南华北盆地周口坳陷东北部上古生界泥岩孔隙非均质性及主控因素

摘要

利用岩石热解、总有机碳质量分数、X−衍射、扫描电镜观察和低温氮气吸附等实验,结合孔径和分形维数计算方法,研究上古生界泥岩孔隙结构和分形维数特征,讨论孔隙结构非均质性特征和主要影响因素。研究结果表明:周口坳陷东北部上古生界泥岩孔隙结构较复杂,不同孔隙尺度的分形维数介于2.67~2.90,微孔和宏孔的孔隙结构相比介孔的孔隙结构更为复杂;上古生界泥岩中的S_(2)(岩石热解过程中产生的碳氢化合物含量)与比表面积相关性较好,证明干酪根对比表面积具有一定影响;上古生界泥岩有机碳质量分数w(TOC)与微孔、介孔和宏孔的分形维数相关系数均较低,仅下石盒子组泥岩介孔中的S_(2)和w(TOC)与分形维数呈正相关关系,山西组微孔中的S_(2)与分形维数呈负相关关系,大部分孔隙分形维数与w(TOC)无明显线性关系,证明分形维数几乎不受有机质影响;上石盒子组泥岩比表面积与黏土矿物质量分数相关性较好,但其余层系石英、黏土矿物、伊/蒙混和伊利石质量分数与比表面积相关性低;石英质量分数与分形维数呈负相关关系,伊/蒙混层质量分数与分形维数呈正相关关系,且相关系数均较高,表明上古生界泥岩中的石英降低了孔隙的非均质性,而伊/蒙混层增加了孔隙的非均质性。总而言之,研究区上古生界泥岩有机质热演化程度相对较低,有机质孔隙发育有限,有机质不是孔隙结构非均质性的主要影响因素;而石英和伊/蒙混层是研究区上古生界泥岩孔隙结构非均质性的主要影响因素。