方朝剛，徐振宇，滕 龍，黃正清，鄭紅軍，徐菲菲

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 南京地質(zhì)調(diào)查中心，南京 210016；2.山東科技大學(xué)，山東 青島 266590)

受美國(guó)頁(yè)巖氣成功勘探開(kāi)發(fā)熱潮推動(dòng)[1-3]，中國(guó)在古生界海相頁(yè)巖[4-6]和中新生界陸相頁(yè)巖[7-10]地層均取得重要的勘探發(fā)現(xiàn)和突破，尤其是在上揚(yáng)子地區(qū)上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組海相頁(yè)巖中發(fā)現(xiàn)焦石壩頁(yè)巖氣大氣田，實(shí)現(xiàn)了商業(yè)開(kāi)發(fā)。但海陸過(guò)渡相頁(yè)巖氣由于其自身具有特殊性，往往與煤層氣、致密砂巖氣相伴生，沉積地層厚度大，頁(yè)巖不連續(xù)，垂向和縱向上巖性和有機(jī)質(zhì)豐度變化快，儲(chǔ)層特征、含氣量等方面均與海相頁(yè)巖差別較大[11-16]，因此針對(duì)海陸過(guò)渡相頁(yè)巖氣的勘探尚處在探索階段。作為下?lián)P子地區(qū)重要的含油氣盆地之一，萍樂(lè)坳陷發(fā)育多套頁(yè)巖層系，作為該區(qū)域油氣評(píng)價(jià)最重要的層位——上二疊統(tǒng)樂(lè)平組，頁(yè)巖厚度較大、范圍較廣，具備較良好的油氣地質(zhì)條件及資源潛力[17-19]。但因后期構(gòu)造破壞嚴(yán)重等原因，萍樂(lè)坳陷油氣勘探停滯不前。

為探索萍樂(lè)坳陷上二疊統(tǒng)樂(lè)平組頁(yè)巖發(fā)育情況，查明有機(jī)地球化學(xué)特征，摸清頁(yè)巖氣聚集成藏的規(guī)律，2016年在萍樂(lè)坳陷中部地區(qū)部署實(shí)施了針對(duì)二疊系頁(yè)巖氣地質(zhì)調(diào)查井——贛豐地1井，成為該地區(qū)完鉆樂(lè)平組頁(yè)巖層的第一口井。贛豐地1井采用全井段繩索取心，于1 500 m(中二疊統(tǒng)茅口組南港段)完鉆。本文以贛豐地1井樂(lè)平組海陸過(guò)渡相頁(yè)巖為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)二疊系樂(lè)平組頁(yè)巖巖心觀察、樣品采集、測(cè)試分析等手段，主要圍繞頁(yè)巖的烴源巖指標(biāo)、儲(chǔ)層特征、孔隙類(lèi)型和結(jié)構(gòu)特征及聚集成藏的主控因素等評(píng)價(jià)樂(lè)平組的優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖段，確定樂(lè)平組頁(yè)巖氣聚集條件及含氣特征，以期為萍樂(lè)坳陷頁(yè)巖氣勘探提供評(píng)價(jià)支撐和借鑒。

1 區(qū)域構(gòu)造背景

萍樂(lè)坳陷位于江西省萍鄉(xiāng)至樂(lè)平地區(qū)，是疊合在揚(yáng)子板塊之上的晚古生代至中三疊世坳陷，面積33 628 km2，是江西省內(nèi)該地質(zhì)時(shí)期最大的海相至海陸過(guò)渡相沉積盆地。北側(cè)緊鄰九嶺隆起，南緣與武功山隆起相接(圖1)。

海西期—印支期，整個(gè)坳陷的形成和發(fā)展受到南北兩側(cè)(宜豐—景德鎮(zhèn)和萍鄉(xiāng)—廣豐)2條同沉積斷裂的控制，發(fā)生大規(guī)模裂陷。海西期地殼升降運(yùn)動(dòng)頻繁，整個(gè)坳陷發(fā)生多次由西往東的海侵、海退運(yùn)動(dòng)，相對(duì)應(yīng)沉積了一套海陸過(guò)渡相、海相地層。中二疊世末受東吳造陸運(yùn)動(dòng)影響，整個(gè)區(qū)域發(fā)生大規(guī)模的海退，東南側(cè)的華夏陸塊進(jìn)一步上隆成為剝蝕區(qū)，造成了坳陷內(nèi)濱海平原沼澤環(huán)境，形成了區(qū)內(nèi)重要的晚二疊世海陸過(guò)渡相含煤碎屑巖建造[20]。樂(lè)平組自下而上又可分為4段：即官山段、老山段、獅子山段和王潘里段(圖2)。

圖1 江西萍樂(lè)坳陷構(gòu)造位置及贛豐地1井位置

晚二疊世末—中三疊世，整個(gè)海侵的范圍和沉積中心略有變化，該時(shí)期整個(gè)地殼比較穩(wěn)定沒(méi)有明顯的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。后期印支運(yùn)動(dòng)使得板塊整體抬升暴露，結(jié)束海相沉積史，開(kāi)始了陸相沉積[20]。

2 樣品采集與實(shí)驗(yàn)測(cè)試

贛豐地1井地處地形平緩的萍樂(lè)坳陷中部(圖1)，該井自3.2 m揭開(kāi)地表浮土后，進(jìn)入侏羅系水北組(巖性為灰色厚層狀長(zhǎng)石石英砂巖夾紫紅色泥巖)，55.41 m進(jìn)入下三疊統(tǒng)大冶組(巖性為深灰色中層泥晶灰?guī)r夾黑色薄層泥巖)，并在494.3 m鉆穿下三疊統(tǒng)，進(jìn)入上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組(巖性為灰—深灰色含生物碎屑灰?guī)r夾硅質(zhì)灰?guī)r，主要產(chǎn)腕足類(lèi)、蟲(chóng)筳類(lèi)、珊瑚等化石)，724.85 m進(jìn)入樂(lè)平組(分為王潘里段、獅子山段、老山段和官山段4個(gè)段，巖性特征見(jiàn)圖2)，1 238.82 m進(jìn)入中二疊統(tǒng)茅口組南港段(巖性為灰黑色硅質(zhì)灰?guī)r、鈣質(zhì)泥巖和硅質(zhì)泥巖)。

為更好地分析樂(lè)平組內(nèi)3套泥頁(yè)巖段(王潘里段、老山段和官山段)的有機(jī)地球化學(xué)特征及含氣性，以贛豐地1井巖心資料為基礎(chǔ)，采樣間隔2～10 m(視頁(yè)巖含氣性而定)，對(duì)所取的200余件樣品開(kāi)展了薄片鑒定、有機(jī)地球化學(xué)分析、全巖及黏土礦物X射線衍射分析、氬離子拋光掃描電鏡觀察和頁(yè)巖現(xiàn)場(chǎng)解析等，獲得了樂(lè)平組泥頁(yè)巖的有機(jī)碳含量、鏡質(zhì)體反射率、微觀孔隙結(jié)構(gòu)、礦物成分、含氣性等頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)關(guān)鍵參數(shù)。

3 頁(yè)巖氣聚集條件

3.1 有機(jī)質(zhì)豐度

前人研究表明，有機(jī)碳含量是頁(yè)巖氣聚集成藏最重要的控制因素之一，它與頁(yè)巖生烴量呈正相關(guān)關(guān)系，同時(shí)還影響吸附氣含量。本次實(shí)驗(yàn)采用碳硫測(cè)定儀(型號(hào)：OG-2000VCS-230)對(duì)125件巖心樣品進(jìn)行了測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，王潘里段(725.85～828.05 m)泥頁(yè)巖TOC含量(非煤巖)0.44%～5.96%，平均1.90%，該段TOC高值出現(xiàn)在煤層附近碳質(zhì)頁(yè)巖中；老山段(857～1 106 m)泥頁(yè)巖TOC含量(非煤巖)0.4%～7.16%，平均2.37%，該段TOC高值出現(xiàn)在老山段下部煤系地層附近；官山段(1 106～1 238.82 m)泥頁(yè)巖TOC含量(非煤巖)0.16%～2.95%，平均0.98%，該段頁(yè)巖中普遍含有粉砂且不連續(xù)(圖3a)。整個(gè)樂(lè)平組暗色頁(yè)巖TOC含量0.16%～7.16%，平均1.42%(非煤巖)；煤層TOC含量10.4%～83.27%，平均45.63%?？傮w上，樂(lè)平組老山段頁(yè)巖TOC含量最高，王潘里段頁(yè)巖TOC含量次之，官山段頁(yè)巖TOC含量相對(duì)較低。由此推斷，萍樂(lè)坳陷上二疊統(tǒng)樂(lè)平組黑色頁(yè)巖具備形成頁(yè)巖氣有利區(qū)的最低總有機(jī)碳含量。

圖2 江西豐城地區(qū)二疊系樂(lè)平組綜合柱狀圖

3.2 有機(jī)質(zhì)成熟度

3.2.1 鏡質(zhì)體反射率

鏡質(zhì)體反射率(Ro)是判別有機(jī)質(zhì)成熟度最常用的參數(shù)，與熱演化程度呈正相關(guān)關(guān)系。由于它和烴源巖埋深呈很好的指數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系，常將其用來(lái)恢復(fù)烴源巖埋藏史。采用有機(jī)顯微組分法對(duì)贛豐地1井樂(lè)平組不同段的18塊樣品進(jìn)行Ro測(cè)試，每塊樣品測(cè)點(diǎn)不少于15 個(gè)。測(cè)試結(jié)果表明：樂(lè)平組暗色頁(yè)巖Ro=1.28%～1.52%，平均1.44%；王潘里段暗色頁(yè)巖Ro=1.36%～1.46%，平均1.41%；老山段暗色頁(yè)巖Ro=1.39%～1.5%，平均1.46%；官山段暗色頁(yè)巖Ro=1.37%～1.5%，平均1.46%(圖3b)。結(jié)果表明有機(jī)質(zhì)熱演化處于高成熟階段，有利于頁(yè)巖氣的生成和聚集。

3.2.2 最高熱解峰溫

烴源巖成熟度常用參數(shù)之一是最高熱解峰溫(Tmax)。較鏡質(zhì)體反射率，它具備便捷和準(zhǔn)確2大優(yōu)點(diǎn)。鏡質(zhì)體反射率突出表現(xiàn)了對(duì)埋藏深度的反映，而最高熱解峰溫(Tmax)則能敏感地反映出地質(zhì)歷史時(shí)期重要的熱事件[21]。樂(lè)平組暗色頁(yè)巖Tmax為445～529.15 ℃，平均469.4 ℃；王潘里段暗色頁(yè)巖Tmax為447.9～465.4 ℃，平均456.4 ℃；老山段暗色頁(yè)巖Tmax為445～529.15 ℃，平均478.9 ℃；官山段暗色頁(yè)巖Tmax為470.8～480.8 ℃，平均為477.8 ℃。Tmax值均在435 ℃以上，均已達(dá)到成熟階段， 450～500 ℃占的比例最大，達(dá)到了高成熟濕氣—干氣演化階段(圖3c)。樂(lè)平組3個(gè)段的Tmax與Ro具有很好的對(duì)應(yīng)性，老山段與官山段有機(jī)質(zhì)成熟度相當(dāng)，且都高于上部的王潘里段，反映出熱演化程度與地層埋深呈正相關(guān)關(guān)系。

3.3 有機(jī)質(zhì)類(lèi)型

對(duì)于有機(jī)質(zhì)類(lèi)型的研究方法主要有有機(jī)巖石學(xué)法和有機(jī)地球化學(xué)法。有機(jī)地球化學(xué)法中的干酪根分子結(jié)構(gòu)、元素，熱降解程度過(guò)高會(huì)造成干酪根的表征參數(shù)趨于一致，從而使得不同類(lèi)型的干酪根難以區(qū)分。由于贛豐地1井樂(lè)平組頁(yè)巖的Ro值顯示達(dá)到高成熟階段，所以采用干酪根顯微組分法開(kāi)展分類(lèi)更加切合實(shí)際。

圖3 江西贛豐地1井樂(lè)平組各段頁(yè)巖層TOC，Ro和Tmax隨深度變化

18件樣品干酪根類(lèi)型實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果顯示，樂(lè)平組烴源巖有機(jī)質(zhì)類(lèi)型均為Ⅲ型干酪根。腐泥組含量極少，13件樣品測(cè)出腐泥組，含量最高僅為10%；殼質(zhì)組同樣含量極低，含量最高也僅為10%，其余基本在1%～2%；鏡質(zhì)組占主導(dǎo)，平均含量84.67%，最高可達(dá)90%，最低也有70%；其次為惰質(zhì)體，平均10.28%。顯示有機(jī)質(zhì)具有腐殖型的特征，它反映了以高等植物為母源的特征，與濱海沼澤相沉積環(huán)境相吻合。

3.4 礦物組成

3.4.1 X衍射全巖分析

頁(yè)巖礦物組成的變化不僅控制著巖石力學(xué)性質(zhì)、頁(yè)巖可壓裂性，而且對(duì)頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)類(lèi)型和吸附能力也具一定的影響[22]。通過(guò)贛豐地1井樂(lè)平組12個(gè)樣品的泥頁(yè)巖X衍射測(cè)試結(jié)果顯示(表1)，樂(lè)平組頁(yè)巖黏土礦物含量最高，為40.6%～68.8%，平均58.4%；其次是石英、長(zhǎng)石等脆性礦物，為22.9%～49.9%，平均38.15%[其中石英含量21.8%～48.3%，平均35.5%；長(zhǎng)石含量1.1%～4.9%，以斜長(zhǎng)石為主(0.4%～3.9%，平均為1.8%)，鉀長(zhǎng)石次之(0.6%～1.2%，平均0.85%)]；碳酸鹽礦物含量極低或基本不含；另外還含有一定量的黃鐵礦(含量0～6.3%，平均為2.43%)，白鐵礦(0～8.7%，平均為0.89%)等。

贛豐地1井樂(lè)平組頁(yè)巖與北美地區(qū)頁(yè)巖在礦物種類(lèi)上相似[23-24]，含量上差距很大?？傮w上北美商業(yè)開(kāi)發(fā)的頁(yè)巖石英含量普遍較高(大于40%)，黏土礦物含量次之，主要以伊利石和伊蒙混層為主；而贛豐地1井黏土礦物含量較高，高于北美商業(yè)開(kāi)發(fā)的頁(yè)巖(小于50%)，石英等脆性礦物含量則相對(duì)較低。

3.4.2 X衍射黏土礦物分析

礦物顆粒的比表面積隨黏土礦物的富集而增大，從而有效增大頁(yè)巖的吸附氣能力[25-26]。贛豐地1井樂(lè)平組頁(yè)巖樣品中黏土礦物以伊—蒙混層含量最高，為45%～70%，均值為59%；其次為高嶺石，含量7%～35%，均值為19.25%；綠泥石含量為8%～19%，均值為11.66%；伊利石含量為2%～15%，均值為9.16%; 蒙脫石含量極低，可能與頁(yè)巖的成巖演化階段相關(guān)，存在經(jīng)伊—蒙混層向伊利石轉(zhuǎn)化的演化過(guò)程(表1)。

3.4.3 脆性分析

頁(yè)巖的可壓裂性與脆性礦物含量呈正相關(guān)關(guān)系，同時(shí)脆性礦物還對(duì)頁(yè)巖孔隙的發(fā)育及頁(yè)巖氣的儲(chǔ)存、運(yùn)移有影響[23-24]。贛豐地1井頁(yè)巖樣品中石英等脆性礦物含量多位于20%～50%(圖4a)，大致與北美大規(guī)模商業(yè)開(kāi)采的頁(yè)巖脆性礦物含量相當(dāng)(脆性礦物石英含量為28%～52%)[27-29]。頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中一個(gè)重要的指標(biāo)是脆性指數(shù)[24]，通過(guò)相關(guān)研究對(duì)比，樂(lè)平組頁(yè)巖脆性指數(shù)Ⅰ為26%～53.5%，均值為37.3%；脆性指數(shù)Ⅱ?yàn)?3.3%～52.6%，均值為39.0%，主頻分別為30%～50%和30%～40%(圖4b)。頁(yè)巖壓裂標(biāo)準(zhǔn)的基本指標(biāo)是脆性指數(shù)達(dá)20%以上，脆性指數(shù)與壓裂效果具有一個(gè)很好的正相關(guān)關(guān)系[36]。與北美大范圍商業(yè)開(kāi)采的頁(yè)巖相比(脆性指數(shù)多大于40%)，贛豐地1井頁(yè)巖脆性指數(shù)略低，但超過(guò)壓裂改造下限，具備較好的可壓裂性。

表1 江西贛豐地1井樂(lè)平組頁(yè)巖樣品的X射線衍射與有機(jī)地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果

圖4 江西樂(lè)平組頁(yè)巖礦物含量及脆性指數(shù)頻率分布

3.5 孔隙特征

泥頁(yè)巖儲(chǔ)層特殊，具有低孔、超低滲的特點(diǎn)，與常規(guī)儲(chǔ)層存在非常大的區(qū)別，孔徑范圍多為納米級(jí)，孔隙類(lèi)型多樣、成因復(fù)雜，針對(duì)不同的孔隙具有多種分類(lèi)方案[30-33]。本次研究采用氬離子拋光—掃描電鏡技術(shù)對(duì)贛豐地1井樂(lè)平組頁(yè)巖巖心樣品進(jìn)行了系統(tǒng)分析，重點(diǎn)依據(jù)孔隙的形態(tài)、大小、成因等參數(shù)開(kāi)展分類(lèi)。

3.5.1 有機(jī)孔

樂(lè)平組頁(yè)巖廣泛發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔隙，形態(tài)以近球形孔為主，孔徑大小范圍在50～600 nm(圖5a-c)，大多屬于中孔。有機(jī)質(zhì)孔隙的連通性較好，常與黏土礦物和黃鐵礦相伴生。

圖5 江西贛豐地1井樂(lè)平組頁(yè)巖有機(jī)孔賦存狀態(tài)與特征

3.5.2 無(wú)機(jī)孔

(1)粒內(nèi)孔。粒內(nèi)孔往往形成于黏土礦物內(nèi)部，其他礦物中比較少見(jiàn)。如蒙脫石在向伊利石轉(zhuǎn)化過(guò)程中，由于礦物顆粒大小的差距會(huì)形成大量的孔隙。鏡下可觀察到粒內(nèi)孔一般孔徑較小，多為幾十至數(shù)百納米，極少達(dá)到微米級(jí)別(圖5d，e)。黏土礦物表面大量的粒內(nèi)孔同粒間孔組合在一起，能夠增大黏土礦物的比表面積，增加儲(chǔ)集和氣體流通的空間。

(2)溶蝕孔。有機(jī)質(zhì)在生烴過(guò)程中會(huì)形成有機(jī)酸，它會(huì)在成巖過(guò)程中不斷溶蝕石英、長(zhǎng)石和碳酸鹽等不穩(wěn)定礦物，從而提高頁(yè)巖的孔滲性。由于本次實(shí)驗(yàn)樣品均為鉆孔新鮮樣品，在鏡下可觀察到大量的溶蝕孔，其孔徑介于50～500 nm(圖5f-h)。

(3)晶間孔。晶間孔通常指結(jié)晶過(guò)程中晶體之間不緊密排列或晶格缺陷而出現(xiàn)的微孔隙[35]。贛豐地1井樂(lè)平組頁(yè)巖中發(fā)育大量缺氧環(huán)境下形成的莓狀黃鐵礦，莓狀黃鐵礦顆粒間可見(jiàn)大量晶間孔(圖5i)，孔徑較小，一般幾十至數(shù)百納米。此類(lèi)晶間孔隙也分布于石英和長(zhǎng)石晶體之間。

3.5.3 微裂縫

樂(lè)平組頁(yè)巖在掃描電鏡下可以觀測(cè)到大量的裂縫，按形成原因可分為有機(jī)質(zhì)生排烴縫和成巖收縮縫2大類(lèi)。微裂縫在孔隙間起到溝通疏導(dǎo)作用，改善頁(yè)巖的滲透性[36]。

(1)有機(jī)質(zhì)生排烴縫。有機(jī)質(zhì)在生烴過(guò)程中受到異常高壓使其破裂而產(chǎn)生。裂縫的形狀不規(guī)則，在有機(jī)質(zhì)內(nèi)部呈樹(shù)杈狀(圖5j)，延伸不長(zhǎng)(最長(zhǎng)延伸至有機(jī)質(zhì)邊緣)，局限于有機(jī)質(zhì)附近。

(2)成巖收縮縫。形成往往與礦物干縮、脫水、礦物相變作用相關(guān)，此外還受到熱力收縮作用影響，導(dǎo)致巖石體積縮小形成裂縫。高倍鏡下裂縫往往存在于有機(jī)質(zhì)(圖5k)和黏土礦物邊緣(圖5l)，它的形成往往與有機(jī)質(zhì)的脫水和黏土礦物的成巖轉(zhuǎn)化相關(guān)。裂寬通常在10～500 nm，縫長(zhǎng)最大可達(dá)60 μm。

3.6 含氣性特征

贛豐地1井采用高精度現(xiàn)場(chǎng)解析儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)含氣量測(cè)試。繩索取心出來(lái)的樣品快速放入盛有飽和鹽水的解析罐中，放入恒溫水浴，采樣排水法測(cè)量頁(yè)巖解析氣量，間隔15 min記錄一次數(shù)據(jù)，并換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(溫度20 ℃，壓力101.33 kPa)下的體積，通過(guò)累加方式來(lái)獲得頁(yè)巖的解析氣量。通過(guò)測(cè)試，贛豐地1井樂(lè)平組各段地層解析氣量為0.025 5～10.287 1 m3/t(表2)。巖心浸水后砂巖、泥頁(yè)巖、砂巖與泥頁(yè)巖互層和煤層中均有不同程度的氣泡顯示，收集氣體可燃，氣體組分分析甲烷含量高達(dá)97%，火焰呈藍(lán)色。煤層解析含氣量最高達(dá)10.287 1 m3/t；碳質(zhì)頁(yè)巖解析含氣量最高達(dá)1.858 m3/t；砂巖由于孔隙較大，氣體散失等因素，含氣性測(cè)試結(jié)果較差。王潘里段現(xiàn)場(chǎng)解析氣煤層最高，全部在1m3/t以上，平均達(dá)到6.48m3/t；碳質(zhì)頁(yè)巖解析氣量在0.5～1.8 m3/t之間，平均在1 m3/t；砂巖解析氣量相對(duì)較低，一般在0.01～0.3 m3/t之間。老山段現(xiàn)場(chǎng)解析氣煤層最高，全部在2.0 m3/t以上，平均達(dá)到2.4 m3/t；其他頁(yè)巖段含氣性較差，整個(gè)地層高含氣段受含煤層段的控制。

表2 江西贛豐地1井樂(lè)平組頁(yè)巖現(xiàn)場(chǎng)解析試驗(yàn)含氣量

4 頁(yè)巖氣發(fā)育有利層段分析

通過(guò)對(duì)贛豐地1井烴源巖指標(biāo)、礦物組成、孔隙特征、微裂縫、氣測(cè)顯示和解析氣試驗(yàn)情況等的分析(圖6)，結(jié)果如下：

王潘里段巖性主要為高伽馬、低電阻的泥頁(yè)巖夾低伽馬、高電阻的粉砂巖，巖心可見(jiàn)9處薄煤層。含氣層段可分為2類(lèi)：一類(lèi)為煤層，一類(lèi)為層理縫較發(fā)育的頁(yè)巖含氣層，共解釋21層。全烴異常值大于1%的地層累計(jì)厚達(dá)28 m，異常值大于2%的地層累計(jì)厚10 m，氣測(cè)異常顯示活躍且連續(xù)。泥頁(yè)巖TOC含量0.44%～5.96%，平均1.90%，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型好(Ⅲ型)、熱演化程度高(Ro=1.36%～1.46%，平均為1.41%)，有機(jī)質(zhì)孔隙較發(fā)育，具有良好的頁(yè)巖氣生成條件，可作為樂(lè)平組下一步頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)層段。

樂(lè)平組老山段分為2個(gè)亞段，中老山—上老山亞段(857～985 m)巖性以泥頁(yè)巖為主，頁(yè)巖單層厚度大，氣測(cè)顯示較弱，現(xiàn)場(chǎng)頁(yè)巖氣解析均無(wú)氣顯，綜合分析認(rèn)為該段含氣性較差。下老山亞段(985～1 106 m)中上部巖性以高伽馬、低電阻的泥頁(yè)巖為主，中下部發(fā)育低伽馬、高電阻的砂巖，在1 027 m和1 046 m附近見(jiàn)薄煤層。全烴異常值大于1%的地層累計(jì)厚達(dá)45 m，異常值大于 2%的地層累計(jì)厚22 m，氣測(cè)異常顯示活躍且連續(xù)，峰值達(dá)到19.55%。泥頁(yè)巖TOC含量0.4%～7.16%，平均2.37%，該段TOC高值出現(xiàn)在煤層附近，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型好(Ⅲ型)、熱演化程度適中(Ro=1.39%～1.5%，平均為1.46%)，有機(jī)質(zhì)孔隙發(fā)育，脆性指數(shù)Ⅰ和Ⅱ均達(dá)到壓裂改造下限，是樂(lè)平組有利層段。

圖6 江西贛豐地1井綜合柱狀圖

樂(lè)平組官山段頁(yè)巖段氣測(cè)顯示弱，現(xiàn)場(chǎng)解析砂巖含氣量較低；TOC含量在0.16%～2.95%，平均值0.98%，相對(duì)較低，且該段頁(yè)巖中普遍含有粉砂且不連續(xù)，該段為非有利層段。

5 頁(yè)巖氣富集有利區(qū)

萍樂(lè)坳陷中部地區(qū)樂(lè)平組黑色碳質(zhì)頁(yè)巖厚度80～150 m，TOC含量普遍高于1.0%，暗色頁(yè)巖Ro在1.28%～1.52%，有機(jī)質(zhì)熱演化處于高成熟階段，是生氣的主力階段；干酪根類(lèi)型以Ⅲ型為主，黏土礦物占頁(yè)巖比重較高，具備了頁(yè)巖氣形成和富集的基本條件；構(gòu)造簡(jiǎn)單，地層傾角普遍在8°～20°之間，有利于頁(yè)巖氣的保存。與商業(yè)開(kāi)發(fā)的北美地區(qū)頁(yè)巖對(duì)比，萍樂(lè)坳陷中部地區(qū)也具備較好的頁(yè)巖氣勘探潛力。綜合考慮該地區(qū)的地質(zhì)條件、工程條件和經(jīng)濟(jì)條件等各方面因素，初步提出萍樂(lè)坳陷樂(lè)平組頁(yè)巖氣富集有利區(qū)為豐城地區(qū)(圖7)。

6 結(jié)論

(1)贛豐地1井具有黑色頁(yè)巖厚度大(100 m)，有機(jī)碳含量高[0.16%～7.16%，平均值1.42%(非煤巖)]，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型好(Ⅲ型干酪根)，高成熟生氣階段(Ro=1.28%～1.52%，平均為1.44%)的特點(diǎn)，具備較好的生烴條件和富集條件。

(2)贛豐地1井樂(lè)平組頁(yè)巖樣品的黏土礦物中伊—蒙混層含量最高，為45%～70%，均值為59%；其次為高嶺石、綠泥石和伊利石，蒙脫石含量極低。樂(lè)平組頁(yè)巖脆性指數(shù)Ⅰ為26%～53.5%，均值為37.3%；脆性指數(shù)Ⅱ?yàn)?3.3%～52.6%，均值為39.0%，主頻分別為30%～50%和30%～40%。與北美商業(yè)開(kāi)發(fā)頁(yè)巖相比，贛豐地1井頁(yè)巖脆性指數(shù)略低，但超過(guò)壓裂改造下限，具備較好的可壓裂性。

圖7 江西萍樂(lè)坳陷豐城頁(yè)巖氣有利勘探區(qū)

(3)贛豐地1井樂(lè)平組頁(yè)巖微觀孔隙類(lèi)型多樣，包括有機(jī)孔、粒內(nèi)孔、晶間孔、溶蝕孔及微裂縫。其中，有機(jī)孔和黏土礦物粒內(nèi)孔占孔隙比重大，特別是有機(jī)質(zhì)孔隙粒徑較大，內(nèi)部連通性好，是頁(yè)巖氣儲(chǔ)集的重要場(chǎng)所；微裂縫主要起到溝通導(dǎo)流作用，改善頁(yè)巖滲透性。

(4)樂(lè)平組王潘里段和老山段相比其他段(獅子山段和官山段)，頁(yè)巖氣測(cè)顯示、厚度、TOC、有機(jī)質(zhì)孔隙、礦物組成等各方面更加有利，可作為萍樂(lè)坳陷中部地區(qū)樂(lè)平煤系下一步頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)層段。結(jié)合贛豐地1井各項(xiàng)數(shù)據(jù)結(jié)果，初步提出將豐城地區(qū)作為樂(lè)平組頁(yè)巖氣富集區(qū)。