中国南方富有机质页岩孔隙结构及演化规律初探

摘要

随着页岩气勘探开发的不断深入,中国南方地区成为页岩气开发的热点区域,特别作为国内最为成功页岩气田的焦石坝地区,平均单井产量可达数十万立方/每天.目前中国南方地区的页岩气勘探主要集中于志留系、寒武系及二叠系,其有机质含量高,热演化程度多已进入高成熟甚至过成熟阶段.为了进一步弄清页岩中有机质孔的演化过程，笔者选取了部分中国南方页岩样品进行高温高压热模拟实验，并对模拟实验后的固体残渣进行了比表面孔径、氩离子抛光—扫描电镜、有机碳、全岩等一系列分析测试，发现了一些有机质热演化过程中出现的规律性现象。热模拟实验初期，部分与黄铁矿颗粒共生的有机质率先消耗，导致此类黄铁矿颗粒呈“孤岛”状，为孔隙所包围；部分块状有机质内部发育一个或数个大孔，孔隙边缘组成为有机/矿物复合结构，SEM下可显著区分；随着热演化的进一步加深，有机质内部出现大量圆度极高的孔隙，但此类孔隙中并未发现复合环带结构；热演化后期，有机质大多呈细密的蜂窝状，孔径偏低，多为数十纳米，分布均匀，连通性较差；随着热演化程度的加深，整个页岩孔隙结构中微孔孔隙比例不断增加。