岩相对于湖相页岩孔隙结构特征及孔隙演化的控制机理

doi:10.11743/ogg20250211

石油与天然气地质 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (2): 491-509.doi: 10.11743/ogg20250211

岩相对于湖相页岩孔隙结构特征及孔隙演化的控制机理

康家豪¹^,²(), 王兴志¹^,²(), 曾德铭¹^,², 黄梓桑²^,⁴, 朱逸青³, 李博³, 谢圣阳³, 张芮³

^1.西南石油大学地球科学与技术学院，四川成都 610500
^2.油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都 610500
^3.中国石油西南油气田分公司，四川成都 610051
^4.成都理工大学博士后流动站，四川成都 610059

收稿日期:2024-12-14 修回日期:2025-02-10 出版日期:2025-04-30 发布日期:2025-04-27
通讯作者: 王兴志 E-mail:kjh1371846074@163.com;wxzswpi@163.com
第一作者简介:康家豪（1997—），男，博士研究生，沉积地质学和非常规油气地质学。E-mail： kjh1371846074@163.com。
基金项目:
国家自然科学基金项目(42372173);四川省自然科学基金重点项目(2024NSFSC0007);中国石油-西南油气田创新联合体项目(2020CX050101)

Effects of lithofacies on pore structure characteristics and evolution of lacustrine shales： A case study of the Jurassic Da’anzhai Member， central Sichuan Basin

Jiahao KANG¹^,²(), Xingzhi WANG¹^,²(), Deming ZENG¹^,², Zisang HUANG²^,⁴, Yiqing ZHU³, Bo LI³, Shengyang XIE³, Rui ZHANG³

^1.School of Geoscience and Technology，Southwest Petroleum University，Chengdu，Sichuan 610500，China
^2.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Chengdu，Sichuan 610500，China
^3.Southwest Oil & Gasfield Company，PetroChina，Chengdu，Sichuan 61001，China
^4.Postdoctoral Research Station of Chengdu University of Technology，Chengdu，Sichuan 610059，China

Received:2024-12-14 Revised:2025-02-10 Online:2025-04-30 Published:2025-04-27
Contact: Xingzhi WANG E-mail:kjh1371846074@163.com;wxzswpi@163.com

摘要/Abstract

摘要：

湖相页岩各岩相的矿物网络格架通常具有差异性，对页岩原生孔隙与次生孔隙的形成和演化具有重要影响。以四川盆地中部侏罗系大安寨段页岩为研究对象，用取心井LA1井、RA1井和G10井页岩样品，进行全岩X射线衍射（XRD）分析、总有机碳含量（TOC）测定、扫描电镜（SEM）观察和氮气吸附实验，研究了页岩岩石学特征与孔隙结构特征及其演化机制。研究结果表明：①大安寨段页岩划分为低碳介壳灰质粉砂质页岩岩相（OLLS）、中碳介壳灰质粉砂质页岩岩相（OMLS）、中碳介壳灰质黏土质页岩岩相（OMLC）、中碳粉砂质黏土质页岩岩相（OMSC）、高碳粉砂质黏土质页岩岩相（ORSC）、低碳黏土质页岩岩相（OLAS）以及中碳黏土质页岩岩相（OMAS）7种岩相。②页岩的储集空间主要以黏土矿物晶间孔为主，其中OLLS岩相脆性颗粒粒间孔较为发育，孔隙体积和比表面积相对较低。OMAS和OLAS岩相黏土矿物晶间孔最为发育，孔隙体积和比表面积最高。③碎屑矿物与黏土矿物的组成显著影响黏土矿物晶间孔孔径及有机质和黏土矿物的孔隙体积。碎屑矿物含量 < 25 %时，黏土矿物含量较高且孔隙体积较大，页岩总孔隙体积相应较大；碎屑矿物含量 ≥ 25 %时，有机质孔隙体积较大，但由于TOC变化范围较大，页岩总孔隙体积受有机质和无机矿物共同影响。④矿物-孔隙网络结构演化表明，有机质与矿物组分控制了成岩事件的发生及其强度，导致现今各岩相孔隙结构和孔隙网络结构演化特征具有差异性。

关键词: 矿物-孔隙格架, 储集空间, 岩相, 孔隙结构, 湖相页岩, 大安寨段, 四川盆地

Abstract:

Lacustrine shales typically exhibit distinct mineral-pore network frameworks for diverse lithofacies， significantly influencing the formation and evolution of primary and secondary pores in the shales. Based on data from whole-rock analysis by X-ray diffraction （XRD） mineralogy， total organic carbon （TOC） content analysis， scanning electron microscopy （SEM）， and N₂ adsorption experiments， we examine shale samples from the Jurassic Da’anzhai Member in cored wells LA1， RA1， and G10 in the central Sichuan Basin. To be specific， we investigate the petrological characteristics of these shale samples， as well as the characteristics and evolutionary mechanisms of their pore structures. The results indicate that the shales in the Da’anzhai Member can be categorized into seven lithofacies types： organic-lean limestone silty shale （OLLS）， organic-moderate limestone silty shale （OMLS）， organic-moderate limestone clay shale （OMLC）， organic-moderate silty clay shale （OMSC）， organic-rich silty clay shale （ORSC）， organic-lean argillaceous shale （OLAS） and organic-moderate argillaceous shale （OMAS）. Reserving spaces in these shales are dominated by intercrystalline pores in clay minerals. The OLLS exhibits well-developed intergranular pores among brittle grains， characterized by relatively low pore volume and specific surface area. In contrast， the OMAS and OLAS contain the most developed intercrystalline pores in clay minerals， featuring the highest pore volume and specific surface area. The clay-mineral intercrystalline pore diameters and the pore volumes of organic matter and clay minerals are significantly influenced by the compositions of detrital and clay minerals. Shales with a detrital mineral content of less than 25 % manifest a relatively high total pore volume due to the elevated pore volume of high-content clay minerals. For shales with a detrital mineral content of 25 % and above， the TOC content varies greatly despite the high pore volume of organic matter. As a result， the total pore volume of these shales is jointly affected by organic matter and inorganic minerals. The evolution of the mineral-pore network frameworks indicates that organic matter and mineral components govern the occurrence and intensity of diagenetic events， leading to diverse evolutionary characteristics of the pore structures and pore network frameworks across various lithofacies at present.

Key words: mineral-pore framework, reservoir space, lithofacies, pore structure, lacustrine shale, Da’anzhai Member, Sichuan Basin

中图分类号:

TE122.2

康家豪,王兴志,曾德铭,等. 岩相对于湖相页岩孔隙结构特征及孔隙演化的控制机理[J]. 石油与天然气地质, 2025, 46(2): 491-509. doi: 10.11743/ogg20250211 Jiahao KANG,Xingzhi WANG,Deming ZENG,et al. Effects of lithofacies on pore structure characteristics and evolution of lacustrine shales： A case study of the Jurassic Da’anzhai Member， central Sichuan Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2025, 46(2): 491-509. doi: 10.11743/ogg20250211

图/表 15

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参考文献 49

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样品编号	深度/m	TOC/%	矿物组分含量/%						孔隙比表面积/（cm²/g）	孔隙体积/ （cm³/g）	岩相
样品编号	深度/m	TOC/%	石英	方解石	白云石	黄铁矿	长石	黏土矿物	孔隙比表面积/（cm²/g）	孔隙体积/ （cm³/g）	岩相
LA1-01	3 499.30	1.75	33.10	34.00	0.80	2.60	1.00	28.50	2.71	0.009 592	OMLS
LA1-02	3 500.00	0.88	22.00	19.00	0	1.80	2.00	55.20	3.77	0.016 280	OLAS
LA1-03	3 503.00	1.78	30.00	33.20	2.00	1.50	1.20	32.10	3.67	0.013 330	OMLC
LA1-04	3 505.02	2.40	24.30	20.90	3.20	1.60	7.00	43.00	3.35	0.012 580	ORSC
LA1-05	3 508.20	1.74	20.20	35.00	0	1.20	1.00	42.60	1.89	0.008 353	OMLC
LA1-06	3 509.20	1.71	24.30	28.70	0	1.00	4.00	42.00	3.39	0.012 370	OMLC
LA1-07	3 510.97	1.62	19.00	31.00	6.00	3.00	3.90	37.10	2.50	0.010 400	OMLC
LA1-09	3 521.10	0.66	27.50	45.00	0	2.00	3.50	22.00	1.32	0.005 092	OLLS
LA1-10	3 526.85	0.51	28.30	46.30	0	0.50	2.20	22.70	1.99	0.006 451	OLLS
LA1-11	3 532.15	1.28	14.00	48.00	1.10	3.10	2.00	31.80	0.73	0.002 514	OMLC
LA1-12	3 535.20	0.70	32.00	40.80	0	0.70	2.20	24.30	1.61	0.006 182	OLLS
LA1-13	3 527.46	1.10	43.10	15.10	0	2.20	4.30	34.50	1.89	0.011 640	OMSC
LA1-14	3 528.40	1.40	32.60	20.20	0	1.30	4.10	41.00	2.93	0.010 687	OMSC
LA1-15	3 532.10	1.21	24.10	19.00	0.10	2.40	1.00	52.40	4.98	0.017 800	OMAS

w（Q+F）/ %	岩相	样品编号	深度/m	孔隙比表面积/（cm²/g）	孔隙体积/ （cm³/g）	估计孔隙比表面积/（cm²/g）		估计孔隙体积/（cm³/g）
w（Q+F）/ %	岩相	样品编号	深度/m	孔隙比表面积/（cm²/g）	孔隙体积/ （cm³/g）	有机质	黏土矿物	有机质	碎屑矿物	黏土矿物
<25	OLAS	LA1-02	3 500.00	3.77	0.016 280	0.37	3.92	0.001 686	—	0.015 271
	OMAS	LA1-15	3 532.10	4.98	0.017 800	0.51	3.64	0.002 319	—	0.014 179
	OMLC	LA1-05	3 508.20	1.89	0.008 353	0.74	1.98	0.003 334	—	0.007 629
	OMLC	LA1-07	3 510.97	2.50	0.010 400	0.69	1.14	0.003 104	—	0.004 293
	OMLC	LA1-11	3 532.15	0.73	0.002 514	0.54	0.32	0.002 453	—	0.001 078
≥25	OLLS	LA1-09	3 521.10	1.32	0.005 092	0.64	0.42	0.001 849	0.003 392	0.003 078
	OLLS	LA1-10	3 526.85	1.99	0.006 451	0.50	0.43	0.001 429	0.003 338	0.003 175
	OLLS	LA1-12	3 535.20	1.61	0.006 182	0.68	0.46	0.001 961	0.003 743	0.003 399
	OMLS	LA1-01	3 499.30	2.71	0.009 592	1.71	0.54	0.004 902	0.003 732	0.003 987
	OMLC	LA1-03	3 503.00	3.67	0.013 330	1.74	0.61	0.004 986	0.003 414	0.004 490
	OMLC	LA1-06	3 509.20	3.39	0.012 370	1.67	0.80	0.004 790	0.003 097	0.005 875
	OMSC	LA1-13	3 527.46	1.89	0.011 640	1.07	0.65	0.003 081	0.005 187	0.004 826
	OMSC	LA1-14	3 528.40	2.93	0.010 687	1.37	0.78	0.003 922	0.004 016	0.005 735
	ORSC	LA1-04	3 505.02	3.35	0.012 580	2.35	0.82	0.006 723	0.003 425	0.006 015

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岩相对于湖相页岩孔隙结构特征及孔隙演化的控制机理

Effects of lithofacies on pore structure characteristics and evolution of lacustrine shales： A case study of the Jurassic Da’anzhai Member， central Sichuan Basin

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图/表 15

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