頁巖儲集空間微觀形態(tài)分類及三維結構重構
——以渤海灣盆地滄東凹陷古近系孔店組二段為例

范雨辰，劉可禹,2，蒲秀剛，趙建華

（1.中國石油大學（華東），山東青島 266580；2.海洋國家實驗室海洋礦產資源評價與探測技術功能實驗室，山東青島 266071；3.中國石油大港油田公司，天津 300280）

0 引言

渤海灣盆地滄東凹陷古近系孔店組二段（簡稱孔二段）是重要的頁巖油勘探開發(fā)層段，混合沉積、巖性復雜、非均質性強等特征導致該套地層儲集空間類型復雜多樣[1-3]。明確孔二段不同巖相類型儲集空間展布樣式、孔隙體積分布、儲集性能、三維結構等，有利于識別優(yōu)質儲集層，降低勘探開發(fā)風險。

前人對滄東凹陷孔二段頁巖儲集層的孔隙類型、孔徑分布、孔隙三維展布、頁巖油可動性等方面開展了相關研究。掃描電鏡觀察表明孔二段頁巖主要發(fā)育粒（晶）間孔、粒（晶）間縫、溶蝕孔和層理縫等類型的儲集空間[4-7]。高壓壓汞實驗顯示孔二段頁巖孔喉直徑主要小于20 nm[8-9]，氮氣等溫吸附實驗表明提供主要體積的孔隙直徑小于100 nm[8-10]。納米X射線CT成像顯示塊狀灰云質頁巖、塊狀混合質頁巖的孔隙三維結構及連通性較好，紋層狀長英質頁巖中等，紋層狀混合質頁巖和紋層狀灰云質頁巖較差[1]。離心-核磁共振實驗揭示紋層狀長英質頁巖的可動流體飽和度最高，其次為混合質頁巖，灰云質頁巖最低[2]。

然而前人對孔二段頁巖儲集空間的表征仍存在 3方面的問題：①雖然借助掃描電鏡指出了孔二段頁巖發(fā)育的孔隙類型[4-7]，但是未對儲集空間的整體展布樣式（孔隙空間整體結構樣式、與礦物組成的配置關系）進行綜合性的描述與分類，未能明確不同巖相類型與儲集空間類型的對應關系。②掃描電鏡下觀察到孔二段頁巖主要發(fā)育直徑為幾百納米到幾微米的孔隙[1,6]，但高壓壓汞法和低壓氮氣吸附法表征顯示儲集空間主要由直徑小于100 nm的孔隙提供[8-10]，受方法原理影響上述實驗測量結果與掃描電鏡觀察到的孔徑特征不符[11-18]。③目前對孔二段頁巖儲集空間的三維表征主要采用納米X射線CT技術，但實際應用效果表明該技術的分辨率有限，不能清楚表征孔二段頁巖儲集空間三維結構。另外，該技術是在巖心尺度下鉆柱取樣，不能保證精確定位到微納米尺度的成像靶區(qū)，最終導致表征結果不一定能與擬研究的巖相類型相匹配。

針對以上問題，本文利用掃描電鏡觀察和自動礦物識別和表征系統(tǒng)（AMICS）掃描，對孔二段頁巖中發(fā)育的儲集空間展布樣式進行系統(tǒng)的描述，劃分出 7種主要的儲集空間類型?；趻呙桦婄R（SEM）大面積拼接圖像計算孔隙體積貢獻情況，解決低壓氮氣吸附實驗和高壓壓汞實驗不能有效反映真實孔隙體積分布特征的問題。使用大體積聚焦離子束掃描電流（FIBSEM）技術進行三維成像，以克服納米X射線CT技術在表征孔二段頁巖儲集空間三維結構時的不足。

1 樣品與方法

使用場發(fā)射掃描電鏡仔細觀察了40余塊孔二段頁巖樣品，認為其儲集空間可分為7種類型。本文討論的儲集空間包括孔隙和含油（瀝青）孔隙，其命名原則為“巖性+成因+形態(tài)”。選擇7塊典型樣品進行系統(tǒng)深入的定性、定量表征，并選擇其中4塊最具特色的樣品開展大體積FIB-SEM三維重構。選擇樣品的礦物組成信息如表1所示，研究樣品主要包括鈉長石和石英等長英質礦物、白云石和方解石等碳酸鹽礦物以及伊利石和綠泥石等黏土礦物。長英質礦物含量為 6.45%～84.08%，平均值為47.09%。碳酸鹽礦物含量為9.37%～88.96%，平均值為33.29%。黏土礦物含量多小于30%，為3.33%～30.49%，平均值為18.12%。以長英質礦物、碳酸鹽礦物和黏土礦物作為三端元礦物，根據(jù)三端元礦物含量是否大于 50%的標準劃分巖相，則本文研究樣品包括長英質頁巖3類、混合質頁巖2類和白云質頁巖2類，涵蓋了孔二段頁巖發(fā)育的主要儲集空間類型。研究樣品的鏡質體反射率Ro值總體為0.7%～1.0%，有機質處于生油階段。樣品中的有機質主要為油或瀝青。

表1 渤海灣盆地滄東凹陷孔二段樣品礦物組成及儲集空間類型

掃描電鏡觀察、SEM 圖像大面積拼接和 AMICS礦物掃描識別是已經(jīng)相對成熟的技術方法[19-22]，這里不做贅述。本文具體介紹大體積FIB-SEM方法，其基本流程和制作常用的 10 μm×10 μm×10 μm 大小的三維重構模型相同[23-26]。①使用Zeiss Crossbeam 550聚焦離子束掃描電鏡對75 μm×65 μm×65 μm大小的區(qū)域進行三維重構。②將樣品臺旋轉54°并完成電子束、離子束對焦，采用30 kV、65 nA束流值的鎵離子束挖梯形槽，采用30 kV、30 nA束流值的鎵離子束挖耳槽。③用較小束流值的離子束對樣品截面進行粗拋光和精拋光。④采用30 kV、7 nA的離子束以30 nm的厚度進行2 000次連續(xù)切片，采用1 kV、500 pA的電子束進行成像，分辨率為30 nm。挖梯形槽、耳槽、粗細拋光等前期準備過程耗時19 h左右，對選擇區(qū)域連續(xù)切片2 000次并成像耗時45 h左右。

2 儲集空間類型及特征

根據(jù)掃描電鏡觀察和AMICS掃描結果，本文識別出7種儲集空間類型，其中長英質儲集空間3類，分別為長英質粒間微米孔型、長英質粒間縫隙型和長英質粒間孔隙型?；旌腺|儲集空間 2類，分別為混合質粒間孔縫型和混合質粒間孔隙型。白云質儲集空間 2類，分別為含黏土白云質粒間孔隙型和無黏土白云質粒間孔隙型。

2.1 長英質粒間微米孔型

長英質粒間微米孔型儲集空間主要發(fā)育粒間孔。孔隙呈不規(guī)則多角狀，邊界平直清晰，棱角分明，平均值為1～5 μm（見圖1a）。粒間孔隙中的部分瀝青已經(jīng)散失，表現(xiàn)為“一邊厚，一邊薄”或“一邊有，一邊無”的形態(tài)（見圖1b）。該類儲集空間的1個重要特征是粒間孔隙中幾乎沒有黏土礦物，因此瀝青看起來非常純凈。如AMICS掃描所示，長英質礦物占據(jù)絕大部分面積，碳酸鹽礦物顆粒較少，而黏土礦物幾乎沒有（見圖1c）。

基于 AMICS掃描結果對孔隙與其周圍分布礦物的接觸面積進行統(tǒng)計，可以從孔隙-礦物連生關系的角度對孔隙類型占比進行定量。該類型儲集空間中鈉長石粒間孔最多，占總孔隙的45.97%，是最主要的孔隙類型。其次為白云石晶間孔，占總孔隙的18.64%。鉀長石、石英、伊利石、方解石粒（晶）間孔占比分別為 12.82%，7.54%，7.54%和 7.49%（見圖 1d）?；赟EM大面積拼接圖像計算面孔率、孔隙等效直徑分布和孔隙體積貢獻分布，其優(yōu)勢在于能夠對含油/瀝青儲集空間進行表征。將孔隙和瀝青一起進行圖像分割后，計算得到面孔率為10.06%，儲集性能較好?？紫兜刃е睆椒植冀y(tǒng)計顯示直徑小于5 μm的孔隙在數(shù)量上占據(jù)絕對優(yōu)勢，隨孔隙直徑增大孔隙發(fā)育數(shù)量逐漸減少（見圖1e）?？紫扼w積分布計算結果表明主要的儲集空間是等效直徑為0.2～30.0 μm的孔隙，其中等效直徑為1～15 μm的孔隙對儲集空間的貢獻最大（見圖1f）。在等效直徑30～60 μm也出現(xiàn)了1個峰，其對應較大的原始沉積有機質團塊，而非孔隙或瀝青（見圖1f）。

圖1 滄東凹陷孔二段頁巖長英質粒間微米孔型儲集空間及其結構特征（樣品G-1，GXX4井，4 137.78 m，孔二段）

2.2 長英質粒間縫隙型

該類儲集空間主要為粒間縫，且通常被瀝青充滿。粒間縫的延展性好，彼此交織相連，形成廣泛分布的粒間縫網(wǎng)絡（見圖2a）。粒間縫中明顯可見少量黏土礦物（見圖2b）?？p隙狀的儲集空間和其中稀疏分布的黏土礦物是該類儲集空間的主要識別標志。瀝青通常保存較好，僅有少量散失，形成尺寸較小的圓形或近圓形孔隙（見圖2a、圖2b）。AMICS掃描圖（見圖2c）中可見分布在骨架礦物顆粒之間的黏土礦物（綠色區(qū)域）。

伊利石和綠泥石粒間孔縫分別占所有孔縫的39.87%和29.77%（見圖2d），是主要的儲集空間類型。鈉長石、鉀長石粒間孔占比分別為19.96%和8.53%，方解石和石英粒（晶）間孔非常少，僅占 0.97%和0.90%。該類型儲集空間的面孔率為 12.90%，是所有類型中儲集性能最好的。由于儲集空間主要是縫隙狀，因此本文采用最大弗雷特直徑（分析對象在 1組選定方向上的最遠兩個點的平行切線的距離）來描述縫隙狀孔隙最大延伸方向上平行切線間距離，以表征縫隙的最大延伸長度。統(tǒng)計結果顯示，弗雷特直徑小于2.5 μm的粒間縫數(shù)量最多，隨著直徑增大粒間縫發(fā)育數(shù)量逐漸減少（見圖2e）。儲集空間體積分布曲線顯示儲集空間由弗雷特直徑為0.1～80.0 μm的粒間縫提供，其中直徑為 1～80 μm 的粒間縫對儲集空間的貢獻最大（見圖2f）。

圖2 滄東凹陷孔二段頁巖長英質粒間縫隙型儲集空間及其結構特征（樣品G-2，GXX4井，4 105.68 m，孔二段）

2.3 長英質粒間孔隙型

由圖3a和圖3b所示，該類型儲集空間中主要由黏土礦物粒間孔、黏土礦物和脆性礦物之間的孔隙組成。相比于Ⅱ類儲集空間，此類型儲集空間中充填的黏土礦物更多。另外，粒間孔中還充填了許多以菱形白云石為主的碳酸鹽礦物。礦物含量的變化影響儲集空間展布樣式。由于充填物含量的增加，相比于Ⅰ類儲集空間此類型儲集空間中粒間孔明顯減小，孔隙直徑主要為幾十納米到幾百納米，并且不會像Ⅱ類儲集空間一樣廣泛發(fā)育粒間縫。

碳酸鹽礦物和黏土礦物含量相對增加，表現(xiàn)為其在AMICS掃描圖中分布面積占比增加，而長英質礦物占比明顯減少（見圖 3c）。鈉長石粒間孔占總孔隙的46.29%，其中部分是鈉長石和黏土礦物之間的孔隙。綠泥石粒間孔占 35.73%，鉀長石粒間孔占 9.88%，其他類型孔隙含量較低（見圖3d）。這與掃描電鏡中觀察到的黏土礦物粒間孔、黏土礦物和骨架礦物之間的孔隙是主要孔隙類型的情況相符。此類型儲集空間的面孔率為2.95%，儲集性能較差。結合掃描電鏡觀察，認為粒間孔隙中的充填物太多而大大縮減了儲集空間?？紫兜刃е睆綖?.01～8.00 μm，其中以小于0.2 μm的孔隙為主，等效直徑為0.04～200.00 μm的孔隙對總孔隙體積貢獻最大，等效直徑為0.2～8.0 μm的孔隙也提供了部分孔隙體積（見圖3e、圖3f）。

圖3 滄東凹陷孔二段頁巖長英質粒間孔隙型儲集空間及其結構特征（樣品G-3，GXX8井，3 044.03 m，孔二段）

2.4 混合質粒間孔縫型

該類型儲集空間主要由黏土礦物粒間孔縫、黏土礦物與骨架礦物之間孔縫、骨架礦物粒間孔縫組成。以縫隙狀儲集空間為主，孔隙狀儲集空間相對發(fā)育（見圖 4a、圖 4b）。儲集空間中黏土礦物含量較高且不像Ⅱ類和Ⅲ類儲集空間一樣分布在為骨架礦物粒間孔縫中，而是以較好的延展性橫跨于數(shù)個骨架礦物顆粒，導致部分骨架礦物互不接觸（見圖4a、圖4b）。此類型與Ⅱ類儲集空間的黏土礦物分布明顯不同：Ⅱ類黏土礦物分布稀疏，而在此類型儲集空間中的黏土礦物含量顯著增多且分布致密（見圖4a、圖4b）。白云石等碳酸鹽礦物顆粒不再和黏土礦物混在一起充填在骨架礦物顆粒之間（見圖 3a、圖 3b），而是以較大的顆粒和鈉長石、石英等顆粒一起作為骨架礦物（見圖4c）。

圖4 滄東凹陷孔二段頁巖混合質粒間孔縫型儲集空間及其結構特征（樣品G-4，GXX8井，3 269.62 m，孔二段）

該類型儲集空間中伊利石粒間孔隙占總孔隙的44.31%，其次為鈉長石粒間孔占比32.93%，白云石晶間孔占比16.76%，其他孔隙類型占比較小（見圖4d）。由于該類型儲集空間中發(fā)育大量粒間縫，對該類型儲集空間進行定量分析時采用弗雷特直徑。弗雷特直徑小于2 μm的孔縫數(shù)量最多，2～45 μm的孔縫數(shù)量逐漸降低（見圖4e）。值得注意的是，該類型儲集空間中黏土礦物含量很高，為30.49%，理論上儲集性能應該較低，但實際上其面孔率反而相對較高，為9.31%。分析認為這可能與黏土礦物的展布樣式有關，黏土礦物延展橫穿于脆性礦物之間，增加了粒間縫發(fā)育的概率（見圖4b），從而增加了儲集空間。儲集空間主要由弗雷特直徑為0.02～50.00 μm的孔縫提供，其中0.07～30.00 μm的孔縫貢獻最大（見圖4f）。幾十納米的粒間孔隙到幾十微米的粒間縫隙對儲集空間的貢獻均較大，不像Ⅰ類和Ⅲ類儲集空間那樣孔隙體積貢獻較為集中（見圖1f、圖3f）。

2.5 混合質粒間孔隙型

該類型儲集空間主要由近圓形的綠泥石粒間孔組成，數(shù)量多密度大，孔隙中可見瀝青充填（見圖 5a、圖5b）。白云石和鉀長石等脆性礦物顆粒之間分布著大量的綠泥石（見圖5b虛線內、見圖5c），導致幾乎不發(fā)育白云石和長石等脆性礦物粒間孔隙。

孔隙類型分析顯示主要的孔隙類型為綠泥石粒間孔，占總孔隙的 46.66%（見圖 5d）。其次為鉀長石、白云石、鈉長石粒（晶）間孔，分別占總孔隙的28.72%，15.09%和8.25%。

該類型儲集空間的面孔率為 4.55%，儲集性能中等。孔隙等效直徑分布顯示以小于100 nm的孔隙為主，隨著孔徑的增大孔隙數(shù)量逐漸遞減（見圖5e）?？紫扼w積貢獻分布曲線顯示儲集空間主要由等效直徑為 40～700 nm的孔隙提供，其中100～400 nm的孔隙對總孔體積的貢獻最大（見圖 5f），這部分孔隙即是在 SEM圖像中觀察到的近圓形綠泥石粒間孔隙。

圖5 滄東凹陷孔二段頁巖混合質粒間孔隙型儲集空間及其結構特征（樣品G-5，GXX4井，4 087.15 m，孔二段）

2.6 含黏土白云質粒間孔隙型

該類儲集空間主要由白云石晶間孔組成，通常呈三角形，另外還發(fā)育部分綠泥石粒間孔以及綠泥石和白云石之間的孔隙，孔隙中可見瀝青（見圖 6a、見圖6b）。從 AMICS掃描圖可以看出長石含量大大降低，白云石為主要的礦物類型（見圖6c）。

白云石晶間孔占總孔隙的51.36%，綠泥石晶間孔占比31.83%，鉀長石和鈉長石粒間孔分別占比10.26%和5.72%，與石英有關的孔隙較少（見圖6d）。

面孔率為 6.32%，儲集性能較好。孔隙等效直徑分布顯示小于200 nm的孔隙數(shù)量最多，大于200 nm的孔隙數(shù)量逐漸減少（見圖6e）。孔隙體積分布曲線顯示儲集空間由等效直徑為8～2 000 nm的孔隙提供，其中等效直徑在80～700 nm的孔隙貢獻最大（見圖6f）。

圖6 滄東凹陷孔二段頁巖含黏土白云質粒間孔隙型儲集空間及其結構特征（樣品G-6，GXX8井，3 118.75 m，孔店組）

2.7 無黏土白云質粒間孔隙型

該類型儲集空間主要由白云石晶間孔提供，孔隙形態(tài)呈三角形，幾乎不見黏土礦物（見圖 7a、圖7b）。

基于礦物-孔隙連生關系的孔隙分類定量分析顯示白云石晶間孔占總孔隙的97.81%。面孔率為7.90%，儲集性能較好。等效直徑小于200 nm的孔隙數(shù)量最多，且隨等效直徑增大孔隙數(shù)量逐漸遞減。儲集空間由等效直徑為7～2 000 nm的孔隙提供，其中50～600 nm的孔隙貢獻最大（見圖7c—圖7f）。

圖7 滄東凹陷孔二段頁巖無黏土白云質粒間孔隙型儲集空間及其結構特征（樣品G-7，GXX8井，2 985.17 m，孔二段）

3 大體積FIB-SEM三維重構

根據(jù)巖相和儲集空間形態(tài)從上述7類儲集空間中選取最具代表性的4類開展大體積FIB-SEM三維重構。其中，長英質粒間微米孔型具有獨特的微米級孔隙，長英質粒間縫隙型是唯一主要由粒間縫構成的儲集空間，混合質粒間孔隙型發(fā)育特殊的圓形孔隙，含黏土白云質粒間孔隙型具有最典型的不規(guī)則孔隙型網(wǎng)絡。

3.1 長英質粒間微米孔型

經(jīng)過對齊剪裁、去窗簾效應等圖像處理過程后獲得了73.5 μm×52.5 μm×38.1 μm的長英質粒間微米孔型樣品的FIB-SEM三維模型（見圖8a）。將模型中的孔隙和瀝青部分提取出來得到儲集空間的三維模型（見圖8b）?？紫毒W(wǎng)絡整體連通性較好，對孔隙網(wǎng)絡三維模型進行局部放大發(fā)現(xiàn)該類型儲集空間的孔隙呈不規(guī)則粒狀，主要是一些粒間孔（見圖 8b、圖 8c）。喉道則主要呈管柱狀，管柱的直徑、長度各異（見圖8d）。因此，此類儲集空間的孔隙網(wǎng)絡是由一系列“管柱狀”喉道將“不規(guī)則粒狀”孔隙連接而成。

圖8 長英質粒間微米孔型儲集空間三維結構特征

根據(jù)灰度值提取孔隙計算的模型孔隙度為9.32%，該孔隙度數(shù)值包括孔隙和瀝青賦存的空間。主要的孔隙體積由等效直徑為1～4 μm的孔隙提供（見圖8e）。相比于二維圖像，三維模型具有計算喉道直徑和孔隙配位數(shù)的優(yōu)勢。管柱狀喉道的直徑為7.25～2 740.00 nm，主要集中在 7.25～400.00 nm（見圖 8f）。喉道直徑較大，有利于頁巖油運移?？紫杜湮粩?shù)為 1～20，平均3.18，表明孔隙之間的連通通道較多，連通性較好。最大連通孔隙團簇的孔隙體積分數(shù)為4.41%（見圖8b中紅色孔隙團簇），占整個孔隙空間的百分比為47.31%，說明孔隙的連通規(guī)模較大。

3.2 長英質粒間縫隙型

長英質粒間縫隙型樣品的FIB-SEM三維模型尺寸為 59.67 μm×53.26 μm×28.72 μm，骨架礦物的粒間縫中全部被瀝青充滿，骨架礦物呈點接觸或不接觸（見圖9a）。將瀝青提取出來即是儲集空間三維模型，模型顯示粒間縫相互連通成 1個非常大的逾滲網(wǎng)絡，僅有少量尺寸較小的孔隙是孤立的（見圖9b），非常有利于頁巖油的滲流。為了更清晰地剖析儲集空間的結構形態(tài)，將孔隙網(wǎng)絡模型局部放大，顯示孔隙網(wǎng)絡中存在許多顆粒狀凹槽，即礦物顆粒的分布位置（見圖9c）。這表明瀝青將礦物顆粒完全包裹起來，礦物顆粒相互不接觸（見圖9d）。粒間縫網(wǎng)絡的抽象模型如圖9e所示。

圖9 長英質粒間縫隙型儲集空間三維結構特征

由于該類型儲集空間不具有孔喉結構，因此無法計算其孔隙體積分布、喉道直徑分布和配位數(shù)。模型孔隙度為11.92%，儲集性能好。最大連通孔隙團簇的體積分數(shù)為11.46%，占總孔隙體積的96.14%，連通規(guī)模大。儲集空間主要由粒間縫相互交織連通組成，粒間縫是十分重要的逾滲通道，其寬度主要為0.6～1.2 μm（見圖9f）。此類型儲集空間的儲集性能好、連通性好、逾滲通道寬，是非常優(yōu)質的儲集空間。

3.3 混合質粒間孔隙型

混合質粒間孔隙型樣品的FIB-SEM三維模型尺寸為 59.94 μm×39.27 μm×30.03 μm，儲集空間以近圓形綠泥石粒間孔為主（見圖 10a）。該類型儲集空間中的孔隙團簇通常由幾個或十幾個近圓形孔隙連接而成（見圖 10b）。雖然孔隙連接形成的團簇距離很近，但并沒有大面積連通形成圖8b或圖9b所示的大規(guī)?？紫毒W(wǎng)絡?？紫秷F簇三維結構為“串狀堆積”（見圖10c），又或者類似“簇狀堆積”（見圖10d）。

模型孔隙度為 5.59%，孔隙體積分布曲線顯示主要的孔隙體積由等效直徑為800～3000 nm的孔隙提供（見圖 10e）。近圓形孔隙連接處喉道的等效直徑主要為25～150 nm（見圖10f）?？紫兜呐湮粩?shù)最小為1，最大為6，平均1.66。配位數(shù)較低，孔隙的連通通道較少，符合圖10b所示的孔隙通常只與1～2個孔隙堆積相連的情況。最大連通孔隙團簇的體積分數(shù)為0.15%，占總孔隙體積的1.31%，表明孔隙的連通規(guī)模較小。

圖10 混合質粒間孔隙型儲集空間三維結構特征

3.4 含黏土白云質粒間孔隙型

含黏土白云質粒間孔隙型樣品的FIB-SEM三維模型尺寸為 75.53 μm×37.68 μm×42.24 μm，儲集空間以白云石晶間孔和白云石與綠泥石之間的孔隙為主（見圖11a）?？紫哆B通性較好，孔隙彼此相連形成大規(guī)模的孔隙網(wǎng)絡（見圖 11b）。局部放大觀察可見白云石晶間孔為大小不等的“三棱錐狀”，喉道呈“彎片狀”，具有不同的長度、厚度、寬度以及曲率。由此可見，孔隙網(wǎng)絡是由“彎片狀”喉道將“三棱錐狀”的孔隙連接而形成的（見圖11c、圖11d）。

模型孔隙度為10.17%，主要的孔隙體積由等效直徑為600～3 000 nm的孔隙提供（見圖11e）。彎片狀喉道的等效直徑主要為50～200 nm（見圖11f）。孔隙配位數(shù)最小為 1，最大為 12，平均值為 2.48，孔隙之間的連通通道較多。孔隙網(wǎng)絡模型中最大連通孔隙團簇的體積分數(shù)為7.18%，占總孔隙體積的 70.59%，孔隙的連通規(guī)模較大。

圖11 含黏土白云質粒間孔隙型儲集空間三維結構特征

4 儲集空間特征對比

將本文提出的 7種儲集空間類型的三端元礦物含量進行對比分析（見圖12），從左至右依次為Ⅰ—Ⅶ型儲集空間，對應前文的7種儲集空間類型。這7種類型的三端元礦物含量呈現(xiàn)出良好的變化規(guī)律：從Ⅰ型到Ⅶ型儲集空間碳酸鹽礦物含量逐漸增加，長英質礦物含量逐漸降低，黏土礦物含量先增加后降低。在 7種類型儲集空間中，長英質礦物和碳酸鹽礦物含量最大時超過80%，最低時接近6%；黏土礦物含量最高達到30.49%，最低接近3%。7種類型儲集空間的三端元礦物相對比例包含了幾乎所有典型的比例分布，說明本文提出的 7種類型儲集空間對應了孔二段頁巖所有的巖相類型，系統(tǒng)涵蓋了長英質頁巖、混合質頁巖、白云質頁巖中的主要儲集空間。7種儲集空間對應的樣品總體發(fā)育在前三角洲—湖盆中心位置。干旱時，陸源輸入量減小，水體深度減小，鹽度增大，白云石發(fā)育，形成白云質頁巖（Ⅵ、Ⅶ型儲集空間）。氣候相對濕潤時，陸源輸入量增加，則發(fā)育長英質頁巖（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型儲集空間）。在干旱與濕潤之間廣泛的過渡區(qū)間，則發(fā)育混合質頁巖（Ⅳ、Ⅴ型儲集空間）[27]。

圖12 7種儲集空間類型三端元礦物含量變化圖

粒間縫隙型、粒間孔縫型、粒間微米孔型儲集空間的面孔率均大于9%（見圖13a）。其中，長英質粒間縫隙型儲集空間的面孔率最大，為12.90%，該類型通常發(fā)育在紋層狀長英質頁巖中，這與其他學者認為紋層狀長英質頁巖中頁巖油最富集的觀點相符[3,6]。其次為長英質粒間微米孔型，為10.06%，混合質粒間孔縫型的面孔率為9.30%。以粒間縫和微米孔為主的儲集空間的儲集性能普遍大于粒間孔隙型儲集空間。粒間孔隙型儲集空間的面孔率均小于9.00%，并且按照無黏土白云質粒間孔隙型（7.90%）、含黏土白云質粒間孔隙型（6.32%）、混合質粒間孔隙型（4.55%）、長英質粒間孔隙型（2.95%）的次序逐漸降低（見圖13a）。面孔率小于 9%的粒間孔隙型儲集空間的儲集物性排序與鄧遠等認為灰云質頁巖和混合質頁巖相比于長英質頁巖具有更好的儲集物性優(yōu)勢的觀點相符[7]。

圖13 不同類型儲集空間面孔率及孔隙體積貢獻對比

綜上，在所有類型的儲集空間當中長英質粒間縫隙型儲集空間的儲集性能最好。當儲集空間為孔隙型結構時，白云質頁巖的儲集性能最好，其次為混合質頁巖，長英質頁巖的儲集性能相對較弱。儲集性能的大小受儲集空間展布樣式的影響：①粒間縫隙型儲集空間的儲集性能通常大于粒間孔隙型的儲集空間。②在粒間孔隙型的儲集空間中，當粒間孔內的黏土礦物等充填物含量較高時，面孔率一般較小。③黏土礦物含量較高儲集性能并不一定較低，如果黏土礦物以較好的延展性橫跨分布在骨架礦物之間，則可能會提供大量粒間縫從而改善儲集性能，如Ⅳ型儲集空間。

孔徑分布曲線展布樣式可以分為兩類：①粒間縫隙型、粒間孔縫型、粒間微米孔型的孔隙體積主要由直徑大于800 nm的粒間孔縫提供。②粒間孔隙型孔隙體積則主要是由直徑小于800 nm粒間孔提供（見圖13b）。

為了方便查閱對比 7種類型儲集空間的特征，特將7種儲集空間類型的一些關鍵參數(shù)匯總（見表2）。依據(jù)表對不同類型儲集空間的連通性進行對比，長英質粒間縫隙型儲集空間的最大連通孔隙團簇占總孔隙體積的96.14%，連通規(guī)模大，是連通性最好的儲集空間類型。含黏土白云質粒間孔隙型儲集空間的平均孔隙配位數(shù)為 2.48，最大連通孔隙團簇占總孔隙體積的比值達到70.59%，是連通性第2好的儲集空間類型。無黏土白云質孔隙型儲集空間未開展FIB-SEM三維重構分析，相關連通性評價參數(shù)不明，但由于其和含黏土白云質孔隙型儲集空間的孔隙結構相似，推測應具有相同水平的孔隙連通性。長英質粒間微米孔型儲集空間的孔隙配位數(shù)為 3.18，但最大孔隙團簇連通規(guī)模為 47.31%，綜合以上兩點其孔隙連通性排在第 3?；旌腺|粒間孔隙型儲集空間的配位數(shù)為1.66，最大孔隙團簇規(guī)模為1.31%，兩個評價參數(shù)數(shù)值均較低，結合圖像（見圖10b）認為屬于整體連通性差、局部連通性較好的儲集空間?；谄涿婵茁释茰y，長英質粒間孔隙型儲集空間（面孔率2.95%）的孔隙連通性最差，混合質粒間孔縫型儲集空間（面孔率9.31%）的孔隙連通性較好。

表2 7種儲集空間類型關鍵評價參數(shù)匯總表

5 結論

滄東凹陷孔二段頁巖儲集空間可劃分出7種類型，各儲集空間類型具有其代表性的礦物組成、展布樣式、孔徑分布等特征，涵蓋了孔二段長英質頁巖、混合質頁巖、白云質頁巖中主要的儲集空間類型。指出長英質粒間縫隙型儲集空間具有最好的儲集性能和孔隙結構，是需要重點關注的儲集空間類型。當儲集空間為粒間孔隙型結構時，以白云質頁巖的儲集性能最好，其次為混合質頁巖，長英質頁巖較差。

基于 AMICS礦物掃描統(tǒng)計的孔隙-礦物接觸面積能夠有效定量計算出孔隙類型及占比。根據(jù)大面積SEM拼接圖像計算孔隙的直徑分布和體積貢獻分布，能夠有效表征含油（瀝青）儲集空間。大體積LV-FIB-SEM 三維重構技術能夠同時兼顧尺度代表性和高分辨率表征儲集空間三維結構特征，是表征非均質性陸相頁巖的儲集空間的有效方法。