楊　巍，陳國(guó)俊，胡士駿，3，呂成福，徐　勇，3，楊爽，3（.甘肅省油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國(guó)科學(xué)院油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州730000；2.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院西北分院，蘭州730020；3.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京00049）

川南—黔北地區(qū)下古生界頁(yè)巖孔隙發(fā)育特征

楊巍1，2，陳國(guó)俊1，胡士駿1，3，呂成福1，徐勇1，3，楊爽1，3
（1.甘肅省油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國(guó)科學(xué)院油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州730000；2.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院西北分院，蘭州730020；3.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京100049）

采用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡成像方法對(duì)川南—黔北地區(qū)下古生界筇竹寺組、五峰組—龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的微觀(guān)孔隙類(lèi)型、孔隙大小、孔隙形態(tài)與分布特征及微裂縫發(fā)育特征進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：按形成方式的不同，可將孔隙劃分為粒間孔、有機(jī)質(zhì)孔、溶蝕孔和微裂縫4種主要類(lèi)型；有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育廣泛，對(duì)孔隙總體積貢獻(xiàn)較大，有利于儲(chǔ)層中吸附氣的賦存；溶蝕孔零星分布，但孔徑可達(dá)微米級(jí)，對(duì)孔隙總體積貢獻(xiàn)較大；粒間孔發(fā)育相對(duì)較少，對(duì)孔隙總體積貢獻(xiàn)相對(duì)較??；頁(yè)巖中發(fā)育的微裂縫，可有效連通其他類(lèi)型的孔隙，有利于頁(yè)巖氣的儲(chǔ)存和滲流。對(duì)研究區(qū)樣品礦物成分的分析表明，其礦物成分以石英、長(zhǎng)石、碳酸鹽礦物和黏土礦物為主，脆性礦物含量相對(duì)較高，平均體積分?jǐn)?shù)為54.9%，有利于對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層的壓裂改造。

頁(yè)巖儲(chǔ)層；場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡；孔隙類(lèi)型；孔隙特征；下古生界；川南—黔北地區(qū)

0　引言

泥頁(yè)巖具有低孔、低滲的特征，其孔隙結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，孔徑較小，可達(dá)納米級(jí)。Schettler等［1］研究認(rèn)為，美國(guó)泥盆紀(jì)頁(yè)巖中約50%的氣體存儲(chǔ)于頁(yè)巖孔隙中，分析頁(yè)巖微觀(guān)孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)育特征對(duì)含氣性評(píng)價(jià)至關(guān)重要。Loucks等［2］研究認(rèn)為，頁(yè)巖中的納米孔主要有3種，即有機(jī)質(zhì)孔、富有機(jī)質(zhì)紋層之間的粒間孔以及黃鐵礦球粒中的晶間孔；Schieber［3］則將頁(yè)巖的孔隙類(lèi)型總結(jié)為硅酸鹽骨架孔、碳酸鹽溶蝕孔以及有機(jī)質(zhì)孔；鄒才能等［4］將頁(yè)巖的孔隙類(lèi)型進(jìn)一步細(xì)化，分為基質(zhì)中晶間孔、有機(jī)質(zhì)孔、粒內(nèi)孔、溶蝕孔以及粒間孔。由此可見(jiàn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者采用的頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙類(lèi)型的劃分原則均是按照孔隙的形成方式來(lái)劃分。頁(yè)巖孔隙的微觀(guān)結(jié)構(gòu)直接影響著頁(yè)巖中油氣的儲(chǔ)存和滲流，因此，對(duì)孔隙的詳細(xì)研究是評(píng)價(jià)頁(yè)巖地層中頁(yè)巖氣產(chǎn)能的前提。筆者以川南—黔北地區(qū)下古生界頁(yè)巖為研究對(duì)象，運(yùn)用氬離子拋光-掃描電鏡成像法對(duì)該區(qū)下古生界頁(yè)巖孔隙進(jìn)行鏡下觀(guān)察，研究頁(yè)巖儲(chǔ)層中孔隙的類(lèi)型和賦存方式以及各類(lèi)孔隙的孔徑大小、形態(tài)和分布特征，以期為該區(qū)頁(yè)巖氣產(chǎn)能評(píng)價(jià)及有利勘探區(qū)塊預(yù)測(cè)與優(yōu)選提供借鑒。

1　地質(zhì)背景

四川盆地位于揚(yáng)子地臺(tái)西北緣，其四周被龍門(mén)山、米倉(cāng)山及大巴山等造山帶所包圍，面積約為18萬(wàn)km2。盆地內(nèi)及其周緣下古生界發(fā)育的黑色泥頁(yè)巖是南方海相頁(yè)巖地層的優(yōu)質(zhì)烴源巖［5-7］，其有機(jī)質(zhì)含量高，熱演化程度高。寒武系發(fā)育筇竹寺組烴源巖，其上部發(fā)育黑色炭質(zhì)頁(yè)巖夾灰綠色砂質(zhì)頁(yè)巖，下部發(fā)育夾有粉砂質(zhì)條帶的黑色炭質(zhì)頁(yè)巖；奧陶系晚期發(fā)育厚度不大的五峰組黑色炭質(zhì)頁(yè)巖和硅質(zhì)層［8］；下志留統(tǒng)發(fā)育龍馬溪組頁(yè)巖，其上部發(fā)育深灰色泥巖夾粉砂質(zhì)泥頁(yè)巖，下部發(fā)育黑色含筆石頁(yè)巖（圖1）。孫瑋等［9］通過(guò)對(duì)四川盆地及其周緣構(gòu)造帶頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)含量、埋深、有效厚度及已有勘探成果等研究發(fā)現(xiàn)，川南復(fù)合構(gòu)造帶是頁(yè)巖氣勘探的首選區(qū)域。

圖1　四川盆地南部下古生界地層圖Fig.1Stratigraphy of Lower Paleozoic in southern Sichuan Basin

2　樣品與實(shí)驗(yàn)方法

2.1樣品采集

通過(guò)對(duì)川南—黔北地區(qū)多處頁(yè)巖剖面進(jìn)行觀(guān)察后，選擇了下古生界發(fā)育的2套黑色優(yōu)質(zhì)富有機(jī)質(zhì)烴源巖剖面：黔北遵義地區(qū)下寒武統(tǒng)筇竹寺組黑色頁(yè)巖和川南長(zhǎng)寧縣上奧陶統(tǒng)—下志留統(tǒng)五峰組—龍馬溪組黑色頁(yè)巖。本次研究共采集54塊樣品，其中下寒武統(tǒng)筇竹寺組黑色頁(yè)巖有23塊樣品來(lái)自新鮮露頭，另外有5塊樣品來(lái)自鉆孔，取樣深度為54～120 m，且分布均勻（樣品編號(hào)采取“zy-取樣號(hào)”形式）；上奧陶統(tǒng)—下志留統(tǒng)五峰組—龍馬溪組黑色頁(yè)巖樣品均為新鮮的露頭樣品，共26塊（樣品編號(hào)采取“sh-取樣號(hào)”形式）。主要對(duì)樣品進(jìn)行了有機(jī)質(zhì)含量、熱成熟度及礦物成分等常規(guī)分析，并對(duì)樣品鏡下孔隙發(fā)育特征進(jìn)行了重點(diǎn)觀(guān)察和描述。

2.2場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡成像分析

目前，針對(duì)頁(yè)巖微觀(guān)孔隙特征的研究手段主要有納米CT技術(shù)、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡成像法和聚焦離子束掃描電鏡成像法［10-11］。本次研究將樣品表面拋光后，選用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡來(lái)研究頁(yè)巖的微觀(guān)孔隙，該儀器為二次電子成像、背散射電子衍射成像和X射線(xiàn)能譜分析三元一體化系統(tǒng)。其中，二次電子成像可反映出樣品表面的形貌；背散射電子衍射成像主要用來(lái)區(qū)分有機(jī)質(zhì)和其他礦物，鏡下有機(jī)質(zhì)呈暗色；X射線(xiàn)能譜可對(duì)樣品微區(qū)進(jìn)行元素分析，從而直接判斷礦物類(lèi)別。

3　地球化學(xué)特征

前人研究數(shù)據(jù)顯示［12-13］，研究區(qū)筇竹寺組和五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖分別為Ⅰ型和Ⅰ—Ⅱ1型干酪根，是頁(yè)巖生氣的主要有機(jī)質(zhì)類(lèi)型。研究區(qū)頁(yè)巖有機(jī)碳含量變化較大，筇竹寺組頁(yè)巖有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%～8.8%，平均為4.5%；五峰組3個(gè)樣品有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為3.1%，4.2%和2.8%；龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%～7.6%，平均為1.9%。研究區(qū)頁(yè)巖的鏡質(zhì)體反射率為2.7%～3.3%，平均為2.9%?？傮w來(lái)看，研究區(qū)3套地層都發(fā)育有較好的烴源巖，熱演化程度均達(dá)到了過(guò)成熟階段，具備頁(yè)巖氣成藏的條件［14-16］。

4　巖石學(xué)特征

利用X射線(xiàn)衍射方法定量分析54塊樣品的礦物成分及含量表明：研究區(qū)頁(yè)巖的礦物成分比較復(fù)雜，石英、長(zhǎng)石、碳酸鹽礦物和黏土礦物是頁(yè)巖的主要成分，黃鐵礦含量較低，筇竹寺組樣品中含有一定量的石膏。黏土礦物主要成分是伊利石，其次是綠泥石，個(gè)別樣品黏土成分中還包括伊/蒙混層，體積分?jǐn)?shù)為13.3%～63.2%，平均為43.9%；石英含量變化較大，體積分?jǐn)?shù)為15.7%～68.6%，平均為29.6%；碳酸鹽礦物由方解石和鐵白云石組成，體積分?jǐn)?shù)為0～44.0%，平均為9%；長(zhǎng)石由斜長(zhǎng)石和微斜長(zhǎng)石組成，體積分?jǐn)?shù)為0.9%～21.2%，平均為5.5%；黃鐵礦體積分?jǐn)?shù)為0～10.8%，平均為2.5%。另外，筇竹寺組頁(yè)巖中石膏的平均體積分?jǐn)?shù)達(dá)到3.5%。

石英、黏土與碳酸鹽礦物是泥頁(yè)巖中主要的礦物成分，其相對(duì)組成的變化直接影響泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)育、對(duì)氣體的吸附能力及后期對(duì)地層壓裂開(kāi)采的可行性。Delaware盆地Barnett頁(yè)巖擁有十分優(yōu)越的生氣潛力，而且整個(gè)盆地大部分區(qū)域有機(jī)質(zhì)富集、成熟度高。Barnett頁(yè)巖礦物組成以黏土礦物為主，體積分?jǐn)?shù)平均為50.6%；其次為石英，體積分?jǐn)?shù)平均為31.0%；碳酸鹽礦物體積分?jǐn)?shù)平均為11.0%［17］。研究區(qū)頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)含量高、成熟度高，礦物成分亦與Barnett頁(yè)巖相近，生氣潛力好，而且脆性礦物含量相對(duì)較高（體積分?jǐn)?shù)為36.6%～81.9%，平均為54.9%），有利于對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層的壓裂開(kāi)采。

6　孔隙發(fā)育類(lèi)型及特征

本文采用IUPAC的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)［18-19］，分別將直徑＜2 nm，2～50 nm和＞50 nm的孔隙稱(chēng)為微孔、中孔和大孔。筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)掃描電鏡下孔隙成像特征，將研究區(qū)頁(yè)巖中發(fā)育的孔隙分為4類(lèi)：粒間孔、有機(jī)質(zhì)孔、溶蝕孔和微裂縫。

5.1粒間孔

粒間孔一般為巖石顆粒經(jīng)壓實(shí)作用后保存下來(lái)的原始孔隙。四川盆地海相頁(yè)巖地層中發(fā)育有粒間孔，但形態(tài)無(wú)固定規(guī)則，主要存在于石英、長(zhǎng)石、碳酸鹽礦物和黃鐵礦晶體等剛性顆粒之間（圖版Ⅰ-1～Ⅰ-2）。塑性有機(jī)質(zhì)或黏土礦物因受擠壓而彎曲變形，致使頁(yè)巖孔隙急劇縮小甚至消失，但當(dāng)頁(yè)巖存在剛性顆粒支撐時(shí)則保留了一定量的殘留粒間孔（圖版Ⅰ-3）。從掃描電鏡成像觀(guān)察發(fā)現(xiàn)研究區(qū)頁(yè)巖樣品中粒間孔零星分布，主要表現(xiàn)為沿顆粒邊緣發(fā)育，孔徑變化較大，從十幾納米到微米級(jí)別均有發(fā)育。研究區(qū)樣品中粒間孔總體發(fā)育較少。

5.2有機(jī)質(zhì)孔

有機(jī)質(zhì)孔是有機(jī)質(zhì)在生烴后形成的孔隙，與頁(yè)巖地層中有機(jī)質(zhì)的含量及熱演化程度密切相關(guān)。納米級(jí)孔隙的形成源于熱成熟過(guò)程和有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)變，在有機(jī)質(zhì)含量較高的地層中，熱演化程度越高，殘留在有機(jī)質(zhì)中的孔隙就越發(fā)育［3，20］。Lash等［21］研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)有機(jī)質(zhì)生烴消耗35%的體積時(shí)，可形成4.9%的有效孔隙空間。四川盆地下古生界海相頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)含量高，且鏡質(zhì)體反射率在2.7%以上，熱演化程度均達(dá)到了過(guò)成熟階段，有機(jī)質(zhì)孔廣泛發(fā)育。鏡下觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)孔形狀較規(guī)則，大部分表現(xiàn)為圓形或近橢圓形，也有少數(shù)呈其他不規(guī)則形狀（圖版Ⅰ-4）。在有機(jī)質(zhì)中，有機(jī)質(zhì)孔一般呈蜂窩狀成群式存在，孔徑從十幾納米到幾百納米不等。另外，在研究區(qū)頁(yè)巖中含有一定量的黃鐵礦球粒，但并未觀(guān)察到純粹的黃鐵礦球粒晶間孔，因?yàn)辄S鐵礦晶體間均被有機(jī)質(zhì)充填，并大量發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔，而且其孔徑多較寬，盡管在30～200 nm內(nèi)均有發(fā)育，但以大孔為主（圖版Ⅰ-5）?？傮w來(lái)看，研究區(qū)樣品中有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育廣泛，且連片分布（圖版Ⅰ-4、圖版Ⅰ-6），可在泥巖中形成較好的滲流通道［2］。

5.3溶蝕孔

溶蝕作用可導(dǎo)致大量次生孔隙的形成，它是改善儲(chǔ)層物性及微觀(guān)孔隙結(jié)構(gòu)的主要途徑［22］。富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖本身為致密的烴源巖，在熱演化過(guò)程中有機(jī)質(zhì)生烴后油氣直接在原地儲(chǔ)集或只能經(jīng)過(guò)短距離運(yùn)移［23-24］，同時(shí)，生烴過(guò)程中產(chǎn)生的大量酸性流體易對(duì)頁(yè)巖自身的碳酸鹽礦物進(jìn)行溶蝕，并形成溶蝕孔，頁(yè)巖氣主要呈游離態(tài)存儲(chǔ)在溶蝕孔中。研究區(qū)頁(yè)巖中普遍發(fā)育次生溶蝕孔隙（圖版Ⅰ-7～Ⅰ-8），主要是酸性流體對(duì)方解石和鐵白云石這2種碳酸鹽礦物進(jìn)行溶蝕而產(chǎn)生，所形成的溶蝕孔比較孤立，但孔徑較寬，一般在100 nm以上，甚至達(dá)到微米級(jí)別（圖版Ⅰ-9）。研究區(qū)頁(yè)巖熱演化程度已達(dá)到過(guò)成熟階段，碳酸鹽等易溶礦物已經(jīng)歷了有機(jī)酸的溶蝕過(guò)程，同時(shí)，生烴過(guò)程中產(chǎn)生的頁(yè)巖氣會(huì)大量存儲(chǔ)在已生成的溶蝕孔中。頁(yè)巖地層中溶蝕孔的存在可以較大程度地增加地層的儲(chǔ)集空間，從而改善頁(yè)巖地層的物性條件。

5.4微裂縫

微裂縫是天然氣產(chǎn)出的基本通道，可為頁(yè)巖氣提供充足的儲(chǔ)集空間［25-26］。頁(yè)巖裂縫的發(fā)育主要受構(gòu)造活動(dòng)、巖石粒度、巖層厚度、脆性礦物含量及有機(jī)碳含量等的影響，當(dāng)頁(yè)巖中石英、長(zhǎng)石和碳酸鹽礦物含量高時(shí)，巖石脆性大，容易形成天然裂縫和誘導(dǎo)裂縫［27］。通過(guò)掃描電鏡成像觀(guān)察發(fā)現(xiàn)研究區(qū)樣品中裂縫較發(fā)育（圖版Ⅱ-1），主要有3種類(lèi)型：①收縮縫，為塑性顆粒收縮后產(chǎn)生的微裂縫，順顆粒邊緣發(fā)育，一般呈長(zhǎng)條狀及彎曲狀，縫長(zhǎng)約15 μm，縫寬約800 nm（圖版Ⅱ-2）；②溶蝕縫，為碳酸鹽等易溶礦物顆粒溶蝕后形成的微裂縫，溶蝕強(qiáng)度不均導(dǎo)致裂縫寬窄不一，呈長(zhǎng)條狀發(fā)育，縫長(zhǎng)約2.5 μm，縫寬為30～350 nm（圖版Ⅱ-3）；③構(gòu)造縫，為構(gòu)造活動(dòng)過(guò)程中形成的微裂縫，在研究區(qū)樣品中發(fā)現(xiàn)有礦物骨架顆粒內(nèi)發(fā)育的構(gòu)造縫，縫長(zhǎng)約12 μm，縫寬約400 nm（圖版Ⅱ-4）。Chalmers等［28］通過(guò)對(duì)不同盆地的頁(yè)巖地層進(jìn)行綜合研究后發(fā)現(xiàn)，同一頁(yè)巖儲(chǔ)層的滲透率在不同深度或不同壓力條件下差異較大，頁(yè)巖中有無(wú)裂縫發(fā)育及裂縫發(fā)育程度是影響頁(yè)巖滲透能力的重要因素。研究區(qū)頁(yè)巖樣品中所發(fā)育的裂縫具有一定的延伸性及開(kāi)放性，不但可提高頁(yè)巖的滲透能力，還可作為溝通頁(yè)巖中孔隙的微通道，從而增加頁(yè)巖氣的儲(chǔ)集空間，提高頁(yè)巖氣產(chǎn)能。

5.5孔隙特征

掃描電鏡成像儀可以直接標(biāo)定頁(yè)巖孔隙孔徑的大小。筆者通過(guò)鏡下觀(guān)察選擇孔隙發(fā)育較好的筇竹寺組樣品zy-03和龍馬溪組樣品sh-08相同比例尺下的多張鏡下照片，進(jìn)行孔徑大小分布分析。通過(guò)對(duì)粒間孔、溶蝕孔及有機(jī)質(zhì)孔的總面積分別進(jìn)行數(shù)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)，得到了3種孔隙所占的比例（表1）。2個(gè)樣品中均發(fā)育有大量的有機(jī)質(zhì)孔和溶蝕孔，粒間孔略少。樣品zy-03和sh-08中溶蝕孔體積分?jǐn)?shù)分別為45.6%和54.9%，有機(jī)質(zhì)孔體積分?jǐn)?shù)分別為45.7%和34.1%，粒間孔體積分?jǐn)?shù)則均較低。鏡下觀(guān)測(cè)到的有機(jī)質(zhì)孔的孔徑以50～120 nm為主，最大的也小于400 nm，但該類(lèi)孔隙數(shù)量多。溶蝕孔的孔徑較大（圖版Ⅰ-9），為200～5 000 nm。單獨(dú)的有機(jī)質(zhì)孔的孔徑遠(yuǎn)小于單獨(dú)的溶蝕孔的孔徑。有機(jī)質(zhì)孔和溶蝕孔分別有利于儲(chǔ)層中吸附氣和游離氣的賦存，對(duì)頁(yè)巖孔隙總體積貢獻(xiàn)均較大。

表1　頁(yè)巖中不同類(lèi)型孔隙體積分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)Table 1The volume percentage of differentpores in shale samples

6　結(jié)論

（1）川南—黔北地區(qū)下古生界頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)含量高且類(lèi)型好，熱演化階段處于過(guò)成熟階段，有利于有機(jī)質(zhì)孔的發(fā)育，具備形成頁(yè)巖氣藏的基本條件；礦物組成中脆性礦物含量高，有利于對(duì)頁(yè)巖氣的壓裂開(kāi)采。

（2）研究區(qū)頁(yè)巖中發(fā)育的孔隙類(lèi)型主要有4種：粒間孔、有機(jī)質(zhì)孔、溶蝕孔和微裂縫。有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育廣泛，包含微孔、中孔和大孔，對(duì)孔隙總體積貢獻(xiàn)較大，有利于氣體的吸附和儲(chǔ)存；其次是溶蝕孔，孔徑范圍主要在大孔區(qū)間，最大孔徑可達(dá)5 μm，對(duì)孔隙總體積貢獻(xiàn)較大；粒間孔發(fā)育相對(duì)較少，對(duì)孔隙總體積貢獻(xiàn)相對(duì)較?。晃⒘芽p較為發(fā)育，可為頁(yè)巖提供有效的運(yùn)移通道和儲(chǔ)集空間。頁(yè)巖中的孔隙和微裂縫組成的孔隙網(wǎng)絡(luò)可提高研究區(qū)頁(yè)巖的滲流能力，并為頁(yè)巖氣的賦存提供有效的吸附和游離空間。

（References）：

［1］Schettler J P D，Parmely C R，Juniata C.Contributions to total storage capacity in Devonian shales［R］.SPE 23422，1991.

［2］Loucks R G，Reed R M，Ruppel S C，et al.Morphology，genesis，and distribution of nanometer-scale pores in siliceous mudstones of the Mississippian Barnett shale［J］.Journal of Sedimentary Research，2009，79（9）：848-861.

［3］Schieber J.Common themes in the formation and preservation of intrinsic porosity in shales and mudstones-illuminated with examples across the phanerozoic［R］.SPE 132370，2010.

［4］鄒才能，朱如凱，白斌，等．中國(guó)油氣儲(chǔ)層中納米孔首次發(fā)現(xiàn)及其科學(xué)價(jià)值［J］.巖石學(xué)報(bào)，2011，27（6）：1857-1864. Zou Caineng，Zhu Rukai，Bai Bin，et al.First discovery of nanopore throat in oil and gas reservoir in China and its scientific value［J］.Acta Petrologica Sinica，27（6）：1857-1864.

［5］董大忠，程克明，王玉滿(mǎn)，等．中國(guó)上揚(yáng)子區(qū)下古生界頁(yè)巖氣形成條件及特征［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2010，31（3）：288-299. Dong Dazhong，Cheng Keming，Wang Yuman，et al.Forming conditions and characteristics of shale gas in the Lower Paleozoic of the Upper Yangtze region，China［J］.Oil&Gas Geology，2010，31（3）：288-299.

［6］胡琳，朱炎銘，陳尚斌，等．中上揚(yáng)子地區(qū)下寒武統(tǒng)筇竹寺組頁(yè)巖氣資源潛力分析［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2012，37（11）：1871-1877. Hu Lin，Zhu Yanming，Chen Shangbin，et al.Resource potential analysis of shale gas in Lower Cambrian Qiongzhusi Formation in Middle＆Upper Yangtze region［J］.Journal of China Coal Society，2012，37（11）：1871-1877.

［7］張春明，張維生，郭英海，等．川東南—黔北地區(qū)龍馬溪組沉積環(huán)境及對(duì)烴源巖的影響［J］.地學(xué)前緣，2012，19（1）：136-145. ZhangChunming，Zhang Weisheng，Guo Yinghai，et al.Sedimentary environment and its effect on hydrocarbon source rocks of Longmaxi Formation in southeast Sichuan and northern Guizhou［J］.Earth Science Frontiers，2012，19（1）：136-145.

［8］朱志軍，陳洪德，林良彪，等.黔北—川東南志留系層序格架下的沉積體系演化特征及有利區(qū)帶預(yù)測(cè)［J］.沉積學(xué)報(bào)，2010，28（2）：243-253. Zhu Zhijun，Chen Hongde，Lin Liangbiao，et al.Depositional system evolution characteristics in the framework of sequences of Silurian and prediction of favorable zones in the northern Guizhou-southeastern Sichuan［J］.Acta Sedimentologica Sinica，2010，28（2）：243-253.

［9］孫瑋，劉樹(shù)根，冉波，等.四川盆地及周緣地區(qū)牛蹄塘組頁(yè)巖氣概況及前景評(píng)價(jià)［J］.成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012，39（2）：170-175. Sun Wei，Liu Shugen，Ran Bo，et al.General situation and prospect evaluation of the shale gas in Niutitang Formation of Sichuan Basin and its surrounding areas［J］.Journal of Chengdu University of Technology：Science Technology Edition，2012，39（2）：170-175.

［10］何建華，丁文龍，付景龍，等.頁(yè)巖微觀(guān)孔隙成因類(lèi)型研究［J］.巖性油氣藏，2014，26（5）：30-35. He Jianhua，Ding Wenlong，F(xiàn)u Jinglong，et al.Study on genetic type of micropore in shale reservoir［J］.Lithologic Reservoirs，2014，26（5）：30-35.

［11］郝樂(lè)偉，王琪，唐俊.儲(chǔ)層巖石微觀(guān)孔隙結(jié)構(gòu)研究方法與理論綜述［J］.巖性油氣藏，2013，25（5）：123-128. Hao Lewei，Wang Qi，Tang Jun.Research progress of reservoir microscopic pore structure［J］.Lithologic Reservoirs，2013，25（5）：123-128.

［12］秦建中，付小東，騰格爾．川東北宣漢—達(dá)縣地區(qū)三疊—志留系海相優(yōu)質(zhì)烴源層評(píng)價(jià)［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2008，30（4）：367-374. Qin Jianzhong，F(xiàn)u Xiaodong，Tenger.Evaluation of the excellent Triassic to Silurian marine hydrocarbon source rocks in Xuanhan-Daxian area of Northeast Sichuan Basin［J］.Petroleum Geology& Experiment，2008，30（4）：367-374.

［13］梁狄剛，郭彤樓，陳建平，等．中國(guó)南方海相生烴成藏研究的若干新進(jìn)展（一）南方四套區(qū)域性海相烴源巖的分布［J］.海相油氣地質(zhì)，2008，13（2）：1-16. Liang Digang，Guo Tonglou，Chen Jianping，et al.Some progresses on studies of hydrocarbon generation and accumulation in marine sedimentary regions，southern China（Part 1）：Distribution of four suits of regional marine source rocks［J］.Marine Origin Petroleum Geology，2008，13（2）：1-16.

［14］李新景，呂宗剛，董大忠，等．北美頁(yè)巖氣資源形成的地質(zhì)條件［J］.天然氣工業(yè)，2009，29（5）：27-32. Li Xinjing，Lü Zonggang，Dong Dazhong，et al.Geologic controls on accumulationofshalegasinNorthAmerica［J］.NaturalGasIndustry，2009，29（5）：27-32.

［15］王世謙，陳更生，董大忠，等.四川盆地下古生界頁(yè)巖氣藏形成條件與勘探前景［J］.天然氣工業(yè)，2009，29（5）：51-58. Wang Shiqian，Chen Gengsheng，Dong Dazhong，et al.Accumulation conditions and exploitation prospect of shale gas in the Lower Paleozoic Sichuan Basin［J］.Natural Gas Industry，2009，29（5）：51-58.

［16］黃籍中.四川盆地頁(yè)巖氣與煤層氣勘探前景分析［J］.巖性油氣藏，2009，21（2）：116-120. Huang Jizhong.Exploration prospect of shale gas and coal-bed methane in Sichuan Basin［J］.Lithologic Reservoirs，2009，21（2）：116-120.

［17］Kinley T J，Cook L W，Breyer J A.Hydrocarbon 463 potential of the Barnett Shale（Mississippian），Delaware Basin，west Texas and 464 southern New Mexico［J］.AAPG Bulletin，2008，92（8）：967-991.

［18］Sing K S W，Everett D H，Haul R A W，et al.Reporting physicsorption data for gas/solid systems with special reference to the determination of surface area and porosity［J］.Pure and Applied Chemistry，1985，57（4）：603-619.

［19］Gregg S J，Sing K S W.Adsorption，surface area and porosity［M］. 2nd edtion.London：Academic Press，1982.

［20］Jarvie D M，Hill R J，Ruble T E，et al.Unconventional shale gas systems：The Mississippian Barnet t shale of north-central Texas as one model for thermogenic shale gas assessment［J］.AAPG Bulletin，2007，91（4）：475-499.

［21］Lash G G，Engelder T.Thickness trends and sequence stratigraphy of the Middle Devonian Marcellus Formation，Appalachian Basin：Implications for Acadian Foreland Basin evolution［J］.AAPG Bulletin，2011，95（1）：61-103.

［22］呂成福，陳國(guó)俊，杜貴超，等．酒東坳陷營(yíng)爾凹陷下白堊統(tǒng)儲(chǔ)層孔隙特征及其影響因素研究［J］.沉積學(xué)報(bào)，2010，28（3）：556-562. Lü Chengfu，ChenGuojun，DuGuichao，etal.Characteristicsof pore evolution and its controls of Lower Cretaceous reservoir in Ying'er Depression，JiudongBasin［J］.ActaSedimentologicaSinica，2010，28（3）：556-562.

［23］李傳亮，朱蘇陽(yáng).頁(yè)巖氣其實(shí)是自由氣［J］.巖性油氣藏，2013，25（1）：1-3. Li Chuanliang，Zhu Suyang.Shale gas is free gas underground［J］. Lithologic Reservoirs，2013，25（1）：1-3.

［24］張金川，金之鈞，袁明生.頁(yè)巖氣成藏機(jī)理和分布［J］.天然氣工業(yè)，2004，24（7）：15-18. ZhangJinchuan，Jin Zhijun，Yuan Mingsheng.Reservoiring mechanism of shale gas and its distribution［J］.Natural Gas Industry，2004，24（7）：15-18.

［25］Matt Mavor.Barnett Shale gas-in-place volume including sorbed and free gas volume［C］.AAPG Southwest Section Meeting，F(xiàn)ort Worth，Texas，2003.

［26］Bowker K A.Barnett Shale gas production，F(xiàn)ort Worth Basin：Issues and discussion［J］.AAPG Bulletin，2007，91（4）：523-533.

［27］Curtis J B.Fractured shale-gas systems［J］.AAPG Bulletin，2002，86（11）：1921-1938.

［28］Chalmers G R L，Ross D J K，Bustin R M.Geological controls on matrix permeability of Devonian Gas Shales in the Horn River and Liard basins，northeastern British Columbia，Canada［J］.International Journal of Coal Geology，2012，103：120-131.

圖版Ⅰ

圖版Ⅱ

（本文編輯：于惠宇）

Pore characteristics of shale of Lower Paleozoic in southern Sichuan-northern Guizhou

Yang Wei1，2，Chen Guojun1，Hu Shijun1，3，Lu： Chengfu1，Xu Yong1，3，Yang Shuang1，3
（1.Key Laboratory of Petroleum Resources，Gansu Province/Key Laboratory of Petroleum Resources Research，Institute of Geology and Geophysics，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China；2.PetroChina Research Institute
of Petroleum Exploration&Development-Northwest，Lanzhou 730020，China；3.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China）

Pore types，size，morphology，distribution and fracture feat ures by field emission scanning electron microscope imaging were studied on shale samples of the Lower Paleozoic Niutitang Formation，Wufeng Formation-Longmaxi Formation in the southern Sichuan-northern Guizhou.The results show that there are four main pore types developed in shale，including：intergranular pores，organic-matter pores，dissolved pores and microfracture.Organicmatter pores developed well in shale，which is favor of storing adsorbing-gas.Dissolved pores distributed sporadically，but the cumulative pore volume is much larger with wider pore diameters which are almost macropores and even reach to micrometer-scale.Intergranular pores developed relatively less，with little contribution to pore volume.Microfractures developed in shale can connect other types of pores，which is beneficial to shale gas store and flow.Additionally，the major components of shale are composed of quartz，feldspar，carbonate and clay minerals.The brittle minerals contentwith an average of 54.9%is conducive to the formation fracturing and exploration.

shale reservoir；field emission scanning electron microscope；pore types；pore features；Lower Paleozoic；southern Sichuan-northern Guizhou

TE122.2+3

A

1673-8926（2015）04-0047-06

2015-02-08；

2015-03-22

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“鄂爾多斯盆地三疊系陸相頁(yè)巖微孔隙特征與天然氣賦存方式研究”（編號(hào)：41272144）、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)（B類(lèi)）“頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)”（編號(hào)：XDB10010300）及國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目“四川盆地下古生界海相頁(yè)巖微孔隙特征及形成機(jī)制研究”（編號(hào)：41402130）聯(lián)合資助

楊巍（1985-），女，中國(guó)科學(xué)院蘭州油氣資源研究中心在讀博士研究生，研究方向?yàn)橛蜌鈨?chǔ)層地質(zhì)學(xué)。地址：（730000）甘肅省蘭州市城關(guān)區(qū)東崗西路382號(hào)。E-mail：yangwei052@126.com

通信簡(jiǎn)介：陳國(guó)?。?967-），男，博士，研究員，主要從事油氣儲(chǔ)層地質(zhì)研究。E-mail：gjchen@lzb.ac.cn。