摘要
陆相页岩油已成为我国油气增储上产的重要接替领域，页岩储集层的油气储集能力取决其复杂的孔隙系统，而孔隙结构特征控制了页岩油的分布与富集。为了明确页岩孔隙结构特征及其对页岩油赋存的控制作用，论文以川中地区侏罗系自流井组大安寨段页岩为典型研究对象，首先通过薄片观察、有机地球化学和矿物衍射分析，明确了大安寨组页岩岩相类型及其特征；其次，针对不同页岩岩相，开展扫描电镜、氮气吸附、高压压汞、CT扫描、核磁共振等实验，确定了不同页岩岩相微纳米级孔喉结构特征；第三，结合分步逐级热解、分步抽提、二维核磁共振以及分子动力学模拟，揭示了纳米级孔喉中页岩油的赋存特征，阐明了大安寨段页岩微观孔隙结构及其对页岩油赋存的控制作用。 川中地区大安寨段页岩主要发育8种页岩岩相：富有机质黏土质页岩、含有机质黏土质页岩、贫有机质黏土质页岩、含有机质混合质页岩、贫有机质混合质页岩、含有机质钙质页岩、贫有机质钙质页岩以及贫有机质硅质页岩。富有机质黏土质页岩孔隙形态以平行板状孔隙为主，含有机质钙质页岩表现为单边狭缝状孔隙，其他页岩岩相表现为墨水瓶形孔隙。黏土质页岩主要发育黏土矿物层间孔、有机质孔以及生烃增压缝，混合质页岩主要发育碎屑矿物粒间孔，钙质页岩和硅质页岩发育少量溶蚀孔。各类页岩岩相的黏土矿物含量与孔体积和比表面积呈正相关，总有机碳含量与富有机质黏土质页岩大孔呈正相关。其中，富有机质黏土质页岩大孔孔体积最大，是川中地区大安寨段页岩油储集最为有利的页岩岩相。富有机质黏土质页岩和含有机质钙质页岩是游离油含量最高的页岩岩相，赋存的游离油量分别为4.93mg/g和2.52mg/g，游离油所占孔体积分别为0.328cm3/g和0.219cm3/g。是大安寨段页岩油勘探开发的重点区域。 结合分子动力学模拟和分步抽提-氮气吸附联测实验共同研究孔隙结构对页岩油赋存状态的控制作用。页岩油在吸附能力较强的黏土矿物层间孔和有机质孔中主要以吸附态赋存，在吸附能力较弱的碎屑矿物粒间孔、溶蚀孔和孔径较大的微裂缝中主要以游离态赋存。在孔隙直径8nm的页岩油吸附层中，石墨烯、蒙脱石、伊利石、石英和方解石的平均峰值密度分别为3.2g/cm3、2.4g/cm3、2.3g/cm3、2.0g/cm3和1.8g/cm3。有机质对页岩油吸附能力最强，其次为黏土矿物，方解石对页岩油的吸附能力最弱。按孔隙类型对页岩油吸附能力从大到小排序为：有机质孔＞黏土矿物基质孔＞石英矿物基质孔＞方解石矿物基质孔。当孔径小于为2nm时页岩油为2层吸附，整体表现为吸附态。随着孔径变大，页岩油的吸附厚度趋于不变，但随着孔体积的增加吸附油比例逐步降低。
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