鱼卡凹陷石门沟组上段泥页岩地球化学及储层特征.pdf

第4 5 卷第3 期 2 0 2 0 年3 月 煤炭学报 J O U R N A LO FC H I N AC O A LS O C I E T Y V 0 1 ．4 5N o ．3 M a r ．2 0 2 0 移动阅读 刘世明，唐书恒，马长政，等．鱼卡凹陷石门沟组上段泥页岩地球化学及储层特征[ J ] ．煤炭学报，2 0 2 0 ，4 5 3 1 1 2 5 1 1 3 6 ．d o i 1 0 ．1 3 2 2 5 ／j ．c n k i ．j C C S ．2 0 1 9 ．0 2 9 4 L I US h i m i n g ，T A N GS h u h e n g ，M AC h a n g z h e n g ，e ta 1 ．G e o c h e m i s t r ya n dr e s e r v o i rc h a r a c t e r i s t i c so fs h a l ei nt h eu p p e r m e m b e ro fS h i m e n g o uF o r m a t i o n ，Y u k as a g [ J ] ．J o u r n a lo fC h i n aC o a lS o c i e t y ，2 0 2 0 ，4 5 3 1 1 2 5 1 1 3 6 ．d o i 1 0 ． 1 3 2 2 5 ／j ．c n k i ．j C C S ．2 0 1 9 ．0 2 9 4 鱼卡凹陷石门沟组上段泥页岩地球化学及储层特征 刘世明1 ’2 ⋯，唐书恒1 ，马长政2 ，杨颖2 ，谭富荣3 ，张耀选4 ，霍婷2 1 ．中国地质大学 北京 能源学院，北京1 0 0 0 8 3 ；2 ．青海煤炭地质勘查院，青海西宁8 1 0 0 0 1 ；3 ．中国煤炭地质总局，北京1 0 0 0 3 8 ；4 ．新疆维 吾尔自治区地质勘查基金项目管理中心，新疆乌鲁木齐8 3 0 0 0 2 摘要鱼卡凹陷位于柴达木盆地北缘中部，为青海省陆相页岩气勘探的重点区域。中侏罗统石门 沟组上段为半深湖一深湖相沉积，暗色泥页岩厚度1 0 1 7 0m ，平均为5 5m ；为页岩气勘探的主力层 系。运用液氮吸附、有机碳含量、有机质成熟度、干酪根元素、全岩、黏土矿物x 衍射、能谱扫描电 镜等测试方法，对泥页岩样品的有机地球化学及储层特征进行了研究，结果表明中侏罗统石门沟 组泥页岩T O C 含量为1 ．3 4 ％一1 2 ．8 4 ％，均值为5 ．3 ％；干酪根H ／C 和0 ／c 比范式图解上显示有 机质类型主要为Ⅱ2 型；尺。为0 ．4 5 ％一1 ．0 0 ％，总体热成熟度表现为凹陷西部高于东部。黏土矿物 含量为3 4 ％一5 8 ％，平均4 6 ．1 ％；石英含量4 2 ％一5 5 ％，平均4 8 ．3 ％。泥页岩孔隙结构复杂，根据 吸附回线及孔径分布曲线划分为两类第1 类以一端不透气性孔和四边开放的板状狭缝孔为主，孔 径主要集中在3 5n m ，呈单峰状分布；第2 类以一端不透气性孔和开放性倾斜板狭缝孔为主，孔 径主要分布在3 5n m 和6 ～4 5n m ，呈双峰状分布。由于泥页岩成熟度较低，有机质纳米孔隙不 发育，T O C 含量与介孔、总孔体积具有弱正相关性，与微孔体积相关性不大；脆性矿物含量与孔隙 度成正相关，黏土矿物含量与微孔体积相关性不大，与介孔、总孔体积呈正相关。黏土矿物是石门 沟组上段泥页岩纳米孔隙的主要提供者，是孔隙发育的主要控制因素；孔隙结构及孔径分布和沉积 环境有关，T O C 含量及热演化程度也会影响泥页岩孔隙发育的程度。 关键词鱼卡凹陷；页岩气；有机地球化学；储层特征 中图分类号P 6 1 8 ．1 3文献标志码A文章编号0 2 5 3 - 9 9 9 3 2 0 2 0 0 3 - 1 1 2 5 - 1 2 G e o c h e m i s t r ya n dr e s e r v o i rc h a r a c t e r i s t i c so fs h a l ei nt h eu p p e rm e m b e ro f S h i m e n g o uF o r m a t i o n ，Y u k as a g L I US h i m i n 9 1 ，2 ⋯，T A N GS h u h e n 9 1 ，M AC h a n g z h e n 9 2 ，Y A N GY i n 9 2 ，T A NF u r o n 9 3 ，Z H A N GY a o x u a n 4 ，H U OT i n 9 2 1 ．S c h o o lo f E n e r g y R e s o u r c e ，C h i n aU n i v e r s i t yo f G e o s c i e n c e s ，B e i j i n g1 0 0 0 8 3 ，C h i n a ；2 ．Q i n g h a i l n s t i t u t eo f C o a lG e o l o g i c a lP r o s p e c t i n g ，X i n i n g8 1 0 0 0 1 ， C h i n a ；3 ．C h i n aN a t i o n a lA d m i n i s t r a t i o no fC o a lG e o l o g y ，B e i j i n g1 0 0 0 3 8 ，C h i n a ；4 ．X i n j i a n gU y g u rA u t o n o m o u sR e g i o nG e o l o g i c a lS u r v e yF u n dP r o j e c t M a n a g e m e n tC e n t e r ．U r u m c h i8 3 0 0 0 2 ．C h i n a A b s t r a c t Y u k as a g ，l o c a t e di nt h em i d d l eo ft h en o r t hm a r g i no fQ a i d a mb a s i n ，i sak e ya r e af o rc o n t i n e n t a ls h a l eg a s e x p l o r a t i o ni nQ i n g h a ip r o v i n c e ．T h eu p p e rm e m b e ro ft h eS h i m e n g o uf o r m a t i o no ft h em i d d l eJ u r a s s i ci sas e m i d e e p l a c u s t r i n et od e e pl a c u s t r i n ef a c i e sd e p o s i tw i t had a r ks h a l et h i c k n e s so f10 ‘17 0mw i t ha na v e r a g eo f5 5mf o rm a j o r f o r m a t i o ni ns h a l eg a se x p l o r a t i o n ．T h eo r g a n i cg e o c h e m i s t r ya n dr e s e r v o i rc h a r a c t e r i s t i c sw e r es t u d i e db yu s i n gn i t r o - 收稿1 3 期2 0 1 9 0 3 1 0修回日期2 0 1 9 0 5 1 0责任编辑韩晋平 基金项目中央高校基本科研业务费专项资金资助项目 2 6 5 2 0 1 8 2 3 4 ；国家自然科学基金资助项目 4 1 7 0 2 1 4 4 作者简介刘世明 1 9 8 4 一 ，男，陕西靖边人，高级工程师，博士研究生。E - m a i l l i u s h i m i n g s t a n d 1 6 3 ．c o r n 通讯作者唐书恒 1 9 6 5 一 ，男，河北正定人，教授，博士生导师。E - m a i l t a n g s h c u g b ．e d u ．a n 万方数据 1 1 2 6 煤炭 学报 2 0 2 0 年第4 5 卷 g e ng a sa d s o r p t i o n ，t o t a lo r g a n i cc a r b o nc o n t e n t ，o r g a n i cm a t t e rm a t u r i t y ，k e r o g e ne l e m e n t ，X r a yd i f f r a c t i o na n a l y s e s a n dS E M ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h eT O Cc o n t e n ti nS h i m e n g o uf o r m a t i o no fm i d d l eJ u r a s s i ci s1 ．3 4 ％一1 2 ．8 4 ％，w i t h a na v e r a g eo f 5 ．3 ％．K e r o g e nt y p e sa r em a i n l yt y p e1 12 ；尺。r a n g e sf r o m0 ．4 5 ％t o1 ．0 ％，w h i c hi sh i g h e ri nt h ew e s t - e r r la r e at h a nt h a ti nt h ee a s t e r na r e a ．C l a ym i n e r a lc o n t e n tr a n g e sf r o m3 4 ％t o5 8 ％w i t ha na v e r a g eo f4 6 ．1 ％． Q u a a zc o n t e n tr a n g e sf r o m4 2 ％t o5 5 ％．w i t ha na v e r a g eo f4 8 ．3 ％．T h en a n o p o r es t r u c t u r ei nt h eS h i m e n g o us h a l e a r ec o m p l e x ，w h i c hc a nb ed i v i d e di n t ot w ot y p e sa c c o r d i n gt ot h en i t r o g e na d s o r p t i o n - d e s o r p t i o nc u r v e sa n dp o r ed i a m e t e rd i s t r i b u t i o n ．T h ef i r s tt y p ei sd o m i n a t e db yt h ea i r t i g h tp o r e sw i t ho n ee n dc l o s e da n dt h eo p e np a r a l l e lp l a t e - s l i t p o r e s ，a n dt h ep o r ed i a m e t e r sa r ei nar a n g eo f3 - 5n mw i t has i n g l e p e a kd i s t r i b u t i o n ．T h es e c o n dt y p em a i n l yc o n s i s t so ft h ea i r t i g h tp o r e sw i t ho n ee n dc l o s e da n do p e ni n c l i n e ds l i tp o r e s ．p e a k i n gi nar a n g eo f3 - 5n ma n d6 4 5a m w i t hab i m o d a ld i s t r i b u t i o n ．D u et ot h el o wm a t u r i t y ，t h en a n op o r e so fo r g a n i cm a t t e ra r en o td e v e l o p e d ，T O Cc o n t e n t h a saw e a kp o s i t i v ec o r r e l a t i o nw i t hm e s o p o r o u sa n dt o t a lp o r ev o l u m e ，b u tn o tw i t hm i c r o p o r ev o l u m e ．B r i t t l em i n e r a l c o n t e n ti sp o s i t i v e l yc o r r e l a t e dw i t hp o r o s i t y ，c l a ym i n e r a lc o n t e n ti sn o tc o r r e l a t e dw i t hm i c r o p o r ev o l u m e ，b u tp o s i t i v e l yc o r r e l a t e dw i t hm e s o p o r o u sv o l u m ea n dt o t a lp o r ev o l u m e ．T h ec l a yc o n t e n ti sak e yf a c t o rc o n t r o l l i n gt h en a n o p o r e d e v e l o p m e n ti ns h a l e ，t h ep o r es t r u c t u r ea n dp o r ed i a m e t e rd i s t r i b u t i o na r er e l a t e dt os e d i m e n t a r ye n v i r o n m e n t ，a n dt h e T O Cc o n t e n ta n dt h e r m a le v o l u t i o na l s oh a v es o m ei n f l u e n c e ． K e yw o r d s Y u k as a g ；s h a l eg a s ；o r g a n i cg e o c h e m i s t r y ；r e s e r v o i rc h a r a c t e r i s t i c s 页岩气作为一种自生自储的非常规天然气资 源，因其资源储量丰富，分布广泛，具有广阔的勘探 开发前景‘3J 。随着四川盆地长宁一威远、涪陵等 地区下志留统龙马溪组海相页岩气勘探开发的成 功突破拍J ，陆相页岩气获得了投资者及学者的重 视‘8J 。页岩气储集空间的研究发展迅速，已经可 以定性或定量分析储层纳米级孔隙和微裂缝的特 征∽叫0 | 。目前对海相页岩气储层研究较为成熟，陆 相页岩气储层矿物特征及孔隙的主控因素等研究 薄弱。柴北缘以往开展的页岩气地质调查及研究 工作，认为中侏罗统发育多套陆相富有机质泥页 岩，页岩气资源潜力较好卜1 4J 。近些年，鱼卡凹陷 施工的柴页1 井、Y Q 一1 井、Z K l1 8 ，Z K l 5 3 ， Z K l 9 - 3 等多个钻孔证实了石门沟组上段泥页岩含 气性较好，具备保存条件，资源潜力大卜1 6 1 ；然而， 针对鱼卡凹陷石门沟组上段泥页岩有机地球化学 及储层的研究较少【1 7 - 1 83 ，且以往研究样品都集中于 单个钻孔，具有一定的局限性。 本次样品点分布在鱼卡凹陷内不同区域，在沉积 环境及岩相分析的基础上，利用有机地球化学测试、 岩矿鉴定、扫描电镜、x 衍射、液氮吸附等测试实验数 据，分析鱼卡凹陷石门沟组上段富有机质泥页岩有机 地球化学及储层特征，探讨其主控因素及展望页岩气 资源潜力。 1 地质背景 柴达木盆地是多期构造叠置的一个大型沉积盆 地，柴北缘是柴达木盆地4 个一级构造单元之一。印 支运动后期结束了柴达木海侵的历史，湖泊出现，进 入陆相盆地演化阶段；燕山运动早期，柴北缘内部各 个凹陷的形态雏形基本呈现9 l ，进入早中侏罗世，广 泛沉积了厚层的细粒沉积物，为本次研究的主要目标 层。 鱼卡凹陷属于柴达木盆地北缘的二级构造单元， 位于柴达木盆地北缘中部，呈北西向展布，暗色富有 机质泥页岩分布面积约4 3 0k m 2 图1 。鱼卡凹陷基 底为元古界和奥陶系，中生界仅发育侏罗系和白垩 系，受构造演化和古地理环境气候的控制，中侏罗统 石门沟组为深灰色一灰黑色含煤及碎屑沉积，植物化 石丰富，为一套中等一好的烃源岩。石门沟组上段泥 页岩埋深整体小于20 0 0m ，平均厚度达到5 5m 。页 岩气参数井柴页1 井石门沟组上段页岩气含气 量现场解吸为0 ．1 3 ～3 ．2 3m 3 ／t ，Y Q 一1 井解吸含气 量为0 ．1 3 0 ．4m 3 ／t ，平均为0 ．2 6m 3 ／t ；都显示出石 门沟组上段泥页岩较好的含气性。上侏罗统采石岭 组和红水沟组为杂色和棕红色泥质岩、碎屑岩沉积， 含较多的轮藻化石和叶肢介、介形虫。 2 样品采集与测试 本次在鱼卡凹陷石门沟组上段共采集1 4 件暗色 泥页岩样品，严格按照页岩气采样规范执行1 2 0 ] 。其 中钻孔样品9 件，样品新鲜；探槽样品5 件，采样深度 1 ．5 2 ．0m ，样品质量都大于1k g 。样品岩性以黑色 油页岩、泥页岩、炭质泥岩为主。采样位置及深度如 万方数据 第3 期刘世明等鱼卡凹陷石门沟组} 段泥页岩地球化学及储层特征 图1 ，2 所示。样品及时送至江苏地质矿产设计研究 院徐州检测中心进行测试分析，利用E A 2 0 0 0 型碳硫 仪、O G E V I 岩石热解分析仪、分别获得了T O C 含 量，尺。，，I I 及丁。。数据；利用P a n a l y t i c a l X ’P e r t P R OM P D 型X 衍射仪对7 件样品进行矿物含量分 析，获得了全岩及黏土矿物含量数据；利用T E S C A N V E G A ＼＼L M U 型扫描电子显微镜对7 件样品获得了 微孑L 隙照片；利用全自动比表面与孑L 隙度分析仪A P S P 2 4 6 0 对7 件样品进行物性分析，获得了孔隙度和 比表面积数据。 图1鱼卡凹陷石门沟组上段沉积相图及泥岩厚度、T O C 含量，尺。等值线 附采样点 F i g ．1S e d i m e n t a r yf a i e so fu p p e rm e m b e ro fS h i m e n g o uf o r m a t i o no fY u k as a ga n ds h a l et h i c k n e s s c o n t o u r s ，i s o g r a m so fT O Cc o n t e n t ，R 。 w i t hs a m p l i n gl o c a t i n n 地层时代 深度 岩相柱状沉积环境 ／m 5 6 8 l 采 坐 样 深 上 层 湖 石 位 湖 段 深 门 湖 泊 中 沟 6 6 6 ．f 侏 组 兰；．1 滨 罗 | 浅 统 湖 下 ， 段 i J 】匹 王 砂 7 7 4兰；i 当 坝 角 l 河 洲 大 三≥‘．L 道 煤兰三‘。 分 皿 沟 ] 流原 组 三 ；J ’ 问 7 9 7 湾 图2Z K 7 9 钻孔岩相柱状图及采样层位 F i g ．2 L i t h o f a c i e sh i s t o g r a ma n ds a m p l i n gh o r i z o no f Z K 7 9w e l l 3 泥页岩有机地球化学特征 3 ．1 有机碳含量 本次采集的泥页岩样品T O C 含量在1 ．3 4 ％～ 1 2 ．8 4 ％，平均值为5 ．3 1 ％；多数样品T O C 含量在 2 ％～6 ％ 表1 。凹陷中部T O C 含量较高，总体大 于6 ．0 ％，向东西两侧逐渐降低 图1 。鱼卡凹陷石 门沟组上段T O C 含量达到了好烃源岩级别，具有良 好的生烃物质基础。 3 ．2 有机质类型 j 于酪根元素H ／C 比值为0 ．5 5 ～1 ．2 8 ，平均值为 1 ．1 ；O ／C 比值为0 ．0 9 0 ．2 7 ，平均值为0 ．1 6 。在范 式图解中落入Ⅱ，型区域，表明原始有机质组分主要 源于高等乔木和灌木，富氧、富碳而缺乏氢质多环芳 香烃结构组分，如图3 所示。 3 ．3 有机质成熟度 泥页岩镜质体反射率尺。值为0 ．4 5 ％～1 ．0 0 ％，处 于未成熟一成熟度阶段。由于凹陷内石门沟组上段泥 页岩西部埋深总体大于东部，凹陷东部整体处于低成 熟阶段，中西部泥页岩进入成熟热演化阶段 图1 。 万方数据 l1 2 8 煤炭学报 2 0 2 0 年第4 5 卷 图3 泥页岩有机质类型 F i g ．3 S h a l eo r g a n i cm a t t e rt y p e 4 泥页岩储层特征 4 ．1 岩性岩相 通过野外地质调查，根据泥页岩的岩性、结构 和沉积等特征，划分出4 种岩相类型，即油页岩、黑 色页岩、黑色泥岩、灰黑色粉砂质泥岩。①油页岩 页理发育，风化后呈灰褐色、纸片状，分布范围广， 结构稳定，厚层状为主，主要沉积于半深湖一深湖。 ②黑色页岩发育水平层理，含黄铁矿结核，可见植 物茎干化石。常与油页岩互层出现，分布较广、结 构较稳定、厚度大，主要沉积于半深湖一深 湖。③黑色泥岩发育水平层理和缓波状层理，含 大量植物化石。分布广泛，厚度较大，常与粉砂质 泥岩互层。主要发育在三角洲前缘和滨浅湖环境。 ④灰黑色粉砂质泥岩单一厚层状产出，主要发育 在三角洲前缘和滨浅湖环境。 4 ．2 矿物组成 对石门沟组上段7 个泥页岩样品开展了x 衍射 全岩及黏土矿物分析 图4 。黏土矿物含量为 3 4 ％～5 8 ％，平均为4 6 ．1 ％，以高岭石和伊蒙混层为 主，其次为伊利石和绿泥石，不含蒙脱石；石英含量 4 2 ％～5 5 ％，平均为4 8 ．3 ％；碳酸盐矿物含量在0 ～ 5 ％，平均为2 ．3 ％。矿物组分表现为两低一高，即高 硅质矿物含量、高黏土矿物含量、低碳酸盐矿物含 量 图4 ；碳酸盐矿物含量较低可能与陆相沉积环境 和当时的沉积水介质环境有关。 4 ．3 物性特征 4 ．3 ．1 孔隙度和渗透率 泥页岩的孔隙度和渗透率性能差异是控制页岩 气能否高产的重要参数之一P 1 I 。美国主要产气页岩 孔隙度为2 ．0 ％～1 4 ．0 ％忙} 2 4J ，渗透率多小于lX 1 0 。1 6I l l 2 ，平均喉道半径接近0 ．0 0 5 m 。康志宏 等【1 4 ] 2 0 1 5 年在鱼卡凹陷Z K l l - 3 钻孔中测得石门沟 组上段泥页岩孑L 隙度为0 ．2 ％～1 ．8 ％，平均1 ．0 6 ％， 渗透率为0 ．0 0 1 1 0 5 ～0 ．0 4 X1 0 一’m 2 ，属于典型的 低孔低渗特征。 4 ．3 ．2 泥页岩吸附性及孑L 隙结构 根据H O U 等。2 纠对鱼卡凹陷Y Q 一1 井石门沟组 上段泥页岩甲烷等温吸附测试结果，泥页岩L a n g m u i r 体积为1 ．9 9 ～8 ．4 6c i n 3 ／g ，平均值为4 ．7 3 ㈣3 ／g 。研 究区泥页岩甲烷吸附能力较好，主要是由于较高的黏 土矿物含量。泥页岩甲烷吸附能力受多种因素的影 响，如有机质含量、成熟度、有机质类型、黏土矿物含 万方数据 第3 期刘f 业明等鱼卡凹陷石门沟组上段泥页岩地球化学及储层特征 Y Y 4 Y Y 一2 G Y l E Y l l E Y _ 9 P Y - 4 T C Y 一1 02 04 06 08 0 矿物含量／％ 碳酸盐矿 物含量／％ I 石英 I 钾长石 I 斜长石 I 方解石 _ 菱铁矿 伊／蒙问层 I 伊利石 _ 高岭石 _ 绿泥石 1 0 0 图4 行门沟组I 段泥页岩储层矿物成分条形图和一角图 F 嘻4 B a r h d l ’1a n df l - J a n g l ec h a r to fm i n e r a l o m p o s i l i o n ’fs h a l ei n t , p p e r l n e l l l ] e ro fS h i m e n g o uf o r m a t i o n 量及孑L 隙结构。2 6J 。有机质具有亲气的属性和发育微 孔，页岩气的吸附量随T O C 含量的增加而增加；黏土 矿物对甲烷具有一定的吸附能力是因为发育了大量 的孑L 隙。因此，孔隙结构才是影响泥页岩吸附气含量 的直接因素。 泥页岩样品低温氮吸附实验均有吸附回线产生， 表明页岩孑L 隙的开放程度较高。根据孔隙结构及能 否产生吸附回线可将其大致分为3 类第1 类为开放 性透气孑L ，包括两端开口管状孑L 及四边开放的板状狭 缝孔等；第Ⅱ类为一端封闭的不透气性孔，包括一端 封闭的管状孔、板状狭缝孔、楔形孑L 等；第Ⅲ类孔较为 特殊，虽一端封闭，但仍能产生吸附回线，且脱附分支 急剧下降，以细颈瓶或墨水瓶状孔为代表。2 卜2 9 1 。第 1 类和第Ⅲ类孔能产生吸附回线，第Ⅱ类孑L 不能产生 吸附回线。 本次样品吸附回线根据其形态可划分为两类第 1 类 图5 a ～ d 在p ／p 。 o ．4 时，脱附曲线和吸附 曲线未能重合，脱附曲线P ／p 。在0 ．5 附近发生陡降， 吸附曲线则缓慢上升，并在p 和。，接近l 时出现陡升， 表明较大孔隙范围内不存在大量墨水瓶孔，孑L 隙以四 边开放的板状狭缝孑L 为主。第2 类 图5 e ～ g 与第1 类的区别为P ／P 。 o ．4 时，脱附曲线未 出现陡降，表明在较大孔径范围内，孑L 隙以开放性倾 斜板狭缝孑L 为主。 两类曲线形态在高压力范围内 0 ．8 p ／p 。 1 ， R e l a t i v ep r e s s u r ep ／p o g 图5泥页岩样品氮气吸一脱附实验曲线 F i g ．5E x p e r i m e n t a lc urveo fn i t r o g e na d s o r p t i o n d e s o r p t i o n i ns h a l es a m p l e s 吸附曲线急剧上升，呈向上凹的形状，直到饱和蒸汽 压时也未出现吸附饱和现象，这是氮气在泥页岩表面 发生毛细凝聚的结果，表明泥页岩中存在一定量的宏 万方数据 1 1 3 0 煤炭 学报 2 0 2 0 年第4 5 卷 孔。总体看来，鱼卡凹陷石门沟组上段泥页岩以开放 性的I 类孔为主，该类孑L 隙结构有利于页岩气的运 移。 4 ．3 ．3 孔隙比表面积、体积与孔径分布 本次样品B E T 比表面积在4 ．9 3 9 ～ 2 2 ．3 4 7I l l 2 ／g ，平均为1 6 ．5 5 1 1 1 二／g ；B J H 总孑L 体积在 3 3 ．5 ～6 1 ．4 斗L ／g ，平均为5 1 ．4 0 斗L ／g ；平均孑L 径为 1 0 ．7 6 1 ～2 7 ．7 1 0n m ，平均为1 4 ．1 2 8n m 表2 。页岩 孔隙结构参数变化范围比较宽泛，表明页岩孑L 隙结构 复杂，非均质性较强。 表2 鱼卡凹陷石门沟组上段页岩孔隙结构参数 T a b l e2P o r es t r u c t u r ep a r a m e t e r so fs h a l ef r o mt h eu p p e rm e m b e ro fS h i m e n g o uf o r m a t i o ni nY u k as a g 层位样品编号 B E T 比表面积／ m g “F U H 总孔体积／ t x l 。g “ 平均孔径／n n l资料来源 9 个样品4 ．3 4 3 ～1 8 ．3 2 9 ／1 2 ．3 2 7 1 9 ．0 8 6 ～3 8 ．3 0 7 ／3 0 ．2 9 36 ．8 3 ～I3 ．0 8 ／8 ．5 5 召f 5 龙义等” 样品中孑L 径分布如图6 所示，纵坐标为d W c l l gD ，表示孑L 体积对孔直径对数值的微分，反映纳米 级孔隙的孑L 径分布峰值情况。根据泥页岩孔径分布 形态分为两种类型。 ， ∞ ● 一 i Q ∞ 号 墨 勺 1 一I ∞1 ● 壹I 釜 Q 翌 口 奎 已 P o r ed i a m e t e r ／n m a 单峰型 P o r ed l a m e t e “n m b 双峰型 图6单峰型和双峰型孔径曲线分布 F i g ．6S i n g l ep e a ka p e r t u r ee u F v e sa n db i m o d a l a p e r t u r ec u r v e sd i s t r i l m t i o n 1 孑L 径分布呈单峰 6 a ，分布曲线仅存在1 个主峰，峰值范围为1 6 0 ．0 8 ～2 3 0 ．4 3n n l ，孔径主要 集中在3 ．4 1 ～4 ．9 0i l m ，由于存在一定量的介孔、宏 孔，造成孔径分布曲线拖尾现象。 2 孑L 径分布呈双峰 6 b ，分布曲线上存在一 个主峰和一个次缝，主峰孑L 径集中在3 ．4 1 ～4 ．8 9n m ， 次缝孑L 径在6 ．5 2 ～4 5 ．9 31 1 n l ，也存在拖尾现象。 研究发现，样品孔径分布曲线与吸附回线具有较 高的一致性，第l 类回线与单峰曲线相对应，第2 类 吸附回线与双峰型曲线相对应。由此可见，孑L 径分布 与孑L 隙结构具有较高的相关性。 根据I U P A C 对泥页岩孑L 隙的分类方案I 州“，将页 岩纳米级孔隙划分为微孑L 5 01 1 1 1 1 。依据本次实验结果，石J 、J 沟组上 段泥页岩微孑L 、介孔和宏孑L 分别占总孑L 体积的 2 ．8 5 ％，8 0 ．9 8 ％和1 6 ．1 7 ％；占比表面积2 3 ．4 4 ％， 7 3 ．6 5 ％和2 ．9 2 ％。微孔虽然体积占比较小，但比表 面积较大，说明微孑L 较发育；介孑L 为页岩气吸附和存 储的主要场所。图7 表明，研究区页岩比表面积和孔 隙体积呈明显的正相关关系，平均孔径与比表面积和 总孔体积均呈负相关关系。与鄂尔多斯盆地延长组 陆相页岩研究结果相似”1 。3 2J ，这种相关性说明介孑L 对 陆相页岩气的储存贡献最大。然而，南方海相页岩中 这种相关性与陆相页岩存在一定的差异卜引，主要与孔 隙类型和孔隙结构有关。海相页岩中的纳米级孔隙主 要来源于大量有机质孑L ，而有机质孔大多以微孔为主， 因此具有较高的比表面积和较低的储存空问，页岩气 以吸附气为主。陆相页岩孔隙既包含一定的干酪根纳 米孔，也含有较多的与矿物组分有关的，孔径相对较大 的孔隙 图8 。介孔既能提供大量的孔隙空间，也可 以贡献较多的比表面积，因此，发育较多介孑L 的陆相页 岩储集吸附气和游离气的能力均较强。 史 帖 黯m附刚旧舛引 H 珂m m 他m 弘钾∞他乃他凹甜”“∞∞拍∞跏啪㈨姗m唧啪怕4纠控加“B ●4 0 9 2 4H㈧H川H 叫吖m 吖阱w w L 段卜组沟石 万方数据 第3 期 刘世明等鱼卡凹陷石门沟组l 段泥页岩地球化学及储层特征 1 1 3 l 一 图7B 卜T 比表面积、B J H 总孔体积、平均孔径的关系 F i g ．7 C o r t e l a t i o nb e t w P P ns p e i f i t s u r f a Pa l ‘e a 。fB E T 。t o t a I V IJ I u l n e1 t ’B J H ，a v e r a g e1 r P 1 i a l l l e l P l - l J I ’B J H b 石英颗粒品问j L ，石英黏土矿物粒间孔 【矧8泥负岩无机孔赋存形念与特弛 F i g ．8 M m ‘p h o l o g k - a l 。h m ’a c t e r i s t k ‘so fi n l l l _ g a n k ‘p o r e si n s h a l e 4 ．4 储集类型 要发育在石英、黏土矿物中 图8 a ；粒问孔通常 鱼卡凹陷中侏罗统石门沟组上段富有机质页岩 发育于矿物颗粒接触处，发育在黏土矿物与石英颗粒 的孔隙发育特征，储集空间类型多样，包括有机孔、无 之间或片状、丝状黏土矿物中；矿物内部发育有晶问 机孔和裂缝 表3 。 孑L 图8 b 。粒内孔发育于颗粒内部，黏土矿物层 4 ．4 ．1 无机孔 中的粒内孔最为发育，其中以伊蒙混层为主，黏土矿 无机孔包括粒间孔、粒内孑L 和溶蚀孔。溶蚀孔主 物中伊蒙混层层问孑L 发育 图8 c ；叠层状的高岭 万方数据 1 1 3 2 煤炭学报 2 0 2 0 年第4 5 卷 石层间孑L 缝发育 图8 d 。无机孔特点是发育集 中，胶结复杂，分选差，形态多样，以多边形和拉长的 长条形状为主。 4 ．4 ．2 有机质孑L 泥页岩中有机质孑L 隙普遍存在，孔隙大小从几纳 米到几百纳米不等，孑L 隙之间的连通性极好，有机质 孑L 隙大多数呈圆形、椭圆形，分散状 图9 b ， c ； 部分样品中有机质微裂缝发育 图9 a ， d 。相 较于无机孑L 中的溶蚀孔来说，发育于有机质孑L 隙中的 溶蚀孔较多。 表3鱼卡凹陷石门沟组上段富有机质泥页岩子L 隙分类 T a b l e3P o r ec l a s s i f i c a t i o no fo r g a n i c - r i c hs h a l ei nt h eu p p e rm e m b e ro fS h i m e n g o uf o r m a t i o ni nY u k as a g a 有机孔微裂缝 d 有机质微裂缝 图9页岩有机孑L 及微裂缝赋存形态与特征 F i g ．9M o r p h o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c so fo r g a n i cp o r e sa n dm i c l ’o f r a c t u r ei ns h a l e 4 ．4 ．3 裂缝 裂缝包括微裂缝、层问页理缝和构造裂缝。微裂 缝在页岩气体的渗流中具有重要作用，是连接微观孔 隙与宏观裂缝的桥梁，