页岩组分影响有机-无机成岩作用，控制孔隙结构的形成和演化，导致页岩储层的非均质性。因此，揭示页岩组分对孔隙度和孔隙结构的耦合控制作用，对于选择优势岩相具有重要意义。以松辽盆地南部长岭凹陷青山口组一段（青一段）中成熟湖相页岩为研究对象。利用保压密闭的原始页岩样品，结合二维核磁共振(2D-NMR)分析，准确确定了页岩的有效孔隙度。通过低温氮吸附、核磁共振、扫描电镜等实验对孔隙结构进行了表征。此外，还研究了页岩组分、沉积构造和成熟度对孔隙度和孔隙结构的联合影响。最后，确定了中成熟湖相页岩有利储层及其形成条件。
图1 长岭凹陷青一段不同岩性页岩有效孔隙度分布及不同大小孔隙比例
研究表明，对于中等成熟度的湖相页岩:(1)适度的总有机碳(TOC)含量(1% ~ 2.5%)是提高有效孔隙度和中孔(100 ~ 1000 nm)、小孔(30 ~ 100 nm)比例的关键因素。这与有机酸的生成和有机质裂解成孔隙有关。TOC含量过高会导致岩石的可塑性增大和沥青填充孔隙。(2)孔隙度和孔隙结构受有机质和无机矿物以及沉积构造的控制。有机质对黏土矿物相关孔隙度的改善、黏土转化的促进和黏土相关孔隙的充填具有双重作用，黏土含量与TOC比值(Vsh/TOC)可以反映有机质的影响程度，Vsh/TOC比值越大，有效孔隙度和微孔比例越大。(3)有机质和长英质矿物共同作用，提高了有效孔隙度，增大了孔隙(>30 nm)，这与有机质和长英质矿物具有良好的抗压性、有机孔隙保留性和溶蚀增强孔隙效应有关。TOC与长英质矿物含量的乘积(Vsi*TOC)可以反映两者耦合作用的程度。中等TOC含量时，较高的长英质矿物含量和中等的碳酸盐含量(Vca>10%)有利于有效孔隙度的发育和较大孔隙的形成。(4) 中有机质-泥质纹层长英质页岩和中有机质-泥质纹层粘土页岩有效孔隙度较高，大孔隙比例较高，是页岩油甜点的优势岩相。
图2. 长岭凹陷青一段不同层段孔隙比例与岩石组分的关系
研究成果近期发表在地学领域国际重要期刊Marine and Petroleum Geology。论文第一作者和通讯作者为中国石油大学（华东）地球科学与技术学院肖佃师副教授。合作者包括中国石油大学（华东）郑乐华、王民教授、汪睿、关小蝶、郭雪燚和中国石油天然气股份有限公司吉林油田分公司吉林勘探开发研究院刑济麟。
论文信息：Dianshi Xiao, Lehua Zheng, Jilin Xing, Min Wang, Rui Wang, Xiaodie Guan, Xueyi Guo,Coupling control of organic and inorganic rock components on porosity and pore structure of lacustrine shale with medium maturity: A case study of the Qingshankou Formation in the southern Songliao Basin, Marine and Petroleum Geology,https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2024.106844.
