劉忠寶，胡宗全，劉光祥，劉珠江，劉晧天，郝景宇，王鵬威,李 鵬

(1.頁(yè)巖油氣富集機(jī)理與有效開(kāi)發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；2.中國(guó)石化 石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083；3.中國(guó)石化 勘探分公司，四川 成都 610041；4.中國(guó)石化 江漢油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，湖北 武漢 430223)

頁(yè)巖儲(chǔ)層一直是國(guó)內(nèi)外非常規(guī)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題[1-11]，但目前的研究主要集中于海相頁(yè)巖層系，中國(guó)四川盆地五峰組-龍馬溪組海相頁(yè)巖儲(chǔ)層的研究普遍認(rèn)為有機(jī)質(zhì)孔是頁(yè)巖氣的主要儲(chǔ)集空間，對(duì)于頁(yè)巖氣的富集與產(chǎn)出具有重要控制作用[12-14]。與海相相比，對(duì)陸相頁(yè)巖儲(chǔ)層的研究較少，鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組、松遼盆地營(yíng)城組、渤海灣盆地沙河街組、柴達(dá)木盆地侏羅系及準(zhǔn)噶爾盆地蘆草溝組等陸相頁(yè)巖的研究，認(rèn)為有機(jī)質(zhì)成熟度普遍較低，Ro值主體分布在0.6%～1.1%[15]，多處于生油窗內(nèi)，頁(yè)巖無(wú)機(jī)礦物質(zhì)孔較發(fā)育，有機(jī)質(zhì)孔相對(duì)不發(fā)育[16]。四川盆地侏羅系自流井組東岳廟段與大安寨段頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)成熟度(Ro)相對(duì)較高，大安寨段Ro主體介于1.1%～1.4%[1]，其中川北元壩大安寨段可達(dá)1.44%～1.83%[17]，東岳廟段更是介于1.56%～2.02%[18]，已處于高成熟演化階段，從有機(jī)質(zhì)成熟度的角度來(lái)看，有利于有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育，但目前對(duì)于四川盆地自流井組頁(yè)巖儲(chǔ)層的研究較少，儲(chǔ)層孔隙究竟以無(wú)機(jī)孔還是有機(jī)質(zhì)孔為主，以及孔隙形成主控因素等問(wèn)題尚缺乏深入研究。為此，本次研究選取川北元壩與川東涪陵兩個(gè)有機(jī)質(zhì)成熟度相對(duì)較高的地區(qū)，重點(diǎn)針對(duì)自流井組東岳廟段和大安寨段兩套頁(yè)巖，開(kāi)展頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)、類型及儲(chǔ)集性能研究，以期查明頁(yè)巖主要孔隙類型及其形成控制因素，這對(duì)于探索陸相頁(yè)巖氣富集機(jī)理，推進(jìn)四川盆地侏羅系頁(yè)巖氣勘探進(jìn)程具有重要意義。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

川東北地區(qū)自流井組自下而上發(fā)育4個(gè)巖性段：珍珠沖段、東岳廟段、馬鞍山段及大安寨段(圖1)，其中東岳廟段和大安寨段發(fā)育富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖，目前在川東涪陵地區(qū)東岳廟段、川北元壩地區(qū)大安寨段均已獲得工業(yè)頁(yè)巖氣流發(fā)現(xiàn)。盡管兩套富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖均以淺湖-半深湖相沉積為主，但不同地區(qū)、不同層段沉積環(huán)境仍存在差異，表現(xiàn)在川東涪陵地區(qū)東岳廟段與大安寨段頁(yè)巖層系以深灰色-灰黑色介殼紋層狀粘土質(zhì)頁(yè)巖、粘土質(zhì)頁(yè)巖夾介殼灰?guī)r或兩者互層發(fā)育為主；而川北元壩地區(qū)東岳廟段頁(yè)巖層系以灰色-深灰色粉砂質(zhì)頁(yè)巖夾粉細(xì)砂巖為主，大安寨段頁(yè)巖層系以深灰色-灰黑色(含介殼)粘土質(zhì)頁(yè)巖、含介殼粘土質(zhì)頁(yè)巖夾介殼灰?guī)r、粉砂巖為主；川北元壩與川東涪陵地區(qū)東岳廟段、大安寨段富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖有機(jī)碳含量(TOC)均以分布在0.5～2.0%為主，TOC平均值均大于1%，頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ型為主，局部發(fā)育Ⅲ型，鏡質(zhì)體反射率(Ro)多大于1.3%，已進(jìn)入高成熟演化階段，以生氣為主。

圖1 川東北地區(qū)主要鉆井平面位置(a)及自流井組地層柱狀圖(b)

2 頁(yè)巖物性與孔隙結(jié)構(gòu)特征

2.1 頁(yè)巖物性特征

研究區(qū)下侏羅統(tǒng)自流井組頁(yè)巖整體具有低孔、低滲的特征。川東涪陵地區(qū)F1井、F4井及X101井東岳廟段(n=89)巖心頁(yè)巖樣品(TOC>0.5%)測(cè)試統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，孔隙度主要分布在1.21%～8.37%，平均值為4.13%，其中孔隙度大于4%的樣品占比可達(dá)50.57%，滲透率主要分布在(0.006 9～3.887 0)×10-3μm2，平均值為0.234 9×10-3μm2；川北元壩地區(qū)Y4井、Y30井等大安寨段頁(yè)巖(n=165)孔隙度主要分布在0.95%～8.33%，平均為4.36%，其中孔隙度大于4%的樣品占比可達(dá)57.58%，滲透率主要分布在(0.000 8～6.803 0)×10-3μm2，平均值為0.400 5×10-3μm2；涪陵?yáng)|岳廟段和元壩大安寨段頁(yè)巖孔隙度與滲透率之間均具有較好的正相關(guān)關(guān)系，反映其主要以孔隙型儲(chǔ)層為主(圖2)。涪陵?yáng)|岳廟段、元壩大安寨段頁(yè)巖與焦石壩地區(qū)龍馬溪組孔隙度(分布范圍在1.17%～8.61%，平均為4.87%)、滲透率(平均為1.17×10-3μm2)[2]相比，孔隙度大致相當(dāng)，表明陸相頁(yè)巖同樣具有較好的儲(chǔ)集能力，但滲透率略差，推測(cè)主要是由于其頁(yè)理發(fā)育程度不及海相頁(yè)巖。

圖2 川東北地區(qū)自流井組頁(yè)巖儲(chǔ)層物性特征

2.2 頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)特征

目前，在頁(yè)巖孔徑實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析過(guò)程中，將壓汞法和氣體吸附法相結(jié)合，通過(guò)兩種測(cè)定結(jié)果的銜接實(shí)現(xiàn)了全孔隙結(jié)構(gòu)定量表征，已基本得到普遍認(rèn)可。本次選取涪陵地區(qū)自流井組頁(yè)巖樣品14個(gè)(東岳廟段和大安寨段各7個(gè))、元壩地區(qū)自流井組頁(yè)巖樣品21個(gè)(東岳廟段6個(gè)、大安寨段15個(gè))開(kāi)展高壓壓汞-吸附聯(lián)合測(cè)試分析，研究結(jié)果表明涪陵地區(qū)主要以介孔(2～50 nm)為主，其次為大孔(>50 nm)，微孔(<2 nm)含量較少，平均占比依次為54.5%，37.2%，8.3%；而元壩地區(qū)主要同樣以介孔(2～50 nm)為主，但大孔(>50 nm)和微孔(<2 nm)含量大致相當(dāng)，平均占比依次為55.8%，20.8%，23.4%(圖3)。整體來(lái)看，涪陵、元壩地區(qū)大孔平均占比均超過(guò)20%，大孔占比的增大對(duì)陸相頁(yè)巖儲(chǔ)集能力的提高具有較大的貢獻(xiàn)。

圖3 川東北地區(qū)自流井組頁(yè)巖孔隙孔徑分布特征

3 頁(yè)巖孔隙類型及特征

盡管國(guó)內(nèi)外不同的學(xué)者在研究過(guò)程中基于產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)和成因等因素提出了多種頁(yè)巖儲(chǔ)層分類方案[9，19-20]，但主體基本是在無(wú)機(jī)礦物質(zhì)孔、有機(jī)質(zhì)孔和微裂縫3大類基礎(chǔ)上的進(jìn)一步延伸及細(xì)分。本次研究選取研究區(qū)自流井組東岳廟段和大安寨段共計(jì)36個(gè)頁(yè)巖樣品，開(kāi)展了氬離子拋光-掃描電鏡的精細(xì)觀察與鑒定分析，基于無(wú)機(jī)礦物顆粒與孔隙、有機(jī)質(zhì)與孔隙、無(wú)機(jī)礦物顆粒、有機(jī)質(zhì)及孔隙之間的接觸與成因聯(lián)系，最終將研究區(qū)自流井組頁(yè)巖儲(chǔ)層微觀孔隙主要?jiǎng)澐譃?類5種孔隙類型?？傮w來(lái)看，頁(yè)巖孔隙類型主要以無(wú)機(jī)礦物質(zhì)孔(粘土礦物間線狀孔和粒間孔)為主，其次為有機(jī)質(zhì)孔，局部發(fā)育微裂縫(圖4)。川東涪陵地區(qū)東岳廟段與大安寨段、川北元壩地區(qū)大安寨段無(wú)機(jī)礦物質(zhì)孔與有機(jī)質(zhì)孔均較發(fā)育，而川北元壩地區(qū)東岳廟段僅發(fā)育無(wú)機(jī)礦物質(zhì)孔，有機(jī)質(zhì)孔基本不發(fā)育。

圖4 川東北不同地區(qū)及層段頁(yè)巖儲(chǔ)層中各類孔隙發(fā)育頻次直方圖

3.1 無(wú)機(jī)礦物質(zhì)孔

無(wú)機(jī)礦物質(zhì)孔的發(fā)育，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，與常規(guī)油氣儲(chǔ)層類似，其形成機(jī)制主要有兩種情況：一類是早期粒間孔隙經(jīng)歷成巖壓實(shí)和膠結(jié)作用后的殘余孔隙；二是后期溶蝕改造作用(粒間及粒內(nèi)均可發(fā)生)形成的溶蝕孔隙，此外礦物成巖蝕變過(guò)程中也可產(chǎn)生一些孔隙。氬離子拋光-掃描電鏡觀察分析表明，研究區(qū)自流井組頁(yè)巖無(wú)機(jī)礦物質(zhì)孔隙類型豐富，粘土礦物間線狀孔、粒(晶)間孔和粒內(nèi)溶蝕孔等均有發(fā)育，其中粘土礦物間線狀孔最發(fā)育，其次為粒間孔，局部發(fā)育碳酸鹽巖粒內(nèi)溶蝕孔。

3.1.1 粘土礦物間線狀孔

頁(yè)巖全巖礦物X-衍射分析結(jié)果顯示，自流井組東岳廟段和大安寨段陸相頁(yè)巖粘土礦物平均含量均接近50%，粘土礦物組成主要以伊/蒙混層、伊利石為主，其次為綠泥石和高嶺石。氬離子拋光-掃描電鏡觀察分析顯示，自流井組東岳廟段和大安寨段頁(yè)巖普遍發(fā)育大量的粘土礦物間線狀微孔隙(圖5a，b)，主要發(fā)育于伊利石片層間、伊利石與云母片層間，線狀孔隙長(zhǎng)度及寬度大小不一，受不同樣品有機(jī)碳含量多少及線狀孔隙發(fā)育程度的控制，孔隙被瀝青全充填、半充填、部分充填及未充填均有。該類孔隙的形成是由早期粘土礦物孔隙隨著埋藏深度的不斷增加，在強(qiáng)壓實(shí)作用下孔隙萎縮成線形。部分為礦物蝕變過(guò)程中形成的孔隙，如長(zhǎng)石向伊利石或綠泥石的蝕變，該類孔隙基本沿粘土礦物解理方向發(fā)育，形成狹縫形或線形孔隙，可延伸數(shù)微米。此外，部分長(zhǎng)石顆粒邊緣發(fā)育一些粒緣縫，其形態(tài)與線狀微孔隙類似，但其形成主要以受成巖收縮作用控制為主。

圖5 川東北地區(qū)自流井組頁(yè)巖無(wú)機(jī)礦物質(zhì)孔發(fā)育掃描電鏡顯微特征

3.1.2 粒間孔

粒間孔主要是指石英、長(zhǎng)石、碳酸鹽巖礦物及粘土礦物(如伊利石、綠泥石等)顆粒排列堆積、成巖壓實(shí)后顆粒之間殘留的原生孔隙，是頁(yè)巖儲(chǔ)層主要的儲(chǔ)集空間類型之一。氬離子拋光-掃描電鏡觀察分析顯示，研究區(qū)自流井組頁(yè)巖中粒間孔形態(tài)多呈三角形、多邊形、長(zhǎng)條形和不規(guī)則狀等，孔徑范圍較大，納米級(jí)和微米級(jí)孔隙均有發(fā)育(圖5c，d)，且一般在同一視域下與上述粘土礦物間線狀孔共存。主要發(fā)育于粘土礦物與石英顆?；蜷L(zhǎng)石間、粘土礦物晶片間及局部石英顆粒間，其發(fā)育形態(tài)及形成因素明顯較粘土礦物間孔隙復(fù)雜，早期較大孔徑的粒間孔隙多被瀝青充填，僅殘存部分相對(duì)較小孔徑粒間孔隙，由粘土礦物與剛性顆粒間或粘土礦物雜亂堆積形成一定抗壓支撐結(jié)構(gòu)而保存下來(lái)。自流井組頁(yè)巖中粒間孔隙的發(fā)育程度較志留系差，其主要與其粘土礦物含量高、硅質(zhì)含量低有關(guān)，且黃鐵礦等能形成剛性支撐的礦物也不如志留系豐富，導(dǎo)致其抗壓實(shí)能力相對(duì)較弱。

3.2 有機(jī)質(zhì)孔

有機(jī)質(zhì)孔作為頁(yè)巖氣儲(chǔ)集的主要孔隙類型，對(duì)頁(yè)巖氣的富集至關(guān)重要。氬離子拋光-掃描電鏡觀察結(jié)果表明，研究區(qū)自流井組東岳廟段和大安寨段頁(yè)巖中主要發(fā)育3種類型的有機(jī)質(zhì)，即原生有機(jī)質(zhì)(后文結(jié)合有機(jī)巖石學(xué)予以明確)、固體瀝青(次生有機(jī)質(zhì))和礦物瀝青基質(zhì)(次生有機(jī)質(zhì))，其中以固體瀝青和原生有機(jī)質(zhì)為主，且多同時(shí)發(fā)育，局部發(fā)育礦物瀝青基質(zhì)。原生有機(jī)質(zhì)表現(xiàn)為有固定形態(tài)(條帶狀、塊狀)，其內(nèi)部多均質(zhì)致密，不發(fā)育孔隙(圖6a，b)，而固體瀝青及礦物瀝青基質(zhì)無(wú)固定形態(tài)，內(nèi)部普遍發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔。

3.2.1 固體瀝青內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔

氬離子拋光-掃描電鏡觀察結(jié)果顯示，這類有機(jī)質(zhì)無(wú)固定形態(tài)，屬于無(wú)定形體[21]，其外邊界形狀受早期無(wú)機(jī)礦物顆粒間孔隙形態(tài)控制，應(yīng)為液態(tài)油運(yùn)移充注-裂解-固化后的產(chǎn)物，即油后瀝青，其內(nèi)部普遍發(fā)育并殘留大量氣孔(有機(jī)質(zhì)孔)，孔隙形態(tài)多樣，蜂窩形(圖6c)、橢圓形(圖6d)、不規(guī)則形及狹縫形均有發(fā)育，孔徑大小不一，幾十納米至幾百納米(孔徑長(zhǎng)軸)均有發(fā)育，局部樣品可見(jiàn)微米級(jí)有機(jī)質(zhì)孔與納米級(jí)有機(jī)質(zhì)孔共生發(fā)育(圖6e)。從涪陵與元壩兩個(gè)地區(qū)的對(duì)比分析來(lái)看，盡管川北元壩地區(qū)較川東涪陵地區(qū)埋深大，熱演化程度高，但從掃描電鏡下觀察來(lái)看，兩個(gè)地區(qū)頁(yè)巖固體瀝青中有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育的多少、大小差別并不明顯，且絕大多數(shù)樣品中發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔的固體瀝青與不發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔的原生有機(jī)質(zhì)是共存的，反映有機(jī)質(zhì)孔的發(fā)育與否主要與有機(jī)質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)，并不是只要熱演化程度適中，頁(yè)巖中所有的有機(jī)質(zhì)都能發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔。

圖6 川東北地區(qū)自流井組不同類型有機(jī)質(zhì)中有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育掃描電鏡顯微特征

3.2.2 礦物瀝青基質(zhì)內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔

礦物瀝青基質(zhì)實(shí)際上是指有機(jī)物和無(wú)機(jī)礦物的集合體，而不屬于形態(tài)顯微組分[21-22]。氬離子拋光-掃描電鏡下礦物瀝青基質(zhì)中的瀝青與礦物充分混合，礦物顆粒被瀝青包圍。礦物瀝青基質(zhì)在研究區(qū)僅在個(gè)別樣品中見(jiàn)到，發(fā)育并不普遍。觀察分析認(rèn)為自流井組頁(yè)巖礦物瀝青基質(zhì)為次生成因有機(jī)質(zhì)，主要為沉積早期成巖作用階段細(xì)菌微生物降解改造作用產(chǎn)物及代謝產(chǎn)物或者被礦物吸附和結(jié)合的烴類浸染物[21]，內(nèi)部有機(jī)質(zhì)孔隙發(fā)育。如涪陵地區(qū)F1井東岳廟段埋深2 712.96 m頁(yè)巖中見(jiàn)有機(jī)質(zhì)中包裹大量書頁(yè)狀高嶺石和粉晶磷灰石晶體，有機(jī)質(zhì)內(nèi)發(fā)育大量納米級(jí)孔隙(圖6f)；元壩地區(qū)Y30大安寨段埋深 4 009.65 m頁(yè)巖中見(jiàn)有機(jī)質(zhì)與粘土礦物、磷灰石微晶及黃鐵礦集合體，同樣見(jiàn)較好的有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育。

3.3 微裂縫

從研究區(qū)現(xiàn)有鉆井巖心觀察情況來(lái)看，整體上自流井組頁(yè)巖構(gòu)造裂縫并不發(fā)育。但本次4口鉆井36個(gè)頁(yè)巖樣品的氬離子拋光-掃描電鏡的觀察分析顯示，有14個(gè)樣品中發(fā)育有納米-毫米級(jí)的微裂縫，從微裂縫與無(wú)機(jī)礦物顆粒之間切割關(guān)系來(lái)看，主要為機(jī)械成因的微裂縫，形態(tài)多呈波浪線狀，且不連續(xù)，部分樣品中見(jiàn)少量瀝青充填。微裂縫具有儲(chǔ)集頁(yè)巖氣及溝通各類孔隙，提高孔隙連通性的雙重作用。此外，該類微裂縫的發(fā)育，對(duì)于提高粘土含量高的陸相頁(yè)巖儲(chǔ)層的壓裂改造效果可能也具有一定的積極作用，從而提高頁(yè)巖氣產(chǎn)出能力。

4 頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙形成控制因素

從不同類型頁(yè)巖巖相對(duì)TOC和孔隙度影響的角度研究表明，粘土質(zhì)頁(yè)巖、粘土質(zhì)灰質(zhì)頁(yè)巖的TOC和孔隙度仍較高，而含粉砂質(zhì)類頁(yè)巖TOC和孔隙度相對(duì)均較低，反映出頁(yè)巖巖相類型對(duì)于TOC和孔隙度的大小仍具有一定的控制作用，但同一巖相、甚至是不同層段的同一巖相其TOC、孔隙度仍有差異，又進(jìn)一步反映出自流井組頁(yè)巖源、儲(chǔ)特征的復(fù)雜性[23]。從頁(yè)巖有機(jī)碳含量(TOC)的測(cè)試分析結(jié)果來(lái)看，TOC多分布在0.5%～2%，即使其內(nèi)部所有的有機(jī)質(zhì)均發(fā)育孔隙，對(duì)于頁(yè)巖孔隙度的貢獻(xiàn)也是有限的，因此，對(duì)于自流井組陸相頁(yè)巖儲(chǔ)層而言，無(wú)機(jī)礦物質(zhì)孔應(yīng)是頁(yè)巖總孔隙度的最大貢獻(xiàn)者，有機(jī)質(zhì)孔次之，但有機(jī)質(zhì)孔的發(fā)育與否對(duì)于評(píng)價(jià)頁(yè)巖氣的富集程度至關(guān)重要。因此，本次重點(diǎn)對(duì)不同類型孔隙(無(wú)機(jī)孔、有機(jī)質(zhì)孔)發(fā)育的影響因素進(jìn)行分析。

4.1 頁(yè)巖粘土礦物含量及壓實(shí)作用的強(qiáng)弱控制無(wú)機(jī)孔的發(fā)育程度

研究區(qū)自流井組陸相頁(yè)巖與下志留統(tǒng)龍馬溪組海相頁(yè)巖相比，在礦物組成上存在明顯差異，其表現(xiàn)為粘土含量更高[23](平均值接近50%)，導(dǎo)致其抗壓實(shí)能力變?nèi)酰移瑢訝钫惩恋V物多為定向、順層分布，以殘余粘土礦物層間線狀微孔隙為主，粘土礦物間、粘土礦物與無(wú)機(jī)礦物顆粒間粒間孔雖有發(fā)育，但其孔隙數(shù)量相對(duì)少，且孔徑較大的粒間孔早期多被液態(tài)油充注占據(jù)，現(xiàn)今以固體瀝青形式存在。從川東涪陵與川北元壩兩個(gè)地區(qū)對(duì)比來(lái)看，相同層段埋深差異較大，如涪陵地區(qū)X101井大安寨段頁(yè)巖埋深介于2 140～2 190 m、元壩地區(qū)Y4井大安寨段頁(yè)巖埋深介于3 700～3 800 m，也導(dǎo)致元壩地區(qū)較涪陵地區(qū)壓實(shí)作用強(qiáng)。氬離子拋光-掃描電鏡下兩個(gè)地區(qū)同一層段相同的頁(yè)巖巖相在同樣放大倍數(shù)下，埋深較淺的涪陵地區(qū)粘土礦物層間線狀孔隙的發(fā)育程度明顯較埋深較大的元壩地區(qū)要好(圖7)，也進(jìn)一步證實(shí)了壓實(shí)作用的差異對(duì)于無(wú)機(jī)礦物質(zhì)孔發(fā)育的影響。此外，從粘土礦物含量與孔隙度的相關(guān)關(guān)系分析來(lái)看，在粘土礦物含量35%～65%的范圍內(nèi)，粘土礦物與孔隙度具有正相關(guān)關(guān)系，反映隨著粘土礦物含量的增加，與其相關(guān)的無(wú)機(jī)礦物質(zhì)孔會(huì)更發(fā)育，頁(yè)巖總孔隙度也就越大，也可能與目前的低粘土礦物含量樣品主要來(lái)源于埋深大、壓實(shí)作用強(qiáng)烈的地區(qū)有關(guān)。

圖7 川東與川北地區(qū)大安寨段粉砂質(zhì)頁(yè)巖粘土礦物層間孔隙發(fā)育特征

4.2 有機(jī)質(zhì)組分類型是控制有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育的關(guān)鍵因素

在上述頁(yè)巖孔隙類型劃分與識(shí)別的基礎(chǔ)上，首先對(duì)不同有機(jī)質(zhì)成熟度的頁(yè)巖樣品中有機(jī)質(zhì)及內(nèi)部有機(jī)質(zhì)孔隙的發(fā)育情況進(jìn)行對(duì)比分析，掃描電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)自流井組有機(jī)質(zhì)成熟度在0.91%～1.98%范圍內(nèi)的頁(yè)巖樣品中有機(jī)質(zhì)及內(nèi)部孔隙發(fā)育具有如下特點(diǎn)：1)樣品中有固定形態(tài)的有機(jī)質(zhì)普遍發(fā)育，且內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密不發(fā)育孔隙；2)多數(shù)樣品中有固定形態(tài)的無(wú)孔有機(jī)質(zhì)與無(wú)固定形態(tài)的有孔有機(jī)質(zhì)同時(shí)發(fā)育，少數(shù)樣品中只發(fā)育有固定形態(tài)無(wú)孔有機(jī)質(zhì)；3)有固定形態(tài)的有機(jī)質(zhì)并沒(méi)有因?yàn)槌墒於鹊奶岣叨l(fā)育孔隙，不同成熟度頁(yè)巖中無(wú)固定形態(tài)的有機(jī)質(zhì)內(nèi)部普遍發(fā)育孔隙。其次在研究中發(fā)現(xiàn)同一樣品在同一張掃描電鏡照片中同時(shí)發(fā)現(xiàn)了無(wú)孔的與有孔的有機(jī)質(zhì)(圖8a)。由此可知，對(duì)于川北-川東地區(qū)自流井組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)內(nèi)孔隙發(fā)育與否，應(yīng)主要受頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)組分類型的控制。

為了進(jìn)一步明確頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)組分類型，本次研究選取21個(gè)樣品開(kāi)展了有機(jī)巖石學(xué)分析，鑒定結(jié)果發(fā)現(xiàn)自流井組東岳廟段與大安寨段頁(yè)巖中顯微組分包括鏡質(zhì)體(圖8b)、絲質(zhì)體、固體瀝青及微粒體，其中鏡質(zhì)體和絲質(zhì)體各層段普遍發(fā)育，以鏡質(zhì)體含量最高，一般大于50%，顯微鏡下鏡質(zhì)體多為灰色-灰白色，呈條帶狀、塊狀，表面均一。絲質(zhì)體呈亮白色，有凸起。固體瀝青鏡下呈鋼灰色，具非均質(zhì)結(jié)構(gòu)，無(wú)固定形態(tài)，主要沿裂縫或礦物粒間充填分布(圖8f)。將有機(jī)巖石學(xué)顯微組分分析與掃描電鏡有機(jī)質(zhì)及其內(nèi)部孔隙的鑒定分析相結(jié)合，研究認(rèn)為不發(fā)育孔隙的呈條帶狀或塊狀的有機(jī)質(zhì)(原生有機(jī)質(zhì))主要為鏡質(zhì)體(圖8c—e)，是由高等植物的木質(zhì)纖維組織經(jīng)腐殖化作用和凝膠化作用而形成的顯微組分[21]。而發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔的有機(jī)質(zhì)多表現(xiàn)為無(wú)固定形態(tài)，受原始孔隙載體(周圍無(wú)機(jī)礦物)的控制，應(yīng)為固體瀝青，是液態(tài)油充注-裂解生氣-固化后的產(chǎn)物，個(gè)別表現(xiàn)為與無(wú)機(jī)礦物充分均勻混合，為礦物瀝青基質(zhì)。

圖8 川東北地區(qū)自流井組頁(yè)巖不同類型有機(jī)質(zhì)鏡下特征

從不同地區(qū)、不同層段36個(gè)頁(yè)巖樣品的統(tǒng)計(jì)對(duì)比分析來(lái)看，川東涪陵地區(qū)東岳廟段和大安寨段、川北元壩地區(qū)大安寨段頁(yè)巖均已同時(shí)發(fā)育鏡質(zhì)體、絲質(zhì)體和固體瀝青為主，而川北元壩地區(qū)東岳廟段以發(fā)育鏡質(zhì)體和絲質(zhì)體為主，固體瀝青基本不發(fā)育。掃描電鏡下觀察鑒定的結(jié)果顯示，川東涪陵地區(qū)東岳廟段和大安寨段頁(yè)巖中均不同程度地發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔，而川北元壩地區(qū)大安寨段頁(yè)巖中發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔，東岳廟段頁(yè)巖中基本不發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔。綜上所述，可見(jiàn)對(duì)于自流井組東岳廟段與大安寨段頁(yè)巖而言，固體瀝青內(nèi)普遍發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔，而鏡質(zhì)體內(nèi)基本不發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔，可見(jiàn)有機(jī)質(zhì)顯微組分類型是控制有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育與否的關(guān)鍵，頁(yè)巖中源于高等植物的鏡質(zhì)體、絲質(zhì)體等顯微組分，即使熱演化程度適中，一般情況下其內(nèi)部孔隙也是不發(fā)育的。因此對(duì)于四川盆地自流井組陸相頁(yè)巖而言，加強(qiáng)不同層段中有機(jī)質(zhì)類型及各顯微組分占比的精細(xì)研究對(duì)于優(yōu)選出有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育的頁(yè)巖氣富集有利層段至關(guān)重要。

5 結(jié)論

1)研究區(qū)自流井組東岳廟段和大安寨段頁(yè)巖平均孔隙度均大于4%，儲(chǔ)集性能較好，頁(yè)巖孔隙類型主要以無(wú)機(jī)礦物質(zhì)孔為主，其次為有機(jī)質(zhì)孔，局部發(fā)育微裂縫，無(wú)機(jī)礦物質(zhì)孔對(duì)孔隙度的貢獻(xiàn)最大。

2)頁(yè)巖粘土礦物含量及壓實(shí)作用的強(qiáng)弱控制了無(wú)機(jī)礦物質(zhì)孔的發(fā)育程度，有機(jī)質(zhì)組分類型是控制有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育與否的關(guān)鍵因素，表現(xiàn)為固體瀝青內(nèi)普遍發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔，而大多數(shù)鏡質(zhì)體內(nèi)基本不發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔。

3)川東涪陵地區(qū)東岳廟段與大安寨段、川北元壩地區(qū)大安寨段無(wú)機(jī)礦物質(zhì)孔與有機(jī)質(zhì)孔均較發(fā)育，而川北元壩地區(qū)東岳廟段僅發(fā)育無(wú)機(jī)礦物質(zhì)孔，有機(jī)質(zhì)孔基本不發(fā)育。