劉樹根，葉玥豪，冉 波，姜 磊，李智武，李金璽，宋金民，焦 堃，李澤奇，李煜偉

（1.成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗室，四川成都610059；2.西華大學(xué)，四川成都610039；3.廣東石油化工學(xué)院，廣東茂名525000；4.中國水利水電第七工程局有限公司，四川成都611730）

四川盆地及周緣頁巖氣勘探實(shí)踐發(fā)現(xiàn)不同的頁巖氣田具有不同的富集高產(chǎn)模式。川南長寧威遠(yuǎn)地區(qū)五峰組—龍馬溪組頁巖氣主要為“連續(xù)型”富集模式，屬盆地內(nèi)大型凹陷斜坡或構(gòu)造斜坡區(qū)，具有含氣頁巖面積大、穩(wěn)定、連續(xù)分布的特點(diǎn)[1-2]。而焦石壩頁巖氣田地處四川盆地東南緣與湘鄂渝高陡褶皺帶過渡區(qū)，具復(fù)雜多期構(gòu)造和頁巖層系高演化地質(zhì)背景下“階梯運(yùn)移、背斜匯聚、斷—滑控縫、箱狀成藏”高產(chǎn)富集模式[3-5]。四川盆地及周緣復(fù)雜構(gòu)造區(qū)龍馬溪組頁巖氣具有“二元富集”成藏特征。優(yōu)質(zhì)黑色頁巖是頁巖氣發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)，保存條件良好是頁巖氣富集的關(guān)鍵因素[6-12]。研究者從不同外部條件的變化對頁巖氣保存條件的影響進(jìn)行了以下研究：①深埋藏與抬升剝蝕引起頁巖產(chǎn)氣層段物性參數(shù)、溫度、壓力和含氣性等因素的變化，對頁巖保存條件和頁巖氣富集機(jī)理具有重要影響[13-15]；②不同時期、不同構(gòu)造強(qiáng)度的構(gòu)造運(yùn)動造成地層褶皺、破裂、剝蝕，并形成不同的構(gòu)造樣式，造成頁巖縱、橫向滲流和擴(kuò)散作用的差異，從而造成不同地區(qū)保存條件的差異[15]；③構(gòu)造改造弱的構(gòu)造樣式對頁巖氣保存最為有效，而構(gòu)造改造強(qiáng)的構(gòu)造樣式對頁巖氣保存不利[7,15-17]。部分學(xué)者在對頁巖氣保存條件研究過程中提出了斷層密度、裂縫間距、破裂指數(shù)、剝蝕指數(shù)、傾角指數(shù)、變形指數(shù)、海拔指數(shù)、古流體活動和壓力系數(shù)等一些定量評價指數(shù)[10,18-20]。頁巖具有自封閉性，自封閉性破壞導(dǎo)致頁巖產(chǎn)層中壓力和含氣性等因素的變化，也勢必會引起頁巖的孔縫結(jié)構(gòu)、形態(tài)的變化。目前針對保存條件的評價過程中缺少以頁巖本身作為研究對象，建立保存條件與黑色頁巖孔隙結(jié)構(gòu)特征演化之間的關(guān)系對頁巖氣保存條件的研究和頁巖孔隙結(jié)構(gòu)演化有著重要的科學(xué)意義和勘探實(shí)踐價值。

為此，選取相同構(gòu)造、不同保存條件下五峰—龍馬溪組黑色頁巖作為研究對象，開展黑色頁巖孔隙類型、孔隙結(jié)構(gòu)特征（孔隙大小、形態(tài)和孔徑分布）的表征與對比研究，揭示差異保存條件下黑色頁巖孔隙結(jié)構(gòu)的差異，進(jìn)而探討保存條件對孔隙結(jié)構(gòu)演化的影響。

1 樣品與方法

1.1 樣品信息

為考慮保存條件單一因素對孔隙結(jié)構(gòu)的影響，剔除頁巖巖相、有機(jī)質(zhì)豐度、埋藏演化等其他因素的影響，選取焦石壩及鄰區(qū)均處于深水陸棚相沉積[2,4-6]的五峰—龍馬溪組黑色頁巖作為研究對象（圖1a）。但黑色頁巖具有不同保存條件，其中JY4 井位于焦石壩氣田的核心地區(qū)，構(gòu)造穩(wěn)定，遠(yuǎn)離斷層，巖心完整，壓力系數(shù)1.56，測試產(chǎn)能26×104m3/d，保存條件好；B201井位于焦石壩外圍東北角，離斷層較近，地層變形較強(qiáng)，巖心破碎，裂縫發(fā)育，壓力系數(shù)1.1，未見工業(yè)產(chǎn)能，保存條件差（圖1b、圖2）。樣品基本信息見表1。

圖1 研究井位置Fig.1 Location of study wells

1.2 研究方法

觀察孔隙結(jié)構(gòu)所用的儀器為Quanta250FEG 掃描電子顯微鏡和Oxford INCAxmax20能譜儀，分辨率為二次電子成像，高真空模式為1.2 nm，低真空模式為1.4 nm，ESEMTM 環(huán)境真空模式為1.4 nm，樣品室真空度小于600～4 000 Pa。

表1 樣品基本信息Table1 Basic information of samples

圖2 五峰—龍馬溪組巖心特征Fig.2 Core characteristics of Wufeng-Longmaxi Formation

低溫氮?dú)馕椒▽?shí)驗利用美國Quatachrome 公司QUADRASORB SI型表面積和孔徑分析儀，在交流電壓100～240 V，頻率50/60 Hz 條件，純度99.999%氮?dú)庠?7 K（-196.15 ℃）和不同壓力下，對頁巖樣品進(jìn)行低溫氮?dú)馕皆囼灚@取等溫曲線，利用BET、QSDFT 模型獲取巖石樣品的孔隙結(jié)構(gòu)和比表面積，執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19587—2004《氣體吸附BET 法測定固態(tài)物質(zhì)比表面積》。該次測試在成都理工大學(xué)油氣藏國家重點(diǎn)實(shí)驗室完成。

國外學(xué)者對微孔隙做了較為全面的研究，1970年之前人們就開始利用電子顯微鏡對巖石孔隙進(jìn)行觀察。CHOQUETTE 和PRAY（1970）在對碳酸鹽巖研究過程中最早對孔隙進(jìn)行了分類：4～256 mm 為大孔、0.062 5～4 mm 為介孔、1～62.5 nm 為微孔、1～1000 nm為納米孔、＜1 nm為皮孔[21]。LOUCKS等（2009）在對Barnett 頁巖孔隙研究中認(rèn)為頁巖儲層也常發(fā)育微孔（孔隙直徑≥0.75 μm）和納米孔（孔隙直徑＜0.75 μm）兩種尺度孔隙[22]。冉波等（2013）針對四川盆地五峰組—龍馬溪組黑色頁巖提出微孔（≤10 nm）、介孔（10～1 000 nm）和宏孔（≥1 000 nm）的分類[23]。國際化學(xué)學(xué)會ROUQUEROL 等（1994）對孔隙按大小進(jìn)行了重新分類：＞50 nm 為大孔、2～50 nm 為介孔、＜2 nm 為微孔，該分類也是在頁巖孔隙結(jié)構(gòu)研究中應(yīng)用較多的分類[24]。為了反映不同保存條件下五峰—龍馬溪組黑色頁巖孔隙結(jié)構(gòu)的微小變化，對國際化學(xué)學(xué)會的分類細(xì)化：＞50 nm為宏孔、2～50 nm為介孔、5～50 nm為大介孔、2～5 nm為小介孔、＜2 nm為微孔（圖3）。

圖3 孔徑分類標(biāo)準(zhǔn)及常用孔隙評價方法[24-25]Fig.3 Pore size classification standard and common evaluation method

2 孔隙結(jié)構(gòu)特征

2.1 孔隙類型

2.1.1 無機(jī)孔隙特征

通過掃描電鏡觀察，五峰—龍馬溪組黑色頁巖無機(jī)孔主要包含粒間孔、粒內(nèi)孔、裂縫。

1）粒間孔

JY4 井五峰—龍馬溪組黑色頁巖粒間孔主要由石英、長石、黏土礦物和少量碳酸鹽顆粒支撐形成。早期碎屑顆粒之間的粒間孔幾乎完全被有機(jī)質(zhì)或瀝青充填（圖4a），現(xiàn)在觀察到的粒間孔主要為連通性差、相對孤立的粒間孔隙，孔徑一般在幾十到幾百納米之間，主要呈顆粒之間支撐的三角狀、不規(guī)則狀（圖4a、圖4b）。B201井五峰—龍馬溪組黑色頁巖粒間孔主要由石英碎屑顆粒之間的相互支撐形成。但頁巖還含少量碳酸鹽礦物和黏土礦物，在碳酸鹽礦物的邊緣也會形成一些粒間孔，孔徑較?。▓D4e）；片狀黏土礦物之間相互支撐也會形成粒間孔，孔隙形態(tài)多為扁平狀或長條狀（圖4d）?？傮w粒間孔孔徑一般在幾十到幾百納米之間，呈不規(guī)則狀、橢圓狀和扁平狀（圖4d、圖4e）。

2）粒內(nèi)孔

圖4 五峰—龍馬溪組黑色頁巖無機(jī)孔隙特征Fig.4 Inorganic pore characteristics of black shale in Wufeng-Longmaxi Formation

JY4 井五峰—龍馬溪組黑色頁巖粒內(nèi)孔主要存在于碳酸鹽礦物、長石顆粒、黃鐵礦和磷灰石顆粒內(nèi)部，其他礦物少見（圖4c）。粒內(nèi)孔存在的差異性主要由礦物的基本性質(zhì)決定。溶蝕作用是粒內(nèi)孔的主要成因，因此，礦物越容易溶蝕，其粒內(nèi)孔越發(fā)育。粒內(nèi)孔的發(fā)育還與頁巖的成巖環(huán)境相關(guān)。B201井五峰—龍馬溪組黑色頁巖粒內(nèi)孔主要存在于碳酸鹽礦物、長石和黏土礦物顆粒內(nèi)部，其他礦物少見。溶蝕形成粒內(nèi)孔，孔隙形狀以圓狀或橢球狀為主，孔徑在幾十到幾百納米之間（圖4f）。該類型的粒內(nèi)孔相對獨(dú)立，相互之間不連通?？傊ね恋V物在轉(zhuǎn)化、溶蝕和壓實(shí)過程中也會形成粒內(nèi)孔，孔隙一般為扁平狀，孔徑在幾十納米左右（圖4c、圖4f）。

通過對兩口井黑色頁巖無機(jī)孔進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，黑色頁巖中粒間孔和粒內(nèi)孔的孔隙特征基本相似。粒間孔和粒內(nèi)孔總體發(fā)育較少，原始粒間孔大多被生成的烴類充填。兩口井具有相似的演化過程，因此，黑色頁巖中有機(jī)質(zhì)富集狀態(tài)也具有相似性（圖5）。

圖5 差異保存條件下五峰—龍馬溪組黑色頁巖有機(jī)質(zhì)特征Fig.5 Organic matter characteristics of black shale in Wufeng-Longmaxi Formation under different preservation conditions

2.1.2 有機(jī)質(zhì)孔隙特征

JY4井和B201井五峰—龍馬溪組黑色頁巖中有機(jī)質(zhì)的存在狀態(tài)主要有3種類型：①有機(jī)質(zhì)充填于裂縫，呈長條狀（圖6a、圖6d）；②有機(jī)質(zhì)充填于碎屑顆粒間的粒間孔中（圖5）；③有機(jī)質(zhì)呈團(tuán)塊狀顆粒的形式賦存于頁巖中。頁巖中的有機(jī)質(zhì)伴隨埋深增加及溫度升高達(dá)到成熟，有機(jī)質(zhì)孔隙多見于生氣窗（Ro＞1.2 %）階段，有機(jī)質(zhì)生烴過程中會形成有機(jī)質(zhì)孔[26-30]。未成熟階段有機(jī)質(zhì)可能不存在有機(jī)質(zhì)孔，CURTIS 等（2012）在對Woodford 頁巖進(jìn)行研究過程中發(fā)現(xiàn)，Ro＜0.9%的頁巖未發(fā)現(xiàn)有機(jī)質(zhì)孔[31]。伴隨深度的加深，當(dāng)溫度達(dá)到170 ℃，有機(jī)質(zhì)頁巖早期生成的油也裂解生成瀝青從而形成有機(jī)質(zhì)孔[29]。焦石壩地區(qū)五峰—龍馬溪組黑色頁巖有機(jī)質(zhì)成熟度（Ro）為2.2%～3.13%，已經(jīng)達(dá)到過成熟階段[4,6,15,32-34]，干酪根以Ⅰ型為主[3-6,35-36]，在五峰—龍馬溪組黑色頁巖中的有機(jī)質(zhì)或瀝青具備形成有機(jī)質(zhì)孔的條件。JY4 井五峰—龍馬溪組黑頁巖中少部分有機(jī)質(zhì)不含孔隙或孔隙較小，大部分有機(jī)質(zhì)富含孔隙，有機(jī)質(zhì)孔的形態(tài)呈圓狀或氣泡狀，在有機(jī)質(zhì)中呈蜂窩狀（圖6b），孔隙數(shù)量眾多，孔徑在幾百納米左右。該類型有機(jī)質(zhì)孔隙為有機(jī)質(zhì)熱成熟度升高熱解生烴或油裂解而形成，呈圓狀或氣泡狀，但在有機(jī)質(zhì)邊緣有少部分孔隙受到應(yīng)力的擠壓變得扁平（圖6c）。對B201 井五峰—龍馬溪組黑頁巖進(jìn)行掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，大部分有機(jī)質(zhì)不含孔隙或有機(jī)質(zhì)孔非常小，孔徑在幾到幾十納米，孔隙形態(tài)多呈扁平橢圓狀和多邊形，少數(shù)呈橢圓狀（圖6e、圖6f），有機(jī)質(zhì)孔隙為有機(jī)質(zhì)熱成熟度升高熱解生烴形成。

圖6 五峰—龍馬溪組黑色頁巖有機(jī)質(zhì)孔隙特征Fig.6 Organic pore characteristics of black shale in Wufeng-Longmaxi Formation

通過對比發(fā)現(xiàn)，JY4井的黑色頁巖有機(jī)質(zhì)孔孔徑大，數(shù)量相對較少（圖6b）；B201 井的黑色頁巖有機(jī)質(zhì)孔不發(fā)育或孔徑較?。▓D6f）。

2.2 氮?dú)馕娇紫督Y(jié)構(gòu)特征

通過氮?dú)馕皆囼灚@得JY4 井和B201 井五峰—龍馬溪組黑色頁巖在不同壓力下的吸附量，均得到回滯曲線的等溫線。采用QSDFT 模型法對JY4和B201井的孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，其孔隙結(jié)構(gòu)具有相似性，介孔的峰值遠(yuǎn)高于微孔，介孔的峰值均大于0.015 cm3/（nm·g），曲線峰值對應(yīng)的孔徑分別為0.852 nm和3.385 nm（圖7）。

JY4 井五峰—龍馬溪組黑色頁巖QSDFT 孔隙體積為0.012 5～0.023 7 cm3/g（圖8a），平均值為0.017 8 cm3/g。BET 比表面積在12.69～22.94 m2/g 之間，平均值為18.51 m2/g（圖8b）。微孔、小介孔、大介孔體積和比表面積分布圖顯示，黑色頁巖的孔隙體積主要由介孔和微孔體積組成，介孔體積占總孔隙的65 %以上，微孔的比表面積占總比表面積超過60%（圖9），黑色頁巖介孔比微孔發(fā)育，介孔所占比例遠(yuǎn)超微孔所占比例。

圖7 五峰—龍馬溪組黑色頁巖吸附等溫線和孔徑分布Fig.7 Adsorption isotherm and pore diameter distribution of black shale in Wufeng-Longmaxi Formation

圖8 五峰—龍馬溪組黑色頁巖累計孔體積和比表面積Fig.8 Cumulative pore volume and specific surface area of black shale in Wufeng-Longmaxi Formation

B201井五峰—龍馬溪組黑色頁巖QSDFT孔體積為0.006～0.019 cm3/g（圖8c），平均值為0.011 cm3/g。BET 比表面積在7.92～24.62 m2/g 之間，平均值為13.91 m2/g（圖8d）。微孔、小介孔、大介孔體積和比表面積分布顯示，黑色頁巖的孔隙體積主要由介孔和微孔體積組成，占總孔隙的80%以上，微孔和小介孔所占孔隙體積比例相當(dāng)，部分樣品小介孔的孔隙體積大于微孔，少數(shù)樣品的微孔體積大于小介孔體積。微孔的比表面積占主導(dǎo)，大于其他孔隙比表面積，占總比表面積60%以上（圖9）。

通過對黑色頁巖氮?dú)獾葴鼐€進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)保存條件好的井（JY4）黑色頁巖氮?dú)馕搅看?，形成的回滯環(huán)大，等溫吸附與滯留曲線分別屬于IIb型等溫線和H2型回滯曲線特征，對應(yīng)墨水瓶型孔隙。保存條件遭到破壞的井（B201）黑色頁巖氮?dú)馕搅啃?，且起始吸附量和最大吸附量之間的差值小，等溫吸附與滯留曲線分別屬于IIb型等溫線和H2-H3型回滯曲線特征，對應(yīng)墨水瓶型孔—片狀礦物堆積形成的槽狀孔（圖10）。

圖9 五峰—龍馬溪組黑色頁巖孔隙體積和比表面積分布Fig.9 Distribution of pore volume and specific surface area of black shale in Wufeng-Longmaxi Formation

采用QSDFT 模型法獲得頁巖微觀孔徑分布特征，通過比較發(fā)現(xiàn)保存條件好的井黑色頁巖孔隙體積和比表面積比保存條件遭到破壞的井大。保存條件好的井黑色頁巖介孔的孔隙體積和比表面積遠(yuǎn)大于保存條件差的井，但黑色頁巖微孔的孔隙體積和比表面積相當(dāng)。總之，保存條件好的井（JY4）黑色頁巖的孔隙體積和孔隙大小比保存條件差的井（B201）大（圖10）。

3 保存條件對孔隙結(jié)構(gòu)特征的影響

有機(jī)質(zhì)孔是由成熟的干酪根生烴或當(dāng)埋藏溫度達(dá)到170 ℃時液態(tài)烴類受熱裂解而形成，有機(jī)質(zhì)孔的形成和演化受盆地的熱演化、有機(jī)質(zhì)類型、有機(jī)質(zhì)豐度、瀝青狀態(tài)和剛性顆粒支撐等控制[26-30,37]。而無機(jī)孔主要受頁巖礦物類型、壓實(shí)作用、溶蝕作用、埋藏膠結(jié)作用、構(gòu)造變形等因素控制[37-42]。總之，黑色頁巖孔隙結(jié)構(gòu)主要受沉積環(huán)境、礦物成分、有機(jī)質(zhì)類型、成巖作用和熱演化過程等因素的影響[43-46]。

JY4和B201井同處一個構(gòu)造且具有相同基礎(chǔ)地質(zhì)條件，都處于深水陸棚相沉積環(huán)境，下部黑色頁巖的有機(jī)質(zhì)含量均在2%以上（大多集中在3%左右），兩口井的脆性礦物含量多介于40%～70%（表1），有機(jī)質(zhì)類型均為Ⅰ和Ⅱ1，熱演化均達(dá)到過成熟階段[4-6]，具有相似的地質(zhì)演化過程。但JY4 井有機(jī)質(zhì)孔的孔徑、孔隙體積和比表面積都比B201 井大，并且JY4井頁巖孔隙形狀多呈圓狀或氣泡狀（更接近形成初期的形態(tài)），而B201 井頁巖孔隙形態(tài)多呈扁平橢圓狀、橢圓狀、多邊形，顯示出了較大的孔隙結(jié)構(gòu)特征差異。

這種孔隙結(jié)構(gòu)特征的差異可由深埋藏和構(gòu)造抬升過程的差異所致。在深埋藏過程中，頁巖上覆地層載荷壓力不斷增加（孔隙壓力也可能不斷增加），當(dāng)頁巖所受有效壓力（上覆載荷壓力與孔隙壓力之差絕對值）大于巖石強(qiáng)度時，孔隙被壓扁，結(jié)構(gòu)發(fā)生變化（有機(jī)質(zhì)孔孔徑減小、孔隙體積降低）。當(dāng)頁巖所受有效壓力小于巖石強(qiáng)度時，孔隙未被壓扁，結(jié)構(gòu)未發(fā)生變形。由前文所述，JY4 和B201 井五峰—龍馬溪組所經(jīng)歷的埋藏?zé)嵫莼^程相似，兩者孔隙結(jié)構(gòu)特征差異不是由埋藏過程所致。在抬升過程中，頁巖上覆載荷壓力不斷減少（孔隙壓力也可能減少）。在穩(wěn)定地區(qū)，區(qū)域整體抬升頁巖保存條件未被破壞，上覆載荷降低，流體壓力維持好且壓力系數(shù)大，頁巖所受有效壓力（上覆載荷壓力與孔隙壓力之差絕對值）小于巖石強(qiáng)度時，孔隙未被壓扁，結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化（有機(jī)質(zhì)孔孔徑、形態(tài)等更接近于初始形成狀態(tài)），天然氣測試產(chǎn)量高，JY4 井五峰—龍馬溪組屬于此種狀況。在構(gòu)造活動地區(qū)，抬升幅度大，上覆載荷降低，頁巖微裂縫發(fā)育且破碎，頁巖保存條件遭受破壞，流體壓力釋放，壓力系數(shù)變小，頁巖所受有效壓力（上覆載荷壓力與孔隙壓力之差絕對值）大于巖石強(qiáng)度時，孔隙被壓扁，結(jié)構(gòu)發(fā)生變化（有機(jī)質(zhì)孔孔徑減小、孔隙體積降低），天然氣發(fā)生散失，天然氣測試產(chǎn)量低，B201 井龍馬溪組屬于此種狀況。因此，頁巖保存條件對孔隙結(jié)構(gòu)（孔隙的大小、形狀和體積）的保持有較大的控制作用（圖11）。

圖10 不同保存條件五峰—龍馬溪組黑色頁巖孔隙結(jié)構(gòu)差異Fig.10 Pore structure differences of black shale in Wufeng-Longmaxi Formation under different preservation conditions

圖11 頁巖孔隙結(jié)構(gòu)特征與孔隙壓力相關(guān)Fig.11 Correlation of pore structure characteristics and pore pressure in shale

4 孔隙結(jié)構(gòu)特征差異的演化過程

四川盆地及周緣的上揚(yáng)子地區(qū)經(jīng)歷多旋回演化和多期構(gòu)造的疊加，使其五峰—龍馬溪組黑色富有機(jī)質(zhì)頁巖均經(jīng)歷了深埋藏、強(qiáng)隆升[5,15,47]，頁巖孔隙也經(jīng)歷了復(fù)雜的演化過程（圖12）。B201 井和JY4井同處于焦石壩構(gòu)造，經(jīng)歷了同樣的深埋藏和強(qiáng)隆升，但隆升過程中的構(gòu)造變形差異導(dǎo)致了保存條件的差異[21]。

B201 井和JY4 井富有機(jī)質(zhì)頁巖沉積之后，主要由松散的石英、長石、碳酸鹽、黏土礦物、沉積有機(jī)質(zhì)（干酪根）、大量的基質(zhì)石英等組成（圖12a），隨著壓實(shí)作用和膠結(jié)作用的進(jìn)行，孔隙減少。在早成巖階段溫度相對較低，硅質(zhì)難于溶解，因此，硅質(zhì)膠結(jié)作用較弱，而黏土和碳酸鹽雖然膠結(jié)作用較強(qiáng)，但是含量少，所以在粉晶石英顆粒之間保留了大量的粒間孔（圖12b），這些豐富的原始粒間孔決定了干酪根成熟后運(yùn)移有機(jī)質(zhì)（原油）的形態(tài)和分布（圖12c），這些運(yùn)移有機(jī)質(zhì)和干酪根共同決定了有機(jī)質(zhì)孔的分布（圖12d）。

在成巖作用晚期干酪根熱演化和油裂解形成大量有機(jī)質(zhì)孔（圖12e），在后期的抬升過程中受到強(qiáng)烈的構(gòu)造作用頁巖氣保存條件破壞（B201），有機(jī)質(zhì)裂解過程中形成的異常高壓沿裂隙釋放，有機(jī)質(zhì)孔隙受到的有效應(yīng)力增加，導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)孔孔徑減小、孔隙體積降低（圖12j）。

當(dāng)黑色頁巖在抬升過程中未受到后期強(qiáng)烈的構(gòu)造改造，頁巖氣保存條件良好（JY4），有機(jī)質(zhì)裂解過程中形成的異常高壓得以保持，加之在抬升過程中上覆地層剝蝕，有機(jī)質(zhì)孔中的烴類氣體壓力系數(shù)進(jìn)一步增大，氣體膨脹，有機(jī)質(zhì)孔變大（圖12f）。若在抬升剝蝕過程中烴類氣體壓力系數(shù)進(jìn)一步增大致使頁巖形成微裂縫釋放部分壓力，如果孔隙流體壓力、上覆巖層壓力和巖石強(qiáng)度3者之間保持平衡狀態(tài)，有機(jī)質(zhì)孔保持原有圓—橢圓狀狀態(tài)（圖12h）。如果孔隙流體壓力、上覆巖層壓力和巖石強(qiáng)度3者之間平衡狀態(tài)被打破，孔隙受到的有效應(yīng)力增加，大的有機(jī)質(zhì)孔受應(yīng)力變得扁平、彎曲（圖12i）。馬新華等（2020）對川南地區(qū)五峰—龍馬溪組研究也發(fā)現(xiàn)高壓力系數(shù)井的有機(jī)質(zhì)孔徑更大[48]。因此，有機(jī)質(zhì)孔的大小、形狀和孔隙度在一定程度反映了頁巖初始高壓的保存條件，油裂解過程中形成的初始高壓釋放得越早，有機(jī)質(zhì)孔孔徑越小、孔隙度越低；油裂解過程中形成的初始高壓釋放得越晚，有機(jī)質(zhì)孔孔徑越大、孔隙度越高。因此，有機(jī)質(zhì)孔的孔徑大小、形狀和孔隙度在一定程度反映了富有機(jī)質(zhì)頁巖的保存條件。

5 結(jié)論

通過氬離子拋光、掃描電鏡和氮?dú)馕降确椒▽哂胁町惐４鏃l件的黑色頁巖開展孔隙結(jié)構(gòu)特征和演化研究，取得以下認(rèn)識：

1）保存條件好的黑色頁巖和保存條件差的黑色頁巖無機(jī)孔隙特征基本相似，無機(jī)孔發(fā)育均較少，原始粒間孔絕大多數(shù)被生成的烴類充填。

2）在保存條件較好的井黑色頁巖有機(jī)質(zhì)孔孔徑大，形狀多成圓狀或氣泡狀；保存條件遭到破壞的井黑色頁巖有機(jī)質(zhì)孔孔徑相對較小或不發(fā)育，形狀多樣，多成扁平狀、多變狀，具有一定壓扁變形的特征。

3）保存條件好的黑色頁巖孔隙體積和比表面積都優(yōu)于保存條件遭到破壞的黑色頁巖。

4）黑色頁巖的孔隙結(jié)構(gòu)特征演化受保存條件的影響。孔隙在演化過程中，頁巖的巖相和成巖作用控制黑色巖原始孔隙形態(tài)和分布，也決定有機(jī)質(zhì)（油）分布形態(tài)，有機(jī)質(zhì)熱演化（原油裂解）影響了有機(jī)質(zhì)孔的發(fā)育。后期抬升改造過程中，保存條件的好壞影響了孔隙結(jié)構(gòu)特征（形態(tài)、大小、孔隙體積分布）。