渤海湾盆地古近系孔店组脆性矿物富集页岩储层中页岩油赋存状态与流动机制研究

为解决页岩油赋存状态与流动机制的关键科学问题，研究人员针对渤海湾盆地古近系孔店组脆性矿物富集页岩储层，综合运用SEM、MREP、2-D NMR等技术，揭示了页岩油在纳米孔隙中的赋存规律及脆性矿物对流动性的主导作用，为湖相页岩油高效开发提供了理论依据。

　　

页岩油作为非常规油气资源的重要组成部分，在全球能源供应失衡的背景下已成为各国能源战略的关键一环。然而，与北美海相页岩油相比，中国湖相页岩油普遍存在非均质性强、吸附性高、孔隙结构复杂等问题，导致开发效率低下。渤海湾盆地孔店组页岩作为典型湖相页岩油储层，虽已实现工业性开发，但其页岩油赋存状态与流动机制尚不明确，制约了"甜点区"预测和开发策略优化。

针对这一难题，Bixiao Xin、Fang Hao等研究团队在《Geoscience Frontiers》发表研究，通过整合扫描电镜(SEM)、溶剂萃取、多步Rock-Eval热解(MREP)和二维核磁共振(2-D NMR)技术，对孔店组120个岩心样本进行系统分析。研究聚焦脆性矿物(石英、长石、碳酸盐)与黏土矿物的差异对孔隙网络演化和烃类赋存状态的影响，首次定量揭示了页岩油流动性受矿物组成与热成熟度协同控制的机制。

4.1 页岩油赋存特征的岩相学观察

荧光扫描与SEM显示，页岩油主要赋存于颗粒间孔、溶蚀孔和微裂缝中，呈游离态和吸附态共存。脆性矿物富集的硅质页岩中，油滴多分布于石英-长石颗粒边缘的开放孔隙；而黏土质页岩的纳米级层间孔则普遍存在强吸附的油膜。

4.2 SEM表征的孔隙结构特征

通过灰度图像定量分析发现：硅质页岩表面孔隙度最高(11.2%)，以500 nm-1 μm的连通孔隙为主；钙质页岩(9.6%)发育溶蚀孔与粒间孔；黏土质页岩(6.3%)的孔隙则集中在<500 nm范围，且多呈扁平狭缝状。

4.3 溶剂萃取前后的孔隙空间变化

氮气吸附与压汞实验表明，萃取后硅质页岩的>10 nm孔隙体积显著增加，钙质页岩的2-200 nm孔隙连通性改善，而黏土质页岩的<200 nm孔隙变化有限，证实脆性矿物支撑的孔隙更利于游离油赋存。

4.4 基于MREP的页岩油定量表征

多步热解数据显示，硅质页岩可动油含量最高(平均11.25 mg/g)，黏土质页岩最低(2.09 mg/g)。适度TOC(2.0-4.5 wt%)时游离油比例达峰值，过高TOC反而增强吸附作用。

4.5 2-D NMR揭示的页岩油赋存状态

T₁-T₂图谱将氢信号分为5个区域：硅质页岩在自由油区域(Region 3)信号最强，黏土质页岩则集中在吸附油区域(Region 2)。离心驱替实验进一步证实硅质页岩驱替效率(33.25%)显著高于黏土质页岩(10.87%)。

5.1-5.4 讨论与机制解析

研究提出矿物-成熟度协同控制模型：(1)石英/长石等脆性矿物通过抗压实作用保留大孔隙，其低比表面积和亲水性表面减少油吸附；(2)黏土矿物的高表面电荷和塑性变形导致孔隙坍塌，增强毛细管束缚；(3)适度热成熟度(Ro>0.9%)降低原油粘度，促进吸附油向游离油转化；(4)有机酸溶蚀作用在钙质页岩中创造次生孔隙。

该研究创新性指出：脆性矿物含量与热成熟度是控制页岩油流动性的首要因素，二者通过塑造孔隙结构和流体性质共同决定可采性。这一发现为湖相页岩油"甜点"预测提供了矿物学标尺，指导压裂层段优选。特别是提出的"适度TOC(2-4.5 wt%)+高脆性矿物"甜点标准，已在渤海湾盆地GD-1701H井等实际开发中获得验证，支撑了中国陆相页岩油高效开发的理论体系构建。