李 旭，徐 蒙，蔡進功，范 明，劉偉新

（1.同濟大學海洋地質(zhì)國家重點實驗室，上海200092；2.中國石化石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇無錫214151）

頁巖油氣的發(fā)現(xiàn)促使人們探索泥頁巖中烴的賦存特征，這對頁巖油氣資源評價、頁巖儲層性質(zhì)評價具有重要意義。據(jù)孔徑大小、吸附性質(zhì)和毛細管凝聚現(xiàn)象，將泥頁巖孔隙分為微孔、介孔和大孔［1］，在不同類型的孔隙中烴的賦存與運移均存在差異［2］，甚至會對地球化學反應和物質(zhì)遷移產(chǎn)生影響［3］。從成因角度可將孔隙劃分為礦物基質(zhì)孔、有機質(zhì)孔和裂縫等，其孔隙性質(zhì)也存在差異［4-6］。總之，泥頁巖孔隙的孔徑跨度大，而孔徑分布特征影響泥頁巖的滲透率［7-8］。

泥頁巖是多種無機礦物和有機組分的復雜集合體，這對泥頁巖孔隙的發(fā)育具有控制作用，如板狀黏土礦物顆粒構(gòu)成的孔隙通常呈裂縫形［6］。微孔和介孔多與黏土礦物和有機質(zhì)具有重要關(guān)系［5，9-11］，不同類型的有機質(zhì)對孔隙發(fā)育也有影響［11-13］，如Ⅲ型干酪根更易發(fā)育微孔且吸附能力更強［13］。泥頁巖的孔隙類型和孔徑分布等隨埋藏演化不斷變化［14］，隨有機質(zhì)成熟度的增加，有機質(zhì)孔增加且不斷變化［11，15-17］；孔隙度在埋藏過程中會出現(xiàn)減小—增加—再減小的演化過程［18］，具有彈性屈曲壓力的納米孔隙會越來越多等［5］。由此看來，不同物質(zhì)組成對孔隙發(fā)育和演化具有較大的影響。

在泥頁巖孔隙結(jié)構(gòu)研究中常采用壓汞法、吸附法等定量方法，以獲取孔隙形態(tài)、孔隙度、孔徑分布等特征參數(shù)［2，4，6，15，19-21］，但由于泥頁巖孔徑跨度大（納微米級次），采用單一的表征方法難以全面定量地描述其復雜的孔隙結(jié)構(gòu)特征，故常用能反映介孔和大孔特征的壓汞法與反映微孔和介孔特征的氮氣吸附法聯(lián)合處理，定量表征泥頁巖全孔徑分布特征［19］。為此，選取東營凹陷S井為研究對象，采用氮氣吸附-壓汞聯(lián)合測孔法分析泥頁巖全孔徑分布特征，進而獲取微孔、介孔和大孔體積等特征參數(shù)。分析泥頁巖孔隙與無機礦物組成和有機質(zhì)特征之間的關(guān)系，探討孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)育的影響因素及泥頁巖埋藏過程中孔隙演化規(guī)律，這對深刻認識泥頁巖復雜的孔隙結(jié)構(gòu)特征，指導頁巖油氣勘探均具有重要意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

濟陽坳陷東營凹陷位于渤海灣盆地東南部，是中、新生代裂谷盆地中發(fā)育的北斷南超、北深南淺的箕狀凹陷，東西長度約為90 km，南北寬度約為62 km，面積約為5 850 km2，由北向南發(fā)育北部陡坡帶、洼陷帶、中央背斜帶和南部緩坡帶，其中洼陷帶又分為利津、民豐、牛莊和博興4個洼陷。東營凹陷構(gòu)造演化經(jīng)歷了中生代前的前斷陷階段、中生代和古近紀斷陷階段以及新近紀拗陷階段，發(fā)育古近系沙四段上亞段和沙三段中亞段以及下亞段2套優(yōu)質(zhì)泥質(zhì)烴源巖［22］，具有良好的頁巖油勘探潛力。S井位于東營凹陷利津洼陷構(gòu)造高部位的北李家村附近，洼陷帶以深湖-半深湖、鹽湖及濁積扇沉積為主，選取該井古近系泥質(zhì)粉砂巖（5塊）、粉砂質(zhì)泥巖（4塊）、泥巖（17塊）樣品共26塊（表1），分別進行X射線、Rock-Eval6熱解、常規(guī)物性、掃描電子顯微鏡、氮氣吸附和壓汞等分析測試。

2 礦物及有機質(zhì)特征

2.1 礦物特征

X射線分析結(jié)果顯示，泥頁巖由黏土（高嶺石、伊利石、伊/蒙混層等）、碎屑（石英、鉀長石、斜長石）、碳酸鹽類礦物（方解石、白云石、菱鐵礦）及其他礦物（黃鐵礦等）組成，不同類型泥頁巖的礦物組分差異顯著。由表1和圖1可知：泥質(zhì)粉砂巖主要分布在全巖礦物三角圖右上角，以碎屑礦物為主，含量高達72%～94%，碳酸鹽類礦物含量極低，均不超過3%；粉砂質(zhì)泥巖碎屑礦物含量也較高，均高于50%，除S10樣品碳酸鹽類礦物含量達26%外，其余樣品均不超過6%；泥巖中碎屑礦物含量均低于50%，而黏土和碳酸鹽類礦物含量差異較大，尤其是后者含量差異很大，但其均值則顯著高于泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖。由黏土礦物平均含量（圖1b，1c）可知：泥巖伊/蒙混層含量最低，伊利石含量最高；而泥質(zhì)粉砂巖則恰好相反。不同類型泥頁巖的礦物組成是導致泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖及泥巖孔隙結(jié)構(gòu)差異的重要原因。

2.2 有機質(zhì)特征

不同類型巖石的有機質(zhì)特征具有明顯差異。由有機質(zhì)豐度（表1，圖2a）可知：泥巖總有機碳含量（TOC）最高，均值為1.53%，其次為粉砂質(zhì)泥巖，TOC均值為0.55%，最低為泥質(zhì)粉砂巖，TOC均值僅為0.03%。由于泥質(zhì)粉砂巖熱解基本不含游離烴，TOC均值極低，因此未進行有機質(zhì)類型和成熟度分析；泥巖和粉砂質(zhì)泥巖的有機質(zhì)類型主要為Ⅱ型和Ⅲ型干酪根，其中泥巖以Ⅱ型干酪根為主，粉砂質(zhì)泥巖則以Ⅲ型干酪根為主（圖2b）。由于氫指數(shù)-最高熱解峰溫（HI-Tmax）圖上估計的鏡質(zhì)組反射率（Ro）為0.5%～1.1%，因此，泥巖和粉砂質(zhì)泥巖的有機質(zhì)均處于成熟的生油階段。

表1 東營凹陷S井不同類型泥頁巖礦物、有機質(zhì)及孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)Table1 Mineral，organic matter and pore structure characteristics of different types of mud shale of Well S in Dongying Sag

圖1 東營凹陷S井不同類型泥頁巖礦物組成特征Fig.1 Mineral composition of different types of mud shale of Well S in Dongying Sag

圖2 東營凹陷S井不同類型泥頁巖有機質(zhì)豐度及HI-Tmax圖Fig.2 TOC and HI-Tmaxof different types of mud shale of Well S in Dongying Sag

3 孔隙結(jié)構(gòu)特征

3.1 成像特征

掃描電鏡成像顯示，泥頁巖孔隙結(jié)構(gòu)特征差異較大（圖3）。泥質(zhì)粉砂巖發(fā)育方形及柱形的粒間孔（圖3a），且孔隙的孔徑較大，可達數(shù)十到數(shù)百微米，長石粒內(nèi)溶蝕孔或溶蝕縫也較發(fā)育（圖3b，3c），粒間孔內(nèi)充填蒙皂石、高嶺石、綠泥石等黏土礦物以及含硫、鐵、鈣等元素的礦物，粒間孔內(nèi)礦物的充填會形成孔徑較小孔隙的發(fā)育（圖3d—3g）。粉砂質(zhì)泥巖既發(fā)育絲狀伊利石充填形成的狹縫孔（圖3h），也發(fā)育柱形粒間孔，孔徑明顯小于泥質(zhì)粉砂巖，約為十幾微米，粒間孔內(nèi)部分可見粒狀黃鐵礦充填（圖3i）。泥巖發(fā)育片狀伊/蒙混層及黃鐵礦晶間孔和片狀伊/蒙混層及鐵白云石等構(gòu)成的粒間狹縫孔（圖3j，3k），僅發(fā)育少量的方形孔、柱狀孔及粒狀黃鐵礦與黏土礦物形成的細小晶間孔（圖3j，3l），孔隙的孔徑也明顯小于粉砂質(zhì)泥巖。分析不同巖性巖石孔隙與礦物間的關(guān)系，表明泥質(zhì)粉砂巖孔隙的發(fā)育主要與石英、長石等碎屑礦物有關(guān)，而粉砂質(zhì)泥巖和泥巖除發(fā)育有碎屑礦物構(gòu)成的粒間孔外，還廣泛發(fā)育黏土礦物等構(gòu)成的孔徑較小的孔隙，孔隙結(jié)構(gòu)特征更為復雜。

3.2 孔徑分布特征

經(jīng)氮氣吸附-壓汞聯(lián)合測孔，可獲取泥頁巖的全孔徑分布曲線，反映了不同類型泥頁巖孔徑分布特征的差異。從全孔徑分布曲線及中值孔徑和平均孔徑分布箱狀圖（圖4，圖5）可以看出，泥質(zhì)粉砂巖孔隙的孔徑明顯大于粉砂質(zhì)泥巖和泥巖，泥質(zhì)粉砂巖孔隙的孔徑以大于100 nm為主，其中值孔徑和平均孔徑分別為6 891.29和98.26 nm；粉砂質(zhì)泥巖孔隙的孔徑一般為10～100 nm為主，其中值孔徑和平均孔徑分別為9.40和9.48 nm；泥巖孔隙的孔徑一般小于40 nm，其中值孔徑和平均孔徑平均分別為4.96和29.76 nm。

從全孔徑分布曲線可以獲取總孔體積，并計算不同類型孔隙的孔體積及含量，結(jié)果表明不同類型泥頁巖的總孔體積以及大孔、介孔和微孔體積及含量等孔隙構(gòu)成也存在較大差異（圖5）。

圖3 東營凹陷S井典型掃描電鏡照片F(xiàn)ig.3 SEM photos of typical mud shale of Well S in Dongying Sag

圖4 東營凹陷S井不同類型泥頁巖全孔徑分布曲線Fig.4 Pore size distribution curves of different types of mud shale of Well S in Dongying Sag

從總孔體積上來看，泥質(zhì)粉砂巖的總孔體積最大，平均為0.174 cm3/g，其次為粉砂質(zhì)泥巖，平均為0.033 cm3/g，泥巖的總孔體積最低，平均為0.021 cm3/g。從大孔、介孔和微孔體積等孔隙構(gòu)成上來看，泥質(zhì)粉砂巖大孔體積平均為0.138 cm3/g，占總孔體積的比例達80.57%；粉砂質(zhì)泥巖的微孔和介孔的平均體積分別為0.002和0.025 cm3/g，占總孔體積的比例分別為5.74%和74.86%，而泥巖微孔和介孔的平均體積分別為0.001和0.015 cm3/g，占總孔體積的比例分別為5.32%和69.75%；表明粉砂質(zhì)泥巖主要發(fā)育大孔，而粉砂質(zhì)泥巖和泥巖則主要發(fā)育介孔，且發(fā)育可觀數(shù)量的微孔。總之，不論從總孔體積，還是孔隙構(gòu)成上來看，泥質(zhì)粉砂巖最好，而粉砂質(zhì)泥巖與泥巖相近。進一步分析不同類型巖石中不同類型孔隙結(jié)構(gòu)與孔隙度的關(guān)系（圖6），發(fā)現(xiàn)泥質(zhì)粉砂巖孔隙發(fā)育與大孔體積具有較好的正相關(guān)性，與微孔和介孔體積不相關(guān)或具有弱的負相關(guān)性，也表明大孔體積控制泥質(zhì)粉砂巖孔隙發(fā)育；而粉砂質(zhì)泥巖和泥巖孔隙發(fā)育與介孔、微孔和大孔體積均具有較好的正相關(guān)性，且與介孔的相關(guān)性最好，表明介孔體積是控制粉砂質(zhì)泥巖和泥巖孔隙發(fā)育的主要因素，微孔和大孔體積是次要因素。對比泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥巖，發(fā)現(xiàn)三者之間最顯著的差別在于物質(zhì)組成不同，表明孔隙結(jié)構(gòu)的發(fā)育與物質(zhì)組成密切相關(guān)。

圖5 東營凹陷S井不同類型泥頁巖不同類型孔隙的孔體積、百分含量及孔徑對比Fig.5 Comparison of the pore volume and its percentage，and the pore diameter of different types of mud shale of Well S in Dongying Sag

圖6 東營凹陷S井不同類型泥頁巖的孔隙度與孔隙結(jié)構(gòu)關(guān)系Fig.6 Relationships between porosity and pore structure of different types of mud shale of Well S in Dongying Sag

4 孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)育影響因素

4.1 礦物組分

分析不同類型巖石中黏土礦物含量與孔隙結(jié)構(gòu)關(guān)系（圖7a―7f），發(fā)現(xiàn)泥質(zhì)粉砂巖中黏土礦物含量與總孔體積基本不相關(guān)，與介孔含量、微孔含量呈正相關(guān)，與大孔含量、中值孔徑和平均孔徑呈負相關(guān)，表明黏土礦物含量控制泥質(zhì)粉砂巖中微孔和介孔發(fā)育。粉砂質(zhì)泥巖中黏土礦物含量與總孔體積和中值孔徑不具有明顯相關(guān)性，與微孔和大孔含量呈正相關(guān)，與介孔含量和平均孔徑呈負相關(guān)，結(jié)合圖4和圖5，分析表明黏土礦物含量控制粉砂質(zhì)泥巖中微孔和大孔發(fā)育。泥頁巖中黏土礦物含量與孔隙結(jié)構(gòu)的關(guān)系非常復雜，與總孔體積、大孔含量呈弱正相關(guān)，與介孔含量、平均孔徑呈負相關(guān)，與微孔含量不相關(guān)或呈微弱的正相關(guān)。這是由于泥巖具有較高有機質(zhì)豐度，孔隙的發(fā)育不僅與黏土礦物含量有關(guān)，還受有機質(zhì)及其生烴演化等因素的影響［5，11］。

圖7 東營凹陷S井不同類型泥頁巖孔體積與全巖礦物組分的關(guān)系Fig.7 Relationships between pore volume and mineral composition of different types of mud shale of Well S in Dongying Sag

分析不同類型泥頁巖中碎屑礦物含量與孔隙結(jié)構(gòu)關(guān)系（圖7g―7l），發(fā)現(xiàn)泥質(zhì)粉砂巖中碎屑礦物含量最高且與總孔體積不相關(guān)，與微孔和介孔含量呈負相關(guān)，而與大孔含量、中值孔徑和平均孔徑具有較好的正相關(guān)性，表明碎屑礦物含量主要影響泥質(zhì)粉砂巖大孔的發(fā)育。粉砂質(zhì)泥巖中碎屑礦物含量也較高，與總孔體積和微孔含量具有較弱的負相關(guān)性，與其他參數(shù)基本不相關(guān)，因此，碎屑礦物含量對粉砂質(zhì)泥巖孔隙發(fā)育的影響較弱。泥巖中碎屑礦物含量與總孔體積、介孔含量呈較弱的正相關(guān)，與大孔含量呈負相關(guān)，與微孔含量和孔徑無明顯相關(guān)性，表明碎屑礦物含量對泥巖孔隙發(fā)育影響弱，表明碎屑礦物含量對泥頁巖的孔隙結(jié)構(gòu)影響相比于黏土礦物屬于次要因素。

泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖中碳酸鹽類礦物含量普遍較低（圖7m―7r），表明碳酸鹽類礦物含量對這兩類巖石的孔隙發(fā)育基本無影響。泥巖中碳酸鹽類礦物含量與總孔體積和微孔含量呈微弱的負相關(guān)，與平均孔徑呈弱的正相關(guān)，與介孔和大孔含量、中值孔徑等不相關(guān)。當碳酸鹽類礦物含量為20%～40%時，大孔含量和中值孔徑具有高值，介孔含量則較低，介孔含量均值，既有較高值也有較低值，總體偏低（圖7m―7r），反映了碳酸鹽類礦物含量對泥巖孔隙結(jié)構(gòu)影響的復雜性。前人研究發(fā)現(xiàn)，泥頁巖中的碳酸鹽類礦物有2種，一種是由原始沉積而成的隱晶質(zhì)碳酸鹽類礦物［23］，對微孔和比表面積有貢獻；另一種是由成巖作用而成的微晶或細晶質(zhì)碳酸鹽類礦物［22，24］，比表面積小并充填孔隙，破壞泥頁巖孔隙結(jié)構(gòu)［25］，從而導致碳酸鹽類礦物對孔隙結(jié)構(gòu)影響的復雜性，因此，在分析碳酸鹽類礦物對巖石孔隙結(jié)構(gòu)影響時，需考慮礦物含量、結(jié)構(gòu)及成因等因素。

進一步分析不同類型泥頁巖中不同黏土礦物含量與其孔隙結(jié)構(gòu)的關(guān)系（圖8），發(fā)現(xiàn)泥質(zhì)粉砂巖中伊/蒙混層和伊利石含量與孔隙結(jié)構(gòu)均無相關(guān)性，這是由于泥質(zhì)粉砂巖中伊/蒙混層和伊利石含量較低導致。粉砂質(zhì)泥巖中伊/蒙混層含量僅與總孔體積正相關(guān)，與其他孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)不相關(guān)；伊利石含量與總孔體積呈負相關(guān)，與介孔體積和平均孔徑呈正相關(guān)，與其他孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)不相關(guān)；其他黏土礦物含量與總孔體積呈負相關(guān)，與其他孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)不相關(guān)；由于隨埋藏演化程度的增加，伊/蒙混層逐漸向伊利石轉(zhuǎn)化，因此，粉砂質(zhì)泥巖的總孔體積隨埋藏演化逐漸減小，黏土礦物類型對其孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)育影響較小。泥巖中伊/蒙混層含量與總孔體積、微孔和介孔含量呈正相關(guān)，與大孔含量、平均孔徑呈負相關(guān)；伊利石含量與孔隙結(jié)構(gòu)的關(guān)系則與此恰好相反，這是由于隨著埋藏演化的進行，伊/蒙混層逐漸向伊利石轉(zhuǎn)化，進而影響孔隙結(jié)構(gòu)的發(fā)育；其他黏土礦物包括綠泥石和高嶺石等，具有不同成因和演化過程，因此其總體含量與孔隙結(jié)構(gòu)無明顯關(guān)系?？偟膩砜矗ね恋V物含量對泥頁巖的孔隙結(jié)構(gòu)，特別是較小孔徑孔隙的影響較大；此外，黏土礦物隨埋藏過程發(fā)生成巖演化，導致黏土礦物類型變化［26］，進一步造成黏土礦物與孔隙結(jié)構(gòu)間關(guān)系的復雜化。

總之，不同類型巖石孔隙結(jié)構(gòu)與礦物組分的關(guān)系具有差異性，主要影響著泥頁巖不同類型孔隙含量?？偟膩碚f，平均孔徑均與黏土礦物含量呈負相關(guān)，與碳酸鹽類礦物含量呈正相關(guān)，這一結(jié)果與前人的小孔主要與黏土礦物和有機質(zhì)有關(guān)的認識相吻合［5，11，26］。由于不同黏土礦物的性質(zhì)（形態(tài)、比表面積、顆粒大小等）存在顯著的差異［27］，碳酸鹽類礦物具有不同成因，進而造成泥頁巖孔隙結(jié)構(gòu)與礦物組分的關(guān)系更為復雜。

4.2 有機組分

分析不同類型泥頁巖中TOC值與孔隙結(jié)構(gòu)關(guān)系（圖9a―9f），發(fā)現(xiàn)泥質(zhì)粉砂巖TOC值（平均為0.03%）很低，其孔隙結(jié)構(gòu)與TOC值無明顯關(guān)系。而粉砂質(zhì)泥巖和泥巖的TOC值與總孔隙體積、微孔和介孔含量等呈良好的負相關(guān)，與平均孔徑呈良好正相關(guān)，表明增加有機質(zhì)豐度有利于改善孔隙結(jié)構(gòu)。粉砂質(zhì)泥巖和泥巖中HI值與孔隙結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出與TOC值類似的關(guān)系（圖9g―9l），而HI值越高反映有機質(zhì)類型越好，孔隙結(jié)構(gòu)越好。由于粉砂質(zhì)泥巖和泥巖Tmax值范圍較窄，與孔隙結(jié)構(gòu)的相關(guān)性不明顯（圖9m―9r）。

有機質(zhì)還包含多種顯微組分，如無定型、木質(zhì)和藻質(zhì)體有機質(zhì)等［28］，而不同顯微組分的有機質(zhì)對孔隙發(fā)育的影響具有極大的差異［11，29-30］。如無定型有機質(zhì)，屬于絮凝狀有機質(zhì)，可以有機質(zhì)自身絮凝，可以與黏土礦物等結(jié)合絮凝，進而抑制較小孔隙和表面的發(fā)育，也是造成TOC和HI值與微孔和介孔體積等呈負相關(guān)的原因之一，有機溶劑抽提前后孔隙結(jié)構(gòu)的差異證實了這種可能性［31］；結(jié)構(gòu)有機質(zhì)由大量的纖維結(jié)構(gòu)物質(zhì)組成，其自身具有較大的比表面積或微孔體積［11］。此外，有機質(zhì)在演化過程中伴隨著分子的斷裂和氫與氧的損失，進而有機質(zhì)富碳且發(fā)生芳構(gòu)化，對比表面積和孔隙的貢獻將會增大。綜上所述，研究區(qū)內(nèi)有機組分對泥頁巖孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)育的影響比礦物組分更大。

圖8 東營凹陷S井不同類型泥頁巖孔隙結(jié)構(gòu)與不同類型黏土礦物含量的關(guān)系Fig.8 Relationships between pore structure and clay mineral content of different types of mud shale of Well S in Dongyin Sag

圖9 東營凹陷S井不同類型泥頁巖孔隙結(jié)構(gòu)與有機組分的關(guān)系Fig.9 Relationships between pore structure and organic matter properties of different types of mud shale of Well S in Dongying Sag

5 孔隙結(jié)構(gòu)演化規(guī)律

泥頁巖孔隙結(jié)構(gòu)隨著埋藏演化不斷地發(fā)生變化，并具有明顯的階段性（圖 10a—10f）［18，25］。隨著泥頁巖埋深的增加，泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖的總孔體積不斷減?。荒鄮r在埋深為2 500～2 700 m處總孔體積略有增加，而后減小，當埋深達到3 300 m后總孔體積再次增加，在3 550 m之后開始減?。▓D10a）。從孔隙結(jié)構(gòu)構(gòu)成看（圖10d—10f），泥質(zhì)粉砂巖中的微孔和介孔含量均為先增加后減?。环凵百|(zhì)泥巖中的微孔和大孔含量先增加后減??；泥巖孔隙結(jié)構(gòu)演化存在多階段變化的特點，微孔含量先增加（2 500～2 700 m）、后減小（2 700～3 300 m）、再增加，介孔含量先減?。? 500～2 700 m）、后增加（2 700～3 300 m）、再減?。? 300～3 550 m）、又略有增加，大孔含量先增加（2 500～2 700 m）、后略微減小（2 700～3 100 m）、再增加（3 100～3 550 m）、又快速減小，表明泥頁巖不同類型孔隙結(jié)構(gòu)演化的差異性。

以泥巖為例來分析孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)、TOC、礦物含量與埋深的關(guān)系（圖10），發(fā)現(xiàn)總孔體積與TOC的演化趨勢相反，而與黏土礦物含量演化趨勢基本相同，而3 100～3 300 m范圍內(nèi)演化趨勢的差異可能受到伊利石含量快速增加而其他類型黏土礦物含量快速減小的影響，表明黏土礦物及其類型對孔隙發(fā)育的意義重大；碳酸鹽類礦物含量的演化趨勢與黏土礦物含量恰好相反，其在3 100～3 300 m范圍的不一致性可能受到成巖成因碳酸鹽類礦物的影響；碎屑礦物含量與總孔體積的演化趨勢在3 100 m以上相反，在3 100 m以下則基本相同。從不同類型孔隙的構(gòu)成來看，微孔含量與TOC的演化趨勢基本相反，在3 100 m以上與黏土礦物含量演化趨勢相同，3 100 m以下不具有一致性，表明TOC對微孔的發(fā)育影響更顯著；介孔含量與碳酸鹽類礦物含量的演化趨勢相同，與黏土礦物含量相反，在3 100～3 550 m與TOC不具有一致性；大孔含量變化較小，與礦物組分和有機組分的一致性差，這是由于孔徑越大，孔隙的抗屈曲強度越小，因此，大孔的演化還受壓實作用較大的影響。從孔徑看，平均孔徑具有先減?。? 500～2 700 m）、后增加（2 700～3 300 m）、再減小的演化趨勢，與TOC的演化具有很好的一致性；中值孔徑的演化趨勢與礦物組分和TOC一致性差。綜上分析認為，由于有機質(zhì)生烴、礦物成巖及埋藏壓實共同作用，泥巖孔隙結(jié)構(gòu)演化具有多階段性。

圖10 東營凹陷S井不同類型泥頁巖有機質(zhì)豐度、礦物組分與孔隙結(jié)構(gòu)剖面演化特征Fig.10 TOC，mineral composition and pore structure evolution characteristics of the different types of mud shale of Well S in Dongying Sag

綜合以上分析可以看出，泥頁巖的孔隙演化不僅受礦物組分和有機質(zhì)（TOC、類型和成熟度等）的影響，還受埋藏演化的影響，因此，在開展泥頁巖的儲層特征研究時，既要關(guān)注泥頁巖的巖相特征（礦物和有機質(zhì)特征等），還要關(guān)注埋藏演化特征，這樣才能有效地確定泥頁巖的有利油氣富集區(qū)域。

6 結(jié)論

氮氣吸附-壓汞聯(lián)合測孔法定量地揭示了泥頁巖的全孔徑分布特征以及大孔、介孔和微孔體積等孔隙結(jié)構(gòu)特征，結(jié)果表明，不同類型泥頁巖的孔徑分布存在差異，泥質(zhì)粉砂巖以大孔為主，粉砂質(zhì)泥巖和泥巖以介孔和微孔為主。研究區(qū)孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)育影響因素分析表明，礦物組分對泥頁巖不同類型孔隙的含量具有重要影響，其中黏土礦物含量和黏土礦物類型對泥頁巖較小孔徑孔隙的影響較大，碎屑礦物含量對泥頁巖的孔隙結(jié)構(gòu)影響較小，碳酸鹽類礦物對孔隙結(jié)構(gòu)的影響受其結(jié)構(gòu)和成因的控制；有機組分對泥頁巖孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)育的影響更大，有機質(zhì)豐度越高、有機質(zhì)類型越好的泥頁巖孔隙結(jié)構(gòu)越好。泥頁巖孔隙結(jié)構(gòu)的演化與礦物組分和有機組分等具有密切的關(guān)系，埋藏演化過程中礦物類型的轉(zhuǎn)變、有機質(zhì)生烴作用及埋藏壓實作用共同導致孔隙演化的多階段性。所以在頁巖油氣有利儲層研究時，既要關(guān)注泥頁巖的巖相差異，又要關(guān)注演化過程中孔隙、礦物、有機質(zhì)間的匹配關(guān)系，這對泥頁巖油氣富集層段的預測意義重大。