长江大学地球科学学院湖北武汉430100
摘要：本文总结了前人的研究成果，对黔北地区的页岩储层潜力综合说明，认为：黔北地区下寒武统页岩中石英含量平均为56.3%，粘土矿物平均含量为30.5%，有效孔隙度平均为8.24%，渗透率平均为较低，具有低渗致密的储层特征；孔径分布集中在4nm左右，本区页岩孔隙以中孔为主。孔隙体积与石英、粘土矿物和有机碳含量等的相关性分析表明，石英含量与微孔和中孔体积成负相关，而与宏孔成弱的正相关关系；粘土物质则正相反，与微孔和中孔体积成正相关，而与宏孔成弱的负相关关系；有机碳含量和中孔体积、宏孔体积成一定的正相关性；镜质体反射率与宏孔体积成弱的正相关性。
关键词：孔隙；储层特征；黑色页岩；牛蹄塘组；黔北地区
前言
页岩气作为一种重要的非常规天然气逐渐受到世界范围的高度重视，已有研究表明，中国南方地区分布的海相富有机质的黑色页岩厚。度大，埋藏深度小，具有很好的页岩气成藏条件。，一般在油气藏的形成中起盖层作用的泥页岩，具有低孔低渗的特点，但其仍具备一定的储集条件。
1．地质背景
在早寒武世早期，扬子台地基本上是碎屑岩台地，其碎屑物质主要由康滇古陆提供，岩石主要为细碎屑岩，即细砂岩、粉砂岩和页岩，仅在靠近康滇古陆的地区才有少量的砂砾岩和砾岩。研究区主要位于扬子地块西南部。早寒武世早期，南方大陆的拉张活动达到高潮，泛大陆解体黑色炭质页岩十分发育，底部含有磷结核，夹硅质岩[1]。牛蹄塘组下部为硅质岩，代表深水环境，底部有磷块岩，是欠补偿沉积的代表，牛蹄塘组的炭质硅质页岩是凝缩沉积的结果。
2储层特征
2.1储层岩石矿物组成
黔北地区下寒武统牛蹄塘组为黑色碳质页岩和砂质页岩，底部含硅质岩和磷块岩。样品的矿物成分以石英和粘土矿物为主。其中石英含量为32%～78%，平均为56.3%，这与美国Bar-nett盆地含气页岩中的石英含量相当。粘土矿物含量为8%～47%，平均为30.5%，主要为伊利石和伊/蒙混层矿物，以及少量的绿泥石和高岭石。伊利石含量为8%～91%，平均为52.5%；伊/蒙混层矿物为5%～63%，平均为26.6%。伊/蒙混层矿物中蒙脱石平均占到20.4%[2]。
2.2有机质成熟度和有机碳含量
黔北下寒武统底部黑色页岩样品有机质成熟度一般用镜状体反射率来表示，镜状体反射率为1.28%～4.18%，平均为2.63%。样品显微组分主要特征如下：类镜质体以块状、脉状、条状和碎屑状沥青为主，油浸反射光下呈灰色-灰白色，不发荧光；惰质组未出现；壳质组也未出现；矿物沥青基质则是个别样品少量出现，以分散状矿物沥青基质。
黔北下寒武统牛蹄塘组黑色页岩有效孔隙度和渗透率测试结果见表明：有效孔隙度分布范围为1.3%～25.6%，平均为8.24%，孔隙度分布比较分散，其中孔隙度在15%以上的样品占总样品数的21.7%，孔隙度在5%以下的样品占总样品数的43.5%。
3.储层特征及主控因素
3.1储层物性分布特征
黔北下寒武统牛蹄塘组页岩孔隙度和渗透率具有很好的相关性。在遵义的西南、开阳东北孔渗较高，而在中部湄潭、东南镇远等地孔渗较低。总体上孔隙度和渗透率分布趋势基本一致，表现为中间低，两边高。由此可见黔北下寒武统属于低孔致密储层，个别地区为低孔低渗储层[3]。
3.2孔隙体积特征及其控制因素
泥页岩的显微孔隙结构是影响页岩气赋存状态和储气性能的关键因素。根据国际理论和应用化学协会（IUPAC）的孔隙分类，将孔隙直径小于2nm的称为微孔隙，2～50nm的为中孔隙，大于50nm的为宏孔隙。页岩孔隙体积是储层评价的主要因素，而孔隙体积与矿物成分和有机碳含量等均有着一定的关系。
3.2.1孔隙体积与矿物成分关系
从前人的研究结果来看，其中石英含量平均为56.3%；粘土矿物含量平均为30.5%，主要为伊利石和伊/蒙混层矿物。石英含量与微孔和中孔体积成负相关，而与宏孔成弱的正相关关系。粘土矿物则正相反，与微孔和中孔体积成正相关，而与宏孔成弱的负相关关系。可能是因为石英是高成熟度矿物，抗机械压实作用较强，使碎屑岩有利于保存部分原生孔隙；另一方面石英属刚性矿物，在后期的构造活动中，石英含量较高的岩石，其脆性增强，产生裂缝的能力提高，并可以使裂隙较好的得以保存，石英含量高使物性变好。粘土矿物由于粒度细，有较大的矿物比表面积，故是微孔和中孔的主要贡献者。
3.2.2孔隙体积与有机碳含量和镜质体反射率的关系
页岩的有机碳含量和镜质体反射率也是影响页岩孔隙结构和孔隙体积的主要因素。有机碳含量和中孔体积、宏孔体积成一定的正相关性，而与微孔体积关系不明显。镜质体反射率与微孔和中孔体积均不明显，而与宏孔体积成弱的正相关性。这可能与有机质的赋存状态和随着有机质成熟度升高而导致其中纳米级显微孔隙（裂缝）的增加有关[4]。
4.结论
孔隙体积受多重因素控制，具体而言，石英含量与微孔和中孔体积成负相关，而与宏孔成弱的正相关关系；粘土矿物则正相反；有机碳含量和中孔体积、宏孔体积成一定的正相关性，而与微孔体积关系不明显；镜质体反射率与微孔和中孔体积均不明显，而与宏孔体积成弱的正相关性。黔北地区与美国东部地区页岩气发育盆地具有相似的地质条件，是潜力良好的页岩气勘探目的层。
参考文献：
[1]易同生，赵霞.贵州下寒武统牛蹄塘组页岩储层特征及其分布规律[J].天然气工业.2014，34（08）：8-14.
[2]何金先，段毅，张晓丽，等.渝南—黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩气成藏的生烃条件[J].海洋地质前沿.2011（07）：34-40.
[3]张鹏，张金川，黄宇琪，等.黔西北仁页2井牛蹄塘组页岩特点及含气评价[J].特种油气藏.2014（06）：38-41.
[4]王丽波，久凯，曾维特，等.上扬子黔北地区下寒武统海相黑色泥页岩特征及页岩气远景区评价[J].岩石学报.2013（09）：3263-3278.