黔西地区打屋坝组页岩孔隙结构及其控制因素研究取得新认识

页岩孔隙作为页岩气的主要赋存空间，其发育特征对认识页岩气的富集机理至关重要。贵州六盘水地区的黔水地1井测试获日产万方页岩气流，取得了我国南方上古生界海相页岩气调查的重要突破，而其页岩孔隙如何分布？微孔、中孔、宏孔对页岩比表面积、孔体积的贡献如何？在有机质孔并不发育的情况下，打屋坝组页岩气的主要赋存空间是什么？影响页岩吸附能力的主要控制因素有哪些？这些问题对于新区、新层系页岩气调查评价来说，是研究的关键。

针对上述重要的科学问题，自然资源部中国地质调查局油气资源调查中心研究团队通过场发射扫描电镜、低温气体吸附（N₂和CO₂）和高压压汞实验，对以黔水地1井为代表的黔西地区下石炭统打屋坝组页岩的孔隙结构进行了全孔径表征，并讨论了影响页岩孔隙发育的主控因素。研究取得创新认识。

一是黔西地区打屋坝组页岩微孔、中孔较发育，宏孔次之。在孔体积方面，中孔和宏孔贡献了约89%的孔体积，微孔的孔体积贡献率约11%；在比表面积方面，微孔和中孔贡献了打屋坝组页岩93%的比表面积，且小于0.6nm的孔隙是比表面积的主要贡献者。

二是扫描电镜显示，打屋坝组页岩存在多种孔隙类型，但相比有机质孔，打屋坝组页岩中的微裂缝和黏土矿物层间孔缝更为发育，这些空间为烃类气体的赋存提供了良好的储集空间。

三是打屋坝组不同层段孔隙发育特征不同，打屋坝组三、四段孔隙类型以四面开放的狭缝状孔为主，打屋坝组一、二段孔隙主要以两端开口的规则管状孔和细颈广体的墨水瓶状孔为主。

四是页岩有机碳含量和黏土矿物含量通过影响其比表面积及孔体积等孔隙结构进而影响页岩的吸附能力，是黔西地区打屋坝组页岩吸附能力的主要控制因素。打屋坝组页岩有机碳含量与微孔的比表面积、孔体积相关性良好，有机质孔和黏土矿物间孔对样品的比表面积起主要贡献作用。

本研究从不同尺度对打屋坝组页岩的孔隙结构进行了表征，得到页岩比表面积、孔径分布、孔体积等孔隙结构参数，并分析了其主控因素，明确了页岩有机碳含量和黏土矿物含量与页岩的吸附能力有明显的正相关关系，为后续上古生界海相页岩气调查研究提供了参考。

本研究受中国地质调查局项目（DD20190088）资助。

图1 黔西地区打屋坝组页岩孔隙显微特征

图2 黔西地区打屋坝组页岩孔体积全孔径分布

图3 黔西地区打屋坝组页岩全孔径孔体积随孔径变化率曲线

图4 黔西地区打屋坝组页岩孔隙比表面积、孔体积与TOC的关系