湘中、湘東南拗陷泥頁巖層系儲(chǔ)層特征

梁家駒, 馬若龍, 步少峰, 劉文俊, 楊 成

(油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué)),成都 610059)

沉積盆地中，各地質(zhì)時(shí)期泥頁巖沉積約占總沉積物的80%，頁巖儲(chǔ)層主要由暗色富有機(jī)質(zhì)頁巖及以薄的夾層狀態(tài)存在的粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖等組成。不同頁巖儲(chǔ)層其巖石礦物組分、粒度、比表面積、生氣能力差異較大[1]。

泥頁巖儲(chǔ)集性能主要與其礦物組分有關(guān)：脆性礦物中石英較致密，減小了泥頁巖儲(chǔ)層中的原始孔隙及裂縫，方解石的膠結(jié)作用使泥頁巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間變?。坏瑫r(shí)石英和方解石含量的增加，使得儲(chǔ)層脆性提高，在外力作用下易形成天然裂縫和誘導(dǎo)裂縫，形成樹狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)縫。黏土礦物含量高的頁巖塑性強(qiáng)，以形成平面裂縫為主，不利于頁巖的后期改造；但黏土礦物顆粒更小，相同體積單位具有較多的微孔隙和較大的比表面積，對頁巖氣有較強(qiáng)的吸附能力。因此，理想的礦物組分應(yīng)綜合考慮黏土礦物與脆性礦物的含量，找到最有利的平衡點(diǎn)。

泥頁巖儲(chǔ)層具有低孔滲的物性特征，微孔隙和微裂縫是頁巖氣主要的儲(chǔ)集空間，基質(zhì)孔隙主要有殘余原生孔隙、成熟階段有機(jī)質(zhì)生烴形成的有機(jī)質(zhì)孔、絮狀礦物顆粒和晶粒之間的粒間孔、黏土礦物伊利石及不穩(wěn)定礦物(如長石、方解石)溶蝕形成的溶蝕孔、生物體的粒內(nèi)孔、礦物顆粒的粒內(nèi)孔和微裂縫等[2]。為了更好地評價(jià)頁巖的儲(chǔ)氣能力，對泥頁巖儲(chǔ)層的微孔隙、微裂縫的類型和結(jié)構(gòu)的研究具有重要的意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 工區(qū)概況

在構(gòu)造區(qū)劃上，湘中、湘東南地區(qū)同屬華南加里東褶皺帶，與湘西地區(qū)之間有一構(gòu)造過渡帶，通稱江南復(fù)背斜或江南古陸(圖1)。

湘中拗陷在大地構(gòu)造上位于華南褶皺系的北部，雪峰隆起南緣，主要由漣源凹陷、龍山凸起、邵陽凹陷、關(guān)帝廟凸起和零陵凹陷5個(gè)二級構(gòu)造單元組成。根據(jù)本區(qū)多期構(gòu)造變形特點(diǎn)和變形結(jié)果，將3個(gè)凹陷進(jìn)一步劃分為8個(gè)三級構(gòu)造單元(表1)。

一級二級三級雪峰東緣隆起湘中拗陷湘東南拗陷漣源凹陷龍山凸起邵陽凹陷關(guān)地廟凸起零陵凹陷衡山隆起九嶷山隆起桂耒凹陷桂汝隆起安仁隆起西北斷褶帶中部褶皺帶東部褶皺帶西部斷褶帶中部褶皺帶東部塊斷帶中部褶斷帶東緣斷褶帶常桂復(fù)式向斜永耒復(fù)式向斜

湘東南拗陷在行政區(qū)劃上位于湖南省郴州市永興縣、耒陽市、安仁縣、桂陽縣以及衡陽市常寧縣境內(nèi)。考慮區(qū)內(nèi)地層出露、巖漿活動(dòng)和褶皺斷裂特征，以燕山期構(gòu)造變形結(jié)果為依據(jù)，根據(jù)燕山-喜馬拉雅期構(gòu)造演化格局，將湘東南拗陷劃分為如下構(gòu)造單元：衡山隆起、九嶷山隆起、桂汝隆起、安仁隆起以及4個(gè)隆起之間的桂耒凹陷等5個(gè)二級構(gòu)造單元。桂耒凹陷又細(xì)分為常桂復(fù)式向斜、永耒復(fù)式向斜2個(gè)三級構(gòu)造單元(表1)。

1.2 區(qū)域構(gòu)造演化

湘中拗陷：是以下古生界變質(zhì)巖系為基底發(fā)展起來的以碳酸鹽巖為主夾碎屑巖為特征的準(zhǔn)地臺(tái)型沉積拗陷區(qū)[3,4]。

寒武系屬于廣海沉積，奧陶系以臺(tái)地斜坡相沉積為主，加里東期屬于揚(yáng)子地臺(tái)向東南緣的延伸部分，并由下古生界變質(zhì)巖系組成了湘中拗陷上古生界的基底，形成了近東西向隆凹相間的隔檔式構(gòu)造的基本格局。

中三疊世因太平洋板塊由南東向北西方向俯沖，激發(fā)了強(qiáng)烈的印支運(yùn)動(dòng)。海西—印支早期的陸表海沉積以升降運(yùn)動(dòng)為主要活動(dòng)方式，形成了典型臺(tái)地相沉積[5]，使湘中拗陷隨華南陸表海一道上升為陸地，主要經(jīng)歷了印支、燕山及喜馬拉雅3期構(gòu)造變形。

印支期的構(gòu)造變形演化是以寬緩的褶皺、明顯的斷裂、規(guī)模較大的巖漿侵入為主要特征[5]，形成寬緩的區(qū)域構(gòu)造。隔檔式構(gòu)造樣式最終定型，且局部凹陷內(nèi)形成了一系列軸向近東西方向的寬緩褶皺及斷層組合，奠定了湘中地區(qū)局部構(gòu)造格架。

燕山早期形成了軸向北東方向的成左行斜列構(gòu)造樣式展布的系列構(gòu)造帶，控制了湘中拗陷各凹陷和凸起上的次級構(gòu)造單元。晚燕山運(yùn)動(dòng)以塊斷升降運(yùn)動(dòng)為主要活動(dòng)方式。晚燕山-喜馬拉雅期地殼大幅度隆起，并迅速褶皺成山。喜馬拉雅早期運(yùn)動(dòng)主要為近東西向的擠壓作用，而晚期主要為近南北向擠壓，所以喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)總體表現(xiàn)為強(qiáng)烈擠壓和快速隆升[6]，造成本區(qū)普遍遭受強(qiáng)烈剝蝕。

湘東南拗陷：大地構(gòu)造上位于華南褶皺系的北部，西北以衡山隆起與湘中拗陷為界，東界為桂東-汝城隆起，南與桂中拗陷毗連，自中、晚三疊世以來歷經(jīng)了華南揚(yáng)子板塊與華夏板塊之間的贛湘桂大陸邊緣(加里東期)-板內(nèi)拗陷(海西-印支期)-板內(nèi)活化(印支-喜馬拉雅期)的多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)[6]，形成了東西向、南北向、北東向的復(fù)雜構(gòu)造體系。

加里東期主要是伴隨著地殼強(qiáng)烈的升降運(yùn)動(dòng)，基底斷裂加大，形成規(guī)模較大的逆斷層。沿著斷裂縫，巖漿活動(dòng)加劇。加里東末期地殼以上升活動(dòng)為主，海西初期則以地殼下降活動(dòng)為主，發(fā)生較輕微的區(qū)域變質(zhì)作用，構(gòu)成研究區(qū)不太固結(jié)的沉積基底，屬于較強(qiáng)烈的板內(nèi)活動(dòng)階段。加里東運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，全區(qū)隆起成山，接著經(jīng)受了剝蝕、夷平作用。早三疊世后至早侏羅世前發(fā)生的印支運(yùn)動(dòng)，伴隨著強(qiáng)烈的褶皺斷裂運(yùn)動(dòng)，基底斷裂，形成軸向北北西至北北東為主的過渡型走向逆斷層(為主)、正斷層等，有強(qiáng)烈的、規(guī)模較大的花崗巖漿活動(dòng)及小規(guī)模含礦熱液活動(dòng)[7]。

印支運(yùn)動(dòng)后，全區(qū)隆起，在中東部以走向北北東至南北向之垅狀山脈為主，間有大小不等的山間盆地。北部為相對凹陷區(qū)，衡陽斷陷盆地雛形開始形成。

燕山早期(侏羅紀(jì))早時(shí)以升降運(yùn)動(dòng)為主，伴隨著強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)，區(qū)域性的花崗巖大部分就是這個(gè)時(shí)期形成的；晚時(shí)以斷裂運(yùn)動(dòng)為主，褶皺運(yùn)動(dòng)次之，使早侏羅世沉積平緩，斷裂而成山，形成斷續(xù)型構(gòu)造盆地，單斜及過渡型拱狀褶皺，斷層以逆斷層為主，主要分布于西南部及中南部。隆起區(qū)經(jīng)受剝蝕，上述斷陷盆地進(jìn)一步斷陷，接受了碎屑、黏土等沉積。

燕山晚期(白堊紀(jì))早時(shí)以地殼下降活動(dòng)為主，晚時(shí)表現(xiàn)為斷裂及輕微的褶皺運(yùn)動(dòng)。在早期燕山運(yùn)動(dòng)期間繼續(xù)發(fā)展的衡陽斷陷盆地及該期形成的小型山間盆地進(jìn)一步斷陷，接受了初期以粗碎屑為主過渡到晚期以粉砂質(zhì)為主的沉積。

1.3 區(qū)域沉積特征

研究區(qū)不同時(shí)期沉積環(huán)境主要受到全球性海平面變化的影響，海進(jìn)海退及地殼抬升剝蝕導(dǎo)致其沉積相帶在平面上有一定的展布規(guī)律，連續(xù)性的半深水沉積環(huán)境下，可以發(fā)育巨厚的泥頁巖沉積，抬升過程中的溶蝕作用，又可以使得其孔隙條件變好，為頁巖氣的成藏提供了基礎(chǔ)條件。泥頁巖有機(jī)質(zhì)豐度與類型、發(fā)育程度等這些油氣形成條件的微觀特征，無一不受更高層次的海域沉積的宏觀條件控制[2]，這些宏觀地質(zhì)作用對頁巖層系的形成具有重要影響。

加里東運(yùn)動(dòng)末期，研究區(qū)的古輪廓為“一隆兩坳”，即湘中拗陷、零陵-株洲中央隆起、湘東南拗陷，這些拗陷和隆起均呈北東向相間排列[8]。寒武紀(jì)，研究區(qū)處于贛湘桂次深海和贛粵次深海之間，屬于半深—淺海相沉積。奧陶紀(jì)中國南方整體進(jìn)入擠壓環(huán)境，處于斜坡—半深海相。志留紀(jì)，處于古贛湘隆起區(qū)。

海西—印支期沉積了厚度很大的晚古生代地層。隨著全球性海進(jìn)海退的變化，研究區(qū)經(jīng)受了4次大規(guī)模海侵，湘中拗陷主要為臺(tái)地相-陸地邊緣相，湘東南拗陷發(fā)育典型的碳酸鹽巖臺(tái)地沉積環(huán)境，主要由臺(tái)地相-臺(tái)地邊緣相-陸棚淺海相-臺(tái)間裂陷盆地相等構(gòu)成。其中臺(tái)地相主要發(fā)育開闊臺(tái)地相、局限臺(tái)地相及凹槽臺(tái)地相帶，陸地邊緣相則包括潮坪和濱岸沼澤2個(gè)相帶，縱向上分為4套沉積旋回。每套旋回從初始的低水位體系域開始，經(jīng)過海進(jìn)的過程，發(fā)展為高水位體系域，同時(shí)也是海域面積不斷擴(kuò)大、水體變深的過程[5]。各種生物大量繁殖，為泥頁巖提供了有機(jī)質(zhì)來源。依據(jù)海水深度的不同，可以劃分為不同的相帶，其主要沉積環(huán)境、沉積速率、沉積物的成分都不同。在浪基面之下的相對深水低能區(qū)域內(nèi)，受到潮汐與波浪作用的影響很小，發(fā)育臺(tái)地海盆相，沉積地層主要是泥頁巖、泥灰?guī)r，沉積物中的有機(jī)碳含量很高，主體沉積由淺水碎屑巖沉積變?yōu)樯钏妓猁}巖沉積；同時(shí)海底發(fā)生基底斷裂作用，開始呈現(xiàn)開闊臺(tái)地和凹槽臺(tái)地相間的沉積格局。開闊臺(tái)地和凹槽臺(tái)地相帶是主要的泥頁巖沉積相區(qū)，其含灰質(zhì)的泥頁巖也是研究區(qū)主要的泥頁巖類型。

對于水體相對較淺處于浪基面之上的臺(tái)坪、潮坪相區(qū)，受到高能量海浪的影響，其沉積物以含少量泥質(zhì)的碳酸鹽為主，有機(jī)質(zhì)豐度并不高，主要發(fā)育有含泥質(zhì)的灰?guī)r和含砂泥巖[7-9]。

2 泥頁巖的巖石學(xué)特征

2.1 巖石類型

根據(jù)薄片鑒定結(jié)果，泥頁巖類型主要有深灰色泥巖、灰黑色頁巖、深灰色灰質(zhì)泥巖、含粉砂炭屑泥質(zhì)巖和深灰色粉砂質(zhì)泥巖等。

泥盆系佘田橋組泥頁巖類型較豐富，可見黑色碳質(zhì)泥巖、富海綿骨針泥巖、含碳質(zhì)粉砂泥晶灰?guī)r、含云生物屑泥晶灰?guī)r。泥盆系棋梓橋組泥頁巖類型包括黑色碳質(zhì)泥巖、含粉砂碳質(zhì)泥巖。石炭系大塘階測水段泥頁巖包括黑色碳質(zhì)泥巖、含云泥質(zhì)巖、含粉砂泥質(zhì)巖、夾粉砂紋層泥巖、含鈣斑泥質(zhì)巖等。二疊系龍?zhí)督M、大隆組泥頁巖包括黑色碳質(zhì)泥巖、含碳粉砂質(zhì)泥巖、泥晶灰?guī)r、含炭屑泥質(zhì)巖等(圖2)。

2.2 礦物組成

泥頁巖層是超低孔滲的儲(chǔ)層，微孔隙是主要的儲(chǔ)集空間，滲透率極低，在實(shí)際的勘探開發(fā)中，除了像常規(guī)油氣一樣考慮孔滲條件以外，更為重要的是需要分析其礦物成分。實(shí)際開發(fā)中需要壓裂造縫，改善泥頁巖的物性，所以礦物組分研究是泥頁巖儲(chǔ)層研究中不可或缺的部分，更是頁巖氣藏能否開發(fā)的關(guān)鍵條件。

研究區(qū)泥頁巖礦物成分復(fù)雜，黏土礦物含量較高，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于18%～75%之間，平均達(dá)40.7%。石英、長石、方解石、白云石等碎屑礦物和自生礦物含量變化較大，石英的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在7%～51%之間，平均為31%；方解石的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21.7%。除了個(gè)別樣品的長石和白云石含量較高以外，其余樣品均較低，部分樣品還含有代表還原環(huán)境的黃鐵礦(圖3)。

黏土礦物含量很高的泥頁巖在構(gòu)造應(yīng)力的作用下，易產(chǎn)生塑性變形。而脆性礦物含量高，則易形成天然裂隙和誘導(dǎo)裂隙，有利于頁巖氣從泥頁巖中解吸出來[10]。研究表明，美國沉積盆地中頁巖氣高產(chǎn)的主要原因，除了具有很高的含氣量外，泥頁巖的脆性礦物含量很高。

圖2 湘中拗陷、湘東南拗陷主要泥頁巖類型Fig.2 Main shale types in the Xiangzhong depression and Xiangdongnan depression(A)碳質(zhì)泥巖,二疊系龍?zhí)督M; (B)富海綿骨針泥巖,泥盆系佘田橋組; (C)泥巖夾粉砂紋層,石炭系大塘階測水段; (D)含粉砂碳質(zhì)泥巖，泥盆系棋梓橋組

圖3 全巖粉晶X射線衍射礦物成分圖Fig.3 The mineralogical compositions obtained by the whole-rock powder X-ray diffractometry

黏土礦物對于孔隙的演化和保存具有重要作用。黏土礦物因?yàn)轭w粒更加細(xì)小，相同體積的情況下具有更多的微孔隙和較大的比表面積。頁巖氣的主要成分就是烴類中分子量最小的甲烷，所以對頁巖氣有較強(qiáng)的吸附能力。研究區(qū)具有較高的黏土礦物含量，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)40.7%，有利于頁巖氣的吸附，其含氣量較大。美國東部主力頁巖氣產(chǎn)區(qū)的石英含量都很高，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)大都在40%以上[11]。而研究區(qū)石英含量變化范圍很大，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)只有31%；但是和長石、方解石、白云石以及黃鐵礦等脆性礦物總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以達(dá)到57%，這對于泥頁巖儲(chǔ)層的壓裂開發(fā)十分有利(表2)。

表2 北美頁巖與研究區(qū)頁巖石英含量對比Table 2 The comparison of the quartz content in the North American shale with that in the shale of study area

圖4 湘中拗陷泥頁巖巖石學(xué)特征Fig.4 Shale petrography in the Xiangzhong depression

從湘中拗陷泥頁巖礦物組成三角圖上可以看出泥頁巖的礦物組成有2種類型(圖4)，一類泥頁巖的礦物組分主要為黏土礦物和脆性礦物(石英+長石+黃鐵礦)，碳酸鹽礦物含量極低，幾乎不含方解石和白云石；而另一類泥頁巖碳酸鹽礦物含量較高，而黏土礦物含量相對第一類來說要低。湘東南拗陷除了大隆組的一個(gè)泥頁巖樣品以外，其余泥頁巖樣品均含有一定量的碳酸鹽礦物(圖5)。

圖5 湘東南拗陷泥頁巖巖石學(xué)特征Fig.5 Shale petrography in the Xiangdongnan depression

3 泥頁巖儲(chǔ)集空間特征

3.1 泥頁巖宏觀物性特征

野外采集的樣品因近地表遭受風(fēng)化淋濾作用，導(dǎo)致裂隙發(fā)育且有機(jī)質(zhì)、礦物組分流失，測得孔隙度較大，但也能相對地反映泥頁巖儲(chǔ)層的物性優(yōu)劣。研究區(qū)孔隙度均值達(dá)到7.0%，孔隙度分布在0.5%～17.2%之間，>2%的孔隙度約占85.7%，其中2%～7%之間的孔隙度約占48.5%，7%～10%的約占0.06%，>10%的約占31.4%(圖6)?？紫抖扰c滲透率之間具有較好的相關(guān)性，泥頁巖一般隨著孔隙度的增加，滲透率隨之增加；同時(shí)裂縫發(fā)育的部分，滲透率會(huì)更好。湘東南拗陷泥頁巖孔隙度平均值為7.04%，湘中拗陷泥頁巖孔隙度平均值為7.17%，孔滲差別不大。

圖6 湘中拗陷、湘東南拗陷泥頁巖儲(chǔ)層孔隙度大小分布圖Fig.6 Distribution of the shale porosity size in the Xiangzhong depression and Xiangdongnan depression

3.2 儲(chǔ)集空間類型

根據(jù)場發(fā)射掃描電鏡觀察，揭示出研究區(qū)泥頁巖微孔隙類型如下(表3)：大塘階測水段微孔隙類型主要是晶內(nèi)微孔、溶蝕孔、割理縫，局部可見呈孤立狀分布的微孔，微氣孔呈橢圓狀，邊緣見撕裂，見裂縫充填方解石，局部黃鐵礦呈單體和霉球狀，局部長石溶蝕為粒內(nèi)溶孔。佘田橋組泥頁巖微孔隙類型主要是晶間孔、粒間微孔、溶蝕孔、粒緣微縫，局部可見片狀黏土礦物伊利石晶間微孔、粒間蒙脫石呈蜂窩狀，地表暴露溶蝕，見褐鐵礦。棋梓橋組泥頁巖微孔隙類型主要是粒間微孔，可見霉球狀黃鐵礦。跳馬澗組泥頁巖微孔隙類型主要是粒間微孔、溶蝕孔、粒緣微縫，溶蝕孔充填自生石英，晶間微孔發(fā)育。二疊系泥頁巖微孔隙類型主要是粒間微孔、溶蝕孔、微裂縫，黏土礦物卷曲變形，粒間微孔發(fā)育，見粒緣縫及黏土礦物張開縫，局部見方解石晶體附著表面，溶蝕孔充填瀝青。

研究區(qū)總體上主要的孔隙類型為存在于礦物顆粒和晶粒之間的粒間孔、存在于顆粒內(nèi)部的粒內(nèi)孔及有機(jī)質(zhì)溶蝕形成的孔隙[12]。基質(zhì)孔隙有殘余原生孔隙、大粒礦物顆粒之間形成的格架孔、有機(jī)質(zhì)生烴形成的微孔隙、黏土礦物伊利石化形成的微孔隙和不穩(wěn)定礦物(如長石、方解石)溶蝕形成的溶蝕孔、生物死亡后殘留的生物體腔孔、大型和小型裂縫及微裂縫等(圖7、圖8)。

3.3 孔徑及比表面積

相同體積情況下如果具有較多的微孔隙和較大的比表面積，就對頁巖氣有較強(qiáng)的吸附能力。研究區(qū)頁巖比表面積平均為5.189 m2/g，主要分布在1.068～11.638 m2/g范圍之間(圖9)。以單位質(zhì)量的樣品吸附相對壓力最大時(shí)對應(yīng)的吸附量作為孔體積(質(zhì)量體積)，質(zhì)量體積分布在0.002～0.045 mL/g之間，平均為0.012 4 mL/g，孔徑分布在3.349～34.273 nm之間，平均為10.123 nm(圖10)，可知泥頁巖儲(chǔ)層的孔隙以小孔為主。其微孔的質(zhì)量體積分布范圍在0.000 5～0.004 3 mL/g之間，平均為0.001 9 m2/g，微孔隙占的體積很小。

從層位上來看，二疊系大隆組、龍?zhí)督M比表面積值相對較大，而石炭系大塘階測水段、泥盆系佘田橋組的孔徑最大。比表面積大的泥頁巖，其吸附天然氣的能力較強(qiáng)；而主要孔徑較大的泥頁巖，其儲(chǔ)存游離氣的能力則較強(qiáng)。

3.4 孔喉特征

在研究泥頁巖孔喉分布特征時(shí)，將泥頁巖樣品在液氮中進(jìn)行等溫物理吸附-解吸過程，得到等溫條件下的吸附-解吸曲線和平均孔徑數(shù)據(jù)。選用多點(diǎn)BET模型線性回歸算出樣品的比表面積，根據(jù)DFT模型計(jì)算得到孔喉直徑分布、孔隙體積等參數(shù)。

根據(jù)吸附-解吸曲線類型可以判別樣品的孔隙特點(diǎn)。當(dāng)壓力低于氣體的臨界壓力時(shí)，對于中孔與大孔，首先發(fā)生多層吸附；相對壓力更高時(shí)，則發(fā)生毛細(xì)管凝聚，形成類似液體的彎液面[13]。根據(jù)不同樣品的解吸曲線對比，總結(jié)為2類曲線變化形態(tài)：一類是緩慢下降型，下降幅度幾乎不變(圖11-A)；另一類是先下降至某一值，穩(wěn)定一段時(shí)間后，再快速下降至另一值，之后緩慢下降(圖11-B)。從兩種曲線類型分析可知，龍?zhí)督M泥頁巖樣品的孔喉大小和排列相對都很規(guī)則，而大塘階測水段的泥頁巖樣品孔喉尺寸和排列相對不規(guī)則，孔隙形態(tài)復(fù)雜。

圖8 湘中拗陷與湘東南拗陷泥頁巖層系裂縫發(fā)育特征Fig.8 The development characteristics of the fractures of the shale layer system in the Xiangzhong depression and Xiangdongnan depression(A)大型裂縫(5～8 m); (B)小型裂縫(穿層裂縫0.3～1 m); (C)微裂縫(225～303 nm); (D)微裂縫(567 nm～1.15 μm)

圖9 湘中拗陷與湘東南拗陷泥頁巖儲(chǔ)層比表面積分布圖Fig.9 The distribution of the shale reservoir specific surface area in the Xiangzhong depression and Xiangdongnan depression

圖10 湘中拗陷與湘東南拗陷泥頁巖儲(chǔ)層孔徑分布圖Fig.10 The pore size distribution of the shale reservoirs in the Xiangzhong depression and Xiangdongnan depression

圖11 湘中拗陷與湘東南泥頁巖等溫吸附-解吸曲線圖譜Fig.11 The isothermal adsorption-desorption curves of the shale in the Xiangzhong depression and Xiangdongnan depression(A)龍?zhí)督M野外樣品; (B)大塘階測水段野外樣品

整個(gè)研究區(qū)絕大部分泥頁巖樣品的吸附-解吸曲線都比較平緩，在形態(tài)上整體呈反“S”形，說明泥頁巖的孔喉分選較好，有利于頁巖氣在泥頁巖儲(chǔ)層中滲流，便于將來頁巖氣開發(fā)。

4 結(jié) 論

湘中拗陷與湘東南拗陷泥頁巖礦物成分復(fù)雜，除均含有黏土礦物、石英、斜長石、鉀長石、方解石、白云石等礦物外，大部分還含有黃鐵礦，部分含有石膏，說明泥頁巖沉積于缺氧的還原環(huán)境。脆性礦物平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)已達(dá)50%以上，有利于頁巖氣儲(chǔ)層將來的壓裂改造。

經(jīng)場發(fā)射環(huán)境掃描電鏡儀測試泥頁巖主要的微孔隙類型有：格架孔、溶蝕孔、有機(jī)質(zhì)孔、生物體腔孔和微裂縫等，此為頁巖氣賦存和吸附的主要空間。絕大部分樣品的吸附-解吸曲線都比較平緩，在形態(tài)上整體呈反“S”形，說明泥頁巖的孔喉分選較好，有利于頁巖氣在泥頁巖儲(chǔ)層中滲流，便于將來頁巖氣的開發(fā)。

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