孔隙结构是影响储层质量的主要因素之一，其定性分析、定量表征及主控因素是页岩储层研究的关键问题。为探索深层页岩不同沉积微相孔隙结构差异及主控因素，以四川盆地南部自贡地区系统取心井Z301井五峰组—龙马溪组为例，系统开展岩心—薄片—扫描电镜观察、矿物含量分析、有机地球化学分析和N₂/CO₂吸附、高压压汞等实验，重点对五峰组—龙一段页岩储层孔隙结构的纵向差异性进行了探讨分析。研究结果表明：研究区五峰组—龙一段页岩沉积微相自下而上可划分为强还原高碳含钙富硅深水陆棚（微相①）、弱还原中碳含钙硅泥混合质深水陆棚（微相②）、弱还原—弱氧化低碳硅质泥质半深水陆棚（微相③）三大类；在3类微相中，宏孔主要为无机孔，介孔、微孔主要为有机孔，介孔、微孔同时也是控制页岩孔体积和比表面积的主要孔隙类型；不同孔隙类型在三类微相中的发育程度存在一定差异（从底部微相①过渡到上部微相③，微孔孔体积及其相对发育程度均依次降低，介孔孔体积依次降低但其相对发育程度依次升高，宏孔孔体积及其相对发育程度均依次升高）；介孔作为孔体积的主要贡献者和连通其他类型孔隙的桥梁；微孔、介孔是控制储层物性、含气性最主要的孔隙类型；TOC、黏土矿物含量是影响深层页岩孔隙结构的关键因素，石英对纳米级孔隙的控制作用稍弱，碳酸盐矿物对纳米级孔隙无明显控制作用；微相①“高TOC、低黏土矿物、高脆性矿物”特征决定了其是最具商业开采价值的岩相。相关结论对丰富深层页岩气富集高产规律具有指导意义。

四川盆地泸州北区深层页岩储层受多期构造运动的影响，构造条件复杂、地应力变化快的特征，导致其预测难度大。鉴于此，针对性地提出了一种基于叠前各向异性反演的地应力地震预测技术，在贝叶斯理论框架下，利用各向异性AVA（Amplitude Versus Angle，振幅随入射角变化）方程构建叠前AVAZ（Amplitude Versus Azimuth，振幅随方位角变化）反演方法，从叠前偏移距矢量片（Offset Vector Tile， OVT）道集出发，反演获得页岩储层的弹性参数与各向异性参数；同时，推导了基于裂缝密度和泊松比表示的水平应力差异比（Differential Horizontal Stress Ratio， DHSR）计算公式，用于估算储层的DHSR。利用该方法对四川盆地泸州北区五峰组—龙一₁亚段深层页岩气开展DHSR预测，并划定了页岩气勘探开发的有利区，为研究区的评价部署、井轨迹设计及储层改造等提供可靠的地球物理依据。

兴凯地裂运动造成四川盆地德阳—安岳一带形成拉张型海槽，下寒武统筇竹寺组沉积明显受控于海槽格局，其内部发育多套黑色炭质页岩和灰黑色粉砂质页岩，经勘探证实具有巨大的开发潜力。但目前关于筇竹寺组沉积相、沉积模式及有利相带的认识还不清楚，制约了勘探开发的长远部署。为此，借助大量岩心、薄片及扫描电镜等宏微观观测技术，结合地球物理资料、关键地质参数分析，总结出德阳—安岳裂陷槽中段筇竹寺组沉积学相标志、地球物理相标志及定量化相标志，精细解剖筇竹寺组的沉积相带分布，建立德阳—安岳裂陷槽中段筇竹寺组页岩的沉积演化模式，并通过对比矿物组分、TOC、U/Th、Y/Ho及页岩厚度等指标，优选出有利相带。研究结果表明：①筇竹寺组可划分为陆隆、陆坡和陆棚3类亚相，其中陆棚以海槽为界，进一步划分为槽内深水陆棚相和槽外浅水陆棚相，依据沉积特征及环境差异性进一步划分出硅质泥棚相、（含）粉砂质泥棚相、泥质粉砂棚相和粉砂棚相等微相；②筇竹寺组自下而上水体持续变浅，处于完整的海退序列，沉积早期具有资阳、威远—自贡及长宁区块3个沉积中心，随着地层阶段性填平海槽，深水区域逐渐向北迁移；③槽内深水陆棚亚相中的（含）粉砂质泥棚相和硅质泥棚相矿物组分相对稳定且长石含量高，TOC含量高且保存条件好，是筇竹寺组页岩的有利相带，主要发育于资阳、威远地区。

针对小断层影响下深层页岩气储层井间拉链式压裂裂缝窜通规律认识不清的问题，基于有限—离散元方法（FDEM），采用具有初始宽度、零黏聚力及零抗张强度的节理模型表征小断层，建立了考虑小断层影响的水平井拉链式压裂裂缝扩展流—固耦合模型。以川南深层页岩气储层为例，利用现场微地震数据进行了模型验证，研究揭示了小断层影响下的拉链式压裂裂缝扩展及井间窜通规律。结果表明：相对于天然裂缝，小断层具有更强捕获水力裂缝及阻挡水力裂缝穿越延伸的能力。受天然裂缝低导流及小断层高导流高滤失影响，相同条件下通过天然裂缝窜通后响应井的压力涨幅更大，对应响应时间更长。随着小断层逼近角的减小，小断层与响应井之间距离的增加，小断层层数及带宽的减小，两井射孔孔眼错位距离的增加，响应井压力涨幅呈递增趋势，对应压力响应时间呈递减趋势。研究对于小断层发育的深层页岩气井拉链式压裂设计具有重要参考意义。

四川盆地威荣地区在3 500~4 500 m的深层取得了重大突破。含气特征对页岩储层评价具有重要影响，为揭示威荣地区深层页岩气富集特征以及主控因素，以威荣地区龙马溪组页岩为研究对象，利用XRD组分、TOC含量、R _O含量分析实验、低温氮气吸附、等温吸附实验及现场含气量测试等方法，对深层页岩的有机地球化学特征、孔隙结构特征和含气特征系统分析，进一步探讨含气性主控因素。结果表明：威荣地区发育低碳—富碳页岩，处于高—过成熟阶段。整体的平均总含气量为2.78 m³/t，现场解析气以游离气为主，平均游离气含量为2.25 m³/t，平均吸附气含量为0.53 m³/t。不同岩相的含气性差异较大，其中富碳混合硅质页岩含气性最好，平均总含气量为5.28 m³/t，平均游吸比（K）为4.20，为优质岩相类型，利于页岩气开采。页岩含气性受多种地质因素控制，TOC含量为主要控制因素，孔隙结构为直接因素。TOC含量促进了有机质孔的发育，孔体积和比表面积增大，进一步为页岩气提供储存空间和吸附点位。此外，黏土矿物的充填使孔隙空间减小，导致其与各含气量之间呈负相关，矿物质中绿泥石因其层状结构且遇水膨胀在一定程度上阻碍了游离气的赋存，石英抗压实作用较强，与各含气量之间呈正相关；随着R _O值增加，烃类吸附能力及游离气赋存能力增强。研究结果可对未来深层页岩气勘探开发提供地质依据。

表征页岩储层天然裂缝连通性以及分析原位地应力控制下的力学有效性对于页岩气勘探及增产具有重要意义。以川东南盆缘丁山—东溪五峰组—龙马溪组为例，综合钻井岩心观察、成像测井、三维激光扫描，明确了天然裂缝特征，表征和分析了其连通性和力学有效性。结果表明：天然裂缝以高角度剪切缝、层间滑移缝和层理缝为主，优势走向为NE和近EW向，未充填率约为9.7%，未充填缝主要存在于层间滑移缝和高角度剪切缝（>45°）中。通过成像测井的影像特征可以较好地区分丁山—东溪地区的天然裂缝类型及相互连通关系。裂缝网络的拓扑分析显示裂缝的平均连接数（C_L）及分支平均连接数（C_B）分别普遍低于2和1.5，表明缝网连通性较差，连通缝网主要存在于1~3小层且纵向的C_L和C_B值相差1~3倍，平面上丁山鼻状褶皱叠合区裂缝组系较多，连通性相对较好。研究区天然裂缝面的节理粗糙度系数（JRC）介于2.2~14.1之间，随黏土含量增加呈现为降低趋势。在原位地应力条件下，所有的天然裂缝均处于力学无效状态，其中在最小主应力较小和两向应力差较大的含黏土—黏土质页岩段（黏土含量>30%），与最大主应力方向夹角在30°~75°之间的低角度—高角度天然裂缝具有更好的力学有效性。研究成果可为页岩储层裂缝精细建模和“甜点”预测提供借鉴。

四川盆地龙马溪组页岩气资源丰富，已实现了大规模商业开发，成藏地质理论研究也取得重大进展。然而，页岩储层岩相类型多、纵横向变化快、非均质性强，制约储层精细评价及资源量的有效评估。页岩微观孔隙发育特征刻画是储层评价及优选的关键，尤其作为页岩气赋存、富集的重要空间的有机质孔隙，明确不同岩相页岩有机质孔隙发育特征差异具有重要意义。以川南地区泸州区块龙马溪组页岩为研究对象，基于X射线衍射矿物分析、铸体薄片鉴定，甄别出研究区龙一₁亚段1~3小层发育硅质页岩、含黏土硅质页岩、含钙硅混合页岩、混合页岩、硅质岩及钙质页岩等6种岩相类型，揭示出不同岩相类型微观储集特征存在较大差异。采用全视域拼接扫描（MAPS）技术，提取有机质及有机质孔隙并进行精细定量表征，发现不同岩相类型页岩在有机质成孔率、有机质面孔率、圆度、长宽比等发育特征方面差异显著，指出硅质页岩有机质成孔效率高、面孔率大、有机质孔隙圆度好、含气量及脆性指数高，是页岩气赋存富集的最有利岩相类型，其次为含黏土硅质页岩及硅质岩，而钙质页岩相为非优势岩相类型。研究结果可为有效储层评价及优选、页岩气富集区预测和勘探开发部署提供科学理论依据和支撑。

川南地区是中国页岩气勘探开发的热点地区，页岩气藏类型种类多、资料丰富。为总结该区基本地质特征及富集高产规律，利用大量地震、钻井、测井及分析化验等资料，从沉积作用、构造变形、保存条件等方面分析了页岩气藏关键地质因素，并剖析典型页岩气藏类型特征、富集条件差异及其勘探开发启示。研究表明：①沉积作用整体控制了五峰组—龙一₁亚段页岩地层厚度、储层品质与厚度；②构造变形对页岩气藏的影响体现在构造样式、埋深、地应力场、天然裂缝发育特征等方面；③页岩气藏保存条件受构造改造强度、沉积作用、埋深等多因素影响；④川南地区页岩气藏可分为斜坡型、向斜型、低陡背斜夹宽缓向斜型及箱状断背斜型等4种类型，不同类型气藏的地质特征、富集条件存在差异；⑤针对不同类型页岩气藏的地质与工程特征开展分析，并提供相应技术对策，有助于提高单井产量与页岩气产能建设。该研究成果丰富了四川盆地页岩气富集高产理论，为其他区域页岩气藏的规模效益开发提供了技术参考。

为探讨四川盆地上扬子西南缘昭通页岩气示范区深层龙马溪组页岩储层地质特征，以雷波地区为例，在野外地质勘查和室内实验数据的基础上，通过区域地质资料，对研究区龙马溪组页岩的岩石学特征、沉积相展布、有机地球化学参数及储集空间类型和特征展开了系统研究。结果表明：研究区矿物组分以石英和黏土矿物为主，平均值分别为36.3%和34.85%，并含少量碳酸盐矿物、长石和黄铁矿；TOC含量为0.12%~5.94%，平均为2.12%；在中都镇—南岸镇附近和雷波县城以东2个地区分别形成了TOC高值区和沉积中心，其中，沉积相以深水陆棚为主，并向西演变为浅水陆棚。TI值为36.5~82.5，以Ⅱ₁型干酪根为主；R_O值为2.34%~2.72%，平均为2.48%，为高演化阶段；平均孔隙度为8.99%，平均孔径为5.682 nm，孔隙类型以有机质孔、矿物溶蚀孔和微裂缝为主，孔隙形态以纳米级的开放四边平行板状孔和密集堆积球形颗粒间孔为主，含少量开放圆筒孔和裂缝结构，且页岩孔隙度与渗透率呈现正向相关性。与国内外主要页岩气产地对比，四川盆地西南缘龙马溪组页岩下段表现出高TOC含量、高成熟度、高脆性矿物含量、有机质孔发育的特点，按照其生烃能力和可开采性将其划分为烃源岩段和以储层为主的层段；龙马溪组上段表现出TOC含量低、黏土矿物含量高和微裂缝发育的特点，属非烃源岩和以盖层为主的层段。

以川东南盆缘复杂构造区南川地区为研究对象，基于钻井、实验分析测试等资料，开展深层页岩气富集特征研究，重点讨论地层温度、地层压力等成藏环境变化对深层页岩气富集的影响作用。研究认为：①优势沉积相带是页岩气藏成烃的基础，研究区五峰组—龙马溪组一段形成于深水陆棚沉积环境，优质页岩发育，具备形成页岩气藏的良好物质条件。②有机碳含量控制纳米级有机质孔隙的发育程度，高压—超高压环境有利于孔隙的保持，对改善深层页岩物性发挥积极作用。③深层页岩气具有高温、高地应力的典型地质特征。温度较压力对页岩吸附能力的影响更为明显，深层页岩气赋存方式以游离气为主；高上覆地层压力导致页岩渗透率呈指数下降，页岩气运移能力显著减弱，逸散程度降低，有利于页岩气原位聚集。④温度、压力变化对气体扩散作用影响复杂，高温会增大气体的扩散系数，加剧气体的运移和逸散，而高压可以减缓或抑制气体的流动，有利于页岩气保存。⑤埋深与压力系数呈现一定的正相关性，埋深对向斜型页岩气藏压力系数的影响作用显著，表明深层向斜型页岩气保存条件趋好。埋深较大的残留向斜核部、凹中隆、有反向逆断层遮挡的斜坡区是复杂构造区页岩气勘探的有利目标。

在地下高温高压条件下，川南深层海相页岩塑性显著增加，现有单一脆性评价方法难以准确表征其可压裂性，严重制约了该区“甜点”优选和工程改造。以川南深层五峰组—龙马溪组页岩为研究对象，通过三轴高温高压、断裂韧性及X射线衍射实验，开展了多种类型的页岩岩石力学性质评价及其影响因素分析，量化了不同载荷条件下岩石破裂的形态特征，并以此为标准，进行了脆性影响因素分析及综合量化评价研究。研究认为川南深层海相页岩具有高弹性模量、较低的I型断裂韧度特征，其脆性性质主要受控于矿物组分、温压条件及页理发育程度，并通过裂纹分形维数量化了岩石破裂的形态特征，且在高石英矿物含量（>50%）、低围压（<20 MPa）、中低温（<60 ℃）及页理化程度较高条件下，实验结束后的样品试件分形维数较高，破裂裂纹以复杂劈裂与剪切复合裂缝为主，相应的脆性较高。通过归一化的岩石力学参数和应力—应变曲线的脆性指数与分形维数之间的相关性分析，利用层次分析法建立了能够表征深层海相页岩脆性的综合评价指标。该评价指标能够很好地表征深层海相页岩脆性特征，且评价认为龙一段3¹小层脆性指数较高，为后期页岩气开发的主力目的层。

以川南威荣地区五峰组—龙马溪组典型取心井W井为研究对象，基于岩心观察、薄片、氩离子抛光扫描电镜、X射线衍射、有机地球化学、物性与孔隙结构等分析测试，探讨研究区页岩储层发育特征及其意义。研究表明：①威荣地区五峰组—龙马溪组页岩以灰质富硅炭质页岩、含钙硅质页岩和含钙富硅炭质页岩为主，有机质类型为I型，处于过成熟阶段，黑色页岩以中—高有机碳含量为主，黏土矿物含量平均为40.0%，石英平均为34.7%，碳酸盐矿物平均为18.2%，碳酸盐矿物含量相对较高。②研究区五峰组—龙马溪组页岩主要发育有机孔、黏土矿物层间孔（缝）、黄铁矿晶间孔、长石蚀变孔（缝）和颗粒边缘缝（孔）等储集空间。③五峰组—龙马溪组微孔平均值为0.009 73 mL/g，介孔平均为0.018 00 mL/g，宏孔平均为0.003 77 mL/g，储集空间主要以微孔和介孔为主，有机质同时是微孔、介孔和比表面积的主要贡献者，石英矿物是宏孔的主要贡献者；微孔与介孔协同发育，二者是比表面积的主要贡献者，宏孔与微孔和介孔在发育物质基础上并不相同，宏孔对比表面积的贡献有限。④自上而下，有机孔及占比逐渐增大，在五峰组—龙马溪组底部，有机孔占比可达76.73%，平均约为55.73%。在取样段的上部，无机孔较为发育，无机孔占比平均约80%以上，有机孔主要贡献者是有机质，无机孔的主要贡献者是黏土矿物。⑤川南五峰组—龙马溪组深层高温高压条件下，能够发育高孔高渗优质页岩储层，碳酸盐矿物对页岩储集空间的贡献有限，厚层富有机质页岩仍将是页岩气甜点评价的关键。

为探究湖北荆门探区页岩储层孔隙结构及分形特征，定量评价孔隙的非均质性和复杂程度，以YT3井五峰组—龙马溪组为研究对象，通过低压氮气吸附实验，并结合有机碳含量测试、X射线衍射分析等，分析了储层孔隙结构特征，基于低温氮吸附分形几何学方法建立了FHH分形模型，讨论了分形维数与页岩组成、孔隙结构、物性、含气性及埋深等参数的相关关系。结果表明：①龙马溪组下段和五峰组有机碳（TOC）含量明显高于龙马溪组上段，且随着埋藏深度的增加，显示出硅酸盐矿物逐渐增加，而黏土矿物减小的趋势；②页岩现场解吸含气量显示，有机质丰度较低的龙马溪组上段含气量较有机质丰度较高的龙马溪组下段和五峰组低，在页岩气组成上，龙马溪组上段以氮气为主，而五峰组和龙马溪组下段则以甲烷为主；③页岩低压氮气等温曲线与IUPAC分类的Ⅳ型接近，吸附回滞环近似H₃、H₄型，为平板状和狭缝型孔隙，孔隙主要为分布于50 nm以下微—中孔，龙马溪组下段和五峰组吸附体积明显大于龙马溪组上段，是由于高有机质丰度提供了大量的有机孔储集空间所致；④高有机质的龙马溪组下段和五峰组较低有机质的龙马溪组上段，其BET比表面积、BJH总孔体积显著增大，而平均孔径却明显减小；⑤页岩孔隙具有明显的分形特征，分形维数 D₂均大于D₁，表明孔隙结构复杂程度大于孔隙表面，分形维数与有机碳（TOC）含量、BET比表面积、埋深呈显著的正相关关系，与石英含量、BJH总孔体积呈弱的正相关关系，与黏土矿物含量和平均孔径呈显著的负相关关系，而与孔隙度和渗透率基本无相关性。影响分形维数的因素很多，相关性分析揭示了有机碳和黏土矿物质量分数、比表面积、平均孔径及埋深为其主控因素。通过分形维数可定量评价孔隙结构的复杂程度和不均一性，为研究页岩孔隙结构的分布特征和储层评价提供了思路。

深层页岩气资源丰富，勘探开发潜力大，但在复杂地质演变过程中，其储层物质组成、力学性质和相态赋存等发生了变化，具有一定特殊性，对储层孔隙发育产生重要影响。以四川盆地泸州区块五峰组—龙马溪组深层页岩为例，基于储层物质组成和孔隙结构表征等实验，获取储层的物质组成和储集空间特征，研究储层物质演化规律及其孔隙贡献。结果表明：①垂向上由浅至深，五峰组—龙马溪组页岩有机质含量先增高后降低；储层矿物组成以石英和黏土矿物为主，其他矿物包括长石、碳酸盐矿物和黄铁矿。②龙马溪组有机质孔隙贡献随埋藏深度增加总体上表现出增大的趋势，至五峰组孔隙贡献随埋深增加而减小，黏土矿物孔隙贡献变化趋势与有机质相反。③石英及黄铁矿等质地坚硬的矿物具有“抗压保孔”作用，是五峰组—龙马溪组底部有机质孔隙保存的关键因素。④区内五峰组上部—龙一₁亚段是研究区内开发优质层段，其中五峰组上部—龙一₁³小层为Ⅰ类储层。为实现经济开发，建议针对深层储层高温压和大抗拉强度等特点，优化压裂技术方案。

页岩储层特征是影响页岩气资源评价的基本因素，页岩储集物性对页岩气赋存具有重要意义。通过井下岩心样品的X射线衍射、场发射扫描电镜、孔隙度等实验分析测试，对川南泸州地区五峰组—龙马溪组深层页岩的储层特征和含气性进行了研究，并对比了长宁地区龙马溪组中浅层页岩。结果表明：川南泸州地区五峰组—龙马溪组深层页岩有机质丰度较高（TOC平均值为3.37%），成熟度处于过成熟阶段（R_O值平均为2.24%）；储层孔隙度较高（均值为4.45%），发育无机矿物孔、有机质孔等多种类型孔隙；具有高石英含量 （平均为44.25%），低黏土含量（平均为29.03%），高脆性矿物含量（平均为57.35%），脆性条件好（脆性指数Ⅰ、Ⅱ均值分别为55.35%和67.44%）；页岩储层超压（压力系数>2.0），含气性良好（含气量为4.10~7.90 m³/t），这与长宁地区龙马溪组中浅层页岩存在差异。总体而言，川南泸州地区五峰组—龙马溪组深层页岩具有良好的储集性能，有利于深层页岩气的赋存富集。