東營凹陷古近系頁巖成巖事件及其對頁巖儲集空間發(fā)育特征的影響

張 順，劉惠民，王永詩，張守鵬，張奎華，王 敏，王 勇，傅愛兵，包友書

（1.中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營257015；2.中國石化勝利油田分公司油氣勘探管理中心，山東東營257001；3.中國石化勝利油田分公司，山東東營257000）

1 地質(zhì)學(xué)背景及問題的提出

東營凹陷作為渤海灣盆地斷陷湖盆的典型，是勝利油田的重要工區(qū)。沙四段沉積中晚期—沙三段沉積早期是東營凹陷強(qiáng)烈斷陷期［1-3］，沙四段沉積中晚期，氣候由沉積早期的干旱開始變濕潤，降水量增加，盆地下沉，水域面積擴(kuò)大，湖水鹽度較高，屬于常年閉流湖性質(zhì)；沙三段沉積早期，氣候濕潤，湖盆范圍增大，盆地斷陷作用增強(qiáng)，可容空間較大［2-6］。廣泛分布的深水-半深水環(huán)境為頁巖等細(xì)粒物質(zhì)的沉積提供了有利的條件與場所，因此，東營凹陷的頁巖儲層主要發(fā)育在沙四段上亞段及沙三段下亞段。伴隨頁巖油氣勘探工作的開展，已在東營凹陷鉆探3口頁巖油專探井（LY1井、FY1井和NY1井），開展了系統(tǒng)取心和分析化驗工作，并對老井進(jìn)行了復(fù)查。隨著細(xì)粒沉積學(xué)和非常規(guī)儲層地質(zhì)學(xué)理論研究的不斷深入［7-11］，東營凹陷頁巖油的相關(guān)基礎(chǔ)研究工作一直在持續(xù)推進(jìn)［12-14］。

與中國頁巖氣勘探成果比較，近些年中國頁巖油勘探形勢嚴(yán)峻，有效儲層的識別和有利層段的確定是制約頁巖油勘探突破的重要地質(zhì)因素，而僅識別表征儲層孔隙和微裂縫并不能真正有效地指導(dǎo)頁巖油勘探［15］。頁巖與砂巖在孔隙骨架的穩(wěn)定性、成巖礦物轉(zhuǎn)化程度、成巖流體來源與數(shù)量等方面均有較大差異，頁巖系統(tǒng)相對封閉，在地層溫壓條件下，細(xì)粒物質(zhì)對成巖環(huán)境的響應(yīng)更為直接快速，控制著儲集空間及其組合類型的發(fā)育與演化，這也使得頁巖的成巖事件及孔隙演化成為近幾年油氣地質(zhì)研究的熱點和難點［15-18］。回顧頁巖成巖作用研究歷程，1980年至1995年，關(guān)于頁巖成巖的研究主要集中在自生黏土礦物沉淀及轉(zhuǎn)化［19-20］；2000年至2010年，伴隨頁巖氣革命興起，北美學(xué)者針對海相頁巖成巖作用進(jìn)行了研究，認(rèn)為壓實、膠結(jié)以及黏土、石英等富硅礦物集合體對孔隙類型及儲層的品質(zhì)有重要影響［21-25］。近幾年，部分專家學(xué)者已經(jīng)開始研究細(xì)粒沉積、成巖與頁巖儲層之間的關(guān)系［15-18］。為此，筆者以東營凹陷沙四段上亞段—沙三段下亞段頁巖儲層為研究對象，從儲層基本特征入手，研究頁巖關(guān)鍵成巖事件，剖析成巖事件對頁巖儲層尤其是對儲集空間發(fā)育特征的影響，以期為頁巖有利儲集層段和有利勘探目標(biāo)的選取提供依據(jù)。

2 頁巖儲層基本特征

2.1 架構(gòu)礦物和巖石類型多樣

東營凹陷古近系頁巖以定向組構(gòu)占絕對主導(dǎo)，碳酸鹽礦物紋層與黏土礦物紋層在垂向上的疊置是最常見的紋層組合類型［26-27］，具有很強(qiáng)的韻律性或旋回性（圖1）。400個樣品的X射線全巖礦物分析結(jié)果表明：東營凹陷頁巖儲層巖石礦物混雜（表1），石英平均含量為27%；黏土礦物平均含量為29%，主要為伊利石，其次為伊/蒙混層，少許高嶺石和綠泥石；碳酸鹽礦物平均含量為40%，主要包括（鐵）方解石和（鐵）白云石及少量菱鐵礦，前兩者含量分別為6%～79%和3%～88%。此外還有少量黃鐵礦（平均含量小于2%）和硬石膏（平均含量為2%～7%）。

表1 東營凹陷FY1井頁巖主要巖相類型及其特征參數(shù)Table1 Main lithofacies types and characteristics of shale in Well FY1，Dongying Sag

參照姜在興等的巖相劃分方案［28］，東營凹陷古近系頁巖主要發(fā)育富有機(jī)質(zhì)紋層狀灰質(zhì)泥巖、富有機(jī)質(zhì)紋層狀泥質(zhì)灰?guī)r、層狀灰質(zhì)泥巖、層狀泥質(zhì)灰?guī)r、脈狀亮晶灰?guī)r（方解石含量大于60%）、紋層狀泥質(zhì)或灰質(zhì)白云巖等巖相類型，此外還發(fā)育少量頁狀黏土巖（黏土礦物含量大于50%）、塊狀灰質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖等。

2.2 熱演化成熟度中等

有機(jī)質(zhì)含量普遍較高，總有機(jī)碳含量主要為2.27%～6.70%。干酪根顯微組分主要為腐泥組和鏡質(zhì)組，鏡質(zhì)組反射率（Ro）主要為0.51%～0.90%，沙三段下亞段鏡質(zhì)組反射率普遍小于沙四段上亞段。最高熱解峰溫（Tmax）主要為433～448℃，少量樣品低于430℃。熱解殘留烴含量主要為3～5 mg/g，部分熱解烴含量普遍高于熱解殘留烴含量，生烴潛量主要為22～30 mg/g，總體上，沙三段上亞段頁巖生烴能力強(qiáng)［26-27］。不同類型巖相有機(jī)地化指標(biāo)存在較大差異（表1）。

2.3 不同巖相的孔隙類型和物性特征差異大

架構(gòu)礦物類型的復(fù)雜決定了孔隙類型的多樣。粒間孔主要指石英等礦物顆粒之間的孔隙；伊利石化過程中產(chǎn)生的微孔隙，是黏土礦物晶間孔的重要組成部分，含烴黏土中有不同程度的擴(kuò)徑現(xiàn)象；與碳酸鹽礦物成巖作用有關(guān)的孔隙包括重結(jié)晶晶間孔（縫）和（鐵）白云石晶間孔，孔徑從幾百納米到十幾微米不等。有機(jī)質(zhì)孔主要分布于干酪根邊緣區(qū)域，呈串珠狀（孔徑多小于5.0 μm）、微裂縫狀（開度為0.1～0.5 μm）。溶蝕孔在掃描電鏡下極易辨認(rèn)，多呈蜂窩狀或串珠狀分布于礦物表面和內(nèi)部，孔徑多為1.0～2.5 μm，最大可達(dá)5.0 μm［18］。部分孔隙與微裂縫難以區(qū)分，具有一體化的特征。游離相油主要分布在微孔隙與裂縫中，而吸附相態(tài)的油氣聚集主要受控于頁巖有機(jī)質(zhì)及顆粒表面物質(zhì)的吸附作用。

利用核磁共振T2譜法以及氦氣法等測定不同巖相的孔隙度，總體上紋層狀巖相孔隙度較高，尤其是紋層狀泥質(zhì)灰?guī)r相物性普遍較好，紋層特征不顯著的巖相類型孔隙度偏低。不同層段及不同成巖環(huán)境的脈狀亮晶灰?guī)r樣品孔隙度差異較大，如表1中FY1-7和FY1-10巖樣。

3 主要成巖事件

成巖事件指成巖的過程、順序和強(qiáng)度等，一般具有繼承性和共存性，即同一巖石中可發(fā)生多個成巖事件，且不同成巖階段可連續(xù)發(fā)生同一成巖事件［29］。綜合宏觀、微觀測試手段（巖石薄片和樣品掃描電鏡觀察及電子探針元素分析）和有機(jī)地化參數(shù)，發(fā)現(xiàn)東營凹陷古近系頁巖經(jīng)歷了壓實、黏土礦物脫水、膠結(jié)、重結(jié)晶、白云石化、溶蝕、有機(jī)質(zhì)生烴等成巖事件［15，18］，整體處于中成巖階段，少數(shù)進(jìn)入晚成巖階段（圖2）。頁巖埋藏成巖過程中，黏土礦物類型轉(zhuǎn)化、碳酸鹽礦物重結(jié)晶以及有機(jī)質(zhì)持續(xù)生烴、酸性溶蝕等是頁巖成巖史中的關(guān)鍵成巖事件（圖3），具有跨成巖階段、持續(xù)時間長等特征（圖2），無機(jī)和有機(jī)成巖事件協(xié)同和匹配也是頁巖成儲的重要因素。限于篇幅，本文重點分析方解石等碳酸鹽礦物重結(jié)晶、有機(jī)質(zhì)生烴和酸性溶蝕等關(guān)鍵成巖事件。

圖2 東營凹陷古近系頁巖成巖演化特征（據(jù)文獻(xiàn)［15］修改）Fig.2 Characteristics of diagenetic evolution of Paleogene shale，Dongying Sag（modified according to reference［15］）

圖3 東營凹陷頁巖儲層中主要成巖事件及相關(guān)孔隙類型Fig.3 Main diagenetic events and related pore types in shale reservoir，Dongying Sag

3.1 方解石等碳酸鹽礦物重結(jié)晶

方解石的重結(jié)晶在泥晶灰?guī)r中極為普遍?；夷喑练e物中的文石和高鎂方解石經(jīng)新生變形作用轉(zhuǎn)變?yōu)榈玩V方解石，伴隨頁巖埋深增大和成巖流體性質(zhì)改變，方解石呈現(xiàn)逐漸從泥、微晶狀態(tài)到重結(jié)晶的變化特征（圖1，圖2）。在巖心尺度上，亮晶方解石礦物呈脈體［30］、透鏡體狀展布，單層多由若干個不連續(xù)的透鏡體組成（圖1c），脈體寬度為2～10 mm。鏡下觀察亮晶方解石呈馬牙狀和板狀等（圖3b）；陰極發(fā)光薄片照片清楚地顯示方解石生長具有期次的特征（圖3f），晶粒碳酸鹽礦物結(jié)晶程度良好，晶粒粗大，干凈明亮，與周圍黏土質(zhì)礦物界線清晰（圖3d—3f）。

一般地，成巖作用越強(qiáng)，δ18O值越低，成巖溫度越高［31-32］，研究區(qū)4個亮晶方解石樣品的δ18O值分別為-12.52‰（VPDB），-11.82‰（VPDB），-12.13‰（VPDB）和-11.64‰（VPDB），與埋深相近的泥晶灰?guī)r樣品-8.09‰（VPDB）相比，呈現(xiàn)高負(fù)值特征；而亮晶方解石樣品的δ13C值大于3.9‰（VPDB），普遍較高。因此，亮晶方解石是成巖后期的產(chǎn)物，且方解石的重結(jié)晶作用與高有機(jī)質(zhì)含量（總有機(jī)碳含量大于2%）密切相關(guān)，從中成巖中期持續(xù)到晚成巖階段。

3.2 有機(jī)質(zhì)生烴和酸性溶蝕

有機(jī)質(zhì)生烴演化作用是頁巖儲層與常規(guī)碎屑巖儲層成巖作用最大的區(qū)別。前人研究結(jié)果表明，沙四段沉積晚期咸化環(huán)境發(fā)育的頁巖中多數(shù)有機(jī)質(zhì)為非共價鍵締合結(jié)構(gòu)，活化能低于淡水環(huán)境［2，26］，因此，沙四段上亞段頁巖生排烴早且生烴周期較長，在2 500 m就進(jìn)入排烴門限，而沙三段下亞段頁巖在3 000 m以深才開始排烴（圖4）。鏡質(zhì)組反射率作為常用的演化程度標(biāo)志，其對應(yīng)的埋深、原油密度及黏度的指標(biāo)意義更甚于其本身。當(dāng)0.8%＞Ro＞0.6%、埋深為3 000～3 500 m時，頁巖儲層含油飽和度隨成熟度和埋深增大迅速增高，原油總烴含量逐漸增高，非烴+瀝青質(zhì)含量降低，密度和黏度降低明顯，頁巖儲層大規(guī)模排烴；當(dāng)Ro＞0.8%、埋深超過3 600 m時，頁巖儲層含油飽和度隨成熟度和埋深增大而逐漸下降，原油總烴含量大于非烴+瀝青質(zhì)含量，原油輕重比例迅速增加，黏度穩(wěn)定至低值。

頁巖排出含烴流體的同時也伴隨著大量有機(jī)酸的排出，在產(chǎn)生有機(jī)質(zhì)孔的同時，酸性溶蝕作用對易溶礦物的最終成巖面貌至關(guān)重要。由于源儲一體的特點，鄰近有機(jī)質(zhì)部分的不穩(wěn)定礦物的溶蝕現(xiàn)象較為普遍，且長石含量較低，因此東營凹陷頁巖溶蝕現(xiàn)象更多見于方解石和白云石等碳酸鹽礦物晶體邊緣及內(nèi)部，通常呈階狀、洞狀、港灣狀和縫狀溶蝕（圖3，圖4）。溶蝕強(qiáng)度取決于有機(jī)質(zhì)生烴排酸強(qiáng)度、碳酸鹽礦物與有機(jī)質(zhì)的賦存狀態(tài)、流體環(huán)境的通暢程度等。

圖4 東營凹陷FY1井出油井段（局部）巖心及微觀孔（縫）特征Fig.4 Core scanning and microscopic pores（fractures）of oil display interval（local）in Well FY1，Dongying Sag

4 成巖事件對儲集空間發(fā)育特征的影響

頁巖儲層孔隙度及孔徑主要受控于架構(gòu)礦物和有機(jī)質(zhì)的含量；孔隙度與長英質(zhì)礦物（長石+石英）含量、有機(jī)質(zhì)含量均呈線性正相關(guān)關(guān)系，大孔徑（超過30 nm）的孔隙發(fā)育程度與碳酸鹽礦物含量呈正相關(guān)關(guān)系［18］。因此，頁巖中碳酸鹽礦物的成巖事件及有機(jī)質(zhì)生烴對頁巖儲層質(zhì)量及孔隙發(fā)育演化有重要影響。本文重點討論關(guān)鍵成巖事件及其匹配對頁巖有效儲集空間形成的影響。

4.1 方解石重結(jié)晶部分溶蝕形成有效的儲集空間組合

勘探實踐證實，東營凹陷FY1井3 075～3 296 m測井解釋為油層，試油數(shù)據(jù)顯示3 197.0～3 213.5 m為出油層段，該層段總有機(jī)碳含量較高，為3.5%～4.3%；有效孔隙度較高，為4.8%～5.0%；可動流體孔隙度為1.0%～1.3%。對該出油層段進(jìn)行巖心掃描，主要巖相類型為富有機(jī)質(zhì)紋層狀灰質(zhì)泥巖和富有機(jī)質(zhì)脈狀亮晶灰?guī)r。其中由方解石重結(jié)晶作用形成的白色亮晶方解石脈十分發(fā)育，方解石重結(jié)晶部分與富有機(jī)質(zhì)黏土層部分疊置形成層偶，累積厚度超過該井段厚度的50%（圖4a）。

FY1井3 197.0～3 213.5 m頁巖儲層的方解石重結(jié)晶部分主要具有以下特征：埋深普遍大于3 000 m；與富有機(jī)質(zhì)黏土伴生（圖4a，4c）；晶粒多呈垂直于紋層方向生長的晶柱狀（圖4d—4f）；具有明顯重結(jié)晶的性質(zhì)；亮晶方解石間有機(jī)質(zhì)富集；重結(jié)晶形成解理縫及晶間溶蝕孔（圖4d）。碳酸鹽晶粒形成的架構(gòu)空間，以及伴隨生排烴過程的溶蝕作用形成碳酸鹽礦物內(nèi)部溶蝕孔，均增加了儲層孔隙度。相關(guān)研究已證實亮晶灰?guī)r為東營凹陷頁巖油優(yōu)勢有利巖相［5］，主要儲集空間類型為黏土礦物晶間縫、方解石重結(jié)晶晶間孔、方解石解理縫、溶蝕孔（圖4c—4h）和有機(jī)質(zhì)孔。從儲集有效性方面，溶蝕孔和黏土礦物晶間孔及有機(jī)質(zhì)孔是有效的儲集空間組合。但本次研究發(fā)現(xiàn)，不同層段的脈狀亮晶灰?guī)r樣品孔隙度差異較大，堿性成巖流體環(huán)境的亮晶灰?guī)r晶間孔和微裂縫發(fā)育欠佳。

3 000～3 600 m是東營凹陷頁巖排酸的高峰深度區(qū)間，有機(jī)質(zhì)持續(xù)生烴能力強(qiáng)，成巖流體環(huán)境偏酸性。當(dāng)埋深超過3 600 m時，有機(jī)質(zhì)成熟度大于0.8%，頁巖成巖演化進(jìn)入中成巖階段后期，當(dāng)埋深大于4 200 m時，進(jìn)入熱裂解生凝析氣階段?？傮w上，中成巖階段后期，有機(jī)質(zhì)生烴能力減弱，排酸量驟減，成巖流體環(huán)境由酸性變?yōu)椋ㄈ酰A性，儲集空間類型減少，孔徑和孔體積變小，并逐步進(jìn)入穩(wěn)定滯變階段。由于碳酸鹽重結(jié)晶不再接受酸性流體溶蝕，而石英等的堿性溶蝕又不足以彌補(bǔ)酸性溶蝕的衰減，此時，堿性成巖流體環(huán)境中的重結(jié)晶作用對孔隙的發(fā)育演變起到破壞作用。這也是表1中FY1-7與FY1-10為同類巖相，孔隙度卻差別較大的主要原因。

4.2 成巖事件與層理縫的發(fā)育演化

紋層發(fā)育是陸相深水頁巖的普遍特征，紋層層理間的裂縫，即層理縫（或?qū)娱g縫、順層縫），一直被視為重要的油氣儲集空間和滲流通道，對油氣存儲和運移具有重要意義。但關(guān)于這類儲集空間，在定義和成因上存在分歧［33-34］。筆者對東營凹陷4個洼陷近300個普通巖石薄片及100個熒光薄片進(jìn)行觀察，重點對紋層發(fā)育、層理特征顯著的樣品進(jìn)行分析測試。結(jié)果表明，微裂縫以水平超壓水力裂縫為主，裂縫內(nèi)充填瀝青等；除了在亮晶方解石紋理間裂縫較發(fā)育外，諸多層理縫實為薄片制備過程導(dǎo)致的假縫，層理縫發(fā)育程度可能遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)認(rèn)識。

一般地，在以拉張或走滑拉張為主要構(gòu)造背景的盆地中，超壓裂縫的開啟需要克服上覆地層壓力及巖石抗張強(qiáng)度。MAGARA認(rèn)為流體壓力大于靜水壓力的1.42倍時超壓裂縫形成［35］。SHI等認(rèn)為這個倍數(shù)要達(dá)到1.9［36］。主流觀點認(rèn)為，超壓盆地流體壓力達(dá)到靜巖壓力的70%～90%，超壓裂縫才能開啟［37］。生烴、欠壓實及黏土礦物轉(zhuǎn)化使孔隙流體承擔(dān)了原本巖石顆粒該承擔(dān)的部分，造成超壓，從而促使水平裂縫開啟。對于埋深較小的沙一段泥巖，上覆巖層壓力小，層理縫開啟較為普遍。但當(dāng)埋深較大時，提供超壓的孔隙流體依存于骨架礦物顆粒的支撐作用。東營凹陷頁巖層系埋深普遍大于3 000 m，上覆巖層壓力大。假設(shè)上覆巖層巖石密度為2.6 kg/m3，埋深為3 000 m，上覆巖層壓力為78 MPa，斯倫貝謝公司對NY1井該深度段實測巖層壓力為75 MPa，東營凹陷3 000 m剩余地層壓力最大約為 32 MPa［38-39］，由此得到地層壓力系數(shù)約為 2.4，這明顯與東營凹陷古近系實際地層壓力分布特征不符［40-41］。因此，當(dāng)埋深大于3 000 m時，上覆巖層壓力大，單純靠流體超壓無法克服上覆巖層壓力將裂縫撐開。層理縫的本質(zhì)應(yīng)是近水平超壓縫，裂縫的開啟主要與超壓及超壓引起的滲流力有關(guān)。不可否認(rèn)的是，特殊的層理構(gòu)造提供了裂縫進(jìn)一步延伸和開啟的基礎(chǔ)，但當(dāng)埋深較大時，層理縫大量發(fā)育還需要其他重要條件。

對于重結(jié)晶形成的亮晶灰?guī)r，層理縫往往是晶體未長滿的部分，形成了相對通暢的流體環(huán)境，便于后期酸性流體對方解石重結(jié)晶部分的溶蝕改造，也可能是有機(jī)質(zhì)紋層伴隨生烴作用發(fā)生的體積虧空，造成有機(jī)質(zhì)紋層不連續(xù)。除了方解石重結(jié)晶作用形成的灰?guī)r外（圖5a—5c），東營凹陷廣泛發(fā)育的富有機(jī)質(zhì)紋層狀泥質(zhì)微晶和泥晶灰?guī)r中也普遍發(fā)育紋層的溶蝕現(xiàn)象（圖5d，5g）。氣候控制下沉積環(huán)境的周期性變化形成了硅質(zhì)層與鈣質(zhì)層疊置，近水平層理裂縫較發(fā)育，背散射電子圖像裂縫內(nèi)顯示C元素和Ca元素（圖5e，5f），說明裂縫與有機(jī)質(zhì)生烴密切相關(guān)，裂縫內(nèi)方解石（圖5g）有明顯的溶蝕殘余現(xiàn)象，溶蝕孔呈串珠狀或短線狀分布（圖3d，圖5i）。通過鏡下觀察及垂直于水平紋層部分元素掃描分析，可看到裂縫的開啟部位并不都在紋層界面，而裂縫內(nèi)烴類殘余現(xiàn)象明顯（圖5e，5h），部分未完全溶蝕的碳酸鹽礦物顆粒周圍被烴類包裹（圖5i），這說明層間的局部脫空現(xiàn)象并非樣品制備過程導(dǎo)致，流體撐開裂縫離不開這些未被完全溶蝕的礦物顆粒的架構(gòu)支撐作用。因此，層理縫內(nèi)普遍可見溶蝕殘余的方解石等碳酸鹽礦物顆粒及未溶蝕的石英顆粒等（圖3，圖5），這些未溶蝕部分分擔(dān)了部分上覆巖層壓力，配合生烴增壓，才使層理縫的開啟成為可能，大大增強(qiáng)了頁巖儲集空間的有效性。

總體上，這些順紋層方向、層理間或紋層內(nèi)部的微裂縫延伸距離短、開度較小，一般由多孔隙溝通，且平行于紋層面發(fā)育。這進(jìn)一步說明東營凹陷古近系沙四段上亞段—沙三段下亞段頁巖儲層中發(fā)育的層理縫并不是嚴(yán)格意義上的裂縫，從空間角度，這種“縫”有多種表現(xiàn)形式，多為碳酸鹽紋層鄰近層理界面部分晶間孔（縫）或解理縫與溶蝕孔的連通所形成，富有機(jī)質(zhì)黏土層的脫水收縮、有機(jī)質(zhì)生烴體積減小等使層理界面進(jìn)一步表現(xiàn)出“縫”的特征。結(jié)合成巖演化特征，層理縫發(fā)育條件為：埋深大于3 000 m，鏡質(zhì)組反射率大于0.6%，大規(guī)模排烴之前，方解石重結(jié)晶普遍發(fā)生，溶蝕作用增強(qiáng)期（對應(yīng)埋深約為3 200～3 600 m）。此外，一定的地層傾角也有利于層理縫的規(guī)模性開啟。

圖5 層理縫在紋層狀頁巖中的主要表現(xiàn)形式及特征Fig.5 Main forms and characteristics of inter-laminar cracks in laminated shale

5 結(jié)論

東營凹陷古近系沙四段上亞段—沙三段下亞段是半深湖-深湖環(huán)境發(fā)育的一套富有機(jī)質(zhì)中等成熟度頁巖層系。頁巖儲層礦物巖石類型復(fù)雜，紋層特征顯著，碳酸鹽礦物含量普遍較高，儲集空間類型多樣。總體上，富有機(jī)質(zhì)紋層狀的頁巖孔隙度最大，孔隙類型多樣。

壓實作用下黏土礦物脫水收縮與轉(zhuǎn)化、方解石重結(jié)晶、方解石等碳酸鹽礦物的溶蝕和有機(jī)質(zhì)生烴是東營凹陷頁巖最普遍的成巖事件，這些緊密關(guān)聯(lián)的成巖事件對孔隙發(fā)育演化有重要控制作用，并形成儲層的最終面貌。重結(jié)晶作用能否對增孔起積極作用還要看其所處的生烴演化階段和成巖流體環(huán)境。溶蝕作用對于頁巖儲集空間形成和改造最大的貢獻(xiàn)在于，酸性流體沿方解石重結(jié)晶晶間孔和微裂縫流動，或者與異常高壓縫溝通，形成有效的儲集空間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

東營凹陷沙四段上亞段—沙三段下亞段頁巖的層理縫并不是嚴(yán)格意義上的裂縫，從孔隙成因及空間角度，這種“縫”在頁巖中有多種表現(xiàn)形式，多為碳酸鹽紋層內(nèi)部尤其是鄰近層理界面部分晶間孔（縫）與溶蝕孔的連通所形成的空間；超壓可能會使頁巖紋層層理出現(xiàn)層間的局部脫空現(xiàn)象，增強(qiáng)儲集空間有效性，但不能脫離礦物顆粒架構(gòu)支撐作用；層理縫的發(fā)育演化涵蓋了頁巖儲層的多種關(guān)鍵成巖事件，發(fā)育條件為埋深大于3 000 m，鏡質(zhì)組反射率大于0.6%，大規(guī)模排烴之前，方解石強(qiáng)重結(jié)晶作用開始，溶蝕作用增強(qiáng)期（對應(yīng)埋深約為3 200～3 600 m）。頁巖層理縫作為一種重要的儲集空間類型，探討其成因和演化，對從“找紋層和層理縫”到“找生烴超壓區(qū)和碳酸鹽巖溶蝕區(qū)”勘探方向的轉(zhuǎn)變、優(yōu)選真正有利的儲集層段和有利目標(biāo)區(qū)有重要的石油地質(zhì)意義。