2油气储层常规孔隙特征油气储层孔隙表征常规方法主要有薄片分析、气体吸附分析、压汞分析和扫描电镜分析等（）。薄片观察，由于受仪器分辨率的限制，一般仅识别常规孔隙。气体吸附法可测定岩石的比表面积、孔径大小，但对孤立气孔难有效果，且对比表面积比较小的岩石测定误差较大。压汞法可测量孔隙率、孔隙直径、比表面积等，但仅对连通气孔有效。扫描电镜可直接观察微孔隙结构的分布状况，计算面孔率、孔隙直径、喉道宽度、比表面积等参数。但所提供的信息仅是二维，只能得到岩石的表面结构，无法获得其内部的精细结构和孔径分布等信息（陈丽华，1990；应凤祥等，2002；刘伟新等，2001），各种传统方法观察精度均无法识别小于1pm的纳米级孔隙。
3应用高分辨率场发射扫描电子显微镜发现了储层中纳米级孔隙结构高分辨率场发射扫描电子显微镜技术观测精度可达0.04nm，最大特点是具备超高分辨扫描图像的观察能力，尤其是采用最新数字化图像处理技术，提供高倍数、高分辨率扫描图像，是油气储层微米纳米级孔隙结构测试和形貌观察的最有效仪器。近年来已开始应用于非常规致密砂岩与页岩储层的纳米孔隙结构研究。
3.1首次在致密砂岩气储层中发现纳米级孔隙结构研究选取部分致密砂岩储层进行场发射扫锚电子显微镜图像分析，该分析最核心是样品制备，首先应用氩离子抛光技术进行样品表面抛光，使得样品表面光滑平整，之后，在样品表面镀一层厚约20nm金膜，随后在ZeissSupra40VP.Bothsystems仪器上进行实验。实验中，我们发现多种类型纳米级孔隙，包括杂基及颗粒内微孔、纳米孔、自生矿物晶间隙及微裂缝（），它们是致密砂岩中一种重要油气储集空间。
颗粒内纳米孔：主要为长石溶蚀、黏土矿物溶蚀、石英溶蚀形成纳米孔。长石颗粒边缘呈残蚀状，表面遭受溶蚀，凹凸不平，形成一系列25~200nm的纳米孔（a），形态为三角形或近圆形；石英颗粒纳米孔主要为表面刻蚀坑，形态不规则，以长条形为主，孔径主体集中于200~500nm（b）；黏土矿物纳米孔为片状矿物之间的孔隙，以绿泥石和伊利石为主，孔径约1~500nm，连通性较好（c）。
自生矿物晶间隙：包括片状高岭石晶间隙及柱状钠长石晶间隙，其中片状高岭石叠加生长形成的晶间隙发育，最大可达250nm，可见纳米孔发育（d）；柱状钠长石晶簇叠加生长，单晶之间保留20nm左右的晶间隙（e）。
微裂缝：主要与石英、长石等脆性颗粒相伴生，裂缝多呈弯曲状，缝宽约200nm，切穿颗粒，延伸长度可达数十微3.2在页岩气储层中首次发现纳米级孔隙结构我国四川盆地威201井古生界中首次获得了大于1x104m3.d-1的页岩工业气。场发射扫锚电子显微镜图像研究表明，威201井（寒武-志留系）页岩气纳米级孔隙分为有机质纳米孔、颗粒内纳米孔及微裂缝等（）。其中有机质纳米孔是页岩特殊的储集空间。
有机质纳米孔：分布在有机质内部或与黄铁矿颗粒吸附的有机质中，大小介于1~900nm之间，主要为150nm左右，为有机质演化过程中发育的纳米孔，孔隙呈规则凹坑近球状密集分布，是页岩中一种重要的孔隙类型（a，b）。
颗粒内纳米孔：包括长石溶蚀、绿泥石等黏土矿物溶蚀形成的纳米孔。长石颗粒表面凹凸不平，形成一系列60 ~150nm的纳米孔，形态为三角形或长条状（c）；黏土矿物纳米孔与致密砂岩中颗粒纳米孔相似，为片状矿物之间的孔隙，以绿泥石和伊利石为主，孔径约100~500nm.微裂缝：页岩中纳米级裂缝少见，本次实验仅在有机质内部发现。裂缝呈明显的锯齿弯曲状，缝宽约300nm，延伸长度可达十几微米（d）。
4首次应用Nano-T成像技术发现了储层中纳米级孔隙结构近几年发展的X射线断层成像技术（X~RayComputedTomography，XR~CT），使纳米级尺度下的三维显微结构研究成为可能。国内外利用Micro~CT、Nano-：T装置在材料、生物等方面开展了诸多研究（许峰等，009；Tianetal.，2008；殷宗军等，2009；Attwood，2006），Nano~CT技术在岩石储层研究中应用在国际上仍处于起步阶段，国内相关研究更很少见报道。
本次采用高性能X光成像Nano~CT系统，揭示纳米级精细三维岩石孔隙结构特征，将X射线源聚焦到岩石样品内部特定区域（20 ~60pm），进行多个岩石样品观测，将所有观测四川盆地页岩气储层样品场发射扫锚电子显微镜照片（a）四川威201井志留系页岩中有机质微孔，微孔大小约50 300nm；（b）-（a）图放大，黄铁矿周围吸附有机质微孔；（c）四川威201井页岩中长石颗粒表面微孔；（d）四川威201井页岩中有机质微裂缝结合起来，生成岩石的虚拟微观三维图像，最高分辨率达50nm.Nano~CT在复杂非常规油气田储层中的研究，不仅使岩石内部结构类型和特性研究成为可能，更有助于有效开发非常规油气资源。
4.1应用Nano-：T成像技术发现致密砂岩储层中的纳米孔隙结构通过Nano-：T三维无损扫描成像技术对致密砂岩储层研究也发现，致密砂岩纳米级孔隙的存在，其类型也包括杂基及颗粒纳米孔、自生矿物晶间隙及微裂缝3种主要类型（）。三维扫描重构数据计算表明，与宏观孔隙、微米级孔隙相比，致密砂岩纳米级孔隙为主要连通性孔隙类型，孔隙占总孔隙类型85%以上。该特征可能是致密砂岩储层低孔-超低渗的本质特征，决定了其特殊油气成藏机理及油气藏特征。
4.2应用Nano-：T成像技术发现页岩储层中的纳米孔隙结构应用Nano~CT三维成像技术，在四川盆地南部寒武系、志留系等高成熟页岩气储层中也发现存在有机质纳米孔、颗粒间孔、微裂缝等纳米级孔隙，孔隙形态呈圆形、椭圆形、三角形、不规则形等，孔隙直径以150nm为主，并在页岩储层中广泛发育（）。其中有机质内纳米孔隙体积小、数量大，叠合成像呈蜂窝状发育，孤立块状分布（a）。单个有机质内孔隙叠加显示为似微米级孔隙类型（b，c）。
5致密储层临界孔隙半径下限致密砂岩气、页岩气储层中，纳米级孔隙占据总体孔隙主体，它决定了其低孔-超低渗的物性及特殊的成藏机理。
对应于小于1m的纳米级孔隙储集空间，油气在其中的赋存状态及最终可动用程度，是油气勘探生产最为关注的重大科学问题，临界孔隙直径的研究非常重要。
鄂尔多斯盆地苏里格上古生界致密砂岩大气区储层孔隙半径普遍较小，半径<100nm的孔隙约占总体孔隙的52.13%，半径介于100~ 1000nm之间的孔隙约占总体孔隙的34.48%，二者纳米级孔隙占总体孔隙的85%以上，可见纳米级孔隙是苏里格大气区致密砂岩的主要储集空间。
研究含气致密储层的物性下限，需要获得2个关键参数：（1）甲烷分子被稳定吸附的喉道尺寸临界值（或甲烷可以自由脱附的喉道尺寸临界值）；（2）束缚水膜的厚度。两者相加即是理论上含气致密储层的喉道尺寸下限，进一步可推导出含气致密储层的物性下限。
在纳米孔中孔壁间的相互作用势能是叠加的，因此孔径较小的纳米孔内的物理吸附要比孔径较大的孔内或外表面的物理吸附要强。甲烷气体（分子直径0.38nm）在小于2nm（约5层甲烷分子）的孔隙空间内可被稳定吸附。根据鄂尔多斯盆地22块样品孔隙尺寸大小和比表面积值的测试统计，致密砂岩的吸附或解吸的喉道尺寸临界值平均为1941，这从另一个角度显示天然气自由脱附所需喉道空间至少需根据束缚水膜厚度计算：=7142Sw"（A比。Pr），其中：为束缚水膜厚度（0.1nm）；7142为换算常量；为岩心孔隙度（％）；可由压汞测试获得；又为束缚水饱和度（%），可由压汞或气驱水实验结果获得；A比为岩石比表面（m2g1），可由比表面测试获得；pr为岩心密度（103kg m3），可由压汞测试获得。由上述公式计算，苏里格大气区致密砂岩储层的束缚水膜厚度平均值约为20nm.据此推算，苏里格致密气储层临界孔隙半径为40nm左右（）。
根据鄂尔多斯盆地三叠系长6段致密油层储层孔隙分布分析，半径<100nm的孔隙约占总体孔隙的65.147%，半径介于100~1000nm之间的孔隙约占总体孔隙的30.809%，二者相加，纳米级孔隙占总体孔隙的95%以上，可见纳米级孔隙是致密砂岩的主力孔隙。纳米级孔隙大大增大了流体的渗流阻力，尤其是对原油分子，使其难以形成大规模的连续油相运移，浮力在其中难以发挥作用，表现为短距离运移及非达西渗流的特征。按上述方法，考虑到油分子直径大于鄂尔多斯盆地苏里格气田致密砂岩储层物性下限推导模式图U）-代表束缚水膜厚度20nm、b）-代表甲烷分子被稳定吸附的喉道半径临界值2nm、c）-代表甲烷分子满饱和吸附可自由脱附的喉道半径临界值20nm烃类分子直径单位：mn（a）。临界孔喉半径为54nm.孔喉直径为200nm束缚水膜平均厚度为5（）nm陕北长6致密油砂岩储层物性下限推导模式图气体分子直径的因素，计算陕北长6井致密油储层临界孔隙半径为54nm（）。
6科学意义及展望应用场发射扫描电镜与NanoCT等技术，在非常规储层中发现了纳米级孔隙新类型，与传统储层孔隙特征具有很大差异（表1），标志着油气储层纳米级孔隙研究的来临；该技术将有效表征油气储层内部纳米孔的变化规律、孔径大小、形状及孔隙率等，可为全面分析微观、超微观油气运聚机理、赋存状态、滞留的气资源潜力等提供理论支持。
储层纳米级孔径在10~900nm之间，而烃类分子、沥青质、环状构造、链烷烃和甲烷形成演化呈现一种连续谱的特征，自身大小自沥青质的1001（10nm）变化到甲烷的3.81表1油气储层孔隙类型与特征对比表类型毫米级孔隙微米级孔隙纳米级孔隙孔喉半径大小大于1mm小于1pm孔隙类型原、次生孔隙原生孔隙为主孔隙中流体运移规律服从达西定律基本服从达西定律非达西定律孔隙分布位置粒间、粒内粒内为主晶间、粒内、有机质内孔隙中油气赋存状态游离油气游离油气为主，吸附油气为辅可能以游离油气与吸附油气为主孔喉连通性孔喉连通好连通较好连通或孤立孔隙形状规则、条带状不规则形椭圆形、三角形、不规则形比表面积小孔隙度（％）覆压基质透率（mD）毛细管压力无低较高观测手段肉眼、放大镜显微镜、常规SEM等场发射扫描电镜、纳米CT（0.38nm），皆小于纳米级孔隙大小；纳米级孔的发现，将真正开启微观储层特征与烃类演化时空匹配关系的研究，可以研究致密储层中连续油气分布的滞留、扩散、运移、聚集等机理；对油气资源评价与勘探开发具有重要的现实意义。
常规油气储层主要以毫米孔和微米孔聚集油气资源，随着技术方法的进步，油气储层微观孔隙特征将不断细化，油气资源发展方向从常规油气，向致密油气、纳米油气发展。
油气储层孔隙研究将向着物理微观（埃（I）及小于埃的尺度）、纳观（几分之一纳米到几十个纳米的尺度）和细观（亚微米到丝米之间的尺度）的方向发展。油气储层纳米孔隙的发现，对常规与非常规油气资源利用、传统与非传统石油地质学与评价方法的创新、油气资源潜力评价等，都具有重要的现实作用和科学价值。
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