唐相路，姜振學，李　卓，李衛(wèi)兵，楊佩佩，黃何鑫，郝　進

(1.中國石油大學(北京)油氣資源與探測國家重點實驗室，北京　102249；2.中國石油大學(北京)非常規(guī)天然氣研究院，北京　102249；3.中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所中國科學院頁巖氣與地質(zhì)工程重點實驗室，北京　100029)

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渝東南地區(qū)龍馬溪組高演化頁巖微納米孔隙非均質(zhì)性及主控因素

唐相路1,2，姜振學1,2，李卓1,2，李衛(wèi)兵1,2，楊佩佩1,2，黃何鑫1,2，郝進3

(1.中國石油大學(北京)油氣資源與探測國家重點實驗室，北京102249；2.中國石油大學(北京)非常規(guī)天然氣研究院，北京102249；3.中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所中國科學院頁巖氣與地質(zhì)工程重點實驗室，北京100029)

對頁巖氣賦存的主要場所頁巖孔隙的研究是解決頁巖氣賦存和保存機理的關(guān)鍵，但目前缺少有效的手段去定量刻畫高演化頁巖微納米孔隙的非均質(zhì)性特征。通過低壓N2吸附/解吸、高壓壓汞、場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)等實驗，運用分形維數(shù)對渝東南地區(qū)龍馬溪組高演化頁巖微納米孔隙非均質(zhì)性進行了定量分析。結(jié)果表明：高演化頁巖的微納米級孔隙非均質(zhì)性極強。中孔(2.0～50.0 nm)中2.0～4.5 nm 的孔隙分形維數(shù)平均2.853 4，4.5～50.0 nm 的孔隙分形維數(shù)平均2.736 7，這種極強非均質(zhì)性主要受有機質(zhì)控制?？傆袡C碳(TOC)含量大于1.7 %時，有機質(zhì)孔在中孔中占主導地位，粘土礦物含量的增加會在一定程度上增加中孔的非均質(zhì)性。宏孔(>50.0 nm)分形維數(shù)平均2.844 1，非均質(zhì)性較強，主要受石英和碳酸鹽等脆性礦物控制，隨著碳酸鹽礦物含量的增大，非均質(zhì)程度增加，有機質(zhì)對頁巖宏孔的非均質(zhì)性影響不明顯。

非均質(zhì)性；主控因素；分形維數(shù)；孔隙結(jié)構(gòu)；高演化頁巖

0　引　言

在美國頁巖氣革命的帶動下，中國頁巖氣勘探與開發(fā)近年來也取得了顯著的成果[1]。頁巖氣主要以吸附態(tài)、游離態(tài)及少量溶解態(tài)賦存于頁巖孔隙中，頁巖孔隙特征包括孔隙大小、體積、面積、形狀、連通性和空間分布等，這些特征對頁巖氣的富集與散失具有十分重要的影響[2-3]。熱演化程度對頁巖的孔隙發(fā)育具有重要作用。較高的成熟度可以促進有機質(zhì)孔的發(fā)育，但另一方面又會降低礦物顆粒間的孔隙[4]，也因此造成頁巖孔隙極強的非均質(zhì)性，使得預測頁巖氣賦存狀態(tài)和空間分布十分困難。

分形維數(shù)是刻畫物體復雜程度和自相似性的重要參數(shù)，被廣泛應用于地球科學領(lǐng)域[5-6]。它可以用來研究巖石復雜的孔隙結(jié)構(gòu)，顯示孔隙的非均質(zhì)性。在三維歐幾里得空間中，孔隙的分形維數(shù)是介于2到3之間的分數(shù)[7]。隨著分形維數(shù)的減小，孔隙表面會變得光滑，非均質(zhì)性會減弱。相反，當分形維數(shù)越接近3時，孔隙表面就會變得更加復雜，非均質(zhì)性就變得更強[8]。前人通過分形維數(shù)對煤的孔隙結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性研究較為深入，但對頁巖孔隙的非均質(zhì)性研究較為薄弱[9]。

中國南方海相高演化頁巖孔隙具有極強的非均質(zhì)性，以往主要側(cè)重于鏡下定性描述，缺少對非均質(zhì)孔隙的定量刻畫[10]。在本次研究中，選取渝東南地區(qū)龍馬溪組高演化頁巖作為研究對象，對其微納米孔隙的非均質(zhì)性進行定性及定量研究，以期揭示高演化頁巖微納米孔隙的非均質(zhì)性主控因素，為渝東南地區(qū)頁巖氣的勘探開發(fā)提供儲層方面的依據(jù)。

1　區(qū)域背景

渝東南地區(qū)位于四川盆地東南部大婁山和武陵山兩大山系交匯處，行政區(qū)屬重慶所轄。地質(zhì)構(gòu)造屬于揚子準地臺上揚子臺內(nèi)坳陷構(gòu)造單元，區(qū)域主構(gòu)造線呈北北東向，自南東向北西依次發(fā)育隔槽式褶皺、城垛狀褶皺及隔擋式褶皺，主要發(fā)育有秀山凸起褶皺帶、黔江凹陷褶皺帶、七曜山凸起褶皺帶和金佛山凸起褶皺帶等四級構(gòu)造單元[11-12]。

研究區(qū)地層從下古生界至新生界均有出露，志留系為砂泥質(zhì)頁巖建造，龍馬溪組在該區(qū)保存良好，沉積厚度在30～200 m之間，是渝東南地區(qū)重要的生油氣巖系[13]。巖性主要以黑色頁巖為主，局部夾粉砂質(zhì)頁巖和斑脫巖等，屬于淺海靜水沉積環(huán)境。

2　樣品采集與測試

本次研究采集了渝東南地區(qū)4口頁巖氣井的18塊樣品(圖1)，進行了地球化學及巖石學方面的實驗，主要包括TOC、熱成熟度(Ro)、全巖X射線衍射、N2吸附/解吸、高壓壓汞和FE-SEM分析。

總有機碳含量是依照GB/T 19145—2003在CS230HC型碳硫分析儀上完成的。Ro測試是在Leica DM4500P偏光顯微鏡和CRAIC顯微光度計上根據(jù)SY/T 5124—1995統(tǒng)計完成的。全巖X射線衍射分析是在溫度為24.5 ℃、濕度為40%的條件下，根據(jù)SY/T5163—2010在Bruker D8 advance X射線衍射儀上完成的。N2吸附/解吸是根據(jù)GB/T 5751—2009在比表面測定儀Quadrasorb SI儀器上完成的，孔徑、孔體積和孔比表面積采用BET和BJH模型計算得到。高壓壓汞是在溫度為23.5 ℃、濕度為62%的條件下，根據(jù)SY/T 5346—2005在Auto Pore 9500全自動壓汞儀上完成的。FE-SEM是在中國石油大學(北京)油氣資源與探測國家重點實驗室FEI HELIOS NANOLAB 650 SEM儀器上完成的。

圖1　渝東南地區(qū)構(gòu)造位置及采樣點分布Fig.1　Location of samples collected in southeastern Chongqing

3　測試結(jié)果及討論

3.1地球化學及巖石學特征

表1列出了所測試樣品的TOC、Ro和礦物組分的結(jié)果。數(shù)據(jù)顯示，所測頁巖樣品TOC含量在0.16%～2.32%之間，平均1.13%，并且樣品的等效鏡質(zhì)體反射率Ro均大于1.9%，平均2.2%，顯示出高的熱演化特征。礦物組分主要為石英和粘土礦物，石英含量在37.4%～45.7%之間，平均40.2%；粘土礦物含量在14.1%～38.5%之間，平均24.1%。碳酸鹽礦物(方解石和白云石)含量在5.2%～17.1%之間，平均11.8%。

3.2孔隙形態(tài)特征

根據(jù)國際理論和應用化學聯(lián)合會(IUPAC)的定義，按照孔徑大小可將孔隙分為微孔(<2 nm)、中孔(2 nm<孔徑<50 nm)和宏孔(>50 nm)[14]。此外，根據(jù)礦物組成、接觸關(guān)系等形態(tài)學特征又可將頁巖孔隙分為粒間孔、粒內(nèi)孔和有機質(zhì)孔等[15]。本文對頁巖樣品的中孔和宏孔進行了研究。在IUPAC分類的基礎(chǔ)上又引用了形態(tài)學特征上的分類，以便更全面客觀地描述孔隙結(jié)構(gòu)類型及形態(tài)。

表1　研究區(qū)頁巖樣品地球化學及巖石學測試結(jié)果

3.2.1中孔形態(tài)特征及分布

根據(jù)低溫條件下(77 K) N2吸附/解吸曲線，DE BOER等將孔隙形態(tài)分為5種類型(類型A、B、C、D和E)[16]。對研究區(qū)頁巖樣品的吸附/解吸曲線分析表明，樣品呈現(xiàn)出隨著TOC含量的增加、孔隙類型由D逐漸向E過渡的特征(圖2)。典型孔隙類型D的曲線具有吸附分支在飽和蒸汽壓處很陡、脫附分支變化緩慢的特征，反映了一種四面都開放的尖劈形毛細孔。典型孔隙類型E的曲線具有吸附分支變化緩慢、而脫附分支在中等大小相對壓力處有一陡的變化的特征，反映了一種具有細頸和廣體的墨水瓶狀孔。因此，頁巖孔隙類型和結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出的復雜曲線形態(tài)是多種典型孔隙類型疊加的結(jié)果(圖3)。典型的孔隙類型主要包括有機質(zhì)中發(fā)育的大量有機質(zhì)孔(圖3(a))，粘土礦物中發(fā)育的大量粒內(nèi)孔(圖3(b))，并且有機質(zhì)和粘土礦物常伴生出現(xiàn)，導致有機質(zhì)孔和粘土礦物孔大量混合(圖3(c))，它們主要為微-納米級別的孔隙，孔徑主要集中在2～500 nm之間。此外，還發(fā)育一定量的微裂縫(圖3(d))以及石英、碳酸鹽等脆性礦物發(fā)育的粒內(nèi)孔和粒間孔(圖3(e)和(f))，它們的孔徑范圍變化較大，在10 nm至30 μm之間。

圖3　研究區(qū)高演化頁巖掃面電鏡下孔隙特征Fig.3　Pore characteristics of the high-maturity shale samples in the study area(under FE-SEM)

圖2　研究區(qū)高演化頁巖N2吸附/脫附曲線Fig.2　N2 adsorption-desorption isotherms of the high-maturity shale samples in the study area

對18塊樣品進行N2吸附測試，隨著相對壓力的增加，液氮產(chǎn)生毛細凝聚現(xiàn)象，并隨著相對壓力繼續(xù)增大逐漸開始由微孔到宏孔產(chǎn)生凝聚液，相對壓力為1時，N2的吸附量達到最大。根據(jù)不同相對壓力點下的吸附量的實驗數(shù)值，運用BJH(Barrot-Joyner-Halenda)模型，分別計算出該壓力點下孔體積和比表面積?；诿恳粔毫c對應一定的孔徑，可以得出不同孔徑孔隙對應的孔體積和比表面積分布。從圖4可以看出，頁巖樣品孔徑分布相對集中，2～10 nm孔徑的孔隙提供了主要的孔體積和孔比表面積。BJH累積孔體積在0.002 3～0.008 6 ml/g之間，平均0.004 9 ml/g。BJH累積孔比表面積變化范圍較大，在4.91～8.21 m2/g之間，平均6.16 m2/g。這種分布形態(tài)在掃面電鏡照片上得到很好的驗證(圖3(a)、(b)和(c))，而且主要由粘土礦物和有機質(zhì)提供[17-18]。

3.2.2宏孔形態(tài)特征及分布

圖4　研究區(qū)高演化頁巖孔徑分布Fig.4　Pore size distribution of the high-maturity shale samples from gas adsorption in the study area

圖5　研究區(qū)高演化頁巖進汞-退汞曲線Fig.5　MIP of the high-maturity shale samples in the study area

研究區(qū)頁巖樣品的壓汞曲線形態(tài)較為一致，進汞飽和度在30%～60%之間，進汞量主要發(fā)生在高壓條件下，幾乎沒有平臺，說明孔喉分布偏細且不同孔徑的孔隙均有分布(圖5)。根據(jù)進汞曲線形態(tài)，可將進汞曲線分為兩個階段。在低壓階段(0～0.2 MPa)，進汞曲線接近一條直線，進汞量隨著壓力的增加直線上升，并且這一階段(孔隙半徑>3 μm)的孔隙主要為扁平狀的粒間孔和少量的微裂縫(圖3)。在高壓階段(大于0.2 MPa)，進汞曲線有一個明顯的變化，曲線斜率增大，進汞速率降低，這一階段(孔隙半徑<3 μm)的孔隙主要為扁平狀的粘土礦物粒間孔和部分墨水瓶狀的有機質(zhì)孔。低的退汞效率也說明了存在大量的易進難出的墨水瓶狀孔隙[19]。

3.3中孔的非均質(zhì)性及其主控因素

基于N2吸附/脫附曲線計算分形維數(shù)的方法有很多，被認可的方法主要有Langmuir模型、BET模型、FHH模型和熱力學方法等[20]。其中FHH方法計算方便，應用最為廣泛。在多層吸附區(qū)域，吸附相對壓力P/P0與吸附體積符合FHH方

程[21]。本文基于FHH模型，對頁巖樣品的N2吸附曲線進行了分形維數(shù)的計算，其計算公式為:

(1)

其中：V0是單層吸附體積，m3/t；V是平衡壓力吸附體積，m3/t；C是常數(shù)；Dn是基于N2吸附的分形維數(shù)；P0是氣體飽和蒸汽壓，MPa；Pn是氣體平衡壓力，MPa。

根據(jù)低溫N2吸附數(shù)據(jù)可以繪制出每個樣品的ln(V/V0) 與 ln[ln(P0/Pn) ]的散點圖(圖6)。根據(jù)數(shù)據(jù)分布特征，以相對壓力0.55為界分別計算出孔徑在2.0～4.5 nm之間的分形維數(shù)Dn1和4.5～50.0 nm之間的孔隙分形維數(shù)Dn2。

圖6　研究區(qū)高演化頁巖#17樣品的基于N2吸附的中孔孔隙分形維數(shù)Fig.6　Fractal dimensions of mesopores from gas adsorption of high-maturity shale sample #17

從表2中可看出，線性擬合的相關(guān)系數(shù)值多在0.96以上，擬合較好說明頁巖孔隙具有分形特征。2.0～4.5 nm孔隙的分形維數(shù)Dn1變化范圍為2.783 5～2.890 4，平均值為2.853 4；4.5～50.0 nm孔隙的分形維數(shù)Dn2變化范圍為2.695 4～2.778 9，平均值為2.736 7，說明頁巖孔隙系統(tǒng)具有較高的非均質(zhì)性。分形維數(shù)Dn1的平均值大于Dn2，表明較小孔隙(2～4.5 nm)的非均質(zhì)性比較大孔隙(4.5～50.0 nm)的非均質(zhì)性強。

由圖7(a)可以看出，Dn1、Dn2均與TOC含量呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢。具體可分為三段，當TOC小于0.9%時，Dn1、Dn2均與TOC含量為正相關(guān)關(guān)系；當TOC介于0.9%～1.7%之間時，Dn1、Dn2基本不變；當TOC大于1.7%時，Dn1、Dn2均與TOC含量為負相關(guān)關(guān)系。原因在于TOC含量較低時，頁巖孔隙主要以礦物提供的孔隙為主，隨著TOC含量的增加，有機質(zhì)孔大量增加，增加了孔隙的非均質(zhì)性。當TOC含量介于0.9%～1.7%之間時，有機質(zhì)孔與礦物孔隙的含量基本相當，頁巖孔隙的非均質(zhì)性處于最強階段。當TOC含量超過1.7%時，頁巖孔隙主要以有機質(zhì)孔為主，隨著有機質(zhì)含量的增加，有機質(zhì)孔的主導地位更加明顯，孔隙整體趨向于一致，非均質(zhì)性減弱。Dn1、Dn2均與粘土礦物含量呈現(xiàn)出一定的正相關(guān)性，說明粘土礦物含量的增加會一定程度地促使孔隙非均質(zhì)性增強(圖7(b))。

表2研究區(qū)高演化頁巖樣品基于N2吸附和高壓壓汞的孔隙分形維數(shù)數(shù)據(jù)

Table 2Fractal dimensions of pores from N2adsorption and MIP of the high-maturity shale samples

樣品編號2.0～4.5nm的孔隙Dn1相關(guān)系數(shù)4.5～50.0nm的孔隙Dn2相關(guān)系數(shù)大于50.0nm的孔隙D*m相關(guān)系數(shù)#12.89320.96492.70540.99552.87920.9763#22.88780.95212.71010.99482.85410.9773#32.86200.97182.69860.99552.87500.9761#42.88500.97772.76440.99512.90880.9669#52.78940.99942.73810.99582.82050.9770#62.82740.99872.75310.99502.87720.9768#72.79000.99952.71560.98762.83080.9881#82.88580.98702.77890.98852.84180.9877#92.82890.99582.74400.99672.83120.9888#102.87680.98572.76720.99512.88240.9730#112.81420.99832.73330.99572.84920.9887#122.86770.99052.75120.99312.83640.9627#132.84930.99642.75080.99432.75430.9899#142.85080.99582.75680.99442.80080.9914#152.87330.98692.75270.99532.81000.9886#162.89040.96752.75200.99222.78640.9912#172.88230.97242.76020.97222.83130.9726#182.84780.99262.70550.99682.91740.9716

注：Dm是基于高壓壓汞的大于50 nm的宏孔孔隙分形維數(shù)。

圖7　中孔的分形維數(shù)及其主控因素Fig.7　Fractal dimensions of mesopores and the main controlling factors

由圖7(c)可以看出，在TOC小于0.9%時，TOC含量與孔徑呈現(xiàn)出較好的負相關(guān)性；當TOC大于0.9%時，TOC含量的增加，孔徑基本維持在5～6 nm之間，表明此時孔隙以5～6 nm的有機質(zhì)孔為主。比表面積與TOC含量為正相關(guān)關(guān)系(圖7(c))，隨TOC含量的增加，比表面積增大。粘土礦物含量與孔徑呈現(xiàn)出一定的負相關(guān)性，與孔比表面積無相關(guān)性(圖7(d))。因此，有機質(zhì)含量的增加會導致頁巖富含更多的5～6 nm的孔隙，更大的比表面積，從而形成非均質(zhì)性極強的孔隙結(jié)構(gòu)，而粘土礦物含量的變化對中孔孔隙非均質(zhì)性的影響則不明顯。因此，有機質(zhì)是導致中孔非均質(zhì)性變化的主要控制因素。

3.4宏孔的非均質(zhì)性及其主控因素

在壓汞實驗中，水銀進入不同半徑孔隙的難易程度可以通過毛細管壓力的大小來反映，毛細管壓力曲線可作為計算孔隙結(jié)構(gòu)分形維數(shù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[22]。普遍認可的計算分形維數(shù)的公式是由Friesen等在Pfeifer工作的基礎(chǔ)上，應用Washburn 方程建立的進汞體積與壓力的雙對數(shù)方程[8]。本文基于該模型，對頁巖樣品的高壓壓汞進汞曲線進行分形維數(shù)的計算，其計算公式為：

(2)

式中：VPm是在壓力Pm下的累積進汞體積，ml；Pm為進汞壓力，MPa；Dm是基于高壓壓汞的分形維數(shù)。

通過選取0～25 MPa的進汞區(qū)間，求取了宏孔的分形維數(shù)Dm(圖8)。如表2所示，計算得出的Dm在2.774 3～2.917 4之間，平均2.844 1，表明頁巖宏孔表面非常粗糙，孔隙結(jié)構(gòu)非常復雜，非均質(zhì)性很強。

圖8　高演化頁巖#14樣品的基于高壓壓汞的宏孔孔隙分形維數(shù)Fig.8　Fractal dimensions of macropores from MIP of high-maturity shale sample #14

圖9　宏孔的分形維數(shù)及其主控因素Fig.9　Fractal dimensions of macropores and the main controlling factors

由圖9(a)可以看出，Dm與壓汞半徑具有負相關(guān)關(guān)系，表明壓汞半徑越小的頁巖，Dm越大，孔隙非均質(zhì)性越強[23]。當TOC含量低于0.9%時，Dm與TOC含量的關(guān)系不明顯；當TOC含量大于0.9%時，Dm與TOC含量呈正相關(guān)關(guān)系(圖9(b))?？赡苁且驗橛袡C質(zhì)含量較低時，不適宜發(fā)育大于50 nm的有機質(zhì)孔，以致不足以影響頁巖宏孔的非均質(zhì)性；當TOC含量較高時，發(fā)育大于50 nm的有機質(zhì)孔，增強了頁巖宏孔的非均質(zhì)性。Dm與粘土礦物含量關(guān)系不明顯，與石英含量呈現(xiàn)一定的負相關(guān)性，與碳酸鹽礦物呈現(xiàn)一定的正相關(guān)性(圖9(c)、(d)和(e))。這一結(jié)果可能暗示由石英提供的宏孔在整體的宏孔中占有較大比例，石英含量的增加，會導致該趨勢增加明顯，進而宏孔的非均質(zhì)性減弱。而碳酸鹽礦物提供的宏孔的屬性與石英的不同，它的增加會導致頁巖宏孔更加不均勻，非均質(zhì)性增強。

Dm與Dn1和Dn2的關(guān)系并不明顯，表明宏孔的非均質(zhì)程度并不會直接影響中孔的非均質(zhì)程度。說明它們之間相對獨立，影響因素并不一致(圖9(f))。中孔主要受有機質(zhì)的控制，TOC含量的增加會增強中孔的非均質(zhì)性。宏孔主要受石英和碳酸鹽礦物的控制，碳酸鹽礦物的增加會增強宏孔的非均質(zhì)性。

4　結(jié)　論

運用分形理論，通過N2吸附/解析、高壓壓汞和FE-SEM實驗分析了高演化頁巖微納米孔隙結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性及其主控因素，主要認識如下：

(1)研究區(qū)高演化頁巖中孔主要以尖劈形的粘土礦物粒間孔和墨水瓶狀的有機質(zhì)孔為主，孔徑主要集中在2～10 nm之間。2.0～4.5 nm孔隙的非均質(zhì)性比4.5～50.0 nm孔隙的非均質(zhì)性強。中孔的非均質(zhì)性主要受有機質(zhì)的控制，隨有機質(zhì)含量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，且當TOC<0.9%時，中孔中礦物形成的孔隙占主導地位，當TOC>1.7%時，有機質(zhì)孔占主導地位。粘土礦物含量的增加會一定程度促使中孔非均質(zhì)性增強。

(2)研究區(qū)高演化頁巖宏孔主要以平板狀粒間孔為主，還有少量墨水瓶狀有機質(zhì)孔。宏孔分形維數(shù)平均2.844 1，非均質(zhì)性較強，孔隙結(jié)構(gòu)十分復雜。宏孔的非均質(zhì)性主要與礦物孔隙變化有關(guān)，受石英及碳酸鹽礦物含量的控制。石英礦物含量的增加會減弱宏孔的非均質(zhì)性，而碳酸鹽礦物含量的增加會增強宏孔的非均質(zhì)性。

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Micro/Nano Pore Heterogeneity and Main Controlling Factors of the High-Maturity Longmaxi Formation Shale in Southeastern Chongqing

TANG Xiang-lu1,2，JIANG Zhen-xue1,2，LI Zhuo1,2， LI Wei-bing1,2，YANG Pei-pei1,2，HUANG He-xin1,2，HAO Jin3

(1.StateKeyLaboratoryofPetroleumResourcesandProspecting,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China；2.InstituteofUnconventionalNaturalGasResearch,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China;3.KeyLaboratoryofShaleGasandGeoengineering,InstituteofGeologyandGeophysics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100029,China)

Studying shale pores is the key to understand the mechanism of shale gas occurrence and accumulation. But there is little effective means to quantitatively depict micro/nano pore heterogeneity characteristics of high-maturity shales. This article quantitatively analyzed micro/nano pore heterogeneity and main controlling factors of the high-maturity Longmaxi Formation Shale in southeastern Chongqing through the low pressure N2adsorption/desorption, high-pressure mercury injection (MIP), and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) experiment together with the use of the fractal dimension. The results show that micro/nano pores develop very well in high-maturity shale. Mesopores are mainly slit-shaped clay interparticle pores and ink-bottle-shaped organic pores. Fractal dimensions of pores between 2.0 nm and 4.5 nm in diameter have an average value of 2.853,4, while fractal dimensions of pores between 4.5 nm and 50.0 nm in diameter have an average value of 2.736,7. The strong heterogeneity is mainly controlled by organic matters. When total organic carbon (TOC) content is less than 0.9%, the pores provided by minerals play dominant role, while the TOC content is larger than 1.7%, organic pores play dominant role. In addition, the increase of clay mineral content will increase the mesopores heterogeneity in a certain extent. Macropores are mainly composed of slit-shaped interparticle pores and a small amount of ink-bottle-shaped organic pores. Fractal dimensions of macropores have an average value of 2.844,1, which show strong heterogeneity, indicating the pore structure is complex. The heterogeneity of macropores is mainly controlled by quartz and carbonate minerals. With the increase of carbonate minerals content, the degree of heterogeneity increases. As organic pores size is relatively small, they have no obvious influence on shale macropore heterogeneity.

heterogeneity; main controlling factor; fractal dimension; pore structure; high-maturity shale

2014-12-16；改回日期：2015-10-20；責任編輯：潘令枝。

國家科技重大專項課題(2011ZX05018-002)；國家自然科學基金項目(41472112)；國土資源部項目(12120114046701)；重慶市國土資源和房屋管理局科技計劃重大項目(CQGT-KJ-2012)。

唐相路，男，博士，1988年出生，地質(zhì)資源與地質(zhì)工程專業(yè)，主要從事非常規(guī)油氣儲層預測與評價方面的研究。Email：xianglu.tang@outlook.com。

TE122.2

A

1000-8527(2016)01-0163-09