陳相霖 ，郭天旭 ，石砥石 ，侯啓東 ，王 超

（1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心，北京100083；2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局非常規(guī)油氣地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100029；3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083）

0 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)頁(yè)巖氣資源勘探力度的不斷加大，頁(yè)巖微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征的研究逐漸成為頁(yè)巖氣資源評(píng)價(jià)和選區(qū)的重要參考，且可作為判斷頁(yè)巖氣是否具有商業(yè)開(kāi)發(fā)價(jià)值的重要依據(jù)［1-2］。一些學(xué)者［3-4］已針對(duì)四川盆地、黔北、湘中和鄂西等地區(qū)的古生界頁(yè)巖開(kāi)展了大量研究工作，主要包括頁(yè)巖孔徑大小、形狀、孔隙體積和比表面積等內(nèi)容，并指出了不同尺度的孔隙分布特征和發(fā)育情況。吳世祥等［5］、程俊等［6］和龔大興等［7］分別對(duì)陜南地區(qū)寒武系牛蹄塘組的地質(zhì)構(gòu)造特征、油氣分布、頁(yè)巖有機(jī)地球化學(xué)特征及頁(yè)巖氣形成條件進(jìn)行了初步研究，但都主要集中于構(gòu)造特征、成藏條件和有機(jī)質(zhì)特征等方面。葉玥豪等［8］對(duì)頁(yè)巖孔隙類型進(jìn)行了劃分，但未對(duì)頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)的主控因素作進(jìn)一步討論，康健威等［9］在富集條件研究中簡(jiǎn)要概述了頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)特征，劉忠寶等［3］雖對(duì)頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)特征及發(fā)育影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)研究，但未對(duì)頁(yè)巖孔隙的吸附性能作進(jìn)一步探討。

在以上研究成果中，均未能充分將微觀層面的孔隙結(jié)構(gòu)特征與宏觀層面的沉積、構(gòu)造特征相結(jié)合，來(lái)對(duì)頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面表征。本次研究以陜南漢中地區(qū)寒武系牛蹄塘組頁(yè)巖為研究對(duì)象，在對(duì)南地1井牛蹄塘組鉆井巖心觀察和描述的基礎(chǔ)上，運(yùn)用有機(jī)地球化學(xué)分析、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡觀察、全巖X射線衍射、低溫氮?dú)馕綄?shí)驗(yàn)和等溫吸附實(shí)驗(yàn)等方法，對(duì)頁(yè)巖微觀孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性觀察和定量表征，從而分析牛蹄塘組頁(yè)巖吸附性能，并結(jié)合已有區(qū)域地質(zhì)認(rèn)識(shí)，從微觀和宏觀2個(gè)方面來(lái)探討頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)的主控因素，并從有機(jī)地球化學(xué)特征、礦物組成、孔隙類型、孔徑分布、結(jié)構(gòu)特征和吸附特征等多個(gè)角度全面分析該地區(qū)頁(yè)巖儲(chǔ)層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征，以期為陜南地區(qū)寒武系頁(yè)巖氣資源潛力評(píng)價(jià)和勘探開(kāi)發(fā)提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

陜南地區(qū)位于上揚(yáng)子地區(qū)西北緣，處于四川盆地和秦嶺造山帶之間的構(gòu)造耦合部位，構(gòu)造位置上屬于漢南—米倉(cāng)山隆起區(qū)域，西鄰龍門(mén)山構(gòu)造帶，東抵大巴山弧形褶皺帶［10-11］?；剀妷螐?fù)向斜位于漢南—米倉(cāng)山隆起之間，西段相對(duì)開(kāi)闊，向北東方向呈弧形逐漸收斂變窄，總體構(gòu)造線方向呈近東西向，平行于漢南隆起邊部，由數(shù)個(gè)產(chǎn)狀較平緩的次一級(jí)背斜構(gòu)成［圖 1（a）］。

研究區(qū)內(nèi)沉積了一套下寒武統(tǒng)牛蹄塘組黑色炭質(zhì)泥巖，為典型的深水陸棚相懸浮沉積，沉積厚度大，有機(jī)質(zhì)豐度較高，熱演化程度適中，具備較好的頁(yè)巖氣形成地質(zhì)條件，是上揚(yáng)子地塊的一套主力頁(yè)巖氣勘探層系［11-12］。南地1井位于回軍壩復(fù)向斜南翼，開(kāi)孔層位為奧陶系西涼寺組，完鉆層位為震旦系燈影組，完鉆井深為1 007 m，共鉆遇目的層牛蹄塘組厚度為282 m，含2套優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖層段，埋深分別為604～692 m和801～845 m，巖性以黑色頁(yè)巖、灰黑色灰質(zhì)泥巖和炭質(zhì)泥巖為主［圖1（b）］。

圖1 陜南地區(qū)區(qū)域地質(zhì)概況（a）及南地1井牛蹄塘組綜合柱狀圖（b）Fig.1 Regional geology of southern Shaanxi（a）and stratigraphic column of Niutitang Formation in well Nandi 1（b）

2 樣品采集與實(shí)驗(yàn)

研究樣品采集于回軍壩復(fù)向斜南地1井下寒武統(tǒng)牛蹄塘組頁(yè)巖巖心，均取自現(xiàn)場(chǎng)解析含氣量較高層段（埋深568～850 m），為深水陸棚相沉積，巖性以黑色、灰黑色炭質(zhì)頁(yè)巖、泥質(zhì)灰?guī)r和鈣質(zhì)頁(yè)巖為主。

對(duì)南地1井10塊巖心樣品（ND-1至ND-10）進(jìn)行巖石礦物學(xué)、有機(jī)地球化學(xué)、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡、氮?dú)馕胶偷葴匚降葘?shí)驗(yàn)。場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡實(shí)驗(yàn)設(shè)備為S-4800型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡，主要測(cè)量頁(yè)巖微觀孔隙類型、形態(tài)和大小等；氮?dú)馕綄?shí)驗(yàn)采用SSA-7300孔徑及比表面積分析儀，測(cè)試內(nèi)容主要包括孔隙結(jié)構(gòu)、孔徑大小和分布等，其中孔徑分布特征是利用BJH法獲得孔徑分布曲線（脫附）然后進(jìn)行分析；等溫吸附實(shí)驗(yàn)是在恒定溫度30℃條件下，以高純度甲烷為吸附氣進(jìn)行等溫吸附實(shí)驗(yàn)，采用Langmuir單分子層吸附理論對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，采用PCTProE型吸附解析儀進(jìn)行解析；X射線衍射定量分析采用D8 Discover X射線衍射儀，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括礦物組成及含量。

表1 陜南地區(qū)牛蹄塘組頁(yè)巖礦物組成Table 1 Mineral composition of shale samples of Niutitang Formation in southern Shaanxi%

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 礦物組成

全巖及黏土礦物X射線衍射測(cè)試結(jié)果（表1）顯示，陜南地區(qū)牛蹄塘組頁(yè)巖礦物組成主要包括石英、長(zhǎng)石等脆性礦物和伊利石、綠泥石等黏土礦物，普遍含有黃鐵礦和菱鐵礦。脆性礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%～70%，其中石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為29%～46%，其次為斜長(zhǎng)石，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%～19%，，其他脆性礦物包括鉀長(zhǎng)石、方解石和白云石等。黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%～45%，主要包括伊/蒙混層、伊利石和綠泥石等，三者占比分別為39%～66%，32%～47%和1%～17%，個(gè)別樣品含有少量高嶺石。

3.2 有機(jī)地球化學(xué)特征

陜南地區(qū)牛蹄塘組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類型以I型和II1型為主，總有機(jī)碳（TOC）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.43%～4.19%，平均值為1.95%，高于頁(yè)巖氣商業(yè)開(kāi)發(fā)下限值，具備較好生烴潛力。陜南地區(qū)牛蹄塘組底部頁(yè)巖TOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較高，普遍大于2%，為最優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖層段，熱演化成熟度（Ro）主要為1.91%～2.50%，平均值為2.32%，處于過(guò)成熟裂解生氣階段?？紤]到我國(guó)南方牛蹄塘組頁(yè)巖熱演化成熟度普遍較高的實(shí)際情況，南地1井牛蹄塘組頁(yè)巖Ro相對(duì)適中。

3.3 孔隙類型發(fā)育特征

通過(guò)場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡成像研究，依據(jù)Loucks等［13］提出的頁(yè)巖微觀孔隙類型分類方法，可將陜南地區(qū)牛蹄塘組頁(yè)巖劃分為有機(jī)質(zhì)孔、粒內(nèi)孔、粒間孔和微裂縫等4種孔隙類型。

陜南地區(qū)牛蹄塘組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)孔較為發(fā)育，以蜂窩狀孔隙為主，還包括少量狹縫狀孔隙。有機(jī)質(zhì)孔以納米級(jí)孔隙為主，孔徑大小為10～150 nm，連通性較好，為頁(yè)巖氣提供了良好的儲(chǔ)集空間［圖2（a）—（c）］。粒內(nèi)孔主要發(fā)育于石英、長(zhǎng)石和方解石等顆粒內(nèi)，孔徑大小為5～200 nm，多呈不規(guī)則形態(tài)，其中石英粒內(nèi)孔孔徑較小，而碳酸鹽和長(zhǎng)石礦物易形成溶蝕孔，孔徑相對(duì)較大，粒內(nèi)孔孔隙數(shù)量相對(duì)較少，且連通性較差，對(duì)頁(yè)巖整體儲(chǔ)集空間貢獻(xiàn)有限［圖2（c）］。陜南地區(qū)牛蹄塘組頁(yè)巖中粒間孔主要包括石英顆粒晶間孔、長(zhǎng)石晶間孔、碳酸鹽晶間孔、黃鐵礦晶間孔及黏土礦物層間孔等，孔徑大小一般為5～200 nm，形態(tài)多為孔喉狀、三角形狀、狹縫狀和不規(guī)則形狀等，孔隙數(shù)量較多，提供了大量?jī)?chǔ)集空間［圖 2（d）～（e）］。陜南地區(qū)牛蹄塘組頁(yè)巖中微裂縫較為發(fā)育，主要分布在有機(jī)質(zhì)邊緣、礦物顆粒邊緣和黏土礦物間，多呈不規(guī)則曲線和鋸齒狀，具有較好的延伸性，寬度為100～500 nm［圖2（f）］。裂縫可以與其他類型孔隙連通，形成立體滲流網(wǎng)絡(luò)空間，從而有利于頁(yè)巖氣的運(yùn)移和聚集。宏觀上通過(guò)對(duì)南地1井巖心進(jìn)行觀察，巖心較為致密，可見(jiàn)裂縫數(shù)量較少，且多以低角度裂縫為主，整體上裂縫欠發(fā)育。

圖2 陜南地區(qū)南地1井牛蹄塘組頁(yè)巖孔隙特征場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡Fig.2 Field emission scanning electron microscope images of shale samples of Niutitang Formation in well Nandi 1 in southern Shaanxi

3.4 頁(yè)巖孔徑分布與結(jié)構(gòu)特征

3.4.1 孔徑分布、比表面積及孔容特征

本次研究主要通過(guò)孔徑分布、比表面積和孔隙體積等參數(shù)對(duì)頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行定量表征。頁(yè)巖孔徑大小為1.8～316.7 nm，平均為8.66 nm，在2～5 nm處出現(xiàn)峰值（圖3）。頁(yè)巖BJH吸附總孔體積為0.003～0.011 cm3/g，平均值為0.006 cm3/g，主要由介孔提供（占70.42%），宏孔和微孔分別占25.91%和3.67%。頁(yè)巖BJH吸附累積比表面積為0.59～6.61 m2/g，平均值為3.04 m2/g，主要由介孔提供（占83.32%），其次為微孔和宏孔，分別占14.75%和1.93%。利用BET方程計(jì)算所得的頁(yè)巖BET比表面積為1.34～13.20 m2/g，平均值為6.83 m2/g（表 2）。綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，陜南地區(qū)牛蹄塘組頁(yè)巖以介孔為主，是頁(yè)巖氣儲(chǔ)集空間的主要貢獻(xiàn)者。

圖3 陜南地區(qū)南地1井牛蹄塘組頁(yè)巖樣品孔徑分布曲線Fig.3 Pore size distribution curves of shale samples of Niutitang Formation in well Nandi 1 in southern Shaanxi

表2 陜南地區(qū)南地1井牛蹄塘組頁(yè)巖樣品有機(jī)地球化學(xué)、孔隙及甲烷吸附數(shù)據(jù)Table 2 Organic geochemistry，pore volume and methane adsorption of shale samples of Niutitang Formation in well Nandi 1 in southern Shaanxi

3.4.2 頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)特征

頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，以發(fā)育微米—納米級(jí)孔隙為主，這種孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)頁(yè)巖的儲(chǔ)集條件和運(yùn)移方式均具有重要影響［14］。由于頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)具有多樣性，所以其吸附性能具有較大差異，因此可根據(jù)氮?dú)馕降葴鼐€較好地分析頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)特征?；贐DDT分類、de Boer分類和IUPAC分類等，將氮?dú)馕降葴鼐€大致分為5種類型［15-16］，同時(shí)又將吸附-脫附曲線形成的滯后環(huán)進(jìn)一步劃分為H1—H4共 4種類型［17-18］。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，陜南地區(qū)牛蹄塘組頁(yè)巖樣品氮?dú)馕角€呈反“S”型，類似IUPAC分類中的Ⅱ型等溫線。在超低壓段［0＜相對(duì)壓力（p/p0）＜ 0.02］，吸附曲線迅速上升，向上呈微凸?fàn)睿穗A段為微孔填充及較大孔單分子層吸附；在低—中壓段（0.02＜p/p0＜ 0.40），吸附量增加緩慢，此階段單分子層吸附逐漸向多分子層吸附過(guò)渡；中—高壓段（0.4＜p/p0＜0.8），吸附曲線隨壓力增高緩慢升高，為多分子層吸附階段；在高壓段（0.8＜p/p0＜1.0），較大孔隙中發(fā)生毛細(xì)凝聚現(xiàn)象，導(dǎo)致吸附量急劇增加，當(dāng)p/p0增大至1.0時(shí)，仍未出現(xiàn)吸附飽和現(xiàn)象。當(dāng)0＜p/p0＜0.45時(shí)，吸附曲線與脫附曲線大致重疊，當(dāng)0.45＜p/p0＜0.50時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)遲滯環(huán)，符合IUPAC定義的H3型特征，個(gè)別樣品兼具有H2和H4型特征，高壓段吸附氣量大，吸附曲線與脫附曲線近乎平行，形成較為狹窄的滯后環(huán)，對(duì)應(yīng)孔隙結(jié)構(gòu)類型為層狀結(jié)構(gòu)聚集狹縫孔，可能與黏土礦物間片狀孔隙有關(guān)。此外在中壓段脫附曲線存在一個(gè)拐點(diǎn)，且拐點(diǎn)陡坡較緩，說(shuō)明較大孔徑孔隙以開(kāi)放透氣性孔隙為主，其次為墨水瓶狀孔隙（圖 4）。

圖4 陜南地區(qū)南地1井牛蹄塘組頁(yè)巖樣品 N2吸附—脫附等溫線Fig.4 N2adsorption-desorption isotherms of shale samples of Niutitang Formation in well Nandi 1 in southern Shaanxi

圖5 陜南地區(qū)南地1井牛蹄塘組頁(yè)巖樣品甲烷吸附等溫曲線Fig.5 Methane adsorption isotherms of shale samples of Niutitang Formation in well Nandi 1 in southern Shaanxi

3.5 甲烷等溫吸附特征

本次甲烷等溫吸附實(shí)驗(yàn)是在恒定溫度（30℃）條件下，對(duì)不同樣品吸附氣量進(jìn)行對(duì)比研究。不同樣品之間吸附曲線形態(tài)較為相似，隨壓力增大吸附氣量逐漸升高，并直至飽和，但飽和吸附氣量存在較大差異，反映出其受有機(jī)碳含量和礦物成分等因素影響（圖5）。樣品Langmuir吸附氣質(zhì)量體積（VL）為 1.05～3.16 m3/t，平均為 1.67 m3/t，Langmuir壓力（PL）為 1.06～2.49 MPa，平均為 1.73 MPa（參見(jiàn)表 2）。

圖6 陜南地區(qū)頁(yè)巖孔隙特征表征參數(shù)與熱演化成熟度和TOC含量關(guān)系Fig.6 Relationship of pore structure characteristic parameters with TOC content and thermal maturity in southern Shaanxi

4 頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)及吸附性能主控因素

4.1 孔隙結(jié)構(gòu)主控因素

4.1.1 直接影響因素

（1）總有機(jī)碳（TOC）含量。TOC含量與孔隙體積和比表面積均呈正相關(guān)性［圖 6（a）—（b））］，表明TOC含量是孔隙結(jié)構(gòu)特征的主要影響因素之一。上述結(jié)果與渝東南、黔北等地區(qū)牛蹄塘組孔隙發(fā)育特征的影響因素相似［19-20］，主要是由于TOC含量受熱演化生烴作用影響，部分有機(jī)質(zhì)成分被消耗，形成有機(jī)質(zhì)孔和收縮縫，形成微觀孔隙網(wǎng)縫，增加了孔隙體積和比表面積。另外在生烴過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)酸對(duì)頁(yè)巖礦物具有溶蝕作用，從而形成溶蝕孔，進(jìn)一步增加了儲(chǔ)集空間，對(duì)頁(yè)巖孔隙發(fā)育具有控制作用［21］。

（2）熱演化成熟度（Ro）。隨Ro增加，頁(yè)巖樣品孔隙體積和比表面積均呈逐漸增大趨勢(shì)［圖6（c）—（d）］，這與黔北地區(qū)牛蹄塘組成熟度與孔隙體積和比表面積所呈現(xiàn)的趨勢(shì)相反［22］?？赡苁怯捎谘芯繀^(qū)受漢南古隆起和米倉(cāng)山古隆起周緣構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，頁(yè)巖埋藏深度較淺，導(dǎo)致研究區(qū)牛蹄塘組頁(yè)巖Ro相對(duì)于其他地區(qū)較低，但有機(jī)質(zhì)生氣速率并未明顯減慢，有機(jī)質(zhì)生烴過(guò)程中依然可以形成大量有機(jī)質(zhì)孔隙，同時(shí)部分堵塞于微小孔隙中的大分子殘留烴逐漸轉(zhuǎn)化為小分子氣體排除，增加了孔隙體積和比表面積

4.1.2 間接影響因素

（1）沉積環(huán)境。陜南地區(qū)震旦系燈影組沉積后，受鎮(zhèn)巴上升事件影響，早寒武世梅樹(shù)村組沉積期末碳酸鹽巖臺(tái)地下沉淹沒(méi)，轉(zhuǎn)換為深水陸棚相沉積環(huán)境，使得下寒武統(tǒng)牛蹄塘組直接不整合接觸于燈影組之上［12］。同時(shí)受該時(shí)期上揚(yáng)子地區(qū)北緣海泛面發(fā)育規(guī)?？刂疲芯繀^(qū)海水隨海侵?jǐn)U張從東南向西北浸漫，牛蹄塘組向西超覆，層位逐漸抬高。整體上看，隨著沉積環(huán)境自東向西逐漸從深水陸棚相向淺水陸棚相半封閉滯流沉積環(huán)境過(guò)渡，牛蹄塘組頁(yè)巖沉積厚度也從東南向西北逐漸減薄，頁(yè)巖粉砂質(zhì)含量逐漸增高，頁(yè)巖品質(zhì)逐漸變差。因此沉積環(huán)境對(duì)富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育程度具有一定控制作用，而頁(yè)巖的有機(jī)碳含量又影響著孔隙發(fā)育程度［23］，從而間接控制著頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)的發(fā)育。

（2）古隆起構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。陜南地區(qū)位于漢南古隆起與米倉(cāng)山古隆起之間，受加里東期、海西—印支期古隆起及其周緣多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，區(qū)內(nèi)寒武系牛蹄塘組地層整體處于逆沖推覆體下盤(pán)，導(dǎo)致構(gòu)造變形相對(duì)較弱，頁(yè)巖埋藏深度適中，Ro相對(duì)較低。符合“古隆起邊緣控藏模式”，即古隆起周緣頁(yè)巖層系具有相對(duì)較低的Ro和較好的保存條件［24］。因此古隆起周緣構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)牛蹄塘組頁(yè)巖Ro和埋藏深度變化具有一定的控制作用，而Ro和埋深又影響著孔隙發(fā)育程度［22，24］，從而間接控制著頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)育。

圖7 陜南地區(qū)南地1井牛蹄塘組頁(yè)巖TOC含量（a）、BJH總孔體積（b）、BET比表面積（c）和黏土礦物含量（d）與甲烷吸附氣含量的關(guān)系Fig.7 Relationship of adsorbed gas content with TOC content（a），BJH pore volume（b），BET specific surface area（c），and clay mineral content（d）in southern Shaanxi

4.2 吸附性能主控因素

4.2.1 TOC含量

南地1井牛蹄塘組頁(yè)巖樣品甲烷吸附氣含量（VL）與TOC含量呈明顯正相關(guān)性（圖7），相關(guān)系數(shù)（R2）為0.95，即TOC含量越高，甲烷吸附能力越強(qiáng)，與朱漢卿等［25］、Ross等［26］和 Chalmers等［27］學(xué)者研究結(jié)果一致，TOC是控制甲烷吸附能力的主要因素。南地1井牛蹄塘組頁(yè)巖樣品甲烷吸附氣含量（VL）與頁(yè)巖孔隙體積和比表面積均呈正相關(guān)性，說(shuō)明隨TOC含量逐漸增高，有機(jī)質(zhì)孔更加發(fā)育，產(chǎn)生更多納米級(jí)孔隙，為氣體吸附提供了更多有效孔隙體積和比表面積，從而提高了吸附性能。

4.2.2 黏土礦物含量

黏土礦物的比表面積較大，可有效提高頁(yè)巖的吸附能力，但本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，南地1井牛蹄塘組頁(yè)巖樣品黏土礦物含量與甲烷吸附量呈較弱負(fù)相關(guān)性（參見(jiàn)圖7）。一方面原因可能由于不同黏土礦物成分吸附性存在較大差異，通常蒙脫石的吸附能力最強(qiáng)，伊/蒙混層、高嶺石次之［28］，而樣品黏土礦物成分中缺少蒙脫石和高嶺石等吸附能力較強(qiáng)的黏土礦物，因此對(duì)提高頁(yè)巖吸附能力貢獻(xiàn)有限；另一方面可能由于黏土礦物對(duì)有機(jī)質(zhì)具有較強(qiáng)的親水性［29-30］，水平衡條件下，水分子會(huì)優(yōu)先吸附于有機(jī)質(zhì)表面，甚至堵塞孔隙喉道，從而降低了黏土礦物對(duì)甲烷的吸附量，影響了吸附性能。

5 結(jié)論

（1）陜南地區(qū)牛蹄塘組頁(yè)巖孔隙類型主要發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔、粒內(nèi)孔、粒間孔和微裂縫等，頁(yè)巖孔徑大小為1.8～316.7 nm，平均孔徑為8.66 nm，在2～5 nm處出現(xiàn)峰值；BET比表面積為1.34～13.20 m2/g，平均值為6.83 m2/g，BJH吸附總孔體積為0.003～0.011 cm3/g，平均值為0.006 cm3/g，其中介孔提供了大部分的孔體積和比表面積，是頁(yè)巖氣的主要儲(chǔ)集空間。

（2）影響頁(yè)巖孔隙發(fā)育的直接因素包括總有機(jī)碳含量和熱演化成熟度，二者與孔隙體積和比表面積均呈較好的正相關(guān)性；間接影響因素包括古隆起周緣構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和沉積環(huán)境，其中構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)牛蹄塘組頁(yè)巖熱演化成熟度和埋藏深度的變化均具有一定的控制作用，沉積環(huán)境對(duì)富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育規(guī)模具有較大影響，從而間接控制著頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)的發(fā)育。

（3）總有機(jī)碳含量、頁(yè)巖孔體積和比表面積均與甲烷吸附氣量呈正相關(guān)性，其中有機(jī)碳含量是頁(yè)巖吸附性能的主要影響因素。等溫吸附實(shí)驗(yàn)?zāi)M頁(yè)巖平均吸附氣質(zhì)量體積為1.67 m3/t，結(jié)合孔隙特征分析，說(shuō)明陜南地區(qū)牛蹄塘組頁(yè)巖具有較好的吸附性能。