泥页岩有机质孔隙差异特征及影响因素分析

——以我国典型海相、陆相、过渡相储层为例

谷渊涛1，李晓霞1，万泉2，杨曙光2

1.河南工程学院机构资源与环境学院，郑州 451191

2.中国科学院机构地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室，贵阳 550081

1. 目的

目前关于泥页岩中有机质孔隙特征的大量研究已深入阐明了泥页岩中有机质孔隙的形成演化机理，并揭示了各因素在孔隙演化过程中的影响机制。然而，关于不同沉积相泥页岩有机质孔隙发育特征的影响因素仍无定论。在梳理前人关于有机质孔隙研究结果的基础上，以我国不同沉积相泥页岩储层（鄂尔多斯盆地延长组（T3y）陆相泥页岩、四川盆地东南缘龙马溪组（S1l）和牛蹄塘组（Є1n）海相泥页岩、南华北盆地山西组（P1s）过渡相泥页岩）为研究对象，系统表征了有机质孔隙发育特征，分析了各组储层影响有机质孔隙发育的主要因素。相关结论有助于深刻理解页岩油气资源赋存富集机理，促进页岩油气资源的勘探开发。

2. 方法

通过有机地球化学方法分析泥页岩中有机质含量、热成熟度，并综述了各组样品的有机质类型及显微组分；利用X射线衍射确定样品的矿物组成，为有机—无机相互作用提供参考；通过低压N2吸附获得样品的孔隙参数特征，评价有机质在各组样品中对孔隙的贡献；利用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）对有机质孔隙进行形貌和结构特征分析，探讨有机质孔隙发育特征的影响因素。

3. 结果与结论

（1）延长组泥页岩基本不发育有机质孔隙，但发育有较多的矿物粒间孔及微裂隙；龙马溪组泥页岩有机质孔隙极为发育，多为大孔和介孔，且形态多样；牛蹄塘组泥页岩中多数有机质不发育纳米孔隙，部分有机质发育介孔，这种有机质孔隙发育的非均质性可能与孔隙的排烃作用是否完全有关。山西组泥页岩部分有机质不发育孔隙，部分有机质有明显结构塌陷，可能发生了孔隙的转化。

（2）随着热成熟度的增加，孔隙参数特征与TOC的相关性有明显变化：比表面积与TOC先呈负相关，后呈明显地正相关，最后趋于无明显相关性；平均孔径与TOC表现出正好相反的相关性变化规律；而孔体积总体上与TOC的相关性较弱，可能是因为孔体积是由与矿物相关的大孔所主导。这种相关性变化体现了不同演化阶段有机质对于孔隙的贡献有明显差异。造成这种差异的因素除热成熟度外，还有其他因素，如有机质类型及显微组分、有机—无机相互作用及保存条件等。

（3）四组泥页岩储层分别处于有机质孔隙演化的四个阶段：形成阶段、高峰阶段、收缩阶段、转化和消失阶段，各阶段孔隙发育特征的主导因素不同。延长组陆相泥页岩处于有机质孔隙形成阶段，有机质类型及显微组分主导着有机质孔隙的发育；龙马溪组海相泥页岩处于有机质孔隙发育高峰阶段，有机—无机相互作用制约着有机质孔隙的形貌和结构特征；牛蹄塘组海相泥页岩处于有机质孔隙收缩阶段，颗粒有机质周围微裂隙和有机质—黏土复合体的发育情况决定着孔隙的发育特征；山西组海陆过渡相泥页岩处于有机质孔隙的转化和消失阶段，有机质孔隙是否发育以及形态特征受制于保存条件和有机质类型及结构。

论文相关信息

第一作者：谷渊涛，河南工程学院资源与环境学院讲师，非常规油气储层，E-mail: guyuantao@haue.edu.cn

基金资助：国家自然科学基金（41802143）；矿床地球化学国家重点实验室开放基金（SKLODG-201904）

DOI：10.14027/j.issn.1000-0550.2020.134

引用格式：谷渊涛,李晓霞,万泉,杨曙光.泥页岩有机质孔隙差异特征及影响因素分析：以我国典型海相、陆相、过渡相储层为例[J].沉积学报,2021,39(4):794-810.