吳艷艷，高玉巧，陳云燕，李 輝，蔡 瀟，丁安徐

（1.中國石化華東油氣分公司實(shí)驗(yàn)研究中心，江蘇揚(yáng)州225007；2.中國石化華東油氣分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇南京210000）

頁巖儲層需要足夠的孔縫空間才能獲得較高的商業(yè)開發(fā)潛力[1]。裂縫和孔隙是致密儲層重要的儲集空間，是決定含氣性和滲透性的重要因素，對其識別、描述和定量評價是頁巖氣儲層評價的重點(diǎn)基礎(chǔ)工作[2-3]。近年來，許多學(xué)者對頁巖油氣的儲集空間進(jìn)行研究，對于頁巖孔隙及裂縫發(fā)育特征進(jìn)行定性描述與定量表征，探討孔縫分布規(guī)律及其控制因素，頁巖孔縫賦存特征與含氣性滲透性的關(guān)系[3-10]。

渝東南地區(qū)是中國頁巖氣勘探的熱點(diǎn)地區(qū)[11]，該地區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，頁巖氣儲層非均質(zhì)性強(qiáng)，盆緣位置的地層常呈高壓特征，盆外地層呈常壓特征。常壓氣藏地層能量較低，雖獲得一定的頁巖氣產(chǎn)能，但遠(yuǎn)低于高壓頁巖氣井。具有相似地質(zhì)條件，相聚較近的頁巖氣井巖心含氣量測試數(shù)據(jù)差距不大，但產(chǎn)能差距大，可能與對儲層特征差異的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠有關(guān)，以渝東南地區(qū)頁巖氣勘探評價實(shí)踐成果為基礎(chǔ)，結(jié)合區(qū)域背景、巖心基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)測試分析結(jié)果，開展了不同構(gòu)造位置五峰—龍馬溪組頁巖儲層微觀孔縫類型、孔隙結(jié)構(gòu)及分形學(xué)特征研究，從儲集空間非均質(zhì)性的角度，研究剖析微觀孔縫發(fā)育的差異地質(zhì)控制因素，探討了對含氣量及滲透率的影響，以期為該地區(qū)頁巖氣的勘探開發(fā)提供有力的保障。

1 樣品與測試

1.1 地質(zhì)背景及其實(shí)驗(yàn)樣品

研究區(qū)頁巖氣勘探開發(fā)主力層為五峰組—龍馬溪組，是一套黑色硅質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，沉積相可細(xì)分為深水陸棚相和淺水陸棚相[11]，該套沉積整體在龍馬溪組和五峰組處相對連續(xù)，有利于頁巖氣的保存。研究樣品選擇4口頁巖氣井龍一段①—⑤小層含氣巖心（圖1）。其中HD1井、HD2井、HD3井位于盆地邊緣南川區(qū)塊的東勝背斜與平橋背斜，均為高壓頁巖氣井。HD4井位于盆外武隆區(qū)塊的武隆向斜，為常壓頁巖氣井。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

對HD1井、HD2井、HD3井、HD4井這4口頁巖氣井龍一段①—⑤小層含氣巖心樣品進(jìn)行有機(jī)碳含量、有機(jī)質(zhì)成熟度、覆壓滲透率孔隙度、真密度與塊體密度、液氮、礦物組成、薄片鑒定、掃描電鏡測定。樣品巖性均為黑色硅質(zhì)頁巖，其礦物組成與有機(jī)質(zhì)成熟度相近，都具有高有機(jī)碳含量（TOC）和高脆性的特征，高壓頁巖氣井的含氣量高于常壓頁巖氣井（表1）。

2 頁巖孔縫特征

2.1 孔縫類型

1）宏觀孔縫

對巖心剖切后進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)裂縫主要為順層頁理縫與構(gòu)造縫。HD1井裂縫極為發(fā)育，HD4井裂縫較為發(fā)育，埋深較深的HD2 與HD3井中裂縫較HD1和HD4井樣品少，巖心樣品鏡下多呈塊狀，只在①、③小層觀測到少數(shù)裂縫（圖2）。可以明顯看出HD4井樣品中頁理平緩，裂縫發(fā)育較為平直，而HD1井、HD2井、HD3 樣品中頁理呈起伏狀，裂縫形態(tài)多呈雁列狀。①、③小層的縫密度最高，①小層發(fā)育更多構(gòu)造裂縫，部分裂縫有方解石或石英充填，表明①小層樣品經(jīng)歷了更為強(qiáng)烈的后期改造作用。②—⑤小層中裂縫多為頁理縫，多數(shù)無充填礦物。

2）微觀孔縫

圖1 頁巖氣井構(gòu)造位置（據(jù)何希鵬等[22]修改）Fig.1 Structural location of shale gas wells（Modified according to He Xipeng,et al[22]）

表1 四口頁巖氣井五峰—龍馬溪組龍一段①—⑤小層評價參數(shù)Table1 Evaluation parameters of ①—⑤layers in Wufeng-Longmaxi Formation of four wells

圖2 第③小層巖心剖面Fig.2 Core profile of layer ③

頁巖薄片中裂縫形態(tài)與宏觀一致，HD4井微裂縫較為平直，HD1井、HD2井、HD3井微裂縫多數(shù)為順層發(fā)育或呈雁列狀分布。大部分裂縫未被充填，少數(shù)裂縫中發(fā)現(xiàn)充填礦物，較大的裂縫中無充填礦物，這類大裂縫很可能是制樣過程中產(chǎn)生（圖3b，d）。HD1 與HD4井的宏觀裂縫與微觀裂縫都較為發(fā)育，平均微裂縫密度分別為3.5條/cm2，1.5條/cm2。埋深較深的巖心微裂縫密度較小，HD2、HD3井均為0.05條/cm2。

圖3 第③小層頁巖薄片裂縫特征Fig.3 Fracture characteristics of shale lamina of layer ③

電鏡下觀察，微裂縫類型主要有成巖收縮縫、礦物層間縫、礦物粒間孔縫、溶蝕縫、構(gòu)造應(yīng)力縫，礦物與有機(jī)質(zhì)接觸面縫（圖4）。垂向上，①③小層微裂縫最為發(fā)育。HD2井與HD3井微裂縫發(fā)育較少，類型主要為收縮縫與溶蝕縫。

無機(jī)孔類型主要為晶間孔、層間孔、溶蝕孔、生物化石孔等。有機(jī)孔類型主要為結(jié)構(gòu)型有機(jī)質(zhì)孔隙和無定形有機(jī)質(zhì)孔隙。整體上以發(fā)育無定形有機(jī)質(zhì)孔為主。結(jié)構(gòu)型有機(jī)質(zhì)孔隙是生物碎屑、條帶或不規(guī)則團(tuán)塊狀有機(jī)質(zhì)中發(fā)育的孔隙。無定形有機(jī)質(zhì)孔隙是發(fā)育在無固定形態(tài)，分散，有運(yùn)移充填性質(zhì)的有機(jī)質(zhì)上的孔隙。無定形有機(jī)質(zhì)孔細(xì)分為腐泥無定形有機(jī)質(zhì)孔隙和底棲藻無定形有機(jī)質(zhì)孔隙，由于頁巖演化程度高，鏡下腐泥無定形有機(jī)質(zhì)孔隙和底棲藻無定形有機(jī)質(zhì)差異小。④⑤小層主要發(fā)育腐泥無定形有機(jī)質(zhì)孔隙，下部逐步發(fā)育底棲藻無定形有機(jī)質(zhì)，直至底部①小層中底棲藻無定形有機(jī)孔隙最為發(fā)育。隨著深度的增加，腐泥無定形有機(jī)質(zhì)含量減?。?0%～30%），底棲藻無定形有機(jī)質(zhì)含量逐步增加（15%～50%）。頁巖中普遍存在與生物成因黃鐵礦緊密共生的無定形有機(jī)質(zhì)孔（圖4e）。整體上HD1井、HD4井孔隙孔徑明顯大于HD2井與HD3井。鏡下可見HD1井中有大量大孔徑的氣泡狀孔隙，顯示了儲層較強(qiáng)的生氣能力和優(yōu)質(zhì)的儲集性能。①小層中無定形有機(jī)質(zhì)孔孔隙分布密集，大小均一，見云母層間縫。④⑤小層的無定形有機(jī)質(zhì)孔孔徑比下部①—③小層大，局部可見孔隙超過500 nm。HD2井與HD3井中結(jié)構(gòu)型有機(jī)質(zhì)中孔隙欠發(fā)育，無定形有機(jī)質(zhì)中發(fā)育孔隙孔徑極小，多為數(shù)十納米。③小層局部可見生物化石孔，少量有機(jī)質(zhì)包裹粘土礦物和氟磷灰石。④⑤小層主要發(fā)育無機(jī)孔?？梢婞S鐵礦晶間孔、黏土礦物晶間孔、溶蝕孔、黃鐵礦粒間縫和收縮縫。HD4井中可見大量微裂縫、晶間孔和溶蝕孔。可見黃鐵礦或白鐵礦晶間孔，同時可見大量環(huán)帶狀黃鐵礦，包裹的有機(jī)質(zhì)中發(fā)育大量孔隙，分布密度高，連通性較好。

根據(jù)4口井孔縫發(fā)育程度判斷，HD1井、HD4井為基質(zhì)孔隙+裂縫型頁巖氣藏類型，HD2井、HD3井為基質(zhì)孔隙型頁巖氣藏類型。

2.2 孔隙結(jié)構(gòu)及分形學(xué)特征

圖4 渝東南地區(qū)頁巖氣井巖心樣品SEM圖像Fig.4 SEM image of shale core samples in southeastern Chongqing

表2 頁巖樣品液氮實(shí)驗(yàn)與孔隙結(jié)構(gòu)分形計算結(jié)果Table2 Results of liquid nitrogen experiment and fractal calculation of pore structure of shale samples

液氮實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示頁巖孔隙結(jié)構(gòu)數(shù)值相差不大（表2）。HD1井與HD4井的吸附等溫線圖及孔容對孔徑的微分圖相近（圖5a、b、g、h），HD2井的與HD3井的②—⑤小層吸附等溫線圖相近（圖5c、e），體現(xiàn)出HD1井與HD4井，HD2井與HD3井②—⑤小層的孔隙形態(tài)與孔徑分布相似。整體上顯示，①②小層中2～50 nm孔隙最多，2～50 nm孔隙對儲層儲集空間的貢獻(xiàn)最大（圖5）。

圖5 ①—⑤小層頁巖樣品的吸附等溫線圖及孔體積分布Fig.5 Adsorption isotherms and pore volume distribution of shale samples of ①—⑤layers

基于液氮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以計算出頁巖孔隙的分形維數(shù)（D）。近年來，不少學(xué)者認(rèn)為頁巖的孔隙分布、表面形態(tài)均存在非均質(zhì)性，具有分形特征，對頁巖孔隙進(jìn)行了分形研究，分形維數(shù)可以反映出頁巖孔隙表面的粗糙程度和非均質(zhì)性[12-15]。選用目前應(yīng)用較廣泛的分形FHH模型計算頁巖儲層吸附孔隙分形維數(shù)。頁巖作為多孔隙固體，其分形維數(shù)介于2～3，符合多孔隙固體孔隙系統(tǒng)的分形意義。分形維數(shù)的大小可反映頁巖的表面粗糙程度和非均質(zhì)性，當(dāng)D的值接近2時，固體表面越平滑，非均質(zhì)性弱；當(dāng)其值接近3時，反映出固體的表面粗糙，非均質(zhì)性強(qiáng)[12-13]。由于在相對壓力（P/Po）＞0.45處吸附分支和脫附分支曲線明顯不重合，所以選取P/Po＞0.45時的吸附數(shù)據(jù)，利用D=K+3 進(jìn)行D的計算?？梢园l(fā)現(xiàn)，D的平均值都在2.8以上，體現(xiàn)出頁巖樣品均具有較強(qiáng)的非均質(zhì)性。垂向上，HD3井孔隙結(jié)構(gòu)D值具有一定的差異，其他樣品差異不大（表2）。通過比對HD3井D值較低的3個樣品與其他D值在2.8以上樣品的基礎(chǔ)地質(zhì)特征發(fā)現(xiàn)，D值較低的3個樣品中方解石與黏土礦物含量高，平均孔徑較其他樣品大，導(dǎo)致D值的減小。

2.3 孔隙度及孔隙連通性

頁巖樣品均具有吸附回線（圖5a、c、e、g），表明頁巖中孔隙形態(tài)多呈開放狀態(tài)。大部分樣品在吸附回線上有一類明顯的標(biāo)志，存在有一個急劇下降的拐點(diǎn)，這種現(xiàn)象是由一種特殊形態(tài)孔-細(xì)頸瓶孔引起的[16]。如果“墨水瓶狀或漏斗形狀”孔隙在瓶頸處的喉道非常細(xì)小，甚至接近甲烷的分子直徑，那么這些孔隙和閉孔中的甲烷將失去流動能力，故將閉孔和這部分“墨水瓶狀或漏斗形狀”孔隙稱之為不連通孔隙[17]。認(rèn)識頁巖氣儲層中連通孔隙和不連通孔隙比例與性質(zhì)，有利于制訂合理的開發(fā)措施，對評價頁巖氣儲層有效孔隙度、認(rèn)識頁巖氣可采儲量具有重要意義[17]。研究區(qū)樣品的總孔隙度高于覆壓脈沖孔隙度（表1），也說明頁巖中存在一部分不連通的孔隙。

3 孔縫特征的地質(zhì)控制

3.1 孔縫特征與有機(jī)質(zhì)的關(guān)系

4口頁巖氣井樣品中有機(jī)孔隙類型與形態(tài)在縱向上的具有相似的分布特征。頁巖中結(jié)構(gòu)型有機(jī)質(zhì)孔隙欠發(fā)育，絲質(zhì)體有機(jī)孔隙不發(fā)育，在腐泥無定形有機(jī)質(zhì)和底棲藻無定形有機(jī)質(zhì)中孔隙發(fā)育，尤其是①—③小層中無定形有機(jī)質(zhì)孔極為發(fā)育。無定形有機(jī)質(zhì)和礦物的交界面上發(fā)育微裂縫?？紫抖扰cTOC呈明顯正相關(guān)關(guān)系，TOC 越高，孔隙度越大（圖6a），表明有機(jī)質(zhì)中發(fā)育有較大比例的孔隙。已有研究表明熱演化分解頁巖有機(jī)質(zhì)可實(shí)現(xiàn)孔隙度的增量達(dá)4.3%[1]，孔隙與有機(jī)質(zhì)演化相互影響。腐泥型干酪根結(jié)構(gòu)易改變，在沉積演化過程中可大規(guī)模發(fā)育有機(jī)質(zhì)內(nèi)孔隙[18]。由此可見，有機(jī)質(zhì)類型是孔隙發(fā)育能力的重要影響因素。

理論上隨著有機(jī)質(zhì)不斷成熟，孔隙會不斷發(fā)育，但TOC 存在臨界值，超過臨界值后孔隙度會出現(xiàn)增幅降低，甚至是孔隙度的降低[19]。樣品中孔隙度與Ro關(guān)系不明顯，平均孔徑與Ro呈負(fù)相關(guān)趨勢（圖6b）?？紫抖却笮∈浅蓭r作用構(gòu)造演化與有機(jī)質(zhì)演化的綜合反映，這是研究樣品中孔隙參數(shù)與有機(jī)質(zhì)成熟度關(guān)系復(fù)雜的原因。

圖6 頁巖孔隙特征與TOC及有機(jī)質(zhì)成熟度關(guān)系Fig.6 Correlation between pore characteristics of small layers,TOC and Ro

HD1井，HD2井和HD4井樣品D 隨著TOC 增加而呈現(xiàn)增大趨勢（圖6c）。該現(xiàn)象體現(xiàn)出頁巖孔隙結(jié)構(gòu)的變化和有機(jī)質(zhì)生烴過程中增孔作用關(guān)系密切。TOC 對孔隙孔容與D有明顯的控制作用。研究區(qū)樣品的Ro值均＞2.00%，HD1井，HD2井和HD4井樣品D值隨Ro增高而增大（圖6d），說明Ro對孔隙D值有積極影響。隨著有機(jī)質(zhì)演化加劇，孔隙之間的連通性變差，孔壁變得粗糙，D增大。與其他井不同的是，HD3井的Ro和TOC 與D 均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，尤其是當(dāng)TOC＞3%，Ro＞2.4%尤為明顯（圖6c，d）。以上現(xiàn)象說明HD3井樣品隨熱演化成巖作用程度的加深，孔隙結(jié)構(gòu)特征主控因素不再是有機(jī)質(zhì)主控，儲集空間與其他井樣品產(chǎn)生演化差異。

3.2 孔縫特征與礦物組成的關(guān)系

薄片觀察發(fā)現(xiàn)，紋層的物質(zhì)變化界面是微裂縫發(fā)育的關(guān)鍵部位，在①③小層均觀察到有毫米級微裂縫的發(fā)育，其發(fā)育主要受紋層間不同物質(zhì)組成的控制。裂縫中充填或部分充填方解石或石英等礦物時，可以判斷該裂縫為天然裂縫，而研究樣品中多數(shù)微裂縫中幾乎都無充填物，故無法界定毫米級尺度下的微裂縫是否為制片過程造成。但可以肯定的是，所有觀察到微裂縫的樣品其本身由于壓力釋放，人工制樣更易產(chǎn)生裂縫。

生物成因黃鐵礦是頁巖樣品中黃鐵礦的主要成因類型。原生黃鐵礦與有機(jī)質(zhì)關(guān)系密切，草莓狀黃鐵礦，或黃鐵礦條帶周圍有機(jī)質(zhì)都發(fā)育大量有機(jī)孔隙（圖3g）。礦物含量與孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系非常復(fù)雜?？偪紫抖扰c石英含量呈正相關(guān)（圖7a），與黏土礦物含量呈負(fù)相關(guān)（圖7b）。小于50 nm的孔容與石英含量呈正相關(guān)（圖7c），與黏土礦物含量呈負(fù)相關(guān)（圖7d）。頁巖的石英與黏土對整體孔隙發(fā)育有一定影響，尤其是對微孔和中孔的發(fā)育。

圖7 頁巖孔隙特征、TOC與礦物組成關(guān)系Fig.7 Correlation between pore characteristics,TOC and mineral composition

研究區(qū)樣品TOC與石英含量呈明顯的正相關(guān)關(guān)系（圖7e），前人對于四川盆地五峰—龍馬溪組頁巖研究也發(fā)現(xiàn)，TOC與硅質(zhì)含量具有正相關(guān)關(guān)系，生物硅含量最高可達(dá)50.0%以上[20]。進(jìn)而表現(xiàn)出總孔隙度與石英含量呈正相關(guān)，但孔容及孔隙度與黏土礦物表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系，TOC 與黏土礦物表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖7f）。HD2井，HD3井樣品中石英含量，TOC明顯低于HD1井，HD4井，覆壓孔隙度也明顯低于HD1井，HD4井樣品，說明孔隙的發(fā)育主要受有機(jī)質(zhì)及其生烴演化等因素的影響，TOC 富集演化的過程中伴隨著石英的形成，這為優(yōu)勢儲層的發(fā)育提供了極好的條件。

3.3 孔縫特征與深度的關(guān)系

頁巖達(dá)到超深埋藏深度后，孔隙結(jié)構(gòu)形態(tài)發(fā)生顯著變化，儲集空間受到較大程度的破壞，進(jìn)而影響頁巖氣的富集[8]。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(jī)質(zhì)特征等），還要關(guān)注埋藏演化特征[7]。整體上埋深不同的樣品中裂縫與孔隙賦存特征具有一定的差異。埋深較深的HD2井，HD3井樣品中覆壓孔隙度，明顯低于埋深較淺的2口井樣品。埋深較淺的巖心中宏觀與微觀裂縫都較為發(fā)育，埋深較深的巖心裂縫發(fā)育較少。從液氮結(jié)果吸附與脫附曲線的形態(tài)也顯示出（圖5a、c、e、g），埋深較淺的HD1井與HD4井孔隙形態(tài)相近，埋深較深HD2井與HD3井孔隙形態(tài)相近。比表面積，2～10 nm孔容與深度呈正相關(guān)（圖8a，b），與10～50 nm 孔容呈負(fù)相關(guān)（圖8c），3500 m以淺的樣品中體現(xiàn)的較為明顯。說明頁巖隨著埋深的增加，2～10 nm 孔徑的孔隙增多，10～50 nm 孔徑的孔隙減小。與＜2 nm，100～150 nm 孔容呈弱負(fù)相關(guān)。深度對孔徑＜2 nm，100～150 nm的孔發(fā)育影響較弱。

圖8 頁巖孔隙特征與深度及儲層關(guān)鍵參數(shù)的關(guān)系Fig.8 Correlation between pore characteristics,key reservoir parameters and depth

HD1井、HD2井、HD3井、HD4井孔隙結(jié)構(gòu)D 隨著深度的變化趨勢明顯以3 500 m為拐點(diǎn)，3 500 m以淺，隨埋深增大，D 增大，3 500 m以后，D 趨向于平穩(wěn)，收窄，并有降低的趨勢（圖8d）。孔隙結(jié)構(gòu)的變化受壓實(shí)作用、次生溶蝕作用和有機(jī)質(zhì)孔形成等多種作用疊加控制。埋深較深的HD2井，HD3井樣品中石英含量，TOC與覆壓孔隙度，都明顯低于埋深較淺的2口井樣品。埋深最深的HD3樣品鏡下可見有機(jī)孔具有定向分布的特征，有機(jī)質(zhì)孔隙和次生孔隙的構(gòu)成主要以微孔為主，且孔隙趨于規(guī)則，綜合導(dǎo)致孔隙D減小。綜合分析認(rèn)為，HD1井、HD2井、HD3井、HD4井龍馬溪組頁巖孔隙結(jié)構(gòu)明顯受有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育的控制。當(dāng)頁巖埋深超過3 500 m，孔縫構(gòu)成發(fā)育非均質(zhì)性特征的主控因素為埋深。

4 孔縫特征的地質(zhì)意義

4.1 孔縫特征與滲透率的關(guān)系

頁巖總孔隙度與脈沖滲透率關(guān)系呈弱正相關(guān)（圖8e），體現(xiàn)出孔隙度的增大利于儲層中氣體的滲流。裂縫密度較高的①③小層滲透率比其他位置樣品的滲透率高。脈沖滲透率測試無裂縫樣品脈沖滲透率為（0.012～28.047）×10-3μm2，平均為1.891×10-3μm2。在滲透率測試前巖心取柱過程中，巖心柱常出現(xiàn)平行于層理的裂縫，產(chǎn)出在不同巖性組成，不同粒徑大小的互層間，這種物質(zhì)組成與形態(tài)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化面一般是力學(xué)性質(zhì)薄弱界面。

有裂縫但并未裂開的巖心柱滲透率為（0.931～1 102）×10-3μm2，平均滲透率為145.49×10-3μm2，是無裂縫巖心的77倍，說明不同巖性組成不同粒徑大小互層間存在的裂隙有利于頁巖氣的擴(kuò)散。頁巖脈沖滲透率與分形維數(shù)關(guān)系復(fù)雜，總體呈現(xiàn)弱負(fù)相關(guān)（圖8f），體現(xiàn)出頁巖非均質(zhì)性強(qiáng)，不利于頁巖中氣體的滲流。

4.2 孔縫特征與含氣量關(guān)系

第③小層頁巖樣品的含氣量最高，有機(jī)孔隙和微裂縫最為發(fā)育，有利于頁巖氣富集?？紫抖?、D 均與含氣量呈正相關(guān)，體現(xiàn)出D 增大有利于氣體的保存（圖8g、h）。這一現(xiàn)象的本質(zhì)在于D 增大，是TOC含量增大，有機(jī)質(zhì)孔隙結(jié)構(gòu)趨向于復(fù)雜，比表面積增大的外在表現(xiàn)。比表面積的增大表示儲層儲集空間增加，吸附氣與游離氣含量增大。整體上，高壓區(qū)塊的頁巖氣井的含氣量高于常壓區(qū)塊的頁巖氣井。頁巖孔隙度越高，含氣量越高。埋深較深，儲層具有高壓特征的HD2井與HD3井具有相似孔縫發(fā)育特征，含氣量相近。埋深較淺的HD1井與HD4井雖然具有相似的孔縫特征，但高壓氣井HD1井的含氣量明顯高于常壓頁巖氣井HD4井，通過壓裂的后的HD1井產(chǎn)能更是遠(yuǎn)高于HD4井，說明影響頁巖含氣量的主控因素并不是孔縫賦存特征。

4.3 孔縫特征與可改造性

4口井巖心具有相近的礦物組成，TOC，Ro，但深部與淺部頁巖的孔縫特征存在明顯差異。鉆取巖心柱的過程發(fā)現(xiàn)，HD1井與HD4井巖心易破裂，鉆取巖心柱的成功率低，巖心比HD2井，HD3井更容易產(chǎn)生出平行或垂直于層理的裂縫。有學(xué)者認(rèn)為在地層溫度和壓力作用下，頁巖裂縫為閉合狀態(tài)，也有學(xué)者認(rèn)為構(gòu)造抬升會使裂縫形成裂而不破的狀態(tài)。經(jīng)CT測試，大于600 nm的孔縫占總孔隙體積的1%～2%，不是頁巖的主要儲集空間[21]。對原位巖心裂縫狀態(tài)雖未形成共識，但通過觀察裂縫發(fā)育特征可快速判斷易壓裂層位的位置，即使地層中這類孔縫并未形成，或占比原位孔隙體積的比例極小，對儲層的滲透率沒有作用，但是在壓裂改造下，這類孔縫群體會被激發(fā)，作為頁巖儲層的主要滲流通道。HD1井，HD4井更易于被改造。HD2井，HD3井壓裂時存在施工壓力大，加砂困難，改造難度大。具有這類孔縫賦存特征的頁巖儲層壓裂時縫網(wǎng)形成的難度較大，需要對深部具有高壓特征的頁巖儲層縫網(wǎng)形成機(jī)制開展研究，孔縫的賦存特征，頁巖氣的儲集機(jī)理，直接影響著開發(fā)的方式，不可機(jī)械照搬淺部頁巖氣井壓裂開發(fā)方案。

5 結(jié)論

通過對渝東南地區(qū)4口頁巖氣井五峰—龍馬溪組龍一段①—⑤小層巖心段孔縫特征的研究，取得以下認(rèn)識：

1）四川盆地盆緣與盆外頁巖氣井巖心中裂縫孔隙發(fā)育特征具有明顯差異。高壓頁巖氣井樣品中裂縫多數(shù)呈雁列狀分布，常壓頁巖氣井巖心中裂縫較為平直。宏觀裂縫極為發(fā)育的位置微裂縫也較為發(fā)育，含氣量與滲透率高。通過對不同尺度裂縫的觀測，可快速判斷易壓裂層位的位置。深部頁巖裂縫發(fā)育較少，微裂縫以收縮縫與溶蝕縫為主。埋深較淺的頁巖孔徑、覆壓孔隙度明顯大于埋深較深的頁巖。淺部頁巖中孔類型、形態(tài)、含量在縱向上的具有相似的分布特征。

2）有機(jī)質(zhì)含量與顯微類型是頁巖孔縫結(jié)構(gòu)發(fā)育的重要影響因素，石英與黏土礦物對微孔和中孔的發(fā)育有一定的影響。埋深超過3 500m的深部頁巖經(jīng)歷更為復(fù)雜的構(gòu)造成巖作用，孔縫結(jié)構(gòu)不再是被有機(jī)質(zhì)主控。具有這類孔縫賦存特征的深部頁巖壓裂時縫網(wǎng)形成的難度較大，需要對深部頁巖縫網(wǎng)形成機(jī)制開展進(jìn)一步的研究。