妥进才研究员团队在南方寒武系页岩气赋存空间研究取得系列进展
针对上述关键科学问题，油气中心妥进才研究员团队的宋董军博士选取我国典型富有机质页岩开展了生排烃和有机质孔隙演化研究，相关成果近期发表于Marine and Petroleum Geology、Energy & Fuels等油气领域主流期刊上。研究基于高温高压热模拟实验，首先考察了排烃效率对同一富有机质页岩生排烃和孔隙演化的影响。结果表明在类似地质条件下，排烃效率可以解释寒武系和志留系页岩在含气性上的差异，但不同阶段有机质孔隙发育的主控因素不同。在低演化阶段，页岩有机质孔隙度的演化受排烃效率和热演化程度控制，而在高演化阶段，热演化程度则是影响页岩有机质孔隙度演化的主要因素（图1）。这意味着寒武系和志留系页岩有机质孔隙演化的差异并不是由于排烃效率不同而导致的，寒武系页岩高的热演化程度可能是其有机质孔隙发育变差的主要原因。
图1. 封闭和半封闭高温高压热模拟条件下油裂解过程中固体残渣有机质孔隙度的演化特征
为了进一步验证上述猜想，基于高演化海相页岩的半封闭热模拟实验，结合已发表的国内外海相页岩孔隙参数的统计结果，研究发现随着热成熟度超过3.49%Ro，页岩中有机质开始发生强烈的碳化过程，先前形成的椭圆形海绵状有机质孔隙逐渐发生破坏，并相互合并形成有机质微裂缝，裂缝宽度随着热演化程度增加而变大（图2）。扫描电镜下很多地区寒武系页岩中有机质孔具有边界模糊不清、呈弧形或长条状的特点，考虑到寒武系页岩的成熟度普遍已经高于碳化作用的下限且具有深埋的特点，有机质碳化过程中形成的微裂缝极易在埋深增加的过程中不断被压实消失，最终导致寒武系页岩有机质孔隙孔径小，发育程度变差。因此，寒武系页岩有机质孔隙发育程度变差可能是有机质的碳化作用和持续的机械压实作用耦合的结果。
图2. 高演化页岩热模拟过程中有机质孔隙的演变特征
这些研究工作为寒武系页岩差的含气特征及有机质孔隙发育异常的成因解释提供了关键的实验室证据，对我国南方地区页岩气甜点区的选择及后续的勘探开发均具有重要的科学意义。
相关论文信息：
1）https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2022.105659
2）https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2022.105831
3） https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.2c01420
