中扬子地区龙马溪组页岩有机质孔隙发育特征及控制因素<br/>——以湖南省永顺地区永页3井为例

中扬子地区龙马溪组页岩有机质孔隙发育特征及控制因素
——以湖南省永顺地区永页3井为例

2020-10-29单衍胜郑玉岩谢皇长

石油与天然气地质 2020年5期

洪剑，唐玄，张聪，黄璜，单衍胜，郑玉岩，谢皇长

[1.中国地质大学(北京) 页岩气勘查与评价国土资源部重点实验室，北京 100083；2.中国地质调查局油气资源调查中心，北京 100083]

页岩储层中有机质孔隙发育特征及其主控因素是页岩气勘探开发的重要问题之一[1-3]。页岩有机质孔隙的表征方法[4-5]、发育特征[6-8]、形成机理[9-10]以及影响因素[11-14]等方面的研究已取得了重要的进展，这些成果和认识对指导南方海相页岩气勘探开发具有重要意义。上扬子下志留统龙马溪组页岩具有厚度大、有机碳含量高与有机质成熟度高等特点，是目前中国南方页岩气勘探开发的主要层位，以焦石坝气田为代表的上扬子地区龙马溪组页岩气勘探和开发已经取得了巨大成功[15]。焦石坝地区龙马溪组页岩脆性矿物含量高，有机质孔隙极为发育，连通性好，为页岩气的富集和高产提供了优越的孔隙储集空间和流动通道[16]。但中扬子地区勘探尚未取得重大突破，其储集性的问题可能是重要的制约因素。笔者以中扬子地区永页3井龙马溪组页岩作为研究目标，在页岩有机地球化学特征和矿物含量特征分析基础上，利用压汞、低温氮气吸脱附和扫描电镜及图像分析，研究了该地区页岩有机质孔隙的发育特征，分析了有机质孔隙发育的主控因素，为中扬子地区龙马溪组页岩储集性评价提供了基础。

1 地质背景

湖南省永顺页岩气区块位于上扬子地块湘鄂西冲断褶皱带“桑植-石门复向斜带”的西南部(图1)，整体以发育具复杂结构的挤压逆冲构造为特征[17]。该区域下志留统龙马溪组黑色富有机质页岩厚度为191～930 m，受控于海湾深水陆棚沉积相体系的边缘，主要在全球性海平面下降和海域萎缩的背景上，形成于闭塞、半闭塞滞留海盆环境，为一套浅水-深水陆棚相沉积[18]。早志留世龙马溪期是继晚奥陶世以来上扬子地区盆山格局发生重大转变的时期，该时期陆块边缘处于挤压与褶皱造山过程，为形成古隆起的高峰阶段，如雪峰隆起。在全球性海平面主体下降和海域萎缩的背景下，区内东北部地区处于川东南滞留、低能、缺氧环境深水陆棚区的边缘，由北东向南西总体上沉积环境的展布为：深水陆棚与浅水陆棚，其中深水陆棚沉积岩石类型总体以灰绿色、灰色页岩和粉砂质泥页岩为主，夹薄层石英粉砂岩及细砂岩；浅水陆棚以浅灰色粉砂岩和砂岩沉积为主[19]。

图1 湖南省永顺地区永页3井周边区域地质图Fig.1 Geological map showing Well YY3 and surrounding areas in Yongshun,Hunan Province

2 样品采集与实验方法

样品取自于研究区内的永页3井下志留统龙马溪组一段，共获岩心样品7块(图2)，岩性主要为深灰—灰黑色页岩、砂质页岩和碳质页岩。为确定样品的基本信息，对样品分别进行了有机碳含量测定、显微光度计测镜质体反射率、矿物X射线衍射分析、排水法测密度、煤油法测孔隙度，以上实验均在中国地质大学(北京)完成。

借助压汞和液氮吸附-脱附实验对页岩储层孔隙结构特征进行分析，可以获得各孔径段比孔容和比表面积，实验孔径测量范围为0.35～1 000 nm，涉及部分微孔和大部分中孔、大孔，实验在中国地质大学(北京)页岩气勘查与评价国土资源部重点实验室完成。选取4个样品，将其处理成2 mm左右直径的颗粒，进行12h烘干处理，再抽真空至压力小于6.67 Pa，每样取6 g在康塔PoreMaster压汞上完成压汞测试；选取5个样品，将其研磨成200目的粉，每样取3 g在康塔Autosorb-iQ比表面仪脱气站进行9 h烘干-抽真空处理，再将样品放置入仪器工作站中完成液氮等温物理吸附-脱附实验。

页岩样品按6 mm×6 mm×6 mm规格切割，将垂直于岩心的截面进行氩离子抛光处理后作为电镜下的观察面。本实验在中国地质调查局油气资源调查中心实验室完成，Zeiss Merlin Compact型扫描电镜可获得页岩有机质孔隙的高分辨率图像(1 024×768 PPI)，并能对感兴趣的区域利用附加的能谱仪进行测定。得到不同视域下的有机孔图像后利用JMicroVision软件进行图像处理，每个样品选取了30余张放大倍数在1万倍以上的图件，通过统计得到有机质面孔率和有机孔孔径分布，多次重复实验获取足够多的镜下图像，能有效减少统计带来的误差，最后通过计算可以得到有机质平均孔隙度和孔隙连通性参数C。

3 实验结果

3.1 实验结果

永页3井龙马溪组页岩有机碳含量(TOC)值介于0.65%～3.81%，平均为1.87%，整体偏低，表现为上部低、下部高。龙一段粘土矿物含量介于25.2%～51.4%，平均含量为36.3%；脆性矿物含量介于43.8%～69.3%，平均含量为57.9%；黄铁矿含量介于2.0%～12.2%，平均含量为5.7%；整体来看，自上而下粘土矿物逐渐减少，脆性矿物逐渐增多。选取龙一段上中下部样品各一个进行了镜质体反射率(Ro)检测，由上至下Ro分别为2.19%、2.40%和2.40%，有机质演化程度较高。龙一段页岩孔隙度分布范围为1.03%～2.89%，平均孔隙度为2.06%，表现为上部低下部高。龙一段岩石密度介于2.59～2.74 g/cm3，平均为2.68 g/cm3，总体岩石密度较高(图2)。

图2 湖南省永顺地区永页3井地层综合柱状图Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of Well YY3 in Yongshun,Hunan Province

3.2 页岩孔隙类型

扫描电镜下观察到永页3井龙马溪组页岩存在大量的无机矿物孔隙和有机质孔隙，其分布和形态各异，存在多种亚类型。

3.2.1 基质孔隙

永页3井龙马溪组页岩矿物孔隙较为发育，主要发育两种矿物孔隙类型：粒内孔和粒(晶)间孔(图3)。图3a为脆性矿物的粒内孔，这类孔主要形成于矿物颗粒的内部，形态大部分都是不规则的，在晶体中间的孔隙在局部也常见，大部分可能是成岩过程中形成的，尤其是粘土矿物晶间或粒间孔隙较发育；图3b，e和f中粘土矿物粒内孔发育，脆性矿物颗粒间易见粒间孔；图3c中粘土矿物与相邻矿物颗粒常见粒间孔；图3d是碳酸盐矿物中的溶蚀孔。

3.2.2 有机质孔隙

永页3井龙马溪组页岩发育两种不同成因有机质类型：原生有机质(干酪根)和迁移有机质(沥青)。在形貌学特征上，原生有机质指页岩沉积期间残留下来的原生固体有机质(干酪根)，孔隙发育很差的有机质，在形态上多为较大的块状或条带状有机质，与其接触的无机矿物晶形不明显。迁移有机质指油前沥青和油后沥青，二者在形态上都多为较小的块状或絮状有机质，均发育有机质孔，与其接触的无机矿物具有较好的晶形[20-22]。

迁移有机质粒内孔(图4a—g)，沥青(油气)在运移过程中被粘土矿物吸附或充填在矿物颗粒间孔隙中，经后期油气降解成气和过程而形成了大量孔隙。这类孔隙形态多变，既有圆形、椭圆形，也有三角形及多边形，还大量发育不规则的海绵状孔隙，孔隙之间的连通性良好，孔径大小多分布于20～100 nm。但这类孔隙的分布却不均匀，即使是同一样品中的两块有机质，其孔隙数量、大小都有很大差异。图4a和图4e所示有机质来自同一样品，图4a中有机质大量发育不规则的海绵状孔隙，孔隙数量极多，孔径介于20～40 nm，而图4e中的有机孔则相对更少，孔径也更小。图4g中有机质充填于黄铁矿颗粒之间，黄铁矿颗粒抗压性强，颗粒之间相互支撑，为其中的有机质提供了更为稳固的空间，有利于有机孔的保存，有机质多发育圆形或椭圆形气泡孔，孔径介于30～60 nm。

图3 湖南省永顺地区永页3井龙一段页岩基质孔隙扫描电镜下特征Fig.3 SEM-revealed characteristics of pores in shale matrix the Longmaxi Formation in Well YY3,Yongshun,Hunan Provincea.龙一段二亚段，深度2 525.36 m，TOC为0.93%； b，c.龙一段一亚段，深度2 546.82 m，TOC为1.93%； d.龙一段三亚段，深度2 463.28 m，TOC为0.65%； e.龙一段一亚段，深度2 534.28 m，TOC为1.43%； f.龙一段一亚段，深度2 540.55 m，TOC为.58%

原生有机质粒内孔(图4h—i)，这类有机质内部孔隙发育极差，在有机质边缘孔隙会相对更发育一些，但这类孔隙孔径极小，多小于10 nm，孔隙分布较为孤立，孔隙间连通性极差；在有机质与无机矿物接触边缘也可能会发育一些收缩缝，宽度多在10 nm左右。这类有机质可能缺少良好的排烃通道，伴随着干酪根的热演化过程而生成了大量重质组分，并滞留在有机质内，或者产生的有机孔被重新填堵；或者外部应力挤压作用下孔隙闭合，从而很难看到有机孔[23]。

3.3 页岩孔隙结构

3.3.1 整体孔隙分布特征

从永页3井龙马溪组页岩储层段的压汞测试分析资料来看，毛管压力曲线表现为低孔隙度、低渗透率，进汞压力大于1 MPa，大量进汞的压力普遍在40 MPa，该区样品主要具备两种孔隙结构特征(图5)：一种是单峰型(YY1和YY2)，主要孔喉大小分布在20～250 nm；另外一种是双峰型孔隙(YY5和YY7)，峰值主要分布在15～60 nm和200～1 000 nm。按照IUPAC分类标准(孔隙度大于50 nm为大孔，孔隙度介于2～50 nm为中孔，孔隙度小于2 nm为微孔)，显示该区页岩孔隙类型以大孔为主。压汞仪探测的最小孔径下限取决于最大工作压力，但也有储层多具备低渗透率特征，压力过高容易压裂页岩样品使得分析数据出现偏差，因此单一使用压汞资料无法全面反映页岩储层孔隙结构特征。

图4 湖南省永顺地区永页3井龙一段页岩有机质孔隙扫描电镜下特征Fig.4 SEM-revealed characteristics of pores in organic matters of Longmaxi Formation shale from Well YY3 in Yongshun,Hunan Provincea,e,h.龙一段一亚段，深度 2 534.28 m ,TOC为1.43%;b,c,d,g.龙一段一亚段，深度2 540.55 m,TOC为1.58%;f.龙一段二亚段，深度2 525.36 m,TOC为0.93%;i.龙一段一亚段，深度 2 543.09 m,TOC为3.81%；a＇，c＇，e＇分别为a,c,e图的局部放大

根据吸脱附实验可以得到永页3井龙马溪组页岩样品的孔隙结构参数(图6)，永页3井龙马溪组页岩多点BET比表面积在6.766～21.022 m2/g，平均为11.84 m2/g，变化范围也较大，BET比表面积越大，说明岩石越致密，相应的孔隙直径就越小；平均孔直径在2.54～6.26 nm，平均为4.32 nm，与BET比表面积有较好的负相关性；在给出的吸脱附等温线基础上，采用BJH法算出该井样品的孔径分布，样品总体上以2～50 nm的中孔为主，随深度的增大，样品中的小于20 nm的孔隙占比逐渐增多，实验测试样品的最可几孔径均在4 nm左右；比孔容变化较小，介于10.46×10-3～13.35×10-3cm3/g，与BET比表面积有较好的正相关性。

图5 湖南省永顺地区永页3井龙一段页岩压汞法测孔径Fig.5 Pore size distribution in the Longmaxi Formation shale from Well YY3 in Yongshun,Hunan Province (measured with mercury injection)a.孔径分布频率；b.压汞实验毛细管压力变化曲线

图6 湖南省永顺地区永页3井龙一段页岩氮吸附孔隙结构参数Fig.6 Pore structures measured with nitrogen adsorption in Longmaxi Formation shale from Well YY3 in Yongshun,Hunan Provincea.等温氮气吸附实验曲线；b. BET比表面积与页岩比孔容关系；c. BET比表面积与页岩平均孔径关系

3.3.2 有机质孔隙分布

1) 有机质面孔率

压汞和低温氮气吸附实验结果反映了页岩整体孔隙分布面貌，但是不能提供页岩不同组分中孔隙分布状况。利用SEM图像分析的办法，在有机质和有机孔识别的基础上，开展了有机质孔隙的定量表征工作(图7)。有机质面孔率采用公式(1)与公式(2)进行计算：

(1)

(2)

式中：Φsn表示n号样品有机质面孔率，%；Spn表示n号样品有机质孔隙总面积，nm2；Son表示n号样品有机质总面积，nm2；Φas表示所有样品的平均有机质面孔率，%；WTOCn表示n号样品TOC值，%。

统计结果表明(表1)，永页3井龙马溪组页岩局部有机质面孔率最高可达到20%左右，各样品平均有机质面孔率介于为1.93%～11.09%，所有样品平均有机质面孔率为6.99%。一般来说，有机质面孔率对迁移有机质有着较好的响应，样品有机质面孔率越高，那说明样品中的迁移有机质所占比例就越高。由于受电镜分辨率和处理软件精度的影响，对于小于3 nm的孔径的统计存在一定误差，因此孔隙数量的统计结果远小于实际孔隙数量，有机质面孔率的统计结果也会相应偏小。

2) 有机质孔径分布

扫描电镜下有机孔形状非常复杂，孔径大小与其形状有着最直接的关系，即便是面积相近的两个孔隙其孔径也有可能相差很大；因此，为了表征有机孔的孔径，引入等效圆直径概念，即一个具有与有机质孔隙面积相同面积的圆的直径，它表征的是一个孔隙总体上的平均孔径。统计结果表明(图8)，永页3井龙马溪组页岩有机孔平均孔径为36.6 nm，最大孔径可达465 nm，其孔隙直径主要分布于10～50 nm，占总数的76.7%，孔径为50～100 nm的孔隙次之，占总数的19.2%，孔径小于2 nm和大于100 nm的孔隙很少，分别占总数的2.5%和1.7%。总体上，随着样品深度变大，孔径大于50 nm的有机孔逐渐减少，孔径介于2～50 nm的有机孔逐渐增多，YY1—YY4号样品中均有较多孔径大于50 nm的孔隙发育，YY5—YY7号只发育了较少孔径大于50 nm的孔隙。压汞测试所得的孔径分布是包含有机孔在内的所有孔隙的孔径分布，孔径在20～500 nm都有较大比例的分布，通过与有机孔孔径分布对比可知，孔径大于100 nm的孔隙主要由基质孔隙贡献，有机孔对孔径介于10～100 nm的孔隙有极大的贡献。

图7 湖南省永顺地区永页3井龙一段SEM下有机质孔隙的图像识别Fig.7 SEM image recognition of organic-matter pores from the first member of the Longmaxi Formation from Well YY3 in Yongshun,Hunan Provincea.龙一段二亚段，深度2 525.36 m ,有机质面孔率为18.9%； b.龙一段二亚段，深度2 540.55 m ,有机质面孔率为16.5%

表1 湖南省永顺地区龙马溪组样品有机质孔隙参数统计结果Table 1 Organic-matter pore parameters for the Longmaxi Formation shale in Yongshun,Hunan Province

图8 湖南省永顺地区永页3井龙一段样品孔径分布统计结果Fig.8 Pore size distribution statistics of samples from the first member of the Longmaxi Formation from Well YY3 in Yongshun,Hunan Provincea.有机质孔隙孔径分布； b.有机质孔隙与无机矿物孔隙的孔径分布对比

3) 有机质孔隙度

有机质孔隙度的表征是页岩微观结构研究的难点，通过物理实验方法很难准确计算其大小，本文在图像分析有机质面孔率的基础上建立了一个有机质孔隙度评价模型。假设某样品各个视域内的有机质面孔率是相等或接近的，那么可以用同一样品若干图像中有机孔的面和积与视域的面积和的比值来近似表示该样品的有机质孔隙度，需要注意的是这个比值表示的是有机孔体积占页岩总体积的比值，而有机质本身的孔隙度则是用面孔率来近似表示。

(3)

(4)

式中：Φ有机质表示页岩有机质孔隙度，%；n表示统计的总图像数，无量纲；S有机孔表示表示有机孔隙面积，nm2；S表示视域总面积，nm2；Φs表示有机质面孔率，%；ρ页岩表示页岩密度，g/cm3；ρ有机质表示有机质密度，取值1.2 g/cm3[24]；Φa表示所有样品的平均有机质孔隙度，%；Φn表示n号样品的有机质孔隙度，%；WTOCn表示n号样品TOC值，%。

图9 湖南省永顺地区永页3井龙一段页岩有机质孔隙度与总孔隙度关系Fig.9 Relationship between pores in organic matters and total pores in samples from the first member of the Longmaxi Formation from Well YY3 in Yongshun,Hunan Province

计算结果(表1)显示，永页3井龙一段页岩有机质孔隙度主要介于0.028%～0.471%，平均有机质孔隙度为0.337%，有机质孔隙发育一般。有机质孔隙对页岩总孔隙的贡献介于2.5%～17.5%，平均贡献率为16.4%，有机质孔总体贡献率偏低(图9)。但考虑到一部分小于3 nm的有机质孔并未被统计到，所以实际的有机质孔隙度和对总空隙的贡献率应该更大。

4) 有机质孔隙连通性参数

有机质孔隙连通性的表征一直是孔隙研究的难点，孔隙连通性表示的是孔隙之间的相互连通关系，一般通过以下参数来表征：①孔喉配位数，孔指连接每一个孔隙的喉道数量；②孔喉平均直径比，为孔隙平均直径与喉道平均直径的比值，反映孔隙和喉道之间的大小差别。这两个参数在对单个连通孔隙进行表征时具有较好的效果，但当孔隙数量较多时就难以反映样品整体的孔隙连通情况，本文基于SEM图像提出了一种有机质孔隙连通性的二维表征方法。其基本假设认为(图10)：连通孔是由多个孔隙通过若干喉道相连而形成的一个“大孔”，在扫描电镜图像上表现为面积较大、形态较复杂、具有喉道结构的孔隙，而孤立孔隙则是不与其他孔隙相连的单个“小孔”，在扫描电镜图像上表现为面积较小、椭圆形或近圆形、不具有喉道结构的孔隙：尽管本方法可能受到扫描电镜放大倍数的影响，倍数越高孔隙边缘不规则形貌更多显现出来，但是当孔隙长宽比远大于1(≫1)的情况可视为多个孔隙叠加或者连通的结果。

图10 湖南省永顺地区永页3井龙一段孔隙连通性参数示意图及其与有机质面孔率关系Fig.10 Schematic diagram showing the connectivity parameters and their relationship with organic-matter thin section porosity of samples from the first member of the Longmaxi Formation in Well YY3,Yongshun,Hunan Provincea.有机孔连通性模型；b.有机孔面孔率与连通性关系

(5)

(6)

式中：C表示有机质孔隙连通性参数，无量纲；Sc表示视域内有机质连通孔面积和，nm2；Si表示视域内有机质孤立孔面积和，nm2；Ca表示所有样品的平均连通性参数，无量纲；Scn表示n号样品视域内有机质连通孔面积和，nm2；Sin表示视域内有机质孤立孔面积之和，nm2。

连通性参数C的值介于0～1，C值越大表示该样品有机质孔隙连通性越好、平均孔径较大、孔隙结构普遍较复杂，C越小表示表示该样品有机质孔隙连通性越差、平均孔径较小、孔隙结构普遍较简单。统计结果表明(表1)，永页3井龙马溪组页岩样品的有机孔连通性参数C的值介于0.211 2～0.614 7，总体上表现为龙一段上部有机孔的连通性相对较差，孔隙多为近圆形或椭圆形的“小孔”，龙一段下部有机孔的连通性较好，孔隙多为不规则形态的“大孔”。有机质孔连通性参数与有机质面孔率之间具有较好的正相关性(图10)，这说明随着有机质本身的孔隙不断发育，数量庞大的喉道迅速地将其内部主要的孤立孔隙连接起来了，并被纳入到发达的有机质孔隙系统中，有机质本身孔隙越发育，其孔隙连通性就越好。

4 有机质孔隙发育的主控因素

4.1 有机质类型的影响

在本文中，有机质类型指的是迁移有机质和原生有机质(干酪根)，上述两者都是有机质演化过程中不同时期的产物，两者自身的化学组分却是不相同的，但目前关于有机质显微组分对有机质孔隙发育的影响的研究尚处于摸索阶段。在扫描电镜观察的基础上，首先通过形貌学特征对有机质类型进行鉴别，再结合能谱仪对有机质元素组成进行定量分析，并建立起有机质类型的能谱识别标志。本次研究总计进行了84个点的有机质能谱测试，其中包括迁移有机质44个点，原生有机质40个点。迁移有机质C元素平均百分比为63.59%，O元素平均百分比为22.62%；原生有机质C元素平均百分比为83.97%，O元素平均百分比为9.72%。测试结果表明，两种类型的有机质在C元素和O元素的原子百分比上有明显的区别(图11)，证实了有机质形貌学特征分类的可靠性，也是鉴别有机质类型的一个新方法。通过大量扫描电镜下观察发现，不同类型有机质的孔隙发育程度有明显的差别(图11)，原生有机质孔隙发育极差或基本不发育孔隙，是因为干酪根在演化过程中主要是排出液态的烃类，而生气较少，不易产生大量“气孔”；而迁移有机质孔隙发育较好，局部甚至发育海绵状的孔隙，是因为被干酪根排出的液态沥青被滞留在岩石中，并在后续演化过程中大量裂解生气，液态沥青逐渐向着固态沥青演化，有机质内部形成了大量连通性极好的“气孔”，生成的气体一部分被排出有机质，另一部分则被保留在有机质内部。

4.2 有机碳含量的影响

不同有机碳含量的样品有机质孔隙发育有明显的差异。从表2可知，龙一段页岩TOC介于0.65%～3.81%，呈现出TOC上部低下部高的特点，有机质孔隙度也表现出上部低下部高的特点。TOC值与有机质孔隙度之间总体上呈正相关性，但有机质孔隙度并不是一直随TOC值的增高而增高；当TOC值过高时，有机质孔隙度反而减小。对永页3井龙马溪组页岩而言，当TOC值介于1.5%～3.0%时，机质孔隙相对更为发育(图12a)，在这一区间中，随着热演化有机质不断被消耗，有机质内部产生大量孔隙，滞留在岩石中的迁移有机质也发育了大量的孔隙；但当TOC大于3%后，过高的TOC值使有机质开始碳化，在有机质排出部分气体后，由于压实作用和生烃过程中异常压力的存在，致使有机质孔隙边缘容易出现坍塌，导致有机质孔隙闭合或变小，这不仅使有机质孔隙度减小，也使孔隙孔径发生很大变化；有机质孔隙孔径的大小与TOC值之间存在显著的线性关系，TOC值越大，有机质孔径就越小(图12b)。对于永页3井龙一段页岩而言，TOC是有机质孔隙形成的物质基础和主要因素，但TOC值并不是越高越好，而是应该存在一定的最佳范围，且这个范围可能因地而异，较高热演化程度下适当的有机碳含量才是有机质孔隙发育的关键因素[25-27]。

4.3 矿物的影响

永页3井龙一段页岩有机质孔隙度总体上与脆性矿物含量呈正相关性，与粘土含量呈负相关性(图13)。这是因为龙马溪组页岩主要来自于浅-深水陆棚相沉积，富含大量生物，含硅质(如硅藻、放射虫、海绵骨针等)及碳酸盐矿物的(如有孔虫和超微化石等)生物的富集提供了生物成因的脆性矿物，具有高TOC值和高脆性矿物含量。因此龙马溪组页岩有机质含量越高，有机质孔隙度和脆性矿物含量就越高[28]。

粘土矿物含量的增大虽然使有机孔贡献的总体积减小，但也使有机质自身的面孔率增大(图13)，为了进一步探讨粘土矿物对有机质孔隙发育的影响，需要从更微观的角度来进行研究分析有机质本身孔隙发育程度与周围粘土矿物的关系。通过大量的扫描电镜观察发现，即使同一视域中的有机质孔隙发育程度也存在明显的差异(图14)，有机质其中一侧与粘土矿物大面积接触，粘土矿物的无机孔很发育，并且有较多粘土矿物混入了有机质中，这部分有机质孔隙相对发育，这说明粘土矿物对有机质孔隙的发育起着一定程度的催化作用，粘土矿物发达的基质孔隙系统也给有机质排烃提供了畅通的通道；有机质的另一侧与粘土矿物接触相对更少，有机质被周围的矿物紧密包裹，使有机质缺少良好的排烃通道，也使粘土矿物对有机质的催化作用减弱，从而导致这部分有机质孔隙发育较差。上述现象在样品中被大量观察到，说明在微观尺度下，粘土矿物易吸附有机质，并对有机质的排烃过程起着积极作用，从而促进有机孔的发育。

图12 湖南省永顺地区永页3井龙一段页岩有机质孔隙发育情况与TOC关系Fig.12 Organic-matter pore development and its relationship with TOC values of samples from the first member of Longmaxi Formation in Well YY3,Yongshun,Hunan Provincea. TOC值与页岩有机质孔隙度呈正相关； b. TOC值与页岩有机孔孔径大小呈负相关

图13 湖南省永顺地区永页3井龙一段页岩矿物含量与有机质孔隙关系Fig.13 Relationship between mineral contents and organic-matter pores in samples from the first member of the Longmaxi Formation from Well YY3,Yongshun,Hunan Provincea.有机质孔隙度与粘土矿物以及脆性矿物含量的关系； b.有机质面孔率与粘土矿物含量关系

图14 湖南省永顺地区永页3井龙一段页岩粘土矿物含量与有机质面孔率关系Fig.14 The effect of clay mineral content on the organic pore development in Long 1 member shale from Well YY3 in Yongshun area,Hunan Provincea.龙一段一亚段，深度2 541.48 m； b.龙一段一亚段，深度2 546.82 m