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富有机质咸水湖相页岩地层不同岩相微观结构及其与石油赋存的关系——以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组为例

准噶尔盆地,芦草沟组,咸水湖相页岩,微观结构,分形维数,自由烃

为了探究咸水湖相页岩地层不同岩相的微观结构及其与石油赋存的关系，本研究选取中国西北部准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组的123个样品，基于矿物组成和颗粒大小将其划分为9个岩相类型。利用低压N₂吸附和高压压汞技术检测了研究样品的微观结构，同时采用岩石热解（Rock-Eval）和X射线衍射（XRD）对样品的有机地球化学参数和矿物学参数进行了定量表征。研究结果表明，富含黏土的岩相(I₂型，II₁型和III₂型)有机质较差，其他类型岩相有机质较好。长英质矿物和黏土分别控制着不同岩相的宏孔（孔径＞50nm）和介孔（2nm≤孔径≤50nm）发育，方解石和白云石的溶蚀分别是石灰岩和白云岩宏孔形成的主要原因。总体而言，不同岩相的自由烃S₁主要储存在宏孔的表面积上。九种不同的岩相中，粉砂岩的自由烃S₁含量最高，其次是富含长英质矿物的岩相（III₃型和III₁型），其他岩相较低。具体而言，粉砂岩和富含长英质矿物的岩相（III₃型和III₁型）宏孔越多，自由烃S₁越高；长英质页岩（III₁型）的介孔表面分形维数D₁越小，自由烃S₁越高。就孔径而言，不同岩相的微米级孔隙尺寸大致在70μm至200μm之间。然而，粉砂岩和富含长英质矿物的岩相（III₃型和III₁型）展示出明显的纳米级宏孔，孔径范围约70nm至3000nm。此外，长英质页岩（III₁型）显示出最广的富含自由烃S₁孔隙尺寸范围（即：10-20μm和70-1000nm），其次是碳酸盐长英质页岩（III₃型）（范围为100-110nm、140-150nm和200-2000nm）、粉砂岩（范围为70-1000nm）、碳酸盐岩（IV₁型）（范围为200-500nm）和含黏土碳酸盐长英质页岩（II₃型）（范围为150-200nm）。从沉积结构上看，具有薄层结构和块状结构的长英质页岩（III₁型），块状碳酸盐长英质页岩（III₃型），超薄层状碳酸盐岩（IV₁型）和块状粉砂岩是页岩油最有利的开采区域。