基于扫描电镜-氮气吸脱附和压汞法的页岩孔隙结构研究_陈生蓉.pdf

2015 年 11 月 November 2015 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 34，No． 6 636 ～642 收稿日期 2015 －01 －20; 修回日期 2015 －10 －26; 接受日期 2015 －11 －08 基金项目 中国地质调查局油气专项 鄂尔多斯盆地南部油气资源战略选区调查 1211302108023 －1 作者简介 陈生蓉， 硕士， 化学工程专业。E- mail 15072439946163． com。 通讯作者 帅琴， 博士， 教授， 硕士生导师， 主要从事地质分析研究。E- mail shuaiqin cug． edu． cn。 文章编号 02545357 2015 06063607 DOI 10． 15898/j． cnki． 11 －2131/td． 2015． 06． 006 基于扫描电镜 － 氮气吸脱附和压汞法的页岩孔隙结构研究 陈生蓉1，帅琴1*，高强1，田亚2，徐生瑞3，黄云杰1 1． 中国地质大学 武汉 材料与化学学院，湖北 武汉 430074; 2． 中国地质调查局油气资源调查中心，北京 100029; 3． 中国地质大学 武汉 地球科学学院，湖北 武汉 430074 摘要 研究页岩孔隙结构特征， 对于探讨页岩气赋存机理有重要意义。 本文采用扫描电镜 SEM 、 氮气吸脱附法与压汞法对鄂尔多斯盆地页 岩样品的孔隙结构进行了全面表征， 发现所研究区域页岩孔隙类型包 括溶蚀孔隙、 粒间孔隙和微裂缝; 孔径从几个纳米到几百个微米， BET 比表面积在 7 ～25 m2/g 之间， 孔体积在 0． 01 ～0． 03 cm3/g 范围。研究 结果表明鄂尔多斯盆地页岩具有良好的孔隙结构， 孔隙类型丰富， 孔径 分布范围广泛， 其中纳米级孔隙占主导， 纳米级孔的存在有利于页岩气 的存储， 微裂隙的存在则有利于页岩气的运移。说明该区域页岩气的 储藏具有良好的基础环境， 页岩含气量可能较丰富。 关键词 页岩; 孔隙结构; 扫描电镜; 低温氮气吸脱附; 压汞法 中图分类号 P588． 2; P575． 2文献标识码 A 页岩气在页岩中的赋存类型主要有两种 吸附 态和游离态。吸附态页岩气存在于黏土矿物和有机 质表面， 游离态页岩气存在于微裂隙和孔隙中。页 岩的孔隙 包括基质孔隙和裂缝 作为页岩气的储 集空间和渗流运移通道， 是影响页岩气藏品质、 页岩 气的赋存形式的重要因素， 并决定着页岩气商业开 采潜力和价值 ［1 －5 ］， 因此页岩孔隙研究是评价页岩 含气量十分重要的内容。目前， 测定页岩孔隙的主 要手段是射线照射法和流体注入法两种， 每种方法 都有它的优点和局限性 ［6 ］， 如高分辨率的扫描电镜 可以直观地观察页岩表面孔隙结构类型， 观察纳米 级孔隙， 获得精细的孔隙结构图像， 但无法定量测试 孔隙大小; 低温氮气吸附法探测下限为 2 nm， 可以 有效反映页岩中纳米孔隙的分布， 适用于测试介孔 范围; 对于孔径小于 2 nm 的孔隙可以采用 CO2吸 附法测试; 高压压汞法探测范围虽为 3 nm ～ 1 mm， 但当页岩孔隙十分微小时， 液体汞不易进入纳米级 的孔隙， 且高压压汞法容易造成人工裂隙， 因此高压 汞孔径分析法可以反映页岩宏孔甚至微裂缝的信 息， 但不利于纳米级孔隙的定量测定 ［7 －13 ］。页岩基 质孔隙的结构复杂、 类型多样、 孔径分布宽 ［14 ］， 并且 孔隙形成与页岩有机质和黏土有关系 ［15 ］， 因此采用 单一手段确定页岩基质的孔隙结构往往比较困难。 崔景伟等 ［16 ］提出微米、 纳米 CT/FIB 辐射扫描和压 汞、 低压氮气和二氧化碳吸附孔隙的研究方法。 Clarkson 等 ［17 ］对北美页岩储层利用 CO 2和 N2吸附 进行研究， 发现 CO2与 N2吸附的孔径分布在大于 2 nm 孔径段相似度高， 认为低压 CO2与 N2吸附联合 能够很好地反映小孔和介孔。吴建国等 ［18 ］采用低 温氮吸附实验、 氩离子抛光 － 场发射扫描电镜对采 自太原组山西组和延长组三套泥页岩层的页岩样品 孔隙结构进行测试。由此， 结合各种现代仪器分析 技术手段进行页岩孔隙分析是准确揭示页岩宽范围 孔径分布的有效途径。 636 ChaoXing 鄂尔多斯盆地南部地区发育着大套黑色页岩， 具有分布面积广、 沉积厚度大、 埋藏深度适中、 有机 质含量高、 页岩气资源丰富等特点。对其储层孔隙 结构的研究是非常必要的， 但对孔隙的研究仅仅停 留在采用扫描电镜、 薄片分析和氮气吸脱附等单一 的手段进行测试。基于此， 本文将扫描电镜、 低温氮 气吸脱附与压汞法多种检测手段结合， 研究鄂尔多 斯盆地南岩从微孔到宏孔范围的孔隙分布特征， 以 便了解该区域页岩孔隙结构特征对页岩气赋存和运 移的贡献程度。 1实验部分 1． 1实验样品 页岩样品分别采自鄂尔多斯盆地南部不同的三 口井， 采用碳硫分析仪和配有油浸物镜及光度计的 显微镜对采集的样品总有机碳 TOC 含量和镜质组 反射率进行了测试， 基本的参数列于表 1。从表 1 中看出， 页岩样品所在井区域测试的页岩 TOC 含量 为3． 00 ～ 6． 73， 其平均值为 5． 28， 大于烃源 岩要求的 TOC 含量 2 ， 说明三口井所在区域页 岩有机碳含量丰富， 含气量可能较高， 是比较好的烃 源岩。 页岩样品所测得的镜质组反射率 Ro 相差不 大， 在 1． 02 ～ 1． 13 之间， 其平均值为 1． 07。 由于 1． 1 ～ 1． 3 ＜ Ro＜ 2 属于深成熟阶段后 期， 高成熟阶段前期， 由此可知， 该页岩样品为Ⅱ2的 干酪根， 岩层段的成熟度较高， 有机质发育良好。 表 1页岩样品参数 Table 1Parameters of the shale samples 样品 井号 样品 编号 样品井深 m 总有机碳含量 TOC， 镜质组反射率 Ro， 1 号井 YY －11610． 13 ～1610． 334．54－ YY －21611． 54 ～1611． 726．731．03 YY －31616． 68 ～1616． 905．671．07 YY －41621． 30 ～1621． 503．00－ 2 号井 YY －51487． 57 ～1487． 774．571．08 YY －61495． 91 ～1496． 116．341．06 YY －71499． 39 ～1499． 654．47－ 3 号井 YY －81604． 57 ～1604． 755．541．13 YY －91617． 92 ～1618． 126．03－ YY －10 1618． 86 ～1619． 005．951．02 1． 2测试方法 1． 2． 1扫描电镜测试 采用 SU8010 型超高分辨率场发射扫描电镜 日本日立公司 对页岩样品孔隙结构进行表征。 在测试之前取 1 cm 左右大小的新鲜页岩块放在烘 箱里， 在 70℃温度下烘干 2 h， 取出， 选取平整光滑 的表面， 在光滑表面镀金后进行测试。 1． 2． 2低温氮气吸脱附实验 采用低温氮气吸附 ASAP2020 全自动物理吸附 分析仪 美国 Micromeritics 公司 对页岩的纳米级孔 隙进行定量表征。仪器相关参数为 ①比表面分析 从 0． 0005 m2/g 至无上限; ②孔径分析范围 0． 35 ～ 500 nm 氮气吸附 ， 微孔区段的分辨率为 0． 02 nm， 孔体积最小检测为 0． 0001 cc。实验测试前所有样 品都经过3 h 的300℃高温抽真空预处理， 然后以纯 度大于 99． 999的高纯氮气为吸附质， 在 77． 35 K 温度下测定不同相对压力下的氮气吸附量。以比压 为横坐标， 单位样品质量的吸附量为纵坐标， 绘制氮 气吸附和脱附等温线。根据滞后环的类型确定孔的 形状。采用 BET 方程计算页岩样品的比表面积。 在相对压力介于 0． 05 ～0． 35 范围内制作 BET 直线 图， 求得单分子层饱和吸附量， 从而计算出样品的 BET 比表面积。孔径分布根据吸附等温线的脱附支 采用 BJH 法进行计算。孔体积和平均孔径由相对 压力约为 0． 993 时的氮气吸附量计算得到 ［19 －20 ］。 1． 2． 3压汞法测试 采用 Pore Master 60GT 压汞仪 美国康塔公司 对页岩样品的微孔及微裂隙结构进行表征。在测试 之前将样品表面清洗干净， 敲碎为数毫米尺寸均匀 的小块， 浸入无水乙醇中。测试前将样品在 90℃以 下于烘箱内烘 4 ～5 h， 然后上机测试 ［21 ］。 2结果与讨论 2． 1页岩样品孔隙扫描电镜表征 图 1 给出了页岩样品有代表性的实验结果。 从图 1可以看出这批鄂尔多斯盆地南部区域的页岩 样品孔隙丰富， 有页岩微裂缝 图 1a 、 颗粒孔隙 图 1b 、 溶蚀孔隙 图 1c 等多种孔隙类型。 同时从扫描电镜结果中可以观察到页岩表面多 处呈现蜂窝状 图 1d ， 提示样品所对应的区域页岩 孔隙丰富。由表 1 可知， YY － 4、 YY － 2、 YY － 9、 YY －10页岩样品的 TOC 值分别是 3. 00、 6. 73、 6. 03和 5. 95， 结合图 1 可看出 YY －4 页岩孔隙 相对于其他三个样品较少， 相应的 TOC 值也较低， YY －2、 YY － 9、 YY － 10 样品中孔隙丰富， 相应的 TOC 值较高， 说明页岩的孔隙的丰富程度与 TOC 含 量有正相关性。 736 第 6 期陈生蓉， 等 基于扫描电镜 － 氮气吸脱附和压汞法的页岩孔隙结构研究第 34 卷 ChaoXing 图 1页岩样品扫描电镜表征结果 Fig． 1Scanning electron microscopy SEM photos of shale samples 2． 2页岩样品氮气吸脱附等温曲线特征 按照 1. 2. 2 节实验方法， 对一批页岩样品进行 了氮气吸脱附实验， 图 2a 为其中 YY － 1 和 YY － 2 两个样品的实验结果。从图 2a 可以看出 相对压力 在 0 ＜ p/p0＜0. 05 范围时， 曲线上升缓慢并且凸起; 在高压段 p/p0＞0. 5， 等温曲线呈急剧上升趋势并呈 现向下凹的形状; 当 p/p0接近于1 时， 吸附量没有达 到吸附饱和， 这与Ⅱ型等温线的等温吸附曲线特征 相一致， 表明在相对压力较小时， 页岩表面发生了单 分子层吸附或微孔填充; 在相对压力较大时氮气在 页岩表面发生毛细凝聚。同时， 页岩样品的脱附曲 线都在 p/p0＞ 0. 4 后呈现出滞后回环， 第Ⅱ种类型 等温吸附曲线所对应的滞后回环为类型 B， 提示相 应的孔隙类型为相互连通的微裂隙和四周开放的平 行板孔 ［22 ］。因此说明页岩中既有微孔又有大孔及 微裂隙存在， 并且孔隙的连通性较好， 这对于页岩气 体的运移是非常有利的。 从页岩样品 YY － 3 ～ YY － 10 的吸附曲线 图 2b 可以看出 当 p/p0接近于 1 时， 页岩样品的 氮气吸附量最大， 其中 YY － 6 样品的吸附量最大， YY －4 样品的吸附量最小。 总有机碳含量与孔体积、 比表面积的相关性分 图 2页岩氮气吸脱附等温曲线 Fig．2The nitrogen absorption/desorption isothermal curves of shale samples 836 第 6 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2015 年 ChaoXing 析表明， 总有机碳含量与 p/p0 1 时的吸附量 图 3a 和比表面积 图 3b 之间有一定的正相关 性。随着总有机碳含量的增加， 孔的比表面积和孔 体积增大。总有机碳含量与孔的比表面积、 孔体积 有一定的正相关性， 说明页岩微孔、 中孔发育与有机 碳含量有关， 一般情况下， TOC 含量越高， 页岩中的 有机质含量越高， 有机质的发育形成纳米孔隙， 其为 比表面积提供了很大的贡献。 图 3TOC 与氮气吸脱附测试值相关性研究 Fig． 3The relationship between TOC and BJH pore volume 2． 3页岩样品的 BET 比表面积、 孔体积特征 实验获得研究区域一批页岩样品的比表面积、 孔体积和平均孔径测试结果。结果显示， 页岩样品 的比表面积在 7. 44 ～24. 14 m2/g 之间， 平均比表面 积为18. 44 m2/g。这个值与 Clarkson 等［6 ］测试的加 拿大西部页岩的测试值 2. 32 ～ 3. 05 m2/g 相比大 很多， 与四川盆地泥页岩的测试值 5. 06 ～ 19. 32 m2/g［23 ］ 相当。样品孔体积在 0. 0111 ～ 0. 0376 cm3/g 范围内， 平均孔体积为 0. 0357 cm3/g， 其结果 与川南龙马溪组页岩的孔体积 0. 0221 ～ 0. 0337 cm3/g［24 ］ 相当。表明所研究区域页岩孔隙发育良 好， 纳米孔孔隙丰富， 为页岩气在其表面吸附提供了 重要的基础空间。 2． 4页岩样品孔径分布特征 为了在大尺度范围定量描述页岩孔隙特征， 本 文结合氮气吸脱附和压汞法对页岩孔径进行测定。 氮气吸脱附实验结果显示页岩样品的平均孔径在 4. 82 ～8. 10 nm 范围内， 从图 4a 可以看出， 页岩孔 径分布峰值在10 nm 左右， 随着孔径增大， 曲线开始 下降， 说明页岩的孔隙直径以介孔为主导。从图 4b 可以看出大孔对孔体积的贡献更大， 这是因为一个 大孔的体积等于很多小孔的体积之和， 说明页岩的 孔体积主要与大孔有关。大孔是孔体积增大的主要 因素。 图 4页岩样品氮气吸脱附孔径分布 Fig． 4The pore size distribution of shale samples 为了描述页岩大范围内孔径的分布， 将氮气吸 脱附和高压压汞法测试的结果结合， 以 YY － 6 和 YY －10样品为例进行分析。图 5 为 YY － 6 和 YY －10页岩样品的氮气吸脱附和高压压汞法孔径 分布图， 从图 5b 可以看出页岩孔径分布广泛， 孔径 范围从3 nm ～250 μm 都有分布。YY － 6 的孔径分 布特征是 中孔峰值在 4 ～ 6 nm 之间， 宏孔峰值在 25 ～60 μm 之间; YY －10 的孔径分布特征是 中孔 有两个峰值， 分别在 9 ～10 nm 和 28 ～37 nm 之间， 宏孔峰值在25 ～120 μm 之间。同时， 从图5 也可看 936 第 6 期陈生蓉， 等 基于扫描电镜 － 氮气吸脱附和压汞法的页岩孔隙结构研究第 34 卷 ChaoXing 出氮气吸脱附和压汞法测试的页岩纳米级孔隙的分 布范围一致， 基本上都在介孔范围内， 说明了页岩样 品孔径主要是以纳米级孔隙为主导， 同时还有一些 宏孔和微裂隙。通常页岩中微裂缝和宏孔有利于页 岩气体的运移 ［24 －25 ］。 图 5氮气吸脱附和高压压汞法测量的孔径分布 Fig． 5The pore size distribution of shale samples of nitrogen adsorption combined with mercury porosimetry 3鄂尔多斯盆地页岩孔隙特征 采用扫描电镜对鄂尔多斯盆地南部页岩孔隙研 究发现了微裂隙、 粒间孔和溶蚀孔 粒内孔 ， 与王 羽等 ［26 ］对四川九老洞组页岩的研究结果相一致， 不 同的是鄂尔多斯南部盆地页岩中含有蜂窝状的孔 隙， 孔隙结构相对特殊。采用氮气吸脱附法和压汞 法测试获得的页岩孔隙相关值处于前人研究的测试 值范围内， 例如钟太贤 ［21 ］、 田华等［27 ］测试中国南方 海相页岩和四川盆地海相页岩样品的孔容为0． 0040 ～0． 1540 mL/g， 比表面积为5． 22 ～103． 52 m2/g， 孔 径范围以纳米孔为主导。与刘惟庆等 ［8 ］测试的川 西坳陷上页岩 孔径平均为 4. 319 ～7． 821 nm 孔径 范围一致， 具有从微孔到中孔等一系列连续性孔径。 4结论 本研究将扫描电镜、 氮气吸脱附与压汞法多种 手段结合应用于页岩孔隙结构的研究， 全面获得了 鄂尔多斯盆地南部页岩孔隙结构， 发现研究区域页 岩孔隙丰富。孔隙类型有微裂缝、 粒间孔和溶蚀孔， 其中页岩孔径主要分布在几纳米的区域， 同时存在 的一些宏孔和微裂缝分布峰值在几十微米的区域， 研究发现孔隙的丰富程度与总有机碳含量有一定正 相关性。 本研究通过多种分析测试方法的综合利用， 初 步实现了对鄂尔多斯盆地南部页岩孔隙大尺度范围 的描述， 对逐步实现页岩孔隙宽范围分布的定量描 述提供了有效的途径。但由于目前采用的测试手段 限制， 还不能满足 2 nm 以下页岩孔隙的测试， 有待 于今后进一步研究。 致谢 本文所测试样品由合作单位中国地质调查局 油气资源调查中心、 陕西延长石油 集团 有限责任 公司研究院所提供， 在此表示衷心感谢 5参考文献 ［ 1］张金川， 汪宗余， 聂海宽， 等． 页岩气及其勘探研究意 义［ J］ ． 现代地质， 2008， 22 4 640 －646． Zhang J C， Wang Z Y， Nie H K，et al． Shale Gas and Its Significance for Exploration［J］ ． Geoscience， 2008， 22 4 640 －646． ［ 2］张雪芬， 陆现彩， 张林晔， 等． 页岩气的赋存形式研究 及其石油地质意义［ J］ ． 地球科学进展， 2010， 25 6 597 －604． Zhang X F， Lu X C， Zhang L Y， et al． Occurrences of Shale Gas and Their Petroleum Geological Significance ［ J］ ． Advances in Earth Science， 2010， 25 6 597 －604． ［ 3］帅琴， 黄瑞成， 高强， 等． 页岩气实验测试技术现状与 研究进展［ J］ ． 岩矿测试， 2012， 31 6 931 －938． Shuai Q， Huang R C， Gao Q， et al． Research Development of Analytical Techniques for Shale Gas［J］ ． Rock and Mineral Analysis， 2012， 31 6 931 －938． ［ 4］Ross D J K， Marc Bustin R． The Importance of Shale Composition andPoreStructureuponGasStorage Potential of Shale Gas Reservoirs ［J］ ． Marine and Petroleum Geology， 2009， 26 6 916 －927． ［ 5］Hao F， Zou H， Lu Y． Mechanisms of Shale Gas Storage Implications for Shale Gas Exploration in China［J］ ． AAPG Bulletin， 2013， 97 8 1325 －1346． 046 第 6 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2015 年 ChaoXing ［ 6］Clarkson C R， Freeman M， He L， et al． Characterization of Tight Gas Reservoir Pore Structure Using USANS/ SANS and Gas Adsorption Analysis［ J］ ． Fuel， 2012， 95 371 －385． ［ 7］焦淑静， 韩辉， 翁庆萍， 等． 页岩孔隙结构扫描电镜分 析方法研究［J］ ． 电子显微学报， 2012， 31 5 432 － 436． Jiao S J， Han H， Weng Q P， et al． Scanning Electron Microscope Analysis of Porosity in Shale［J］ ． Journal of Chinese Electron Microscopy Society， 2012， 31 5 432 －436． ［ 8］刘惟庆， 吴伟， 杨登银， 等． 川西坳陷上三叠统须家河 组页岩纳米孔隙结构特征［J］ ． 科学技术与工程， 2014， 14 21 11 －17． Liu W Q， Wu W， Yang D Y， et al． Shale Nanopore Structure Characteristics of Xujiahe ation of Upper TriassicinWesternSichuanBasin ［J］ ．Science Technology and Engineering， 2014， 14 21 11 －17． ［ 9］熊健， 梁利喜， 刘向君． 基于氮气吸附法的渝东南下寒 武统页岩孔隙的分形特征［J］ ． 科技导报， 2014， 32 19 53 －57． Xiong J， Liang L X， Liu X J． Fractal Characteristics of Pore Structure of Lower Cambrian Shale in Southeast Chongqing Using Nitrogen Adsorption Data［J］ ． Science ＆ Technology Review， 2014， 32 19 53 －57． ［ 10］ 杨峰， 宁正福， 张睿， 等． 甲烷在页岩上的吸附等温过 程［ J］ ． 煤炭学报， 2014， 39 7 1327 －1332． Yang F， Ning Z F， Zhang R， et al． Adsorption Isotherms Process of Methane on Gas Shales［J］ ． Journal of China Coal Society， 2014， 39 7 1327 －1332． ［ 11］ 吉利明， 邱军利， 张同伟， 等． 泥页岩主要黏土矿物组 分甲烷吸附实验［ J］ ． 地球科学 中国地质大学学 报， 2012， 37 5 1043 －1050． Ji L M， Qiu J L， Zhang T W， et al． Experiments on Methane Adsorption of Common Clay Minerals in Shale ［J］ ． Earth ScienceJournal of China University of Geosciences， 2012， 37 5 1043 －1050． ［ 12］ 郭旭升， 李宇平， 刘若冰， 等． 四川盆地焦石坝地区龙 马溪组页岩微观孔隙结构特征及其控制因素［J］ ． 天然气工业， 2014， 34 6 9 －16． Guo X S， Li Y P， Liu R B， et al． Characteristics and Controlling FactorsofMicroporeStructuresofthe Longmaxi Shale in the Jiaoshiba Area， Sichuan Basin ［ J］ ． Natural Gas Industry， 2014， 34 6 9 －16． ［ 13］ 刘英辉， 朱筱敏， 朱茂， 等． 准噶尔盆地乌夏地区二 叠系风城组致密油储层特征［J］ ． 岩性油气藏， 2014， 26 4 66 －72． Liu Y H， Zhu X M， Zhu M， et al． Characteristics of Tight Oil Reservoirs of the Permian Fengcheng ation in Wu- Xia Area， Junggar Basin［J］ ． Northwest Oil ＆ Gas Exploration， 2014， 26 4 66 －72． ［ 14］ Schmitt M， Fernandes C P， da Cunha Neto J A B， et al． Characterization of Pore Systems in Seal Rocks Using NitrogenGasAdsorptionCombinedwithMercury Injection Capillary Pressure Techniques［ J］ ． Marine and Petroleum Geology， 2013， 39 1 138 －149． ［ 15］Bai B，Elgmati M，Zhang H，et al． Rock Characteri- zation of Fayetteville Shale Gas Plays［J］ ． Fuel， 2013， 105 645 －652． ［ 16］崔景伟， 邹才能， 朱如凯， 等． 页岩孔隙研究新进展 ［ J］ 地球科学进展， 2012， 27 12 1319 －1325． Cui J W， Zou C N， Zhu R K， et al． New Advances in Shale Porosity Research［ J］ ． Advances in Earth Science， 2012， 27 12 1319 －1325． ［ 17］ Clarkson C R， Solano N， Bustin R M，et al． Pore Struc- ture Characterization of North American Shale Gas Reservoirs Using USANS/SANS，Gas Adsorption，and Mercury Intrusion［ J］ ． Fuel， 2013， 103 606 －616． ［ 18］ 吴建国， 刘大锰， 姚艳斌． 鄂尔多斯盆地渭北地区页 岩纳米孔隙发育特征及其控制因素［ J］ ． 石油与天然 气地质． 2014， 35 04 542 －550． Wu J G，Liu D M，Yao Y B． Characteristics and Controlling Factors of Nanopores in Shales in Weibei， Ordos Basin［J］ ． Oil ＆ Gas Geology， 2014， 35 4 542 －550． ［ 19］Wang Y， Zhu Y， Chen S， et al． Characteristics of the Nanoscale Pore Structure in Northwestern Hunan Shale Gas Reservoirs Using Field Emission Scanning Electron Microscopy， High- pressure Mercury Intrusion， and Gas Adsorption［J］ ． Energy ＆ Fuels， 2014， 28 2 945 － 955． ［ 20］Ross D J K， Bustin R M． Impact of Mass Balance Calculations on Adsorption Capacities in Microporous Shale Gas Reservoirs［J］ ． Fuel， 2007， 86 17 － 18 2696 －2706． ［ 21］ 钟太贤． 中国南方海相页岩孔隙结构特征［ J］ ． 天然 气工业， 2012， 32 9 1 －4． Zhong T X． Characteristics of Pore Structure of Marine Shales in South China［J］ ． Natural Gas Industry， 2012， 32 9 1 －4． ［ 22］Labani M M， Rezaee R， Saeedi A， et al． uation of Pore Size Spectrum of Gas Shale Reservoirs Using Low PressureNitrogenAdsorption，GasExpansionand Mercury Porosimetry A Case Study from the Perth and Canning Basins，Western Australia ［J］ ． Journal of Petroleum Science and Engineering， 2013， 112 7 －16． 146 第 6 期陈生蓉， 等 基于扫描电镜 － 氮气吸脱附和压汞法的页岩孔隙结构研究第 34 卷 ChaoXing ［ 23］ Tian H， Pan L， Xiao X， et al． A Preliminary Study on the Pore Characterization of Lower Silurian Black Shales in the Chuandong Thrust Fold Belt， Southwestern China Using Low Pressure N2Adsorption and FE- SEM s ［ J］ ． Marine and Petroleum Geology， 2013， 48 8 －19． ［ 24］ 陈尚斌， 朱炎铭， 王红岩， 等． 川南龙马溪组页岩气储 层纳米孔隙结构特征及其成藏意义［J］ ． 煤炭学报， 2012， 37 3 438 －444． Chen S B，Zhu Y M，Wang H Y，et al． Structure CharacteristicsandAccumulationSignificanceof Nanopores in Longmaxi Shale Gas Reservoir in the Southern Sichuan Basin［J］ ． Journal of China Coal Society， 2012， 37 3 438 －444． ［ 25］毕赫， 姜振学， 李鹏， 等． 渝东南地区黔江凹陷五峰 组龙马溪组页岩储层特征及其对含气量的影响 ［ J］ ． 天然气地球科学， 2014， 25 8 1275 －1283． Bi H，JiangZX，LiP，etal． ShaleReservoir Characteristics and Its Influence on Gas Content of WufengLongmaxiationintheSoutheastern Chongqing［ J］ ． Natural Gas Geoscience， 2014， 25 8 1275 －1283． ［ 26］ 王羽， 金婵， 汪丽华， 等． 应用氩离子抛光 － 扫描电镜 方法研究四川九老洞组页岩微观孔隙特征［ J］ ． 岩矿 测试， 2015， 34 3 278 －285． Wang Y， Jin C， Wang L H， et al． Characterization of Pore Structures of Jiulaodong ation Shale in the Sichuang Basin by SEM with Ar- ion Milling［ J］ ． Rock and Mineral Analysis， 2015， 34 3 278 －285． ［ 27］ 田华， 张水昌， 柳少波， 等． 压汞法和气体吸附法研究 富有机质页岩孔隙特征［ J］ ． 石油学报， 2012， 33 3 419 －427． Tian H， Zhang S C， Liu S B， et al． Determination of Organic- rich Shale Pore Features by Mercury Injection and Gas Adsorption s［J］ ． Acta Petrolei Sinica， 2012， 33 3 419 －427． Analysis of the Pore Structure of Shale in Ordos Basin by SEM with Nitrogen Gas Adsorption- Desorption CHEN Sheng- rong1，SHUAI Qin1*，GAO Qiang1，TIAN Ya2，XU Sheng- rui3，HUANG Yun- jie1 1． Faculty of Materials Science and Chemistry， China University of Geosciences Wuhan ， Wuhan 430074， China; 2． Oil and Gas Resources Research Center，China Geological Survey，Beijing 100029，China; 3． School of Earth Sciences，China University of Geosciences Wuhan ，Wuhan 430074，China Abstract Identification of porosity in shale is of great significance for exploring mechanism of shale gas． Porosity properties of the shale samples from the Ordos Basin were characterized by multiple techniques including Scanning Electron Microscope SEM ，Mercury Intrusion Porosimetry MIP ，and nitrogen gas adsorption- desorption． Results showed that the shales contained abundant pores that include dissolution pore，microfracture pore，and intergranular pore． The pore sizes range from several to several hundred nanometers． The total surface area ranges from 5． 06 to 19． 32 m2/