開發(fā)時進行壓裂改造。

3.3 儲集物性

3.3.1 孔隙度和滲透率

使用覆壓孔滲方法測試舊司組頁巖的孔隙度和滲透率，測試的樣品均取自參數(shù)井富有機質(zhì)泥頁巖。實驗測試結(jié)果顯示，頁巖有效孔隙度介于0.96%～4.21%之間，平均為2.15%，滲透率介于(0.002 18～0.190 01)×10-3μm2之間，平均為0.099 87×10-3μm2，頁巖的孔隙度和滲透率均非常低，表現(xiàn)為特低孔、特低滲儲層，有機質(zhì)生成的烴類氣體較難運移，有利于頁巖氣的富集與保存。

3.3.2 微觀孔隙類型

泥頁巖的微觀孔隙不僅能為烴類氣體提供大量的儲集空間，而且對泥頁巖儲層的儲集性能有重要影響[22]。近年來，國內(nèi)外眾多學(xué)者對頁巖儲層微觀孔隙類型進行了研究，對孔隙類型的劃分及成因進行分析探討，其中孔隙分類方案最具代表性的有SLATT和O'BRIEN六分法[23-25]。為研究黔西地區(qū)石炭系舊司組泥頁巖微觀孔隙類型，筆者采用氬離子拋光儀對樣品進行處理，使用場發(fā)射掃描電鏡定性分析泥頁巖微觀孔隙特征。在結(jié)合前人研究成果的基礎(chǔ)上，將研究區(qū)泥頁巖微觀孔隙劃分為4類：粒間孔、粒內(nèi)孔、有機質(zhì)孔及微裂縫(圖4)。

粒間孔和粒內(nèi)孔在石炭系舊司組泥頁巖中最為發(fā)育。粒間孔通常發(fā)育在礦物顆粒與礦物顆粒接觸的位置，主要有脆性礦物(石英、長石、方解石等)之間的孔隙(圖4a,c,e)、脆性礦物與黏土礦物間的孔隙(圖4b)、黏土礦物絮狀物間產(chǎn)生的孔隙(圖4b)，微觀孔隙形態(tài)各異。粒內(nèi)孔通常形成于礦物顆粒內(nèi)部，在成巖過程和后期構(gòu)造作用均能產(chǎn)生粒內(nèi)孔，在鏡下可觀察到礦物內(nèi)部產(chǎn)生的粒內(nèi)孔(圖4a,b,d)、草莓狀黃鐵礦晶體形成過程產(chǎn)生的粒內(nèi)孔(圖4c)、礦物的溶蝕作用下產(chǎn)生的溶蝕孔(圖4f)。

有機質(zhì)在生成烴類氣體的過程中會在有機質(zhì)表面產(chǎn)生有機質(zhì)氣泡孔，鏡下可觀察到大量的有機質(zhì)氣泡孔(圖4d,e)，表明石炭系舊司組富有機質(zhì)泥頁巖具有較強的生烴潛力，同時，有機質(zhì)孔的大量發(fā)育也為烴類氣體賦存提供充足的空間。此外，在成巖和后期改造過程中會產(chǎn)生大量的微裂縫，鏡下可觀察到微裂縫較為發(fā)育(圖4a,e,f)，微裂縫的發(fā)育能夠為油氣提供存儲空間及運移通道，同時有利于頁巖氣的成藏及后期壓裂改造。

圖4 黔西地區(qū)舊司組泥頁巖樣品場發(fā)射掃描電鏡下微觀孔隙類型及特征

3.3.3 微觀孔隙結(jié)構(gòu)

泥頁巖微觀孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括比表面積、總孔體積及平均孔徑等，通過液氮吸附實驗研究舊司組泥頁巖樣品的微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征。頁巖的比表面積和總孔體積分別采用BET方程、BJH法計算。實驗結(jié)果表明，舊司組泥頁巖的平均孔徑介于3.15～7.68 nm之間，平均為4.88 nm，以中孔為主；BET比表面積介于10.853～30.287 m2/g之間，平均為19.251 m2/g，孔體積介于0.007 8～0.031 3 m3/g之間，平均為0.0204m3/g(表1)，可以看出，泥頁巖的比表面積較大，能夠為吸附氣的賦存提供大量的場所。

表1 黔西地區(qū)舊司組泥頁巖微觀孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)

3.4 泥頁巖含氣性

泥頁巖含氣性能是評價頁巖氣藏潛力大小的一個關(guān)鍵參數(shù)，對頁巖含氣性評價、有利區(qū)優(yōu)選、資源量預(yù)測及計算至關(guān)重要[26-27]。泥頁巖含氣性參數(shù)主要通過現(xiàn)場解吸、等溫吸附等方法獲取?，F(xiàn)場解吸實驗?zāi)軌颢@得鉆井巖心樣品的總含氣量，是評價泥頁巖含氣性最為直觀的一個參數(shù)，總含氣量由解吸氣量、損失氣量及殘余氣量三部分組成[28]。等溫吸附實驗?zāi)軌蛴行Х从衬囗搸r的吸附性能，通過飽和吸附氣量來予以度量，飽和吸附氣量越大吸附性能越好。

3.4.1 現(xiàn)場解吸

現(xiàn)場解吸實驗的泥頁巖樣品均取自參數(shù)井巖心，樣品到達地面及時裝罐，減少在空氣中暴露的時間。解吸氣量均是在鉆井現(xiàn)場使用儀器測得，泥頁巖樣品裝罐后開始解吸，解吸初期定以5 min間隔記錄解吸氣量，隨著解吸氣量減少逐步延長記錄時間的間隔，連續(xù)解吸8 h后可根據(jù)解吸氣量的大小適當調(diào)整時間間隔，當解吸氣量變化很細微的時候，結(jié)束解吸，獲取解吸氣量；通過USBM法直線趨勢擬合法獲取損失氣量；最后將樣品送至實驗室獲取殘余氣量(圖5)。對研究區(qū)內(nèi)實施的SY1井、LY1井、QY2井3口頁巖氣參數(shù)井巖心樣品開展含氣量現(xiàn)場解吸實驗，結(jié)果顯示，舊司組富有機質(zhì)泥頁巖現(xiàn)場解吸總含氣量介于1.37～2.94 m3/t之間，平均為1.95 m3/t(表2)，整體顯示出較高的含氣量，達到頁巖氣工業(yè)開發(fā)的標準[29]。

表2 黔西地區(qū)石炭系舊司組泥頁巖現(xiàn)場解吸總含氣量

圖5 泥頁巖含氣量現(xiàn)場解吸測試流程

3.4.2 等溫吸附

通過等溫吸附實驗分析舊司組富有機質(zhì)泥頁巖的吸附能力大小，一定程度上模擬泥頁巖樣品對甲烷氣體的吸附能力[30]。此次等溫吸附實驗測試溫度為30 ℃，共測試8個平衡點，最大壓力為13 MPa，吸附介質(zhì)為甲烷氣體。通過實驗獲取每個壓力對應(yīng)的吸附氣量數(shù)據(jù)，將壓力和吸附氣量使用Langmuir方程曲線擬合(圖6)，獲得飽和吸附氣量。結(jié)果顯示，舊司組泥頁巖的飽和吸附氣量介于1.58～4.52 m3/t之間，平均為3.10 m3/t，Langmuir壓力介于1.76～2.55 MPa之間，平均為1.99 MPa，吸附氣量總體上較高。從實驗樣品的等溫吸附和有機碳含量測試結(jié)果可以看出(圖6)，TOC含量越高，吸附氣量越大。如樣品JS-7至JS-12，隨著TOC含量降低，吸附氣量呈變小的趨勢，表現(xiàn)出舊司組泥頁巖對烴類氣體具備較強的吸附能力，且與TOC含量呈良好的正相關(guān)性。

圖6 黔西地區(qū)舊司組泥頁巖樣品等溫吸附曲線

4 泥頁巖含氣性影響因素

泥頁巖的含氣性影響因素較多，主要包括有機地化特征、礦物成分、儲集物性、孔隙結(jié)構(gòu)等[31-32]。此次研究通過分析有機碳含量、有機質(zhì)成熟度、黏土礦物和石英、孔隙度、平均孔徑、比表面積、總孔體積等參數(shù)與泥頁巖飽和吸附氣量之間的關(guān)系，探討泥頁巖含氣性的影響因素。

4.1 有機碳含量

泥頁巖中有機碳含量對泥頁巖吸附氣量具有直接的影響，同時也是影響總含氣量最主要的因素，兩者表現(xiàn)出很好的正相關(guān)性[31-32]。通過對舊司組泥頁巖樣品測試數(shù)據(jù)分析表明(圖7)，飽和吸附氣量隨著TOC含量的增加呈增大的趨勢，兩者具有良好的正相關(guān)性，相關(guān)性系數(shù)R2達0.909 1；同時，結(jié)合表2中現(xiàn)場解吸總含氣量數(shù)據(jù)分析與TOC含量的關(guān)系，可以看出隨著TOC含量增加，泥頁巖的總含氣量表現(xiàn)出增大的趨勢，且兩者正相關(guān)性較好(圖7)。整體而言，TOC含量對舊司組泥頁巖含氣性具有重要影響，同時有部分數(shù)據(jù)點未遵循上述遞增規(guī)律?？梢?，TOC含量并不是唯一影響因素，還存在其他因素對泥頁巖含氣性產(chǎn)生影響。圖7中兩條擬合曲線交叉點處TOC含量約為2.5%，TOC含量大于2.5%的區(qū)間，泥頁巖總含氣量約大于2 m3/t、飽和吸附氣量約大于3 m3/t；TOC含量小于2.5%的區(qū)間，總含氣量和飽和吸附氣量相對偏低?？傮w而言，TOC含量為2.5%可以作為預(yù)測研究區(qū)舊司組頁巖氣勘探開發(fā)甜點層段的界限值。

圖7 黔西地區(qū)舊司組泥頁巖TOC含量與飽和吸附氣量、總含氣量關(guān)系

4.2 有機質(zhì)成熟度

有機質(zhì)成熟度(Ro)對吸附氣量大小同樣存在一定的影響，但看法不一。有研究認為，隨著Ro的增加，富有機質(zhì)泥頁巖中的有機質(zhì)熱演化生烴從而產(chǎn)生大量納米級孔隙，導(dǎo)致比表面積增加，吸附能力也隨之增加[32-33]。通過舊司組泥頁巖TOC含量、Ro與吸附氣量關(guān)系圖(圖8)分析可知，部分實驗數(shù)據(jù)點Ro與吸附氣量表現(xiàn)出一定的正相關(guān)性，可能是由于有機質(zhì)生成烴類氣體時產(chǎn)生了大量的納米級孔隙，提供更多的吸附介質(zhì)；但是，可以觀察到一些數(shù)據(jù)點Ro雖高但吸附氣量較低，結(jié)合TOC數(shù)據(jù)進行綜合考慮，發(fā)現(xiàn)隨著Ro的增加，TOC含量逐步降低，這可能是由于有機質(zhì)成熟度的增加只形成了少量的有機質(zhì)孔隙，并未改善有機質(zhì)的吸附能力，而TOC的下降卻使得泥頁巖的吸附能力快速降低，從而使一些實驗樣品表現(xiàn)出高Ro、低TOC含量、低吸附氣量的特征。

圖8 黔西地區(qū)舊司組泥頁巖TOC含量、Ro與吸附氣量關(guān)系

4.3 礦物成分

礦物成分是影響泥頁巖吸附氣量的另一個重要因素，礦物成分對泥頁巖吸附氣量的影響主要體現(xiàn)在黏土礦物含量的影響。通過黏土礦物質(zhì)量分數(shù)、石英質(zhì)量分數(shù)與吸附氣量的關(guān)系(圖9)可以看出，泥頁巖黏土礦物質(zhì)量分數(shù)大小與泥頁巖吸附氣量大小呈現(xiàn)出良好的正相關(guān)性，整體上表現(xiàn)為黏土礦物質(zhì)量分數(shù)越大，吸附氣量越大。石英質(zhì)量分數(shù)與吸附氣量大小呈現(xiàn)出較低的負相關(guān)性，隨著石英質(zhì)量分數(shù)增大，吸附氣量呈減小的趨勢，但相關(guān)性不是很明顯，說明石英含量對吸附氣量大小影響較小。通過對舊司組泥頁巖石英含量與TOC含量相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)兩者無明顯相關(guān)性(圖9b)，說明該樣品中的石英來源以陸源碎屑為主[34]。等溫吸附實驗的泥頁巖樣品礦物組成中脆性礦物含量較高，脆性指數(shù)介于53.00%～69.00%之間，平均為60.50%，反映舊司組泥頁巖脆性較好，有利于后期壓裂改造。

圖9 黔西地區(qū)石炭系舊司組泥頁巖黏土礦物、石英質(zhì)量分數(shù)與吸附氣量關(guān)系

4.4 孔隙度

泥頁巖的孔隙度不僅影響泥頁巖的總含氣量，而且對吸附氣量也存在一定的影響。通過孔隙度與吸附氣量的關(guān)系(圖10)可以看出，隨著孔隙度的增大，泥頁巖吸附氣量呈現(xiàn)出增大的趨勢，兩者表現(xiàn)出較好的正相關(guān)性，可能是由于泥頁巖孔徑主要分布在5 nm以內(nèi)的中孔，孔隙度增加說明了巖石比表面積隨之增加，可為吸附氣提供更多的吸附表面。

圖10 黔西地區(qū)石炭系舊司組泥頁巖孔隙度與吸附氣量關(guān)系

4.5 孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)

泥頁巖的微觀孔隙既能為頁巖氣提供大量的存儲空間，又能增強泥頁巖對烴類氣體的吸附能力。從平均孔徑、比表面積、總孔體積與吸附氣量關(guān)系圖(圖11)中可以看出，泥頁巖平均孔徑與比表面積呈負相關(guān)性，平均孔徑越小，比表面積越大，大量發(fā)育的納米級孔隙能夠提供更大的比表面積；平均孔徑與吸附氣量呈負相關(guān)性，說明孔徑越小越有利于頁巖氣的儲集；泥頁巖比表面積、總孔體積與吸附氣量呈正相關(guān)性，表明泥頁巖的比表面積和總孔體積越大，能夠為吸附氣提供更大的賦存空間，泥頁巖的吸附氣量越高。

圖11 黔西地區(qū)石炭系舊司組泥頁巖孔徑結(jié)構(gòu)參數(shù)與吸附氣量關(guān)系

5 結(jié)論

(1)黔西地區(qū)石炭系舊司組泥頁巖有機質(zhì)類型以Ⅱ型為主，有機碳含量較高(TOC含量主體上介于1.00%～4.00%之間)，有機質(zhì)處于過成熟早期階段，頁巖氣發(fā)育潛力較大；礦物成分以石英和黏土礦物為主，脆性礦物含量高，有利于后期的壓裂改造。

(2)研究區(qū)石炭系舊司組為特低孔、特低滲儲層，微觀孔隙類型包括粒間孔、粒內(nèi)孔、有機質(zhì)孔及微裂縫4類，微觀孔隙以中孔為主；比表面積和總孔體積較大，平均孔徑較小，有利于頁巖氣的富集與保存。

(3)泥頁巖現(xiàn)場解吸總含氣量較高，介于1.37～2.94 m3/t之間，平均為1.95 m3/t，均達到工業(yè)開發(fā)的最低標準；等溫吸附實驗揭示泥頁巖吸附能力較強，吸附氣量介于1.58～4.52 m3/t之間，平均為3.10 m3/t，總體上顯示出良好的含氣性。

(4)泥頁巖吸附氣量與有機碳含量及黏土礦物含量呈良好的正相關(guān)。泥頁巖孔隙度越大，泥頁巖吸附氣量越大；泥頁巖的吸附氣量與泥頁巖比表面積、總孔體積呈正相關(guān)，比表面積和總孔體積越大，吸附氣量越高；泥頁巖吸附氣量與平均孔徑呈負相關(guān)，說明孔徑越小的納米級孔隙越有利于頁巖氣的儲集。

(5)研究區(qū)石炭系舊司組下部層段泥頁巖具有TOC含量較高、現(xiàn)場解吸總含氣量和飽和吸附氣量較大、脆性較好的特點，是舊司組頁巖氣勘探開發(fā)潛在的優(yōu)質(zhì)甜點層段。