趙明珠，楊 威，王耀華，魯健康，徐 亮，李 蘭，李興宇，姚琳潔

1.中國(guó)石油大學(xué)(北京) 油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；2.中國(guó)石油大學(xué)(北京) 非常規(guī)油氣科學(xué)技術(shù)研究院，北京 102249

我國(guó)陸相頁(yè)巖脆性礦物含量低、黏土礦物含量高[1-4]，有機(jī)質(zhì)以Ⅱ、Ⅲ型干酪根為主，熱演化程度差異大[5-7]；在復(fù)雜多變的沉積環(huán)境作用下，陸相頁(yè)巖儲(chǔ)層微觀非均質(zhì)性強(qiáng)，孔隙類型多樣，具有比海相頁(yè)巖更加復(fù)雜的孔隙連通關(guān)系[8-10]。

頁(yè)巖氣的開(kāi)采主要依靠水平井和水力壓裂技術(shù)，但前人研究發(fā)現(xiàn)，陸相頁(yè)巖氣井產(chǎn)能低[11]，水平井的壓裂改造達(dá)不到預(yù)期效果，這主要是由于頁(yè)巖基質(zhì)的滲流能力較差，而基質(zhì)的滲流能力主要受復(fù)雜的孔隙連通關(guān)系的影響[12-13]。不同類型、不同尺度孔隙相互連通，直接決定了孔隙空間的有效性及連通性；良好的連通孔隙與壓裂縫組合使油氣順利到達(dá)井筒，采至地面并獲得最終產(chǎn)量。簡(jiǎn)言之，孔隙連通性作為頁(yè)巖儲(chǔ)層關(guān)鍵特征之一，對(duì)孔隙空間的有效性、流體運(yùn)移能力和產(chǎn)氣量等起著重要作用[14-15]。厘清陸相頁(yè)巖連通孔隙類型及其特征組合，分析陸相頁(yè)巖孔隙連通性的主控因素，對(duì)提高陸相頁(yè)巖氣井的產(chǎn)量和采收率具有重要作用[16]。

川西坳陷上三疊統(tǒng)須家河組三段頁(yè)巖為典型的陸相頁(yè)巖，是頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)層位[5-6]。但須家河組在沉積過(guò)程中，水體升降旋回頻繁，導(dǎo)致該地區(qū)陸相頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性強(qiáng)[17]。本文以川西坳陷須家河組陸相頁(yè)巖為研究對(duì)象，通過(guò)X衍射礦物成分分析，研究其礦物組成特征；綜合運(yùn)用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡觀察等直觀觀測(cè)與低溫氣體吸附、高壓壓汞與核磁共振凍融等間接實(shí)驗(yàn)方法，明確研究區(qū)孔隙發(fā)育類型及特征；基于高壓壓汞與核磁共振凍融測(cè)量方法的差異，闡明研究區(qū)陸相頁(yè)巖孔隙連通關(guān)系及主要孔徑區(qū)間；再通過(guò)高分辨率場(chǎng)掃描電鏡觀察連通孔隙的基本特征，初步厘定影響陸相頁(yè)巖孔隙連通性的控制因素，并探索其潛在發(fā)育機(jī)制，為該區(qū)及相似地區(qū)陸相頁(yè)巖目標(biāo)層位優(yōu)選和后期勘探開(kāi)發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

川西坳陷位于四川盆地西部，面積3.1×104km2[6,18]，呈NE向展布，東、西方向分別受控于龍泉山斷裂帶和龍門山?jīng)_斷帶，南抵雅安—樂(lè)山一線，北臨米倉(cāng)山—大巴山逆沖帶[10]，研究區(qū)位于川西坳陷中部(圖1)。本文研究的目的層為上三疊統(tǒng)須家河組三段陸相頁(yè)巖層系。須三段沉積時(shí)期湖平面上升，主要沉積了濱淺湖相的厚層深色碳質(zhì)泥頁(yè)巖，常夾煤層[1,10,17]，烴源巖品質(zhì)好、熱演化程度較高，因此其是須家河組最為重要的烴源巖層段之一[19-21]。

圖1 川西坳陷研究區(qū)區(qū)域位置及地層柱狀圖 [21]

2 樣品和實(shí)驗(yàn)

2.1 樣品來(lái)源

本文中所有樣品均為四川盆地川西坳陷頁(yè)巖氣探井——LD1井上三疊統(tǒng)須家河組須三段的典型黑色泥頁(yè)巖巖心樣品。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 X衍射礦物成分分析(XRD)

通過(guò)XRD全巖礦物分析可計(jì)算出礦物的相對(duì)含量。將樣品研磨成200～250目大小的粉末，分離出黏土礦物，使用X射線衍射儀照射研磨好的粉末，根據(jù)衍射峰的位置及強(qiáng)度得出相應(yīng)的全巖、黏土類型及不同礦物組分的含量。

2.2.2 高分辨率場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡觀察(FE-SEM)

頁(yè)巖礦物類型及孔隙類型等特征可以通過(guò)場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡直觀觀察。觀察前，先將試驗(yàn)樣品處理成邊長(zhǎng)為5 mm的正方體塊樣，每塊樣品都使用氬離子拋光儀進(jìn)行表面光滑處理；隨后使用FEI-Quanta Inspect掃描電鏡觀察樣品表面，觀察頁(yè)巖礦物類型、分布及孔隙類型、大小、形態(tài)等特征。

2.2.3 孔隙結(jié)構(gòu)全孔徑表征

頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)表征方法多樣，但均有各自局限性，為此，本文利用CO2吸附法表征微孔(小于2 nm)，利用N2吸附法表征中孔(2～50 nm)，利用高壓壓汞法表征宏孔(>50 nm)，實(shí)現(xiàn)對(duì)須家河組陸相頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)全孔徑的定量表征。

(1)低溫氣體吸附實(shí)驗(yàn)分析

低溫N2吸附實(shí)驗(yàn)首先將樣品進(jìn)行真空脫氣處理；隨后在低溫環(huán)境下對(duì)完全脫氣的樣品通入超高純氮?dú)?，通過(guò)頁(yè)巖樣品的吸附—解吸量獲得N2吸附/解吸曲線；最后運(yùn)用DFT和BJH方程進(jìn)一步計(jì)算得到中孔分布特征。

低溫CO2的吸附原理與N2吸附相同，但由于其具有比N2更小的分子結(jié)構(gòu)，因此更利于擴(kuò)散，在測(cè)量微孔方面有優(yōu)勢(shì)。根據(jù)DFT模型對(duì)吸附數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到微孔孔徑分布特征。

(2)高壓壓汞實(shí)驗(yàn)分析(MIP)

高壓壓汞是頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)研究的重要手段，通過(guò)施加相對(duì)高的壓力，將汞注入頁(yè)巖樣品的連通孔隙中。并基于Washburn公式，根據(jù)某一注入壓力的進(jìn)汞量確定對(duì)應(yīng)孔隙半徑的孔體積大小，通過(guò)改變壓力得到頁(yè)巖孔隙體積分布規(guī)律；根據(jù)Young-Dupré方程，得到頁(yè)巖孔隙比表面積的分布規(guī)律[4]。由于過(guò)高的壓力將導(dǎo)致孔隙結(jié)構(gòu)的改變，因此，高壓壓汞法更適用于表征宏孔孔徑分布特征。

2.2.4 核磁共振凍融分析(NMRC)

核磁共振凍融法是一種被廣泛應(yīng)用于研究常規(guī)儲(chǔ)層及非常規(guī)致密儲(chǔ)層的快速、有效的表征微觀孔隙結(jié)構(gòu)的方法[22]。核磁共振凍融實(shí)驗(yàn)首先將巖樣在真空飽和裝置中飽和水24 h，隨后將真空飽和后的樣品放入凍融儀器中進(jìn)行變溫操作，采用CPMG序列進(jìn)行測(cè)試。Gibbs-Thomson方程是核磁共振凍融分析頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙特征的理論依據(jù)，該方程建立了孔隙內(nèi)物質(zhì)的相變溫度與孔徑間的關(guān)系，通過(guò)監(jiān)控樣品中水的相變就可以得到測(cè)試樣品的孔徑分布[23]。

2.2.5 基于核磁共振凍融法和高壓壓汞定性評(píng)價(jià)孔隙連通率的原理、方法

3 結(jié)果

3.1 礦物組成特征

根據(jù)XRD全巖礦物成分分析結(jié)果，取自川西坳陷LD1井須家河組的頁(yè)巖樣品全巖礦物組分變化不大(圖2a)，黏土礦物含量最高，在61.0%～75.6%，平均為70.36%，以伊蒙混層和伊利石為主(圖2b)，其中伊蒙混層含量在69%～76%，平均為73%，伊利石在9%～14%，平均為11.4%；其次為石英，為21.0%～33.9%，平均為25.68%；含有少量的斜長(zhǎng)石和銳鈦礦。

圖2 川西坳陷研究區(qū)三疊系須家河組陸相頁(yè)巖礦物組分

3.2 微孔發(fā)育特征

由須家河組陸相頁(yè)巖巖心樣品的CO2吸附曲線(圖3a)可知，CO2吸附量隨相對(duì)壓力的升高逐漸增加。但LD-5樣品吸附量較其余4塊樣品小，說(shuō)明LD-5樣品微孔發(fā)育相對(duì)較少。通過(guò)對(duì)須家河組陸相頁(yè)巖樣品的低溫CO2吸附曲線分析，用DFT模型解釋數(shù)據(jù)得到的孔體積和比表面積隨孔徑的變化率(圖3b)，二者均呈現(xiàn)三峰特征，峰值的孔徑分別介于0.3～0.4 nm、0.5～0.6 nm和0.8～0.85 nm之間，表明微孔的孔體積及比表面積主要在以上孔徑范圍內(nèi)變化。由此可知，介于0.3～0.4 nm、0.5～0.6 nm和0.8～0.85 nm之間的孔隙是須家河組陸相頁(yè)巖微孔孔體積及比表面積的主要提供者。

圖3 川西坳陷研究區(qū)三疊系須家河組陸相頁(yè)巖基于CO2吸附孔隙發(fā)育特征

3.3 中孔發(fā)育特征

由須家河組巖心樣品的N2吸附—脫附曲線可知(圖4a)，5塊樣品曲線形態(tài)大致相同。當(dāng)P/P0小于0.5時(shí)，吸附—解吸曲線重合，巖心樣品N2的吸附量隨著相對(duì)壓力的增加呈緩慢均勻增加的趨勢(shì)；當(dāng)0.5

圖4 川西坳陷研究區(qū)三疊系須家河組陸相頁(yè)巖基于N2吸附孔隙發(fā)育特征

基于低溫N2吸附測(cè)得的孔體積和比表面積隨孔徑的變化率曲線可知，整體上兩者呈現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)，均呈現(xiàn)雙峰特征。1.5 nm左右出現(xiàn)第一個(gè)峰，隨后隨孔徑增大，孔體積和比表面變化率快速降低；4～10 nm左右出現(xiàn)第二個(gè)峰；大于50 nm時(shí)，曲線與坐標(biāo)軸幾近重合。這表明直徑介于4～10 nm的孔隙貢獻(xiàn)了大部分中孔孔體積和比表面積，大孔徑對(duì)孔體積和比表面積的貢獻(xiàn)較少。

3.4 宏孔發(fā)育特征

通過(guò)川西坳陷須家河組典型頁(yè)巖樣品的進(jìn)汞—退汞曲線(圖5a)可知，除LD-5頁(yè)巖樣品外，其余樣品曲線形態(tài)相似，主要發(fā)育2種孔隙類型。在壓力小于0.05 MPa時(shí)，由于進(jìn)汞壓力逐漸增大，進(jìn)汞量也隨之緩慢增加，說(shuō)明該壓力范圍對(duì)應(yīng)的孔隙較少發(fā)育；當(dāng)壓力增加到0.05～10 MPa后，隨著注入壓力的增加，進(jìn)汞曲線上升幅度較上一階段更為平緩，較上一階段進(jìn)汞量增加速度減慢，表明該壓力范圍孔隙基本不發(fā)育；當(dāng)壓力大于10 MPa時(shí)，進(jìn)汞量迅速增加，說(shuō)明孔徑小于73.5 nm的孔隙廣泛發(fā)育[27]。LD-5樣品的進(jìn)汞—退汞曲線在形態(tài)上和上述4塊樣品存在差異，從曲線形態(tài)(圖5a)可以看出，LD-5樣品主要發(fā)育3種孔隙類型。在低壓部分(P<0.05 MPa)，曲線與其余4塊樣品重合；在0.05 MPa10 MPa，進(jìn)汞量急劇增加，說(shuō)明小于73.5 nm的孔隙廣泛發(fā)育。

基于高壓壓汞測(cè)得的孔體積和比表面積隨孔徑的變化率(圖5b,c)可以看出，整體上兩者具有相同的變化趨勢(shì)，起初隨著孔隙直徑的增加，孔體積變化率呈指數(shù)遞減，隨后趨于0。在7.2～50 nm范圍內(nèi)，頁(yè)巖的孔體積和比表面積隨孔徑增加快速減??；當(dāng)孔徑大于100 nm時(shí)，兩者的變化率幾乎為0，表明宏孔對(duì)孔體積和比表面積貢獻(xiàn)較小。

5.2 大連市內(nèi)四區(qū)商品住宅價(jià)格在空間布局上的集聚現(xiàn)象明顯。中山區(qū)、西崗區(qū)和沙河口區(qū)的住宅價(jià)格高高聚集為主；甘井子區(qū)的住宅價(jià)格低低聚集為主；中山區(qū)北部和甘井子區(qū)的住宅價(jià)格高低聚集為主。

圖5 川西坳陷研究區(qū)三疊系須家河組陸相頁(yè)巖基于高壓壓汞孔隙發(fā)育特征

3.5 孔隙結(jié)構(gòu)全孔徑特征

綜合分析以上3種表征孔隙結(jié)構(gòu)的最優(yōu)適用孔隙區(qū)間，最終選用DFT計(jì)算模型解釋的CO2吸附數(shù)據(jù)表征微孔，用DFT模型解釋的N2吸附數(shù)據(jù)表征中孔，選用高壓壓汞法表征宏孔，從而認(rèn)識(shí)研究區(qū)陸相頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)全孔徑特征。

由孔體積全孔徑分布(圖6a)可知，須家河組陸相頁(yè)巖孔體積主要由中孔提供，孔徑主要分布區(qū)間為4～50 nm，平均孔體積為0.063 3 mL/g，占總孔隙體積的87.33%(表1)；其次為微孔，平均孔體積為0.007 0 mL/g，占總孔隙體積的9.72%(表1)；宏孔僅貢獻(xiàn)少部分孔體積，平均孔體積為0.002 0 mL/g，占總孔隙體積的2.95%(表1)。

圖6 川西坳陷研究區(qū)三疊系須家河組陸相頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)全孔徑分布

表1 川西坳陷研究區(qū)三疊系須家河組陸相頁(yè)巖孔體積統(tǒng)計(jì)

由比表面積全孔徑分布圖(圖6b)可知，須家河組陸相頁(yè)巖孔比表面積主要由中孔和微孔提供，微孔平均比表面積為21.263 3 m2/g，占總比表面積的50.38%(表2)；中孔平均比表面積為20.823 m2/g，占總比表面積的49.19%(表2)；宏孔對(duì)孔比表面積貢獻(xiàn)較小，平均比表面積為0.172 2 m2/g，占總比表面積的0.43%(表2)。

表2 川西坳陷研究區(qū)三疊系須家河組陸相頁(yè)巖比表面積統(tǒng)計(jì)

3.6 核磁共振凍融曲線特征

溫度T及對(duì)應(yīng)的核磁共振信號(hào)強(qiáng)度是直接數(shù)據(jù)，首先對(duì)信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行溫度修正處理，隨后根據(jù)信號(hào)質(zhì)量比將信號(hào)強(qiáng)度換算成水的體積V。利用公式(1)將溫度換算成孔徑(D)，如此便得到探針液體體積(V)對(duì)孔徑的變化V(D)[28]。

(1)

式中:KGT為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，本文取水的KGT=58；D為孔徑，nm；ΔT為液體冰點(diǎn)變化值，K。

微分孔徑分布計(jì)算[28]如式(2)：

(2)

對(duì)數(shù)微分孔徑分布計(jì)算[28]如式(3)：

(3)

由核磁共振凍融法得到的孔體積隨孔徑的變化率(圖7)所示，兩塊樣品整體上均呈現(xiàn)多峰演化趨勢(shì)。第一個(gè)峰值出現(xiàn)在2～3nm孔徑范圍內(nèi)；第二個(gè)峰值出現(xiàn)在4～30 nm范圍內(nèi)；第三個(gè)峰值出現(xiàn)在60～100 nm范圍內(nèi)。4～50 nm范圍內(nèi)孔容占比較大，表明4～50 nm范圍內(nèi)的孔隙對(duì)頁(yè)巖總孔體積的貢獻(xiàn)較大。LD-3在2～3 nm范圍內(nèi)曲線幅度高于LD-5，表明LD-3孔徑為2～3 nm的孔隙略多于LD-5。兩塊樣品宏孔發(fā)育較差，以上結(jié)論與全孔徑表征結(jié)果一致。

圖7 川西坳陷研究區(qū)三疊系須家河組 陸相頁(yè)巖基于核磁共振凍融法的孔體積變化率

4 討論

4.1 孔隙連通性特征

由圖8可知，兩塊樣品的NMRC孔徑分布曲線與MIP孔徑分布曲線具有相似的形態(tài)，但在孔徑小于20 nm范圍內(nèi)，MIP孔徑分布曲線幅度總體高于NMRC孔徑分布曲線幅度。一方面可能是由于存在較多的瓶頸孔和較低的核磁共振信號(hào)[14]；另一方面也可能是高的進(jìn)汞壓力使原有的孔隙結(jié)構(gòu)遭到破壞。LD-3樣品在20～50 nm范圍內(nèi)，兩曲線間幅度相差較小，表明20～50 nm范圍內(nèi)孔隙連通性較好；80～500 nm范圍內(nèi)，兩曲線振幅相差不大，表明該孔徑范圍內(nèi)孔隙連通性也較好，但由于樣品只發(fā)育少量宏孔，這一區(qū)間內(nèi)孔隙對(duì)連通性的貢獻(xiàn)較小(圖8a)。LD-5樣品在20～50 nm范圍內(nèi)，兩條孔徑分布曲線幅度相差也較小，表明LD-5樣品在20～50 nm范圍內(nèi)具有較好的孔隙連通性(圖8b)；孔徑大于50 nm范圍內(nèi)，兩曲線振幅相差較大，表明連通性較差。由全孔徑表征結(jié)果可知，4～50 nm的孔隙貢獻(xiàn)了大部分孔體積，是頁(yè)巖氣運(yùn)移的主要流動(dòng)空間。結(jié)合連通孔隙發(fā)育區(qū)間，認(rèn)為20～50 nm范圍內(nèi)的孔隙是須家河組陸相頁(yè)巖主要的連通孔隙。

圖8 川西坳陷研究區(qū)三疊系須家河組陸相頁(yè)巖MIP和NMRC孔徑分布曲線對(duì)比

4.2 連通孔隙類型及其特征組合

孔隙類型、發(fā)育程度及其特征組合共同控制頁(yè)巖孔隙連通狀況[29]。不同類型孔隙內(nèi)部連通性因其形態(tài)、大小分布存在差異，因而對(duì)頁(yè)巖孔隙網(wǎng)絡(luò)連通性貢獻(xiàn)不同[13]。海相頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育，通常出現(xiàn)“大孔套小孔”的情況，內(nèi)部連通性較好[30]。相較而言，陸相頁(yè)巖基本不發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔，主要發(fā)育黏土礦物晶間孔。

掃描電鏡(FE-SEM)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，研究區(qū)須家河組頁(yè)巖主要發(fā)育黏土礦物晶間孔，零星發(fā)育粒內(nèi)溶孔，大多呈圓形；鮮見(jiàn)有機(jī)質(zhì)孔和黃鐵礦晶間孔 (圖9)。黏土礦物晶間孔呈層狀分布，內(nèi)部連通性較好，是頁(yè)巖氣的重要運(yùn)移通道[8](圖9e,f)。粒內(nèi)溶孔大多孤立存在，內(nèi)部連通性差，對(duì)研究區(qū)頁(yè)巖儲(chǔ)層連通性貢獻(xiàn)較小(圖9b,d)。微裂縫發(fā)育，主要分布在脆性礦物內(nèi)部或黏土與脆性礦物交界處[13](圖9)。微裂縫延伸較長(zhǎng)，可以連通各類各級(jí)孔隙，對(duì)陸相頁(yè)巖連通性具有重要作用[31]。

圖9 川西坳陷研究區(qū)三疊系須家河組陸相頁(yè)巖孔隙發(fā)育類型

除不同類型孔隙因其形態(tài)等方面的差異對(duì)頁(yè)巖連通性貢獻(xiàn)不同外，孔隙間的組合也能夠明顯增加頁(yè)巖儲(chǔ)層的孔隙連通性及連通路徑長(zhǎng)度。各個(gè)類型孔隙通過(guò)某種方式相互連通構(gòu)成頁(yè)巖內(nèi)流體流動(dòng)的通道—縫網(wǎng)系統(tǒng)。由掃描電鏡照片可以觀察到，狹長(zhǎng)的微裂縫溝通黏土礦物晶間孔構(gòu)成的微裂縫—黏土礦物晶間孔組合是須家河組陸相頁(yè)巖最主要的連通孔隙組合類型(圖9e,f)。

4.3 微觀礦物組構(gòu)對(duì)連通孔隙發(fā)育與分布的影響

礦物含量及排列方式控制連通孔隙發(fā)育與分布情況，進(jìn)而影響頁(yè)巖儲(chǔ)層的孔隙連通性[32]。XRD分析結(jié)果表明，黏土礦物是研究區(qū)含量最高的礦物，其次為石英。

黏土礦物對(duì)陸相頁(yè)巖連通孔隙發(fā)育及分布起主要作用。一方面，黏土礦物發(fā)育大量層狀分布的晶間孔，具有較好的連通性；另一方面，黏土礦物與有機(jī)質(zhì)絡(luò)合形成有機(jī)—黏土復(fù)合體，有機(jī)質(zhì)充填在層狀黏土礦物晶間孔中，可以抵抗壓實(shí)作用對(duì)原生的黏土礦物晶間孔的破壞，黏土礦物晶間孔也為從有機(jī)孔中釋放出來(lái)的頁(yè)巖氣的運(yùn)移提供了重要通道。對(duì)有機(jī)質(zhì)孔較為發(fā)育的頁(yè)巖層系，黏土礦物晶間孔與有機(jī)孔相連通，可大幅提高孔隙連通性[33]。

石英、長(zhǎng)石等脆性礦物的存在，可以抵抗壓實(shí)，使黏土礦物晶間孔等原生孔隙得以較好保存[34]。此外，由于石英、長(zhǎng)石等受壓易破裂且與黏土礦物存在形變差異，易在內(nèi)部及與黏土礦物交界處形成微裂縫。微裂縫連通各類各級(jí)孔隙，增加頁(yè)巖儲(chǔ)層連通性。

由圖9可知，黏土礦物與脆性礦物雜亂分布時(shí)，由于脆性礦物的支撐作用，黏土礦物晶間孔通常保存較好，且脆性礦物內(nèi)部及其與塑性黏土礦物接觸處形成的微裂縫溝通黏土礦物晶間孔，因此孔隙連通性較好(圖9b,d,e,f)。黏土礦物集合體內(nèi)部伴生的黃鐵礦碎屑可以形成顆粒支撐物，有利于原生黏土礦物晶間孔的保存，但黃鐵礦含量低，影響有限。因此，塑性黏土礦物由于缺少顆粒支撐，受壓實(shí)作用明顯，晶間孔不能很好保存，與黏土礦物—石英等脆性礦物基質(zhì)上發(fā)育的晶間孔相比，形態(tài)上通常呈針葉狀等孤立存在，孔徑明顯較小[35]，連通性一般(圖9a)。黏土礦物與有機(jī)質(zhì)絡(luò)合形成的黏土—有機(jī)質(zhì)復(fù)合體內(nèi)部，有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育少且大部分孤立存在，有機(jī)孔與黏土礦物晶間孔不能較好地結(jié)合，因此有機(jī)孔—黏土礦物晶間孔組合連通性較差(圖9c)。

綜上，針對(duì)黏土礦物及石英等脆性礦物含量及排列方式等方面對(duì)陸相頁(yè)巖連通孔隙組合類型、分布樣式的影響，將陸相頁(yè)巖連通孔隙發(fā)育情況總結(jié)為以下3種潛在機(jī)制：

(1)黏土礦物與石英等脆性礦物共同發(fā)育的礦物基質(zhì)內(nèi)存在的層狀的黏土礦物晶間孔，其內(nèi)部連通性好，并與廣泛分布的微裂縫耦合，形成黏土礦物晶間孔—微裂縫的孔縫組合，是陸相頁(yè)巖主要的連通孔隙組合類型(圖10a)，連通性最好。

(2)黏土礦物集合體內(nèi)發(fā)育的黏土礦物晶間孔形狀不規(guī)則，連通性一般(圖10b)。

(3)有機(jī)質(zhì)—黏土復(fù)合體內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育較少，且有機(jī)質(zhì)孔與黏土礦物晶間孔不能較好地連通孔隙網(wǎng)絡(luò)，因此該種復(fù)合體內(nèi)發(fā)育的有機(jī)孔—黏土礦物晶間孔組合連通性相對(duì)較差(圖10c)。

圖10 陸相頁(yè)巖連通孔隙系統(tǒng)潛在發(fā)育機(jī)制

5 結(jié)論

(1)川西坳陷上三疊統(tǒng)須家河組陸相頁(yè)巖孔隙發(fā)育類型多樣。中孔最為發(fā)育，貢獻(xiàn)了87.33%的孔體積和49.19%比表面積；微孔次之，貢獻(xiàn)了50.38%比表面積和9.72%孔體積；而宏孔較少發(fā)育，僅貢獻(xiàn)2.95%的孔體積和0.43%的比表面積。

(2)川西坳陷須家河組陸相頁(yè)巖孔隙連通性相對(duì)中等，20～50nm范圍內(nèi)的孔隙是須家河組陸相頁(yè)巖主要的連通孔隙。頁(yè)巖孔隙連通性特征是多尺度多類型的孔隙耦合的結(jié)果，其中黏土礦物晶間孔—微裂縫組合是須家河組陸相頁(yè)巖儲(chǔ)層主要的連通孔縫組合。

(3)陸相頁(yè)巖連通孔隙的分布和發(fā)育主要受黏土礦物和石英、長(zhǎng)石等脆性礦物的影響，高含量的黏土礦物是發(fā)育層狀晶間孔的基礎(chǔ)，石英等脆性礦物的存在，抵抗壓實(shí)，使晶間孔等原生孔隙較好保存。黏土與石英等脆性礦物共同發(fā)育的礦物基質(zhì)形成的黏土礦物晶間孔—微裂縫組合連通性最好；黏土礦物集合體內(nèi)的黏土礦物晶間孔連通性次之；有機(jī)質(zhì)—黏土復(fù)合體內(nèi)的有機(jī)孔—黏土礦物晶間孔組合連通性較差。因此，石英等脆性礦物含量相對(duì)較高，并與黏土礦物無(wú)序分布的儲(chǔ)層是連通孔隙發(fā)育的優(yōu)質(zhì)層段。