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    上揚(yáng)子地區(qū)下寒武統(tǒng)頁巖有機(jī)質(zhì)孔隙類型及發(fā)育特征

    2019-02-10 09:34:46劉忠寶邊瑞康高波王鵬威王濡岳金治光杜偉
    世界地質(zhì) 2019年4期
    關(guān)鍵詞:筇竹寒武復(fù)合體

    劉忠寶,邊瑞康,高波,王鵬威,王濡岳,金治光,杜偉

    1.頁巖油氣富集機(jī)理與有效開發(fā)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100083;2.中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院,北京100083;3.中國石油大學(xué)(北京) 地球科學(xué)學(xué)院,北京102249

    0 引言

    中國南方早寒武世沉積了一套黑色頁巖,是除志留系以外,另一套非常重要的優(yōu)質(zhì)海相烴源巖層系[1]。盡管其頁巖形成時(shí)代老、熱演化程度高(Ro以3.0%~4.0%為主)、多期構(gòu)造活動強(qiáng)烈,但由于其具有有機(jī)質(zhì)豐度高、有機(jī)質(zhì)類型好(I型干酪根)、厚度大和分布面積廣等良好條件,一直被作為頁巖氣勘探的重要接替層系[2-4]。近年來,國土資源部、中國石化、中國石油及地方單位陸續(xù)

    開展過一些研究及頁巖氣井鉆探工作,雖然整體勘探效果并不理想,但在川西南地區(qū)W201井與JY1井,黔南地區(qū)HY1井、黔東南TX1井及宜昌地區(qū)YY1井等幾個(gè)地區(qū)仍獲得一些頁巖氣流發(fā)現(xiàn)(圖1),其中W201井、JY1井和YY1井壓裂測試日產(chǎn)量均超過萬m3,反映出南方寒武系仍具有一定的頁巖氣勘探潛力,但頁巖氣地質(zhì)條件復(fù)雜,不同地區(qū)差異大,勘探研究極具挑戰(zhàn)性。

    圖1 研究區(qū)平面位置圖Fig.1 Sketch map of study area

    隨著國內(nèi)外頁巖氣勘探開發(fā)的不斷深入,已認(rèn)識到尋找優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育段及發(fā)育區(qū)是頁巖氣勘探研究中的核心問題,頁巖儲層孔隙與砂巖、碳酸鹽巖儲層孔隙相比,除了孔徑極小(微米級-納米級)外,最特殊之處在于其有機(jī)質(zhì)內(nèi)部氣孔(有機(jī)質(zhì)孔隙)的發(fā)育[5-8]。北美地區(qū)Fort Worth盆地石炭系Barnett頁巖、Appalachian盆地泥盆系Marcellus頁巖、得克薩斯州東部侏羅系Haynesville頁巖[9-10]及中國四川盆地上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖[7,11]的研究普遍認(rèn)為有機(jī)質(zhì)孔隙是最為重要的頁巖氣儲集空間,頁巖中有機(jī)質(zhì)孔隙的良好發(fā)育是頁巖氣富集的關(guān)鍵因素[12-13]。對于南方寒武系頁巖儲層的研究及認(rèn)識,最初由于巖芯樣品少,多來自于對于野外露頭頁巖樣品的物性測試分析,平均孔隙度為3.87%~8.29%[14-15],與美國主要產(chǎn)氣頁巖儲層的平均孔隙度4.22%~6.51%[16]及焦石壩地區(qū)五峰組—龍馬溪組頁巖平均孔隙度4.52%[17]相比儲集性能并不差。近年來,隨著新鉆井頁巖巖芯樣品的獲取及分析發(fā)現(xiàn),寒武系頁巖巖芯孔隙度整體較低,多<2%,前期的露頭樣品之所以孔隙度值高,主要是由于其受到了后期風(fēng)化及溶蝕改造作用影響,氬離子拋光-掃描電鏡下普遍發(fā)育大量微米級無機(jī)礦物質(zhì)孔隙(圖2)。而對于造成寒武系頁巖孔隙度整體相對較低的原因研究較少,僅有的已發(fā)表的文獻(xiàn)認(rèn)為:①熱成熟度高,有機(jī)質(zhì)碳化加重,有機(jī)質(zhì)孔隙不發(fā)育,液態(tài)烴裂解近衰竭,孔隙內(nèi)壓力降低,有機(jī)質(zhì)孔隙出現(xiàn)塌陷,并經(jīng)壓實(shí)消失;②成巖作用強(qiáng),晶間孔減少[18-19]。但筆者的研究發(fā)現(xiàn),寒武系絕大多數(shù)頁巖中還是發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔隙的,而且不同地區(qū)頁巖中孔隙發(fā)育特征有差異[20-21]。目前頁巖氣勘探生產(chǎn)研究多認(rèn)為儲集能力差、有機(jī)質(zhì)成熟度過高及保存條件差是制約中國南方大部分地區(qū)寒武系頁巖含氣性差或產(chǎn)氣量低的主要因素,但川西南地區(qū)JY1井下寒武統(tǒng)筇竹寺組上部、宜昌地區(qū)YY1井下寒武統(tǒng)水井沱組仍發(fā)育有相對高孔隙度頁巖層段,且壓裂試采均已獲得工業(yè)頁巖氣流,因此寒武系仍具備一定的頁巖氣勘探潛力,值得不斷的探索。頁巖中有機(jī)質(zhì)孔隙的表征及其發(fā)育特點(diǎn)的研究,對于查明頁巖氣富集機(jī)理至關(guān)重要。因此,本文以上揚(yáng)子地區(qū)典型鉆井巖芯觀察為基礎(chǔ),基于室內(nèi)巖芯樣品的巖礦、有機(jī)地化及儲層孔隙表征方面的測試分析,對頁巖中有機(jī)質(zhì)及有機(jī)質(zhì)孔隙(包括孔隙類型、大小、形態(tài)和多少等)的發(fā)育特點(diǎn)進(jìn)行深入分析,以期對寒武系的頁巖氣勘探有一些啟示。

    (a)微米級礦物顆粒溶蝕孔隙,永和剖面牛蹄塘組;(b)微米級無機(jī)礦物質(zhì)孔隙較發(fā)育,有機(jī)質(zhì)分散均勻,開陽剖面牛蹄塘組。圖2 野外露頭頁巖樣品無機(jī)礦物質(zhì)孔隙發(fā)育特征Fig.2 Development characteristics of inorganic mineral pores in outcrop shale samples

    1 頁巖的基本地質(zhì)特征

    1.1 地層特征簡述

    上揚(yáng)子地區(qū)下寒武統(tǒng)巖石地層分區(qū)多,頁巖層系地層名稱復(fù)雜多樣。本文涉及的主要地層分區(qū)及各組之間對應(yīng)關(guān)系詳見表1,富有機(jī)質(zhì)頁巖主要發(fā)育于筇竹寺期的筇竹寺組、牛蹄塘組、九門沖組及水井沱組。其中川西南地區(qū)筇竹寺組富有機(jī)質(zhì)頁巖縱向分布以多套、薄層為特點(diǎn),而其他地區(qū)均以大套連續(xù)厚層分布為主。

    表1 上揚(yáng)子地區(qū)下寒武統(tǒng)地層分區(qū)及劃分對比表[22]

    1.2 頁巖礦物組成及巖相類型

    頁巖巖芯觀察、全巖礦物X-衍射及巖石薄片鑒定結(jié)果表明,不同地區(qū)下寒武統(tǒng)頁巖礦物組成特征存在一定差異(表2),表現(xiàn)為川西南地區(qū)筇竹寺組頁巖礦物組成以黏土礦物、石英(陸源)為主,其次為長石,含少量碳酸鹽巖礦物及黃鐵礦,其中黏土含量35%~55%,平均值43.8%;石英含量24%~40%,平均值32.8%。頁巖巖石類型主要以黑色碳質(zhì)頁巖(圖3a)和深灰色紋層狀粉砂質(zhì)頁巖為主。黔南地區(qū)九門沖組頁巖礦物以石英(生物及自生成因)、黏土為主,含少量長石及黃鐵礦。其中石英含量32%~59%,平均值43.4%;

    表2 頁巖全巖礦物組成與有機(jī)碳含量數(shù)據(jù)表

    注:J1為川西南地區(qū)樣品、H1為黔南地區(qū)樣品、C1為彭水地區(qū)樣品。

    黏土含量16%~40%,平均值33.4%。頁巖巖石類型主要以碳質(zhì)硅質(zhì)頁巖為主(圖3b)。而彭水地區(qū)水井沱組上部頁巖礦物組成以黏土礦物、碳酸鹽巖礦物為主,其次為石英及黃鐵礦。顯微鏡下可見粉砂碎屑顆粒與粉-泥晶碳酸鹽晶粒相混富集呈斑塊狀、拉長狀分布,頁巖巖相類型主要以黑色碳質(zhì)灰質(zhì)頁巖為主(圖3c)。石牌組中部頁巖礦物組成以黏土礦物、陸源石英為主,其次為長石,其中黏土含量33%~50%,平均值41%,石英含量35%~57%,平均值43%,顯微鏡下粉砂碎屑分布不均,頁巖巖石類型主要以深灰色粉砂質(zhì)頁巖為主(圖3d)。

    1.3 頁巖有機(jī)地球化學(xué)特征

    頁巖有機(jī)碳含量、有機(jī)質(zhì)類型及有機(jī)質(zhì)成熟度是反映頁巖生烴潛力的3個(gè)重要的有機(jī)地球化學(xué)指標(biāo),也是控制頁巖能否發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔隙及有機(jī)質(zhì)孔隙大小、多少的必要條件[23]。川西南地區(qū)筇竹寺組頁巖有機(jī)碳(TOC)含量介于0.6%~2.31%之間,平均值為1.17%(表2);巖芯實(shí)測等效鏡質(zhì)體反射率(Ro)主要分布在2.7%~3.1%,平均為2.9%;干酪根碳同位素(δ13C)值介于-28×10-3~-33×10-3之間。有機(jī)巖石學(xué)鑒定結(jié)果顯示,有機(jī)質(zhì)以固體瀝青、藻類體為主,其次為礦物瀝青基質(zhì),固體瀝青主要分布于裂縫或粒間孔隙,藻類體降解呈微?;植?圖4a)。黔南地區(qū)九門沖組頁巖有機(jī)碳(TOC)含量介于4.86×10-3~6.75×10-3,平均值為5.84%(表2),Ro分布范圍為2.9%~3.4%,干酪根碳同位素值均<-29×10-3,有機(jī)質(zhì)仍以固體瀝青、藻類體為主,但固體瀝青含量較川西南地區(qū)高(圖4b)。彭水地區(qū)水井沱組頁巖有機(jī)碳含量介于3.1%~6.3%,平均為4.6%,除石牌組頁巖局部有機(jī)碳含量可達(dá)0.5%外,整體普遍較低。頁巖Ro值分布范圍為3.5%~4.0%,有機(jī)質(zhì)以固體瀝青、藻類體為主,油浸反射光下呈灰色-灰白色,不發(fā)熒光。綜上所述下寒武統(tǒng)頁巖有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ型,有機(jī)顯微組分主要為固體瀝青、藻類體,局部地區(qū)發(fā)育礦物瀝青基質(zhì),低等浮游生物是有機(jī)質(zhì)的重要母質(zhì)來源。

    2 頁巖有機(jī)質(zhì)孔隙類型及特征

    下寒武統(tǒng)富有機(jī)質(zhì)頁巖孔隙類型的研究表明,整體上有機(jī)質(zhì)孔隙與各類無機(jī)礦物質(zhì)孔(粒間孔、黏土礦物層間孔、粒內(nèi)孔和鈉長石蝕變縫型孔)均有發(fā)育[19-21,24-25],但不同地區(qū)孔隙類型存在一定差異性。川西南富有機(jī)質(zhì)頁巖孔隙以粒間孔、黏土礦物層間孔為主,形態(tài)多呈三角形、多邊形及狹縫形,其次為有機(jī)黏土復(fù)合體內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔隙,形態(tài)多呈不規(guī)則形,而黔南及黔東南地區(qū)富有機(jī)質(zhì)頁巖以有機(jī)質(zhì)孔隙為主,無機(jī)礦物質(zhì)孔基本不發(fā)育[21]。本次研究在川西南、黔南地區(qū)研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合對川東彭水地區(qū)下寒武統(tǒng)頁巖(水井沱組、石牌組)的巖礦、有機(jī)地化及氬離子拋光-掃描電鏡研究,重點(diǎn)從有機(jī)質(zhì)組分類型及其在頁巖中賦存方式的角度,識別劃分出3種有機(jī)質(zhì)孔隙類型:即固體瀝青內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔隙、有機(jī)質(zhì)-無機(jī)礦物復(fù)合體內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔隙及莓狀黃鐵礦集合體內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔隙,絕大多數(shù)固體瀝青內(nèi)有機(jī)質(zhì)微孔隙(孔徑<30 nm)的普遍發(fā)育及個(gè)別大孔徑(50~300 nm)有機(jī)質(zhì)孔隙的發(fā)現(xiàn),揭示寒武系頁巖曾經(jīng)大量發(fā)育大孔徑有機(jī)質(zhì)孔隙,后期構(gòu)造裂縫導(dǎo)致的天然氣的散失是有機(jī)質(zhì)孔隙坍塌萎縮變小的主要原因;有機(jī)質(zhì)-黏土復(fù)合體、莓狀黃鐵礦集合體能夠形成穩(wěn)定的抗壓結(jié)構(gòu),有利于有機(jī)質(zhì)及其內(nèi)部孔隙的保存,是寒武系頁巖有機(jī)質(zhì)孔隙賦存的重要形式。

    2.1 固體瀝青內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔隙

    頁巖有機(jī)巖石學(xué)、鏡質(zhì)體反射率測定和氬離子拋光-掃描電鏡鑒定綜合分析表明,下寒武統(tǒng)頁巖中有機(jī)質(zhì)組分主要為固體瀝青,即后油瀝青,從形貌特征上來看,沒有固定形態(tài),多呈塊狀、零散分布[26],其大量賦存于成油期前形成的無機(jī)礦物顆粒(主要為石英,其次為長石和黏土等)粒間孔隙中。絕大多數(shù)固體瀝青內(nèi)部發(fā)育大量納米級有機(jī)質(zhì)孔隙,孔徑多<30 nm,形態(tài)多呈不規(guī)則狀、針孔狀及短狹縫形(圖5)。但局部個(gè)別樣品中仍發(fā)現(xiàn)同一固體瀝青內(nèi)部孔徑為50~300 nm的有機(jī)質(zhì)孔隙與孔徑<30 nm的有機(jī)質(zhì)孔隙均有發(fā)育的現(xiàn)象,且大孔徑的有機(jī)質(zhì)孔隙形態(tài)呈近橢圓形(圖6),反映出下寒武統(tǒng)頁巖曾經(jīng)形成過大孔徑有機(jī)質(zhì)孔隙,有機(jī)質(zhì)成熟度過高未必是導(dǎo)致其孔徑小的致命因素,頁巖中一些不發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔隙的固體瀝青的發(fā)育特點(diǎn)提供了重要的啟示,上揚(yáng)子地區(qū)寒武系富有機(jī)質(zhì)頁巖有機(jī)質(zhì)類型均為Ⅰ型,目前來看,這些不發(fā)育孔隙的有機(jī)質(zhì)在形態(tài)、有機(jī)質(zhì)組分類型上與發(fā)育孔隙的有機(jī)質(zhì)并無明顯差異,但其有機(jī)質(zhì)邊緣或者內(nèi)部普遍發(fā)育一些幾十nm至幾百nm的微裂縫(圖7a、b),推測這些微小的裂縫在漫長的時(shí)間內(nèi)足以造成單個(gè)固體瀝青內(nèi)天然氣的散失,導(dǎo)致早期形成的有機(jī)質(zhì)孔隙萎縮坍塌變小,直至消失,而從HY1、CS1和TX1等井的實(shí)際鉆探情況來看,巖芯上高角度裂縫、滑脫面較發(fā)育(圖7c-e),對于整個(gè)頁巖層段內(nèi)天然氣的散失破壞必將更為強(qiáng)烈。黔北岑鞏區(qū)塊頁巖氣的保存條件的研究顯示:TX1井位于構(gòu)造穩(wěn)定部位,距斷裂較遠(yuǎn),現(xiàn)場解析含氣量1.1~2.8 m3/t,含氣性較好。CY1井位于斷裂附近,現(xiàn)場解析含氣量0.3~1.8 m3/t,TM1井位于走滑斷裂帶,高角度斷層、裂縫非常發(fā)育,現(xiàn)場解析含氣量僅為0.1~0.4 m3/t[27],因此,過高成熟度對頁巖有機(jī)質(zhì)孔隙的發(fā)育及頁巖氣的富集會有影響,但導(dǎo)致四川盆地之外大部分地區(qū)下寒武統(tǒng)富有機(jī)質(zhì)頁巖有機(jī)質(zhì)孔隙孔徑極小,孔隙度低,含氣性差的更為重要因素應(yīng)是保存條件導(dǎo)致的氣體大量散失。

    (a)碳質(zhì)頁巖,JY1井,筇竹寺組,單偏光;(b)碳質(zhì)硅質(zhì)頁巖,HY1井,九門沖組,單偏光;(c) 碳質(zhì)灰質(zhì)頁巖,CS1井,水井沱組,單偏光; (d) 粉砂質(zhì)頁巖,CS1井,石牌組,單偏光。圖3 下寒武統(tǒng)主要頁巖巖石類型及特征Fig.3 Primary lithology types and characteristics of Lower Cambrian shale

    (a)固體瀝青和藻類體為主,藻類體降解呈微?;植迹S鐵礦含量較高,JY1井,筇竹寺組;(b)固體瀝青、藻類體為主,固體瀝青主要分布 于裂縫或粒間孔隙,HY1井,九門沖組。圖4 頁巖有機(jī)顯微組分特征Fig.4 Characteristics of organic maceral composition of shale

    (a)與(c)為固體瀝青賦存于石英顆粒間,局部含少量黏土,HY1井,九門沖組;(b)與(d)分別為(a)、(c)中紅色線框放大, 固體瀝青內(nèi)發(fā)育納米級孔隙。圖5 多數(shù)固體瀝青內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔隙發(fā)育特征Fig.5 Development characteristics of organic matter pores in most solid bitumen

    (a) 碳質(zhì)硅質(zhì)頁巖,HY1井,九門沖組; (b)為(a)中紅色線框放大,固體瀝青內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育,孔徑幾納米至300 nm均有,大孔以橢圓形為主; (c)碳質(zhì)頁巖,JY1井,筇竹寺組;(d)為(c)中紅色線框放大,固體瀝青內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育,孔徑幾十納米至400 nm均有,整體孔徑較(b)圖略大。圖6 少量單個(gè)固體瀝青內(nèi)大孔徑有機(jī)質(zhì)孔隙發(fā)育特征Fig.6 Development characteristics of large-diameter organic matter pores in single solid bitumen

    2.2 有機(jī)質(zhì)-無機(jī)礦物復(fù)合體內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔隙

    大量氬離子拋光-掃描電鏡鑒定分析顯示,頁巖中見較多的無定型有機(jī)質(zhì)與無機(jī)礦物混合共存,形成了有機(jī)質(zhì)-無機(jī)礦物復(fù)合體,其中以有機(jī)黏土復(fù)合體最為普遍[28]。川西南地區(qū)筇竹寺組頁巖掃描電鏡下有機(jī)黏土復(fù)合體主要表現(xiàn)為板條狀伊利石礦物與有機(jī)質(zhì)伴生發(fā)育,黏土礦物多呈無明顯定向性排列,有機(jī)質(zhì)內(nèi)部納米級孔隙較發(fā)育,以不規(guī)則形為主,孔徑多為幾納米至50 nm為主,最大可達(dá)300 nm(圖8a、b)。彭水地區(qū)水井沱組及黔南地區(qū)九門沖組也見少量有機(jī)黏土復(fù)合體,但其有機(jī)質(zhì)內(nèi)孔隙發(fā)育程度不如川西南地區(qū)。而彭水地區(qū)石牌組頁巖中有機(jī)黏土復(fù)合體主要表現(xiàn)為針葉狀綠泥石礦物與有機(jī)質(zhì)均勻混合共生,綠泥石雜亂堆積,在有機(jī)質(zhì)內(nèi)部及有機(jī)質(zhì)與綠泥石間發(fā)育大量不規(guī)則形、三角形及長條形孔隙(圖8c、d)。此外,下寒武統(tǒng)個(gè)別頁巖樣品中還見少量有機(jī)質(zhì)-磷灰石、有機(jī)質(zhì)-金紅石復(fù)合體,其有機(jī)質(zhì)內(nèi)部有大量納米級孔隙發(fā)育(圖8e、f)。有機(jī)質(zhì)-無機(jī)礦物復(fù)合體作為頁巖中有機(jī)質(zhì)存在的一種重要形式,尤其是有機(jī)質(zhì)-黏土礦物形成的復(fù)合體,其一方面可以吸附聚集有機(jī)質(zhì),為有機(jī)質(zhì)富集提供條件[29],另一方面有機(jī)質(zhì)與黏土礦物的結(jié)合,增強(qiáng)了有機(jī)質(zhì)的熱穩(wěn)定性[30],加之黏土礦物的雜亂堆積可以形成抗壓實(shí)結(jié)構(gòu),因此,對于寒武系頁巖而言,有機(jī)質(zhì)-黏土復(fù)合體的良好發(fā)育有利于其內(nèi)部有機(jī)質(zhì)孔隙的保存,但有機(jī)質(zhì)-黏土復(fù)合體成因機(jī)制及分布仍有待深入探索,這可能是尋找寒武系有效富氣儲層的重要方向。

    (a)有機(jī)質(zhì)邊緣微裂縫發(fā)育,固體瀝青內(nèi)未見有機(jī)質(zhì)孔隙,HY1井,九門沖組;(b)有機(jī)質(zhì)邊緣微裂縫發(fā)育,固體瀝青內(nèi)未見有機(jī)質(zhì)孔隙,CS1井,水井沱組;(c) 滑脫面,HY1井,九門沖組; (d)高角度裂縫,方解石全充填,CS1井,水井沱組;(e) 高角度裂縫,縫面見方解石,HY1井,九門沖組。圖7 頁巖中不同尺度裂縫發(fā)育特征Fig.7 Development characteristics of multiple-scale fractures in shale

    (a)有機(jī)質(zhì)-板條狀伊利石礦物復(fù)合體,不規(guī)則形狀有機(jī)質(zhì)孔隙發(fā)育,JY1井,筇竹寺組;(b)有機(jī)質(zhì)-板條狀伊利石礦物復(fù)合體,有機(jī)質(zhì)孔隙大小不一,孔徑最大可達(dá)300 nm,JY1井,筇竹寺組;(c) 有機(jī)質(zhì)-針葉狀綠泥石礦物復(fù)合體,CS1井,石牌組; (d)為(c)圖紅色線框放大,有機(jī)質(zhì)與綠泥石均勻混合,納米級孔隙發(fā)育;(e)有機(jī)質(zhì)-磷灰石復(fù)合體,有機(jī)質(zhì)孔隙發(fā)育,JY1井,筇竹寺組;(f) 有機(jī)質(zhì)-金紅石復(fù)合體,針孔狀有機(jī)質(zhì)孔隙,HY1井,九門沖組。圖8 頁巖中有機(jī)質(zhì)--無機(jī)礦物復(fù)合體及其內(nèi)部孔隙特征Fig.8 Characteristics of organic matter-inorganic mineral complex in shale and related pore growth

    2.3 莓狀黃鐵礦集合體內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔隙

    莓狀黃鐵礦集合體在海相富有機(jī)質(zhì)頁巖中發(fā)育比較普遍。研究區(qū)氬離子拋光-掃描電鏡觀察分析表明,頁巖中莓狀黃鐵礦集合體較發(fā)育,多呈圓球形,少數(shù)呈橢球形,直徑以2~6 μm為主,由大量納米級、形態(tài)和大小基本相同的黃鐵礦微晶聚合形成,但不同地區(qū)黃鐵礦微晶之間閉合程度存在一定差異,黔南、彭水地區(qū)閉合程度較川西南地區(qū)高,表明成巖演化過程中壓實(shí)作用強(qiáng)弱存在差異,閉合程度高,壓實(shí)強(qiáng)烈。黃鐵礦微晶間殘余的晶間孔隙多被暗色有機(jī)質(zhì)全充填,且有機(jī)質(zhì)內(nèi)部納米級孔隙普遍較為發(fā)育(圖9),反映出頁巖中莓狀黃鐵礦集合體的發(fā)育,對于有機(jī)質(zhì)及其內(nèi)部孔隙的賦存也具有重要的支撐保護(hù)作用。

    3 結(jié)論

    (1)按有機(jī)質(zhì)組分類型及其在頁巖中的賦存方式,上揚(yáng)子地區(qū)下寒武統(tǒng)頁巖中主要發(fā)育3種有機(jī)質(zhì)孔隙類型:固體瀝青內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔隙、有機(jī)質(zhì)-無機(jī)礦物復(fù)合體內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔隙及莓狀黃鐵礦集合體內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔隙。

    (2)盡管下寒武統(tǒng)頁巖已進(jìn)入過成熟階段(Ro以3.0%~4.0%為主),但絕大多數(shù)頁巖中固體瀝青內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔隙仍普遍發(fā)育,只是孔徑小(<30 nm為主),個(gè)別樣品中少量橢圓形、大孔徑(>100 nm)有機(jī)質(zhì)孔隙的發(fā)現(xiàn),反映出下寒武統(tǒng)頁巖經(jīng)歷了天然氣大量散失導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)孔隙坍塌萎縮變小的孔隙演化過程,說明保存條件比熱演化程度對有機(jī)質(zhì)孔隙的保存影響更大,而有機(jī)黏土復(fù)合體和莓狀黃鐵礦集合體形成的穩(wěn)定抗壓結(jié)構(gòu),有利于其內(nèi)部有機(jī)質(zhì)孔隙及頁巖氣的良好保存。

    致謝中國石化華東分公司與中國石化西南分公司領(lǐng)導(dǎo)及同事給予了資料支持,審稿專家及編輯老師提出了寶貴修改意見,在此一并表示感謝!

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