川東南五峰-龍馬溪組頁巖儲(chǔ)層特征分析

川東南五峰-龍馬溪組頁巖儲(chǔ)層特征分析

Summary：川東南地區(qū)五峰-龍馬溪組是我國很長一段時(shí)間頁巖氣勘探開發(fā)的重點(diǎn)目的層段，由于工區(qū)目的層段頁巖儲(chǔ)層特征復(fù)雜，制約頁巖氣賦存狀態(tài)和含氣量評價(jià)，本文基于頁巖展布特征、地化特征和礦物成分，分析評價(jià)川東南五峰-龍馬溪組頁巖儲(chǔ)層特征。為工區(qū)頁巖氣的產(chǎn)量評估、富集規(guī)律認(rèn)識以及高效開發(fā)方案的實(shí)施提供重要的理論支撐。研究表明，川東南地區(qū)五峰-龍馬溪組頁巖儲(chǔ)層具有分布廣、厚度大等特點(diǎn)，頁巖有機(jī)質(zhì)均發(fā)育較好，頁巖氣資源豐富、地質(zhì)條件優(yōu)越，TOC含量普遍大于2%，有機(jī)質(zhì)類型主要以Ⅰ型-Ⅱ1型為主，屬腐泥型和腐殖-腐泥型干酪根，熱成熟度普遍介于2-3%之間，為生干氣階段，具有頁巖氣勘探開發(fā)的潛力。且樣品中石英等脆性礦物含量高、膨脹性粘土礦物含量較少則利于后期壓裂改造和裂縫的形成。Keys：川東南；五峰-龍馬溪；頁巖；礦物成分1.前言川東南地區(qū)五峰-龍馬溪組，是我國南方海相地層最有利的頁巖氣勘探開發(fā)重點(diǎn)層系[1]。工區(qū)位于上揚(yáng)子板塊，整體經(jīng)歷了多期旋回構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，在奧陶世時(shí)晚期，川東南地區(qū)受板塊的強(qiáng)烈擠壓發(fā)生大規(guī)模的海侵，使得研究區(qū)頁巖沉積出大量的含筆石黑色頁巖[2]。寒武世時(shí)，研究區(qū)整體上經(jīng)歷了快速的海侵，此時(shí)盆地內(nèi)以海相沉積為主，地層經(jīng)歷了連續(xù)沉積后，形成了濁流沉積盆地由于川東南地區(qū)盆內(nèi)遭受構(gòu)造改造作用時(shí)間較晚且改造程度較弱，志留系龍馬溪組表現(xiàn)為超壓地層，地層壓力系數(shù)越高，頁巖氣保存條件優(yōu)越，因此分析評價(jià)頁巖氣儲(chǔ)層特征對頁巖氣賦存狀態(tài)和含氣量的評價(jià)具有重要的意義[3]。2.頁巖展布特征川東南地區(qū)在晚奧陶-志留紀(jì)時(shí)期經(jīng)歷了一個(gè)緩慢海進(jìn)、海退的沉積旋回，由盆內(nèi)向盆緣，整套地層沉積速率增大，厚度也隨之增大[4]。如焦頁1井志留系厚986.3m，隆頁1井志留系厚1017.5m，彭頁1井志留系厚1391m。五峰-龍馬溪組厚度在不同地區(qū)，亦有較大變化，彭頁1井鉆遇五峰-龍馬溪組405m，隆頁1井鉆遇五峰-龍馬溪組220m，焦頁1井鉆遇五峰-龍馬溪組228.3m。3.頁巖地化特征3.1有機(jī)質(zhì)豐度頁巖中有機(jī)碳含量是影響泥頁巖含氣量的核心因素，有機(jī)碳含量越高，含氣量越大。川東南地區(qū)晚奧陶世五峰組及早志留世龍馬溪組下段沉積期為海侵沉積體系域下滯留盆地相沉積，后期滯留盆地相逐步轉(zhuǎn)化為淺海陸棚相和濱淺海相，先前的強(qiáng)還原環(huán)境隨之向弱氧化-還原環(huán)境和氧化環(huán)境過渡，有機(jī)質(zhì)豐度由下往上逐漸降低的變化反映了這一點(diǎn)。優(yōu)質(zhì)烴源巖僅發(fā)育于五峰組-龍馬溪組下部層段，有機(jī)質(zhì)豐度較高，有機(jī)碳含量普遍大于2%。3.2有機(jī)質(zhì)類型有機(jī)質(zhì)（干酪根）類型是評價(jià)有機(jī)質(zhì)生烴能力的參數(shù)，干酪根類型的差異，會(huì)造成樣品中有機(jī)質(zhì)孔隙的大小和數(shù)量差異較大[5]。五峰-龍馬溪組頁巖氣參數(shù)井源巖干酪根顯微組分鑒定結(jié)果顯示JY1井樣品腐泥組含量介于78.92-96.98%之間，平均為93.03%為Ⅰ型干酪根。LY1井腐泥組含量介于94.06-98.92%之間，平均為96.98%為Ⅰ型干酪根。JQ1井腐泥組無定形含量介于68-72%之間，平均為69%，為Ⅱ1-Ⅱ2型干酪根。干酪根顯微組分鑒定結(jié)果表明總體上，川東南地區(qū)五峰-龍馬溪組頁巖的有機(jī)質(zhì)類型主要以Ⅰ型-Ⅱ1型為主，屬腐泥型和腐殖-腐泥型干酪根。3.3有機(jī)質(zhì)成熟度頁巖儲(chǔ)層中烴源巖中有機(jī)質(zhì)的熱演化程能夠反映研究區(qū)儲(chǔ)層的有機(jī)質(zhì)成熟度，是非常重要的一項(xiàng)重要有機(jī)地化參數(shù)，在頁巖儲(chǔ)層分析評價(jià)中發(fā)揮著重要的作用。目前測定鏡質(zhì)組反射率是研究有機(jī)質(zhì)成熟度最普遍的方法，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1，但海相烴源巖缺乏陸源鏡質(zhì)組，海相瀝青反射率（Rb）是評價(jià)下古生界海相烴源巖有機(jī)成熟度的有效指標(biāo)。表1

海相烴源巖熱演化階段劃分標(biāo)準(zhǔn)演化階段成熟高成熟過成熟早期中期晚期Ro/%0.6~1.01.0~1.351.35~2.02.0~3.0>3.0油氣形成階段成熟階段凝析油，濕氣階段干氣階段綜合鉆井及露頭實(shí)測結(jié)果，川東南地區(qū)五峰-龍馬溪組的熱成熟度普遍介于2-3%之間，為生干氣階段。圖2為川東南地區(qū)五峰-龍馬溪組優(yōu)質(zhì)頁巖Ro等值線圖，表明工區(qū)由東南向西北方向頁巖樣品Ro明顯隨地層埋深增大而增高。在區(qū)域平面上，武隆向斜和灣地向斜的Ro最高，在2.5-3.0%之間，金山向斜Ro較低，在2.0-2.5%之間。表明彭水地區(qū)頁巖樣品的生氣能力較強(qiáng)，隨著有機(jī)質(zhì)成熟度的增加，烴類揮發(fā)、干酪根熱解生烴產(chǎn)生大量的微孔隙，這些微孔隙能夠貢獻(xiàn)更多的比表面積，提供大量吸附空間，增加吸附氣含量，對頁巖吸附氣含量的評價(jià)具有重要的意義。圖2

川東南地區(qū)五峰-龍馬溪組優(yōu)質(zhì)頁巖Ro等值線圖4.礦物組成特征通過對川東南地區(qū)重點(diǎn)頁巖氣探井所鉆遇五峰-龍馬溪組泥頁巖儲(chǔ)層的成分組成進(jìn)行采樣，開展X-衍射全巖分析實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，樣品中石英的相對含量較高，主要在41.4%-87.6%之間，除石英礦物外，粘土礦物和長石的含量最多，分別為10.8%-42.1%和0.9%-16.1%。川東南地區(qū)五峰-龍馬溪組泥頁巖儲(chǔ)層礦物成分非均質(zhì)性較為明顯，且礦物組分類型較為復(fù)雜，不同目的層段的差異性較為明顯，這主要與研究區(qū)不同目的層段經(jīng)歷的不同海相沉積環(huán)境有關(guān)。結(jié)論川東南地區(qū)五峰-龍馬溪組頁巖儲(chǔ)層具有分布廣、厚度大等特點(diǎn)，頁巖有機(jī)質(zhì)均發(fā)育較好，頁巖氣資源豐富、地質(zhì)條件優(yōu)越。五峰組-龍馬溪組有機(jī)質(zhì)豐度較高，有機(jī)碳含量普遍大于2%，有機(jī)質(zhì)類型主要以Ⅰ型-Ⅱ1型為主，有機(jī)質(zhì)成熟度普遍介于2-3%之間，具有頁巖氣勘探開發(fā)的潛力。川東南地區(qū)五峰-龍馬溪組泥頁巖儲(chǔ)層礦物成分非均質(zhì)性較為明顯，且礦物組分類型較為復(fù)雜，樣品中石英的相對含量較高，其次為粘土礦物和長石。Reference[1]陳尚斌,夏筱紅,秦勇,等.川南富集區(qū)龍馬溪組頁巖氣儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)分類[J].煤炭學(xué)報(bào),2013,38(5):760-765.[2]李斌,胡博文,羅群.中、上揚(yáng)子地區(qū)構(gòu)造層序地層及原型盆地沉積環(huán)境演化[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2018,46(2):19－27.[3]金之鈞,胡宗全,高波,等.川東南地區(qū)五峰組-龍馬溪組頁巖氣富集與高產(chǎn)控制因素[J].

地學(xué)前緣,2016,23(1):1-10.[4]陳尚斌,朱炎銘,王紅巖