摘要：有機(jī)質(zhì)含量是評價頁巖生產(chǎn)油氣能力的重要指標(biāo)，對孔隙度及含氣量均有影響，也是頁巖儲層地質(zhì)甜點(diǎn)評價的關(guān)鍵參數(shù)，而有機(jī)質(zhì)含量無法體現(xiàn)有機(jī)質(zhì)的分布、連通性、空間占比及其對油氣滲流、儲層改造的影響。通過對資料的整理與分析，厘清了有機(jī)質(zhì)體積含量的概念，給出并分析了公式法、掃描電鏡估算法、CT 掃描法、低場核磁共振測量法及巖石物理模型法等5 種計(jì)算方法的優(yōu)勢與不足，并探討了有機(jī)質(zhì)體積含量對富有機(jī)質(zhì)頁巖油氣開發(fā)的意義。有機(jī)質(zhì)體積含量指單位體積頁巖中有機(jī)質(zhì)的體積，用百分?jǐn)?shù)表示，強(qiáng)化了頁巖氣層評價與開發(fā)中有機(jī)孔的重要性，豐富了頁巖氣儲層評價參數(shù)體系；有機(jī)質(zhì)是頁巖的弱結(jié)構(gòu)點(diǎn)或弱結(jié)構(gòu)面，有機(jī)質(zhì)體積含量的特性為地質(zhì)甜點(diǎn)與工程甜點(diǎn)指標(biāo)搭建了橋梁；有機(jī)質(zhì)的可溶性及空間占比為油氣儲層孔縫溶擴(kuò)“物質(zhì)凈移除、減量增滲”新思路的提出奠定基礎(chǔ)，將有機(jī)質(zhì)作為溶蝕改造對象，少量有機(jī)質(zhì)溶蝕將極大增加儲層改造體積。

關(guān)鍵詞：頁巖；有機(jī)質(zhì)含量；有機(jī)質(zhì)體積含量；有機(jī)孔；氧化改造；地質(zhì)工程一體化

引言

頁巖沉積于還原性環(huán)境，富含有機(jī)質(zhì)[1]，有機(jī)質(zhì)是油氣生成的物質(zhì)基礎(chǔ)，是評價頁巖氣儲層含氣量[2]和納米孔隙[3] 的重要參數(shù)。頁巖儲層為特低孔滲儲集層，其孔隙類型包括顆粒間微孔、顆粒溶孔、黏土片間微孔、粒內(nèi)溶蝕孔、溶蝕雜基內(nèi)孔及有機(jī)質(zhì)孔等[4]。研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)質(zhì)孔是頁巖氣儲集層的主要孔隙類型，是頁巖氣富集的關(guān)鍵要素[5 8]，有機(jī)質(zhì)孔的發(fā)育和連通性深受有機(jī)質(zhì)分布的影響，有機(jī)質(zhì)分布連續(xù)性與密集性越好，則有機(jī)孔越易與各類粒緣縫相互連通形成孔縫網(wǎng)絡(luò)，為油氣滲流提供高速通道[9]，在三維空間上，有機(jī)質(zhì)分布的連續(xù)性與密集性則可通過有機(jī)質(zhì)空間占比反映得出。目前，體積壓裂是實(shí)現(xiàn)頁巖氣高效開發(fā)的主要技術(shù)手段[10 13]，而體積壓裂過程中，裂縫的延伸及擴(kuò)展受有機(jī)質(zhì)分布影響[14]。因此，分析有機(jī)質(zhì)的分布以及體積分?jǐn)?shù)對頁巖儲層地質(zhì)甜點(diǎn)與工程甜點(diǎn)評價具有重要意義。

國內(nèi)外學(xué)者開展了大量關(guān)于有機(jī)質(zhì)含量（TotalOrganic Content，TOC）對有機(jī)孔隙度、含氣量及生烴能力影響的研究[15 18]?？狄懔Φ萚19] 發(fā)現(xiàn)聲波傳播速度隨有機(jī)質(zhì)含量增加而減少，付博燁等[20] 研究了有機(jī)質(zhì)含量對頁巖彈性性質(zhì)的影響，王建國等[21] 考慮有機(jī)質(zhì)含量對頁巖吸附氣含量的影響，建立了吸附氣含量計(jì)算模型，也有學(xué)者研究了有機(jī)質(zhì)的分布對有機(jī)質(zhì)孔隙發(fā)育、連通性及裂縫發(fā)育的影響[9，14]。Lü等[22] 分析了有機(jī)質(zhì)體積分?jǐn)?shù)對干濕頁巖基質(zhì)氣體運(yùn)移的影響，首次使用有機(jī)質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)而非有機(jī)質(zhì)含量來耦合不同的傳輸基質(zhì)，提出一種新的傳輸模型。

選準(zhǔn)“甜點(diǎn)區(qū)”是頁巖氣成功開發(fā)的首要條件，無論在地質(zhì)上還是工程上，有機(jī)質(zhì)都有著不可或缺的作用，然而，在地質(zhì)甜點(diǎn)評價中通常只關(guān)注有機(jī)質(zhì)的“量”對有機(jī)孔發(fā)育、生烴能力及含氣量的影響，忽略了其形態(tài)、體積分?jǐn)?shù)對油氣滲流的影響，且有機(jī)質(zhì)的“形”在工程中，對裂縫延伸、拓展有著極強(qiáng)控制作用。為了搭建有機(jī)質(zhì)在地質(zhì)甜點(diǎn)和工程甜點(diǎn)中的橋梁作用，本文提出有機(jī)質(zhì)體積含量（（Organic VolumeProportion，OVP））的概念，探討OVP 不同計(jì)算方法的優(yōu)劣性，并分析其對頁巖油氣開發(fā)的重要意義。

1 頁巖有機(jī)質(zhì)體積含量的概念

根據(jù)巖石熱解的氫指數(shù)和氧指數(shù)可將頁巖有機(jī)質(zhì)劃分為I 型干酪根、II 型干酪根、III 型干酪根和IV型干酪根等4 種干酪根類型[23]，其中，IV 型干酪根生烴能力基本為零，因此，在地質(zhì)學(xué)上一般只探討前3 種干酪根。根據(jù)有機(jī)質(zhì)的形態(tài)、反射率、結(jié)構(gòu)和熒光性等特點(diǎn)又可將有機(jī)質(zhì)劃為多種顯微組分，包括類脂體（I 型或II 型干酪根）、鏡質(zhì)體（III 型干酪根）、惰質(zhì)體（IV 型干酪根）、動物碎屑和次生有機(jī)質(zhì)，其中，動物碎屑主要是指筆石、幾丁蟲等動物碎屑，只在部分頁巖中存在，次生有機(jī)質(zhì)主要包括固體瀝青、油和焦瀝青。根據(jù)有機(jī)質(zhì)成因可將有機(jī)質(zhì)劃分為遷移有機(jī)質(zhì)和沉積有機(jī)質(zhì)[24]，遷移有機(jī)質(zhì)指由其他地方運(yùn)移而來的瀝青或石油逐漸演變而成的固體瀝青或焦瀝青[25]，沉積有機(jī)質(zhì)主要包括干酪根和其演化形成且分布在干酪根內(nèi)部的固體瀝青或焦瀝青。綜上所述，頁巖有機(jī)質(zhì)可分為干酪根和瀝青（固體瀝青、油、焦瀝青及其他非烴組分）兩種類型。

頁巖有機(jī)質(zhì)含量（TOC）指單位質(zhì)量頁巖中有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量，用百分?jǐn)?shù)來表示，通常采用化學(xué)分離的方法將有機(jī)質(zhì)從頁巖樣品中分離出來后，根據(jù)其質(zhì)量與頁巖樣品質(zhì)量的比值得出質(zhì)量分?jǐn)?shù)，而分離出來的有機(jī)質(zhì)即是干酪根和極少部分不溶的固體瀝青，除去了可溶有機(jī)質(zhì)，因此，TOC 所代表的只是頁巖有機(jī)質(zhì)中部分不溶于有機(jī)溶劑的有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

有機(jī)質(zhì)體積含量（OVP）指單位體積頁巖中有機(jī)質(zhì)的體積，用百分?jǐn)?shù)來表示，其中的有機(jī)質(zhì)指巖石中的干酪根、固體瀝青、焦瀝青及其他非烴組分。OVP 與TOC 具有很好的正相關(guān)性，即TOC 含量越高，OVP 含量就越高。OVP 代表的是頁巖中所有類型的有機(jī)質(zhì)的體積，相比較TOC 而言，能更準(zhǔn)確地反映頁巖中有機(jī)質(zhì)的數(shù)量及空間占比。

2 頁巖有機(jī)質(zhì)體積含量測試方法

2.1 公式計(jì)算法

選取頁巖柱塞樣品，測量其直徑D 與長度L，頁巖樣品體積為

式中：V1—頁巖樣品體積，cm3；

D—頁巖樣品直徑，cm；

L—頁巖樣品長度，cm。

根據(jù)GB/T 19144 2010《沉積巖中干酪根分離方法》[26]，采用多種有機(jī)酸和無機(jī)酸，在加溫加壓條件下，去除頁巖中的其他成分，通過離心機(jī)分離出有機(jī)質(zhì)，烘干后稱其質(zhì)量，根據(jù)式（2）可求出有機(jī)質(zhì)體積

式中：V2—頁巖有機(jī)質(zhì)體積，cm3；

m—頁巖有機(jī)質(zhì)質(zhì)量，g；

ρOM—頁巖有機(jī)質(zhì)密度，g/cm3。

頁巖密度在2.55～2.65 g/cm3，有機(jī)質(zhì)密度與干酪根類型有關(guān)（有機(jī)質(zhì)密度與干酪根密度基本等同），一般I 型干酪根的密度在[1.2～1.4）g/cm3，II 型干酪根的密度在[1.4～1.6）g/cm3，III 型干酪根的密度在[1.6～1.8）g/cm3[27]。

運(yùn)用式（3），即可求出WOVP

式中：WOVP—頁巖有機(jī)質(zhì)體積含量，%；

?—頁巖孔隙度，%。

若已知WTOC，可根據(jù)式（4）計(jì)算出頁巖有機(jī)質(zhì)體積含量

式中：A—有機(jī)質(zhì)與有機(jī)碳轉(zhuǎn)換系數(shù)，需要根據(jù)干酪根類型及成巖作用進(jìn)行判斷；

WTOC—頁巖有機(jī)碳含量，%；

ρb—頁巖密度，g/cm3。

2.2 掃描電鏡估算法

頁巖樣品經(jīng)過氬離子拋光后，表面光滑平整，通過場發(fā)射掃描電鏡背散射模式觀察，不同礦物在圖片中具有不同的亮度，常見礦物的亮度由大到小依次是黃鐵礦、基質(zhì)和有機(jī)質(zhì)，其中，基質(zhì)包括碳酸鹽、硅酸鹽及石英等[28 31]。在一張圖片中亮度最低的則為有機(jī)質(zhì)，在識別出有機(jī)質(zhì)后，可由計(jì)算機(jī)計(jì)算出有機(jī)質(zhì)面積占比[32]，完成頁巖樣品的多張掃描電鏡照片有機(jī)質(zhì)面積占比計(jì)算后（圖1），取其平均值作為最終結(jié)果。

2.3 CT 掃描法

CT 掃描法[33] 的原理是利用CT 掃描巖芯整體，基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行巖芯三維圖像構(gòu)建，包括微米CT和納米CT。在納米CT 中，通過有機(jī)質(zhì)圖像灰度值辨識巖石內(nèi)部的有機(jī)質(zhì)、其他礦物與孔隙，進(jìn)而計(jì)算有機(jī)質(zhì)體積含量；而在微米CT 中利用灰度值辨識巖石內(nèi)部有機(jī)質(zhì)，其他礦物與孔隙存在較大誤差，因此，通過密度差進(jìn)行辨識。

微米CT 方法包括以下步驟：1）選取一巖芯樣品，研磨成粉，采用X 射線掃描樣品，得到巖石礦物組成。2）分析巖石礦物的密度差異，確定有機(jī)質(zhì)密度范圍。3）對另一柱體樣品進(jìn)行微米CT 掃描，利用掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重構(gòu)，統(tǒng)計(jì)有機(jī)質(zhì)的體積，進(jìn)而計(jì)算出有機(jī)質(zhì)的體積及體積含量。

對于不同地區(qū)的巖石，其所包含的有機(jī)質(zhì)在成分、密度及類型上是有區(qū)別的，在對某個地區(qū)的巖石樣品應(yīng)用納米CT 掃描法時，需先進(jìn)行該樣品有機(jī)質(zhì)灰度值范圍的標(biāo)定；根據(jù)確定的有機(jī)質(zhì)灰度值范圍設(shè)定有機(jī)質(zhì)的灰度閾值；再根據(jù)灰度閾值，確定每塊巖芯樣品中的有機(jī)質(zhì)體積含量。具體地，可將巖芯樣品的三維圖像中灰度值位于所屬灰度閾值之間的像素點(diǎn)的數(shù)量統(tǒng)計(jì)出來，將統(tǒng)計(jì)得到的像素點(diǎn)數(shù)量與巖芯樣品的三維圖像的像素點(diǎn)數(shù)量相除，得到有機(jī)質(zhì)的體積含量。

2.4 低場核磁共振測量法

低場核磁共振測量法[34] 是指采用CPMG 脈沖序列（90° 脈沖后跟一系列180° 脈沖）對頁巖樣品進(jìn)行低場核磁共振測量，獲得樣品CPMG 回波強(qiáng)度曲線，記錄CPMG 首回波強(qiáng)度值E；采用固體回波脈沖序列對頁巖樣品進(jìn)行低場核磁共振測量，獲得樣品固體回波強(qiáng)度曲線，記錄固體回波首回波強(qiáng)度值B；對樣品CPMG 回波強(qiáng)度曲線與樣品固體回波強(qiáng)度曲線進(jìn)行比對分析，根據(jù)式（5）獲得比對后的樣品差值C

C = B ? E （5）

式中：C—差值，dBZ；

B—固體回波首回波強(qiáng)度，dBZ；

E—CPMG 首回波強(qiáng)度，dBZ。

由式（6）可獲得樣品回波強(qiáng)度數(shù)據(jù)R，根據(jù)樣品回波強(qiáng)度數(shù)據(jù)，在頁巖標(biāo)樣定標(biāo)信息中查找，獲得與樣品回波強(qiáng)度數(shù)據(jù)對應(yīng)的頁巖樣品的有機(jī)質(zhì)體積含量。

R = C/B （6）

式中：R—回波強(qiáng)度，無因次。

2.5 巖石物理模型法

利用地震波在致密儲層孔隙介質(zhì)中傳播時巖石組分的物性差異導(dǎo)致波速的不同，孫衛(wèi)濤等[35] 提出了基于波速的有機(jī)質(zhì)體積含量反演方法，該方法包括以下步驟：

1）確定巖石中摻雜物孔隙介質(zhì)和背景相孔隙介質(zhì)的物理參數(shù)。

2）確定背景相等效體積模量與摻雜物等效體積模量，根據(jù)式（7）計(jì)算巖石的體積模量

α—背景相體積比，無因次。

3）根據(jù)巖石物性參數(shù)，計(jì)算巖石縱波速度。

4）測量彈性波速度，建立縱波速度與彈性波速度的差異函數(shù)，最后根據(jù)巖石體積模量反演得到巖石中固態(tài)有機(jī)質(zhì)含量。

該方法計(jì)算參數(shù)簡單、測量步驟簡便，具有很好的穩(wěn)定性和適用性（表1）。

3 有機(jī)質(zhì)體積含量的重要意義

1）強(qiáng)化了頁巖氣藏評價與開發(fā)中有機(jī)孔的重要性，豐富了頁巖氣儲層評價參數(shù)體系。

有機(jī)質(zhì)孔是頁巖儲層的重要孔隙類型[18]，Loucks 等[3] 發(fā)現(xiàn)Barnett 頁巖的孔隙以納米尺度為主，并且大多數(shù)納米孔與有機(jī)質(zhì)有關(guān)；陳尚斌等[36]發(fā)現(xiàn)四川盆地龍馬溪組頁巖中，孔徑為2～40 nm 的有機(jī)質(zhì)孔占孔隙總體積的88.39%，占比表面積的98.85%。研究表明，有機(jī)孔是北美和中國南方海相頁巖氣的重要儲集空間，是頁巖氣富集的關(guān)鍵要素之一[5 8]，可基于有機(jī)孔優(yōu)選頁巖氣富集高產(chǎn)層段[37]。有機(jī)質(zhì)孔在三維空間可以相互連通形成有效的孔隙網(wǎng)絡(luò)，對油氣儲層的滲流能力具有重要影響[38]。

隨著對頁巖儲層主控因素認(rèn)識的全面深入，儲層評價參數(shù)體系仍在不斷豐富。有機(jī)質(zhì)孔是頁巖氣富集與流通的重要孔隙，研究可知，當(dāng)有機(jī)質(zhì)成熟度在1.0%～3.0% 時，OVP 反映了有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育的質(zhì)量與分布情況，因此，OVP 可作為一項(xiàng)頁巖儲層評價參數(shù)，對油氣勘探及開發(fā)起著重要作用。

2）搭建了頁巖氣層地質(zhì)甜點(diǎn)與工程甜點(diǎn)指標(biāo)間的橋梁，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了頁巖氣地質(zhì)工程一體化理念。

非常規(guī)油氣甜點(diǎn)包括地質(zhì)甜點(diǎn)（烴源巖、儲集層及裂縫）、工程甜點(diǎn)（壓力系數(shù)、脆度、地應(yīng)力特性及埋深）及經(jīng)濟(jì)甜點(diǎn)（資源規(guī)模和地面條件） [39]。潘仁芳等[40] 指出頁巖氣地質(zhì)甜點(diǎn)構(gòu)成包括生烴能力（有機(jī)質(zhì)碳含量、頁巖厚度、類型及有機(jī)質(zhì)成熟度）和儲集條件（孔隙度和裂縫）兩個方面，工程甜點(diǎn)構(gòu)成主要是指易開采性（脆性礦物含量）。

各甜點(diǎn)要素之間相互聯(lián)系，有機(jī)碳含量及有機(jī)質(zhì)成熟度與含氣量具有很好的相關(guān)性[41]；有機(jī)碳含量對富有機(jī)質(zhì)頁巖總孔隙具有較強(qiáng)的控制作用[42]；頁巖脆性礦物含量越高，裂縫越發(fā)育[43]；有機(jī)質(zhì)含量和脆性礦物含量存在明顯正相關(guān)性；有機(jī)質(zhì)孔對裂縫的形成和演化存在一定誘導(dǎo)機(jī)制（圖2，圖3）；在巖石破壞過程中，裂縫傳播路徑傾向于向有機(jī)質(zhì)面積或體積含量高的區(qū)域，裂縫網(wǎng)絡(luò)隨著OVP 的增加而變得多向且復(fù)雜（圖4） [44]。

在地質(zhì)上，OVP 與TOC 呈正相關(guān)，對頁巖含氣量具有重要影響，控制著有機(jī)孔的發(fā)育與分布，有機(jī)質(zhì)與自生脆性礦物交互共生，OVP 更好地反映了有機(jī)質(zhì)與自生脆性礦物的賦存形式；在工程上，有機(jī)質(zhì)是頁巖的弱結(jié)構(gòu)點(diǎn)或弱結(jié)構(gòu)面，OVP 控制著裂縫的連接、拓展和延伸，為“體積開發(fā)”奠定基礎(chǔ)。因此，OVP 可作為地質(zhì)甜點(diǎn)與工程甜點(diǎn)指標(biāo)間的橋梁。

地質(zhì)工程一體化理念是實(shí)現(xiàn)頁巖氣經(jīng)濟(jì)高效開發(fā)的重要指導(dǎo)思想，是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜油氣藏效益勘探開發(fā)的必由之路[45]，地質(zhì)工程一體化理念是指以三維模型為核心，以地質(zhì)儲層綜合研究為基礎(chǔ)，優(yōu)化鉆井、壓裂等工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)勘探開發(fā)最大化效益[46]。OVP 對地質(zhì)甜點(diǎn)評價與工程甜點(diǎn)評價具有不同意義，OVP 的提出更加說明了地質(zhì)工程一體化理念對頁巖氣經(jīng)濟(jì)高效開發(fā)的重要性。

3）有助于明確頁巖氣層有機(jī)孔裂縫的配置關(guān)系，完善頁巖氣多尺度傳輸空間的儲層評價方法。

頁巖氣在實(shí)際的開發(fā)過程中，頁巖氣的流動或傳輸會受到多種孔隙尺度的制約（圖5） [47]，包括納米級孔隙、微納米級天然裂縫及毫米級主裂縫，其中，有機(jī)納米孔是頁巖氣儲集空間與重要滲流通道，裂縫則是頁巖氣從基質(zhì)孔隙進(jìn)入井眼的高效運(yùn)移通道[48]，裂縫與有機(jī)孔隙相連組成孔隙裂縫網(wǎng)絡(luò)體系在頁巖氣滲流中具有重要作用[49]。為了實(shí)現(xiàn)頁巖氣經(jīng)濟(jì)高效開發(fā)，就需要明確有機(jī)孔與不同尺度裂縫傳輸空間之間的配置關(guān)系。利用ImageJ 對頁巖場發(fā)射掃描電鏡照片進(jìn)行分析處理，可以識別并統(tǒng)計(jì)裂縫數(shù)量和有機(jī)質(zhì)面孔率。黃磊等[50] 在研究上揚(yáng)子地區(qū)龍馬溪組頁巖時發(fā)現(xiàn)，有機(jī)質(zhì)面孔率在7.36%～18.55%，裂縫空間占比為3.79%～13.16%。在改造過程中，有機(jī)質(zhì)孔受外力擠壓易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，有利于裂縫的形成、擴(kuò)展和延伸，且隨著氣藏開采的時間增加，不同尺度的孔隙在不同階段其主導(dǎo)地位不一，了解有機(jī)孔裂縫的配置關(guān)系，對產(chǎn)能預(yù)測具有重要作用。

頁巖氣多尺度傳輸空間包括分子尺度、納觀尺度、微觀尺度、介觀尺度和宏觀尺度[51]，一般討論微觀尺度到宏觀尺度，多尺度傳輸空間決定了頁巖氣滲流方式的多尺度，不同尺度的滲流方式將直接影響頁巖氣的產(chǎn)出。發(fā)生在基質(zhì)孔隙的非達(dá)西滲流有利于吸附氣的解吸，而滲吸吸入作用不利于頁巖氣的開采[52]。前文述及儲層評價內(nèi)容包含8 個參數(shù)[2]，其中，有機(jī)質(zhì)豐度、熱成熟度、含氣性、頁巖厚度及儲層物性是對頁巖儲層地質(zhì)儲量的評價，礦物組成、脆性和力學(xué)性質(zhì)是對儲層改造能力的評價，而多尺度傳輸空間可作為對儲層可采儲量的評價。基于ImageJ 對頁巖場發(fā)射掃描電鏡照片進(jìn)行分析處理，可統(tǒng)計(jì)裂縫數(shù)量與有機(jī)質(zhì)面孔率（圖6），即可作為評價頁巖多尺度傳輸空間的一種方法。

4）明確了富有機(jī)質(zhì)頁巖氣層保護(hù)與改造對象，強(qiáng)化了頁巖儲層多尺度保護(hù)與改造并舉理念。

與常規(guī)儲層相比，頁巖儲層為特低孔滲、非均質(zhì)性強(qiáng)的儲層，常規(guī)水力壓裂改造方式在頁巖儲層中見效甚微，研究表明[53 55]，形成裂縫網(wǎng)絡(luò)、增大儲層改造體積是頁巖氣高產(chǎn)的重要手段，吳奇等[56] 提出了體積改造技術(shù)概念，通過體積改造形成裂縫網(wǎng)絡(luò)，縮短有效滲流距離，實(shí)現(xiàn)頁巖氣的有效開發(fā)。儲層巖性具有脆性特征、儲層發(fā)育良好天然裂縫是實(shí)施體積改造的重要條件。

有機(jī)質(zhì)與自生脆性礦物交互共生[57]，且在改造過程中，裂縫發(fā)展更傾向于沿著有機(jī)質(zhì)為代表的薄弱面[14]，袁余洋等[44] 在探究有機(jī)質(zhì)與脆性礦物控縫機(jī)制中發(fā)現(xiàn)，在頁巖內(nèi)部，有機(jī)質(zhì)和脆性礦物對錯綜復(fù)雜的微裂縫網(wǎng)絡(luò)的形成和演化具有極為關(guān)鍵的作用（圖7）。且有機(jī)質(zhì)密度低，一般造巖礦物密度至少是有機(jī)質(zhì)密度的3 倍，頁巖有機(jī)質(zhì)發(fā)育大量納米孔，如果將有機(jī)質(zhì)作為溶蝕改造對象，少量有機(jī)質(zhì)溶蝕將極大增加儲層改造體積。

因此，在對頁巖儲層進(jìn)行體積改造時，應(yīng)選取OVP 高的區(qū)域，能夠增大體積改造效果，但同時，在體積改造過程中，大量壓裂液滯留在裂縫中難以返排，嚴(yán)重制約了氣井產(chǎn)能[58 59]，游利軍等[60] 分析認(rèn)為，固相堵塞、水相圈閉、微粒運(yùn)移及鹽結(jié)晶是壓裂液返排過程中的主要損害方式。

綜上所述，高OVP 有利于頁巖體積改造形成復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)，從而縮短頁巖氣有效滲流距離，實(shí)現(xiàn)頁巖氣高效開發(fā)。同時，高OVP 區(qū)域脆性礦物含量較高，在有效應(yīng)力作用下，礦物破裂易發(fā)生顆粒運(yùn)移及固相堵塞，造成滲透率下降[61]；頁巖有機(jī)質(zhì)中普遍發(fā)育納米級中、微孔，而微孔中含有較多易被壓縮的片狀孔隙，使得儲層體現(xiàn)出強(qiáng)應(yīng)力敏感性[62]，因此，在實(shí)際開發(fā)過程中，應(yīng)注意高OVP 儲層的保護(hù)。

5）助推油氣儲層孔縫溶擴(kuò)減量增滲新思路的提出，為低滲油藏增產(chǎn)增注和提高采收率一體化提供思路。

Jarvie 等[63] 對低成熟富有機(jī)質(zhì)的Barnett 頁巖樣品進(jìn)行有機(jī)質(zhì)熱裂解模擬，發(fā)現(xiàn)熱成熟度由0.55% 增加到1.40%，巖樣可產(chǎn)生4.9% 的體積孔隙度。游利軍等[64 65] 基于頁巖沉積于還原環(huán)境，普遍發(fā)育有機(jī)質(zhì)和黃鐵礦等具有還原性的礦物組分的特點(diǎn)，提出通過氧化作用溶蝕有機(jī)質(zhì)、黃鐵礦及部分碳酸鹽礦物，產(chǎn)生溶蝕孔縫，在頁巖儲層改造過程中，應(yīng)用氧化溶蝕協(xié)同水力壓裂增產(chǎn)改造技術(shù)，可極大地提高頁巖氣藏采收率。以龍馬溪組頁巖為例，研究表明，龍馬溪組頁巖的有機(jī)碳含量一般在0.51%～4.88%，根據(jù)式（4）可知，有機(jī)質(zhì)體積含量約為有機(jī)碳含量的2.23 倍，與Jarvie 等[63] 認(rèn)為的有機(jī)質(zhì)體積分?jǐn)?shù)一般是質(zhì)量分?jǐn)?shù)的兩倍相近。Chen等[66] 研究發(fā)現(xiàn)，龍馬溪黑色頁巖有機(jī)質(zhì)氧化去除率高達(dá)87.5%，即通過氧化頁巖有機(jī)質(zhì)，釋放有機(jī)質(zhì)體積在頁巖儲層中的空間占比，將增加1.0%～9.5% 的孔隙度，可極大地提高頁巖氣藏的采收率。

隨著技術(shù)的進(jìn)步及勘探開發(fā)的不斷深入，低滲透油藏逐漸成為新探明儲量的重要組成部分。低滲透油藏具有物性差、非均質(zhì)性強(qiáng)、孔喉細(xì)小、連通性差、黏土礦物含量高及含油飽和度低等特點(diǎn)[67 68]，在部分低滲透油藏孔隙中存在瀝青質(zhì)沉積，瀝青質(zhì)的沉積對孔隙度、滲透率和潤濕性均有一定影響，基于孔縫溶擴(kuò)——減量增滲的思路，通過加入有機(jī)溶劑或氧化劑，去除瀝青質(zhì)，從而釋放孔隙空間，提高滲透率。低滲透油藏在注水開發(fā)過程中常表現(xiàn)出注水壓力高，即注入水進(jìn)入孔隙困難[69]，瀝青質(zhì)的去除會使得巖石孔隙潤濕性由油濕逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹行詽櫇裆踔了疂瘢瑢τ筒刈⑺_發(fā)具有積極意義，能夠極大地提高驅(qū)油效率。

4 結(jié)論

1）頁巖有機(jī)質(zhì)體積含量的概念為單位體積頁巖中有機(jī)質(zhì)的體積，用百分?jǐn)?shù)表示，其中，有機(jī)質(zhì)是指頁巖中的干酪根、固體瀝青、焦瀝青以及其他非烴組分。

2）頁巖有機(jī)質(zhì)體積含量與頁巖有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān)，儲層裂縫發(fā)展更傾向于沿著有機(jī)質(zhì)為代表的薄弱面，且頁巖有機(jī)質(zhì)密度低，內(nèi)部發(fā)育大量納米孔，將有機(jī)質(zhì)作為溶蝕改造對象，將極大增加儲層改造體積。

3）頁巖有機(jī)質(zhì)體積含量強(qiáng)調(diào)了頁巖氣層評價與開發(fā)中有機(jī)質(zhì)孔的重要性，豐富了頁巖氣儲層評價參數(shù)體系，可作為生烴能力評價指標(biāo)，為地質(zhì)甜點(diǎn)與工程甜點(diǎn)指標(biāo)搭建了橋梁。

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作者簡介

游利軍，1976 年生，男，漢族，河南洛陽人，教授，博士研究生導(dǎo)師，主要從事儲層保護(hù)理論與技術(shù)、非常規(guī)油氣、巖石物理方面的教學(xué)和科研工作。E-mail：youlj0379@126.com

范道全，1998 年生，男，漢族，重慶云陽人，碩士研究生，主要從事頁巖氧化、儲層保護(hù)理論與技術(shù)方向的研究工作。E-mail：1390221722@qq.com

康毅力，1964 年生，男，漢族，天津薊州區(qū)人，教授，博士研究生導(dǎo)師，主要從事儲層保護(hù)理論與技術(shù)、非常規(guī)天然氣和油氣田開發(fā)地質(zhì)方向科研與教學(xué)。E-mail：cwctkyl@163.com

周洋，1995 年生，男，漢族，重慶萬州人，博士研究生，主要從事儲層保護(hù)、非常規(guī)油氣、巖石物理等方面的研究。E-mail：zhouy2020@126.com

陳楊，1996 年生，男，漢族，四川樂山人，博士研究生，主要從事儲層保護(hù)理論與技術(shù)、非常規(guī)油氣等方面的研究。E-mail：cyswpu@126.com

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基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（51674209）；非常規(guī)油氣層保護(hù)四川省青年科技創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（2021JDTD0017）