胡宗全，王濡岳，，，路 菁，馮動(dòng)軍，劉粵蛟，申寶劍，劉忠寶，王冠平，何建華

（1.頁巖油氣富集機(jī)理與高效開發(fā)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102206；2.中國石化 頁巖油氣勘探開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102206；3.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京 102206；4.重慶科技學(xué)院 復(fù)雜油田勘探開發(fā)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 401331；5.成都理工大學(xué) 能源學(xué)院，四川 成都 610059）

頁巖油氣革命擴(kuò)展了油氣資源領(lǐng)域，使頁巖油氣成為全球油氣產(chǎn)量增長的重要組成部分。21 世紀(jì)以來，美國在全球范圍內(nèi)掀起了一場“頁巖革命”，并于2019 年實(shí)現(xiàn)了能源獨(dú)立。2021 年，美國頁巖油、氣產(chǎn)量分別達(dá)3.52×108t 和7 572×108m3，分別占當(dāng)年美國原油和天然氣產(chǎn)量的50 %和81 %，已成為美國油氣產(chǎn)量的主要陣地［1-2］。經(jīng)過近年來的勘探開發(fā)實(shí)踐，中國已成為繼美國、加拿大之后第三個(gè)完全掌握頁巖氣勘探開發(fā)成套技術(shù)的國家。截至2022 年底，中國頁巖氣產(chǎn)量達(dá)到240×108m3，累計(jì)探明頁巖氣地質(zhì)儲(chǔ)量2.96×108m3，頁巖氣已成為中國天然氣儲(chǔ)產(chǎn)量的重要增長點(diǎn)。目前中國頁巖氣產(chǎn)量絕大部分來自于海相頁巖地層。

中國陸相盆地分布廣泛，發(fā)育多套富有機(jī)質(zhì)頁巖層系，陸相頁巖油氣是未來重要的接替領(lǐng)域［1-5］。目前，已在四川、鄂爾多斯、松遼和渤海灣等盆地等多個(gè)地區(qū)的陸相頁巖油氣勘探中取得了重要的突破和發(fā)現(xiàn)，展示了中國陸相頁巖油氣巨大的勘探潛力［3-4，6-13］。與海相頁巖相比，陸相頁巖與夾層頻繁交互，巖相時(shí)空變化快，有機(jī)質(zhì)含量較低，頁巖及夾層儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，頁巖與夾層物性差異顯著且演化過程復(fù)雜［3-4，8］，頁巖油氣有利富集層段評價(jià)優(yōu)選難度大。為此，本文以鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長組、四川盆地下侏羅統(tǒng)自流井組和松遼盆地梨樹斷陷下白堊統(tǒng)營城組陸相頁巖層系為研究對象，系統(tǒng)分析了陸相頁巖與夾層的儲(chǔ)集空間類型與物性特征，探討了成巖-生烴動(dòng)態(tài)協(xié)同作用下頁巖與夾層的孔隙形成演化特征及差異，最終建立了不同演化程度條件下陸相頁巖和夾層的孔隙演化模式。研究成果對中國頁巖層系常規(guī)-非常規(guī)一體化勘探與資源潛力評價(jià)、頁巖油氣甜點(diǎn)層段優(yōu)選等方面具有理論意義和應(yīng)用價(jià)值。

1 陸相含油氣頁巖層系基本地質(zhì)特征

中國陸相沉積盆地普遍發(fā)育于二疊紀(jì)—新近紀(jì)，陸相富有機(jī)質(zhì)頁巖層位上主要分布于中-上二疊統(tǒng)、上三疊統(tǒng)、下侏羅統(tǒng)、白堊系和古近系，因不同時(shí)代不同地區(qū)發(fā)育不同的盆地原型，陸相頁巖的發(fā)育和分布受沉積（微）相、古氣候、古鹽度、古生物、古生產(chǎn)率、有機(jī)質(zhì)保存和物源條件等因素控制。陸相盆地富有機(jī)質(zhì)頁巖多以咸水-半咸水湖泊沉積環(huán)境為主，部分盆地為淡水湖泊，頁巖層系厚度變化較大，從幾十米到上千米均有分布，與海相頁巖相比，具有時(shí)代新、盆地規(guī)模小、物源多、巖性雜、成烴生物組合復(fù)雜、演化程度低等特點(diǎn)［4］。

中國陸相頁巖巖相類型豐富，以鄂爾多斯盆地、四川盆地和松遼盆地為例，陸相富有機(jī)質(zhì)頁巖主要分布在三疊系、侏羅系和白堊系（圖1a），頁巖與碳酸鹽巖及砂巖頻繁互層，部分地區(qū)夾凝灰?guī)r，巖相縱、橫向相變快（圖1b—d）。陸相頁巖沉積環(huán)境類型多樣，火山活動(dòng)頻繁、具有熱液活動(dòng)的咸水-半咸水湖泊沉積的頁巖有機(jī)質(zhì)含量普遍高于海相頁巖，而淡水湖泊沉積的頁巖有機(jī)質(zhì)含量普遍低于海相頁巖，陸相頁巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ1-Ⅲ型為主，演化程度普遍較低，鏡質(zhì)體反射率（Ro）一般小于2.0 %［4］。中國典型盆地陸相頁巖成熟度跨度區(qū)間相對較小，各盆地陸相頁巖地質(zhì)條件存在明顯的成巖演化階段性差異。同時(shí)，由于陸相咸化湖盆頁巖生烴演化過程與半咸水-淡水湖盆存在顯著差異，導(dǎo)致不同咸化湖盆烴源巖生烴階段的成熟度界線與半咸水-淡水湖盆存在差異［11-12］，難以進(jìn)行有效對比。因此，本文選取巖相與有機(jī)質(zhì)類型相似性高、可對比性較強(qiáng)且以微咸水-淡水湖盆沉積為主的鄂爾多斯盆地三疊系、四川盆地侏羅系和松遼盆地白堊系陸相頁巖開展綜合對比研究。

圖1 中國三大盆地陸相富有機(jī)質(zhì)頁巖分布與巖相組合Fig.1 Distributions and lithofacies assemblages of lacustrine organic-rich shales in the Ordos，Sichuan，and Songliao basins，China

1.1 鄂爾多斯盆地

鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)富有機(jī)質(zhì)頁巖主要發(fā)育于最大湖侵期的延長組7段（長7段）深湖微相。該套頁巖沉積時(shí)期周緣火山活動(dòng)強(qiáng)烈，古生產(chǎn)力高，為還原淡水環(huán)境。頁巖層系巖性為半深湖-深湖相灰黑色頁巖夾砂巖及凝灰?guī)r，厚度分布于15～80 m，頁巖總有機(jī)碳含量（TOC）分布于0.5 %～38.0 %，有機(jī)質(zhì)類型多為Ⅱ1型，Ro分布在0.5 %～1.2 %。巖相主要有黏土質(zhì)頁巖、混合質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)頁巖夾細(xì)砂巖、粉砂巖、凝灰?guī)r（圖1b）。

1.2 四川盆地

四川盆地侏羅系自流井組可分為珍珠沖段、東岳廟段、馬鞍山段和大安寨段，巖性及巖相組合橫向變化大［4，14］。以涪陵地區(qū)東岳廟段為例，巖性為頁巖夾介殼紋層及薄層，地層厚30～80 m。頁巖TOC分布于0.5 %～2.2 %，平均值為1.3 %，顯著低于海相五峰組-龍馬溪組頁巖（TOC均值普遍大于2 %）；有機(jī)質(zhì)類型變化較大［15］，從Ⅲ型至Ⅰ型均有分布，主體以Ⅱ1-Ⅱ2混合型為主，油氣兼生；Ro介于0.9 %～1.8 %，有機(jī)質(zhì)處于成熟-高成熟演化階段。巖相主要有黏土質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)頁巖、混合質(zhì)頁巖和黏土質(zhì)粉砂巖夾介殼灰?guī)r（圖1c）。

1.3 松遼盆地

松遼盆地于早白堊世斷陷期沉積了火石嶺組、沙河子組、營城組和登婁庫組4 套烴源巖。梨樹斷陷是松遼盆地東南隆起區(qū)斷陷持續(xù)時(shí)間最長、地層發(fā)育最齊全、沉積最厚、埋深最大、有機(jī)質(zhì)演化程度較高的斷陷。營城組發(fā)育半深湖-深湖相頁巖，頁巖厚度大，連續(xù)性好；干酪根以Ⅱ2-Ⅲ混合型為主，Ro介于1.3 %～2.3 %，已進(jìn)入成熟-過成熟階段。LY1 井位于蘇家屯次凹，營城組一段暗色泥巖厚度在200～250 m，TOC介于0.4 %～4.5 %，平均值為2.0 %，Ro介于1.6 %～2.1 %。巖相主要有黏土質(zhì)頁巖、混合質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)頁巖夾粉砂巖（圖1d）。

2 陸相頁巖與夾層儲(chǔ)集特征對比

2.1 儲(chǔ)集空間

2.1.1 頁巖儲(chǔ)集空間類型

氬離子拋光-掃描電鏡觀察分析表明，陸相頁巖中主要發(fā)育3 大類7 亞類孔隙（圖2；表1）［3-4］。其中，無機(jī)孔包括粒間（溶）孔、粒內(nèi)（溶）孔和黏土礦物層間/晶間孔；有機(jī)孔可分為原地有機(jī)質(zhì)（成烴生物）孔隙和遷移有機(jī)質(zhì)（固體瀝青）孔隙［16］；微裂縫則分為粒間微裂縫和層間微裂縫。

表1 陸相頁巖儲(chǔ)集空間發(fā)育特征Table 1 Characteristics of storage spaces in lacustrine shales

圖2 陸相頁巖主要儲(chǔ)集空間掃描電鏡微觀特征照片F(xiàn)ig.2 SEM images showing the major storage spaces in lacustrine shales

長7 段、自流井組和營城組頁巖巖相類型較為相似，均以混合質(zhì)、黏土質(zhì)和粉砂質(zhì)頁巖為主。鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)長7 段頁巖孔隙類型主要以黏土礦物層間/晶間孔、黏土礦物與其他礦物之間的粒間孔為主［4，9，17］，長石和石英溶蝕孔中等發(fā)育，少量的遷移有機(jī)孔和微裂縫發(fā)育（圖2a—c）。四川盆地下侏羅統(tǒng)自流井組頁巖孔隙類型主要以黏土礦物層間/晶間孔為主，發(fā)育少量有機(jī)孔，局部發(fā)育微裂縫（圖2d—f）［3-4］。松遼盆地下白堊統(tǒng)營城組頁巖無孔隙較有機(jī)孔更為發(fā)育，主要發(fā)育黏土礦物粒間孔、殘留粒間孔和少量溶蝕孔，微裂縫發(fā)育程度較高（圖2g—i），有機(jī)孔發(fā)育程度優(yōu)于延長組和自流井組頁巖，但有機(jī)孔徑較小，普遍小于50～100 nm。

整體上，隨熱演化程度的依次升高，3 套陸相頁巖有機(jī)孔發(fā)育程度逐漸增加；無機(jī)孔隙中，黏土礦物粒間/晶間孔和粒內(nèi)（溶）孔發(fā)育程度逐漸升高；層間、粒間微裂縫發(fā)育程度也依次有所升高（表1）。

2.1.2 夾層儲(chǔ)集空間類型

鄂爾多斯盆地長7 段頁巖層系中發(fā)育粉砂巖、細(xì)砂巖和凝灰?guī)r3 種夾層類型［9，17-18］。頁巖內(nèi)夾層主要以細(xì)砂巖和粉砂巖為主，主要發(fā)育殘余粒間孔、溶蝕孔、粒內(nèi)孔和黏土礦物粒間孔，見少量微裂縫，儲(chǔ)集空間以宏孔（孔徑＞50 nm）為主（圖3a—c），直徑4 μm 以上的孔隙占總孔隙的70 %以上。

四川盆地自流井組頁巖層系中主要發(fā)育灰?guī)r與砂巖兩類夾層。灰?guī)r類夾層以介殼灰?guī)r和泥質(zhì)介殼灰?guī)r為主，巖石骨架由介殼組成，介殼呈密集、定向分布，主要成分為亮晶方解石。砂巖類夾層主要為粉-細(xì)砂巖和泥質(zhì)粉-細(xì)砂巖，巖石骨架主要由石英顆粒組成，有少許長石、巖屑和云母類礦物，孔隙不發(fā)育（圖3d—f）。

松遼盆地營城組一段頁巖層系以厚層頁巖為主，偶夾薄層型泥質(zhì)粉砂巖夾層。夾層儲(chǔ)集空間以殘余粒間孔、溶蝕孔和微裂縫為主（圖3g—i）?？紫洞笮≈饕越榭祝讖綖?～50 nm）和宏孔為主，宏孔發(fā)育程度顯著低于延長組砂巖夾層。

2.2 物性特征

2.2.1 三疊系延長組

鄂爾多斯盆地長7 段頁巖孔隙度主要分布在0.1 %～5.8 %，平均值為2.4 %，孔隙度小于4 %的樣品占比超過85 %，孔隙度大于4 %的樣品僅占13.6 %。長7 段頁巖夾層物性顯著優(yōu)于頁巖，粉砂巖和細(xì)砂巖夾層孔隙度主要分布在0.6 %～12.2 %，平均值為6.6 %，孔隙度在8 %以上樣品占比達(dá)30 %（圖4a）。與頁巖相比，延長組砂巖夾層儲(chǔ)集空間與物性條件更優(yōu)［4，9］，由于長7 段處于生油窗內(nèi)，石油比天然氣對儲(chǔ)層的要求更高，夾層比頁巖更利于儲(chǔ)集與富集液態(tài)烴。

圖4 中國三大盆地陸相頁巖層系內(nèi)頁巖與夾層孔隙度頻率分布直方圖Fig.4 Porosity distributions in shales and interbeds in lacustrine shale sequence across the Ordos，Sichuan，and Songliao basins，China

2.2.2 侏羅系自流井組

四川盆地下侏羅統(tǒng)自流井組富有機(jī)質(zhì)頁巖孔隙度主要分布在1.0 %～8.4 %，平均值為4.3 %，孔隙度大于4 %樣品占比達(dá)55 %，頁巖物性總體較好（圖4b）。自流井組頁巖層系夾層發(fā)育介殼灰?guī)r、粉-細(xì)砂巖兩類，總體以介殼灰?guī)r為主，砂巖發(fā)育較為局限。介殼灰?guī)r夾層的孔隙度總體較低，孔隙度介于0.2 %～4.4 %，平均值僅為1.9 %，80 %以上樣品孔隙度均小于2 %，夾層儲(chǔ)集性能明顯差于相鄰頁巖（圖4b），夾層主要發(fā)揮次要儲(chǔ)層或隔夾層作用［3-4］。

2.2.3 白堊系營城組

松遼盆地梨樹斷陷白堊系營城組一段頁巖孔隙度介于0.8 %～8.3 %，平均為4.5 %，80 %以上樣品孔隙度大于4 %，頁巖物性總體較好（圖4c），顯著優(yōu)于三疊系延長組與自流井組頁巖。營城組一段粉砂巖夾層孔隙度介于1.9 %～6.6 %，平均為3.4 %，夾層物性較頁巖差（圖4c），與自流井組頁巖和夾層物性關(guān)系類似，與延長組頁巖和夾層物性關(guān)系則差異顯著（圖4），表明在中成巖晚期—晚成巖階段頁巖物性有所改善，夾層物性逐漸轉(zhuǎn)差。

3 陸相頁巖與夾層差異演化規(guī)律

3.1 成巖作用與孔隙演化

延長組、自流井組和營城組陸相頁巖層系中，頁巖和夾層儲(chǔ)層物性存在明顯差異性，表現(xiàn)為自流井組和營城組頁巖儲(chǔ)集物性優(yōu)于介殼灰?guī)r與砂巖夾層，而延長組砂巖夾層儲(chǔ)集物性明顯優(yōu)于頁巖。造成這種差異的主要原因有兩點(diǎn)：①沉積環(huán)境的不同造成頁巖與夾層的原始沉積成分和結(jié)構(gòu)的差異；②后期埋藏成巖演化過程中頁巖與夾層孔隙演化規(guī)律的差異。后者對陸相頁巖與夾層差異演化具有更為重要的影響。

陸相頁巖層系是一個(gè)源-儲(chǔ)共生系統(tǒng)，在埋藏過程中經(jīng)歷了壓實(shí)、膠結(jié)、交代、黏土礦物轉(zhuǎn)化等成巖作用和生烴演化過程，成巖-生烴演化過程控制了頁巖及其夾層的孔隙演化（圖5）。壓實(shí)作用貫穿整個(gè)成巖過程，尤其在成巖作用早期和中-淺埋藏階段，是造成儲(chǔ)層孔隙降低的最主要因素。膠結(jié)作用也是造成頁巖和夾層孔隙降低的重要成巖作用，不同于海相五峰組-龍馬溪組頁巖富含生物石英［19-20］，陸相頁巖及其夾層硅質(zhì)膠結(jié)較少，總體以黏土礦物和方解石膠結(jié)為主［8，21-22］。交代作用對頁巖儲(chǔ)層孔隙演化的控制作用不明顯，通常表現(xiàn)為硅質(zhì)礦物交代不穩(wěn)定礦物，一定程度上有利于剛性格架的形成與頁巖脆性的增加［8，21］。陸相頁巖富含黏土礦物，黏土礦物轉(zhuǎn)化是影響頁巖孔隙演化的重要因素。隨著埋藏深度的增加和溫度、壓力的上升，黏土礦物由高嶺石、伊/蒙混層逐漸向伊利石和綠泥石的轉(zhuǎn)化能夠促進(jìn)無機(jī)孔隙的發(fā)育［19-20，23］（圖5）。在深埋藏、高演化和油氣形成保存階段，生烴作用對陸相頁巖層系的儲(chǔ)層孔隙形成和保持發(fā)揮重要作用，有機(jī)質(zhì)進(jìn)入生油期后，液態(tài)烴的充注有利于烴類的滯留與孔隙的保持，有機(jī)質(zhì)演化中生成的有機(jī)酸促進(jìn)了溶蝕孔隙的發(fā)育［19-21，24］。

圖5 成巖-生烴作用控制下的陸相頁巖及夾層差異演化模式（據(jù)文獻(xiàn)［19-24，30］修改）Fig.5 Differential evolutionary patterns of pores in lacustrine shales and their interbeds under the influence of both diagenesis and hydrocarbon generation（modified after references ［19-24，30］）

結(jié)合巖心樣品分析與測井資料解釋，對鄂爾多斯、四川和松遼3 個(gè)盆地不同成熟度與埋深地區(qū)的典型井陸相頁巖與夾層物性進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析（表2）。長7 段頁巖Ro由0.8 %增加到生油高峰的0.9 %［25］并進(jìn)一步增加到1.1 %的過程中，頁巖孔隙度由3.4 %降至2.8 %再回升至3.6 %，存在先降后升的現(xiàn)象。頁巖生油階段及期間孔隙的形成過程中，普遍存在液態(tài)烴在源內(nèi)的滯留現(xiàn)象［26］，頁巖中有機(jī)質(zhì)較強(qiáng)的吸附能力使早期可動(dòng)性較低的液態(tài)烴滯留在有機(jī)孔內(nèi)，使常規(guī)方法測量的頁巖孔隙度降低（表2；圖5）。結(jié)合成巖-生烴作用綜合分析，認(rèn)為生油高峰前壓實(shí)作用較強(qiáng)，有機(jī)質(zhì)生烴增壓強(qiáng)度和低熟頁巖油可動(dòng)性均較低，導(dǎo)致頁巖物性（有效孔隙度）仍存在持續(xù)降低現(xiàn)象（圖5）。而后，隨著有機(jī)質(zhì)進(jìn)一步演化與壓實(shí)作用影響逐漸減弱、生烴增壓作用的增強(qiáng)和頁巖油可動(dòng)性的增加，成巖-生烴作用影響下的頁巖有機(jī)無機(jī)孔隙發(fā)育程度增強(qiáng)，頁巖物性逐漸變好［19-21，24］。砂巖夾層孔隙度則具有單調(diào)遞減的變化規(guī)律，即隨著成巖演化與埋深的增加，夾層孔隙度逐漸降低（表2；圖5）。在濕氣-凝析氣階段，有機(jī)質(zhì)與液態(tài)烴的裂解生氣促進(jìn)了固體瀝青內(nèi)有機(jī)孔的發(fā)育，四川盆地自流井組的Ro由1.4 %，1.6 %向1.8 %增加的過程中，頁巖的孔隙度有所升高而夾層孔隙度有所降低。松遼盆地營城組Ro由1.6 %，1.8 %向2.0 %增加的過程中，營城組夾層的孔隙度進(jìn)一步降低，但降幅較小且趨于緩慢，說明夾層已很致密，營城組頁巖的孔隙度也有微弱的降低趨勢，可能的原因是陸相頁巖黏土礦物含量較高，應(yīng)力敏感性強(qiáng)，脆性和抗壓實(shí)能力明顯差于海相硅質(zhì)頁巖［8，27-29］。受埋深與壓實(shí)作用影響，四川盆地YL4 井、松遼盆地梨樹斷陷LS2 井和LS2-1 井頁巖埋深已達(dá)3 800～4 400 m，導(dǎo)致深層頁巖物性較中-淺層略微有所降低（表2）。

表2 典型陸相頁巖層系地球化學(xué)參數(shù)與儲(chǔ)層物性變化規(guī)律統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics of geochemical parameters and reservoir physical properties of typical lacustrine shale sequence

3.2 陸相頁巖及夾層差異演化模式

以鄂爾多斯盆地南部延長組、四川盆地涪陵與元壩地區(qū)自流井組及松遼盆地梨樹斷陷營城組頁巖層系埋藏史、生烴史及成巖演化史為基礎(chǔ)，結(jié)合三大盆地目的層段頁巖與夾層儲(chǔ)層物性，利用三元線性擬合方法［31］結(jié)合熱演化模擬實(shí)驗(yàn)，分析頁巖無機(jī)孔隙與有機(jī)孔隙發(fā)育特征與演化規(guī)律，開展了陸相頁巖層系孔隙演化特征對比分析，建立了頁巖與夾層成巖-生烴作用控制下的孔隙演化模式（圖5）。

鄂爾多斯盆地延長組頁巖層系總體表現(xiàn)為砂巖等夾層物性明顯優(yōu)于頁巖（表2）。延長組最大古埋深較淺（約3 000 m）［32-33］，有機(jī)質(zhì)成熟度相對較低，Ro主體介于0.5 %～1.2 %，有機(jī)質(zhì)處于生油期，有機(jī)孔發(fā)育程度較低，頁巖儲(chǔ)集條件較差（圖2a—c，圖4），成巖階段主體達(dá)到中成巖A期。由于壓實(shí)和膠結(jié)作用相對較弱，砂巖夾層保持了一定的原生孔隙，并經(jīng)歷了一定的溶蝕改造和構(gòu)造破裂作用，使砂巖夾層具有較好的儲(chǔ)集條件（圖3a—c，圖4，圖5）。

四川盆地自流井組頁巖層系總體表現(xiàn)為頁巖儲(chǔ)層條件明顯優(yōu)于夾層（表2）。自流井組最大古埋深可達(dá)5 000～6 000 m，Ro主體介于1.3 %～1.8 %［4，8，21，34］，成巖階段總體進(jìn)入中成巖階段B 期［4，8，21］，黏土礦物的進(jìn)一步轉(zhuǎn)化使黏土礦物層間/粒間孔縫成為頁巖主要儲(chǔ)集空間。在埋藏成巖過程中，隨著熱演化程度的不斷升高，尤其是進(jìn)入高成熟階段（Ro＞1.3 %）后，有機(jī)孔逐漸發(fā)育，對頁巖總孔隙度的貢獻(xiàn)逐漸增加［4，19-21，35-36］。由于自流井組陸相頁巖TOC較低，有機(jī)酸生成量相對較少，難以對夾層進(jìn)行充分的溶蝕改造，加之夾層致密的原始結(jié)構(gòu)，造成砂巖和介殼灰?guī)r夾層在成巖過程中進(jìn)一步致密化，夾層的儲(chǔ)集條件明顯差于頁巖（表2；圖5）。

松遼盆地梨樹斷陷營城組頁巖層系總體表現(xiàn)為頁巖儲(chǔ)層優(yōu)于粉砂巖夾層（表2）。與四川盆地自流井組相比，其盆地古地溫梯度更高［37-38］，頁巖熱演化程度更高，更利于有機(jī)孔的發(fā)育，有機(jī)孔對總孔隙度貢獻(xiàn)更大。同時(shí)，由于梨樹斷陷白堊系營城組年代較侏羅系自流井組新，最大古埋深總體位于4 000～5 000 m［39］，淺于四川盆地侏羅系，因此雖然其熱演化程度更高，但其儲(chǔ)層壓實(shí)與致密化程度總體低于自流井組，夾層物性保持程度較好，但總體不及頁巖（表2；圖5）。

整體上，較高的黏土礦物含量使陸相頁巖具有抗壓實(shí)能力弱、生烴期之前無機(jī)孔隙快速減少等特點(diǎn)。生烴演化階段進(jìn)入生油窗后，有機(jī)孔、黏土粒間/晶間孔、溶蝕孔和微裂縫發(fā)育程度及其在總孔隙中占比逐漸增加。達(dá)到生油高峰（Ro=0.9 %）前，壓實(shí)作用較強(qiáng)，有機(jī)質(zhì)生烴增壓強(qiáng)度和低熟頁巖油可動(dòng)性均較低，頁巖物性（有效孔隙度）仍持續(xù)降低（圖5）。生油高峰至晚成巖階段之前（0.9 %＜Ro＜2.0 %），壓實(shí)作用影響逐漸減弱，成巖-生烴作用影響下頁巖有機(jī)和無機(jī)孔隙發(fā)育程度增強(qiáng)，頁巖物性逐漸變好。三大盆地的差異性主要體現(xiàn)在頁巖有機(jī)質(zhì)成熟度和成巖演化階段的不同所導(dǎo)致的有機(jī)孔、黏土礦物孔和溶蝕孔發(fā)育程度的不同。延長組處于成熟階段，以生油為主，有機(jī)孔發(fā)育程度低，頁巖儲(chǔ)層條件差，砂巖夾層的頁巖油富集條件更優(yōu)；四川盆地自流井組處于成熟-高成熟階段早期，油、氣共存，頁巖中有機(jī)、無機(jī)孔隙均較為發(fā)育，頁巖儲(chǔ)層條件較好，夾層主要為次要儲(chǔ)層或隔層；松遼盆地梨樹斷陷營城組已進(jìn)入高-過成熟階段，更有利于頁巖氣和有機(jī)孔的形成，頁巖儲(chǔ)層條件最好，粉砂巖夾層受沉積環(huán)境與成巖演化作用影響，儲(chǔ)集性較差。

4 結(jié)論

1）中國陸相頁巖具有時(shí)代新、盆地規(guī)模小、物源多、巖相及其組合類型復(fù)雜、熱演化程度低等特點(diǎn)。陸相頁巖以混合質(zhì)、黏土質(zhì)和粉砂質(zhì)頁巖為主，并常與碳酸鹽巖、砂巖及凝灰?guī)r等夾層頻繁互層，源-儲(chǔ)配置與耦合關(guān)系復(fù)雜。以鄂爾多斯、四川、松遼盆地為代表的陸相頁巖儲(chǔ)集空間以無機(jī)孔為主，有機(jī)孔次之，局部發(fā)育微裂縫。夾層儲(chǔ)集空間以殘余粒間（溶）孔、粒內(nèi)（溶）孔和微裂縫等無機(jī)孔縫為主。

2）陸相頁巖及夾層孔隙演化受成巖-生烴作用共同控制，較高的黏土礦物含量使頁巖整體具有抗壓實(shí)能力弱、生烴期之前無機(jī)孔隙快速減少等特點(diǎn)。進(jìn)入生油窗后，頁巖有機(jī)孔、黏土粒間/晶間孔、溶蝕孔和微裂縫發(fā)育程度逐漸增加；達(dá)到生油高峰前，受壓實(shí)作用、生烴增壓強(qiáng)度與低熟油可動(dòng)性影響，頁巖有效孔隙度持續(xù)降低；生油高峰至晚成巖階段之前，壓實(shí)作用影響逐漸減弱，成巖-生烴作用影響下頁巖物性逐漸變好。夾層演化規(guī)律則相對單一，在壓實(shí)和膠結(jié)等作用下逐漸致密，物性與儲(chǔ)集條件逐漸變差。

3）延長組處于生油期，有機(jī)孔發(fā)育程度低，頁巖儲(chǔ)集條件差，砂巖夾層頁巖油富集條件更優(yōu)。自流井組處于成熟-高熟階段（1.3 %＜Ro＜1.8 %），油、氣共存，頁巖有機(jī)和無機(jī)孔隙均較為發(fā)育，頁巖儲(chǔ)集條件更優(yōu)，夾層主要為次要儲(chǔ)層或隔層。營城組已進(jìn)入高熟-過熟階段（1.6 %＜Ro＜2.3 %），最利于頁巖氣和有機(jī)孔的形成，頁巖儲(chǔ)集條件最優(yōu)，粉砂巖夾層受沉積環(huán)境與成巖作用共同影響，儲(chǔ)集條件較差。

5 展望

陸相頁巖層系具有頁巖和夾層頻繁交互的特征，其中頁巖是生烴主體，頁巖和夾層共同組成儲(chǔ)集系統(tǒng)，宏觀上具有源-儲(chǔ)一體的特征，但是隨著研究尺度的減小，頁巖層系會(huì)出現(xiàn)源與儲(chǔ)的分離。頁巖層系中的源-儲(chǔ)耦合關(guān)系、尤其是儲(chǔ)集空間是以頁巖占主導(dǎo)還是夾層占主導(dǎo)是一個(gè)基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性的地質(zhì)認(rèn)識問題，在分析不同地區(qū)、不同層系的陸相頁巖油氣形成和富集條件時(shí)至關(guān)重要。

陸相頁巖的源-儲(chǔ)耦合問題隨著沉積時(shí)代、埋藏深度和演化程度的升高而呈現(xiàn)出規(guī)律性的變化，即有機(jī)生烴、無機(jī)成巖過程的時(shí)-空耦合關(guān)系既控制頁巖的生烴相態(tài)和生烴潛力，也控制以無機(jī)孔為主的夾層物性，還控制著頁巖中有機(jī)孔和無機(jī)孔的發(fā)育程度和配比關(guān)系。總體來說，在生油階段，頁巖層系內(nèi)粗粒度夾層物性高于頁巖，夾層更有利于富集和產(chǎn)出頁巖油。隨著熱演化程度增高到生氣高峰，頁巖中有機(jī)與無機(jī)孔更為發(fā)育，有利于富集更嚴(yán)格意義上的“頁巖”氣，夾層則在成巖作用下逐漸致密化。中國含油氣盆地陸相富有機(jī)質(zhì)頁巖層系分布廣泛，如四川盆地三疊系須家河組、鄂爾多斯盆地上古生界、準(zhǔn)噶爾盆地石炭系、二疊系和侏羅系、塔里木盆地三疊系和侏羅系、渤海灣盆地古近系、松遼盆地中生界均具備陸相頁巖氣的發(fā)育條件，值得在未來進(jìn)一步加強(qiáng)評價(jià)研究與勘探力度。

選區(qū)評價(jià)中，應(yīng)綜合選取生氣潛力大、頁巖儲(chǔ)集條件好、巖相組合可壓性好、保存條件良好且地層超壓、后期整體抬升幅度適中而使頁巖埋深較淺的地區(qū)。在上述選區(qū)原則指導(dǎo)下，已在松遼盆地南部梨樹斷陷營城組實(shí)現(xiàn)陸相頁巖氣工業(yè)氣流突破，建議持續(xù)加強(qiáng)勘探開發(fā)攻關(guān)力度以形成學(xué)習(xí)曲線，提升陸相頁巖氣勘探開發(fā)效果和經(jīng)濟(jì)性，以“點(diǎn)”上突破示范引領(lǐng)陸相頁巖氣的“面”上展開和儲(chǔ)量產(chǎn)量的規(guī)模增長。

致謝：成文中得到了中國石化勘探分公司、江漢油田分公司、西南油氣分公司、華北油氣分公司、東北油氣分公司的協(xié)助和支持，在此表示衷心感謝！