聶海寬 何治亮 劉光祥 杜 偉 王濡岳 張光榮

1.頁巖油氣富集機(jī)理與有效開發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2.中國(guó)石油化工集團(tuán)有限公司頁巖油氣勘探開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室3.中國(guó)石化石油勘探開發(fā)研究院 4.中國(guó)石油化工股份有限公司科技部 5.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院

0 引言

上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖是四川盆地及其周緣頁巖氣勘探開發(fā)的重點(diǎn)層系[1]，現(xiàn)已建成涪陵、威榮、長(zhǎng)寧、昭通和太陽等頁巖氣商業(yè)開發(fā)區(qū)[2-5]。儲(chǔ)層作為頁巖氣研究的重要內(nèi)容一直備受關(guān)注，目前已明確了頁巖氣儲(chǔ)層的孔隙類型主要包括有機(jī)孔、礦物質(zhì)孔和微裂縫[6-7]，并認(rèn)識(shí)到有機(jī)質(zhì)孔是頁巖氣賦存的主要空間，也是頁巖氣藏區(qū)別于其他類型氣藏的主要特征之一[8-10]；在頁巖礦物組成研究方面，明確了頁巖的主要礦物類型[11]，認(rèn)識(shí)到生物成因硅的存在，并探討了生物成因硅對(duì)頁巖總有機(jī)碳含量（TOC）[12-13]和頁巖儲(chǔ)層發(fā)育[14]的控制作用；在孔隙形成演化歷史[15]、頁巖氣儲(chǔ)層表征方法[16-17]、脆性評(píng)價(jià)[18]、不同類型孔隙對(duì)含氣性控制[19-20]等方面也取得了重要認(rèn)識(shí)。盡管如此，目前對(duì)于頁巖巖石類型對(duì)儲(chǔ)集空間類型和特征的控制、礦物成巖演化對(duì)頁巖氣儲(chǔ)層發(fā)育的控制等的認(rèn)識(shí)仍然不夠充分明晰，導(dǎo)致頁巖氣優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的成因機(jī)制不夠明確，制約了對(duì)頁巖氣優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。

為此，筆者針對(duì)四川盆地及其周緣五峰組—龍馬溪組頁巖氣儲(chǔ)層研究中存在的理論問題和頁巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中的技術(shù)問題，通過巖石學(xué)、礦物學(xué)和有機(jī)地球化學(xué)分析，結(jié)合盆地模擬和頁巖氣勘探開發(fā)實(shí)踐，分析了四川盆地及其周緣五峰組—龍馬溪組有機(jī)質(zhì)孔隙演化歷史和礦物成巖演化過程，探討了頁巖氣優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的類型和成因機(jī)制，明確了頁巖氣優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育層段，以期有助于該盆地頁巖氣優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。

1 地質(zhì)背景

圖1 四川盆地及其周緣下志留統(tǒng)龍馬溪組沉積相和主要頁巖氣田分布圖

四川盆地為一個(gè)在上揚(yáng)子克拉通基礎(chǔ)上發(fā)展起來的疊合盆地，在上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組沉積時(shí)期主要發(fā)育淺水陸棚相和深水陸棚相沉積，受古隆起和水下高地的影響，頁巖巖石類型在區(qū)域上有較大差異（圖1）。五峰組沉積時(shí)期，四川盆地南部和鄂西—渝東地區(qū)發(fā)育深水陸棚，巖石類型主要為硅質(zhì)頁巖、含灰硅質(zhì)頁巖和黏土質(zhì)頁巖等，在靠近古隆起的淺水陸棚巖石類型主要為灰質(zhì)頁巖、含灰硅質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)頁巖和粉砂巖等，厚度一般小于10 m[21]；五峰組頂部的觀音橋段為淺水沉積，巖石類型主要為富含赫南特貝的石灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r和灰質(zhì)泥巖等，厚度僅為幾十厘米，部分地區(qū)甚至缺失；龍馬溪組深水陸棚相沉積的頁巖巖石類型為硅質(zhì)頁巖、含灰硅質(zhì)頁巖、黏土質(zhì)頁巖、含灰黏土質(zhì)頁巖和粉砂質(zhì)頁巖等，其中LM1—LM4筆石帶頁巖的最大厚度超過20 m[21]，頁巖厚度與目前已發(fā)現(xiàn)頁巖氣藏具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系[22-23]。五峰組—龍馬溪組筆石帶的劃分在四川盆地頁巖氣勘探中起到精細(xì)刻畫地層的作用[24]，筆者對(duì)五峰組—龍馬溪組頁巖各筆石帶的名稱仍使用陳旭等[25-26]的筆石帶劃分表中的代碼。

2 頁巖巖石類型特征

四川盆地及其周緣五峰組—龍馬溪組頁巖巖石類型主要包括硅質(zhì)頁巖、含灰硅質(zhì)頁巖、含黏土硅質(zhì)頁巖、黏土質(zhì)頁巖、含灰黏土質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)頁巖、泥質(zhì)粉砂巖、灰質(zhì)頁巖和含介殼泥質(zhì)灰?guī)r/灰質(zhì)頁巖等，目前勘探開發(fā)的頁巖巖石類型主要為硅質(zhì)頁巖、含灰硅質(zhì)頁巖和黏土質(zhì)頁巖，其中硅質(zhì)頁巖是川東、川東南和川東北地區(qū)主要勘探開發(fā)的頁巖巖石類型，含灰硅質(zhì)頁巖是川南和川中地區(qū)主要勘探開發(fā)的頁巖巖石類型，黏土質(zhì)頁巖主要為焦石壩背斜頁巖氣勘探開發(fā)探索的巖石類型。

2.1 硅質(zhì)頁巖

五峰組—龍馬溪組底部硅質(zhì)頁巖的平均石英含量大于50%，平均黏土礦物含量小于40%，碳酸鹽礦物含量小于10%，抗壓實(shí)能力強(qiáng)，形成漂浮接觸的顆粒支撐結(jié)構(gòu)?？紫额愋鸵怨栀|(zhì)格架內(nèi)的有機(jī)質(zhì)孔為主，以黏土礦物間的有機(jī)質(zhì)孔為輔，并包含少量礦物質(zhì)孔和微裂縫，具有良好的儲(chǔ)集性能（圖2-a、表1）。成烴生物以多細(xì)胞藻類為主，是有機(jī)孔發(fā)育的主要載體[27]。多細(xì)胞藻類有明顯的生物形貌特征，繼承了原始生物的結(jié)構(gòu)，發(fā)育的有機(jī)質(zhì)孔隙的孔徑多為數(shù)百納米，個(gè)別可達(dá)2 μm，面孔率介于50%～80%[28]。此類頁巖主要發(fā)育在川東、川東南和川東北地區(qū)五峰組—下志留統(tǒng)底部，在等時(shí)地層格架下主要分布在WF2—LM4筆石帶。

圖2 不同頁巖巖石類型的主要礦物組合特征和孔隙類型照片

表1 不同頁巖巖石類型主要參數(shù)對(duì)比表

2.2 含灰硅質(zhì)頁巖

含灰硅質(zhì)頁巖的石英含量一般介于40%～50%，黏土礦物含量多介于25%～30%，碳酸鹽含量介于10%～20%，抗壓實(shí)能力較強(qiáng)，形成以點(diǎn)接觸和線接觸為主的顆粒支撐結(jié)構(gòu)?？紫额愋鸵怨栀|(zhì)格架和黏土格架內(nèi)的有機(jī)質(zhì)孔為主，發(fā)育部分溶蝕孔隙（圖2-b，表1）。與硅質(zhì)頁巖類似，含灰硅質(zhì)頁巖的有機(jī)質(zhì)孔主要發(fā)育在多細(xì)胞藻類中[29]。此類頁巖主要發(fā)育在川南威遠(yuǎn)、長(zhǎng)寧和昭通地區(qū)的五峰組至下志留統(tǒng)底部，在等時(shí)地層格架下主要分布在WF2—LM4筆石帶。

2.3 黏土質(zhì)頁巖

黏土質(zhì)頁巖的平均石英含量小于35%，黏土礦物含量多介于40%～55%，碳酸鹽礦物含量小于10%，黏土礦物和碳酸鹽礦物總含量較高，抗壓實(shí)能力較弱，形成以線接觸和凹凸接觸為主的顆粒支撐結(jié)構(gòu)，孔隙類型以脆性礦物和黏土格架內(nèi)的有機(jī)質(zhì)孔為主（圖2-c，表1）。有機(jī)質(zhì)孔主要為單細(xì)胞藻類的排列間隙[28]，孔徑介于100～200 nm，面孔率介于5%～10%。瀝青載體的有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育差，具隨機(jī)、零星、孤立的分布特征，孔徑介于500 nm～3 μm，面孔率介于5%～10%。此類頁巖主要發(fā)育在焦石壩背斜龍馬溪組一段上部，在等時(shí)地層格架下主要分布在LM5—LM8筆石帶。

以四川盆地主要頁巖氣探井的五峰組—龍馬溪組底部頁巖（WF2—LM5）筆石帶為統(tǒng)計(jì)對(duì)象，其中WF2—LM4筆石帶（含灰）硅質(zhì)頁巖孔隙度較高，在川東地區(qū)盆內(nèi)超壓頁巖氣藏硅質(zhì)頁巖的孔隙度介于5%～8%，平均值為4.8%，水平滲透率介于0.001～0.010 mD；盆外常壓頁巖氣藏硅質(zhì)頁巖的孔隙度介于3%～6%，平均值為4.1%，水平滲透率介于0.010～6.000 mD。LM5筆石帶黏土質(zhì)頁巖的孔隙度介于2%～7%，在川東地區(qū)JY1井和NY1井普遍小于5%，在川南地區(qū)WY1井和YY1井普遍大于5%，水平滲透率介于0.010～0.100 mD。該筆石帶盆外常壓頁巖氣藏的孔隙度小于盆內(nèi)超壓頁巖氣藏。在川南地區(qū)WY1井和YY1井中龍馬溪組孔隙度略大于川東地區(qū)JY1井和NY1井，主要是前者碳酸鹽礦物含量高、溶蝕孔隙發(fā)育所致（圖3）。

圖3 四川盆地五峰組—龍馬溪組底部頁巖主要儲(chǔ)層參數(shù)連井圖

3 有機(jī)質(zhì)孔的演化歷史

在有機(jī)質(zhì)孔演化方面，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者進(jìn)行了頁巖的成烴演化模擬，并通過觀察不同成熟度（Ro）頁巖的掃描電鏡微觀特征來研究有機(jī)質(zhì)孔的發(fā)育情況[30-32]。隨成熟度增加，有機(jī)質(zhì)生成孔隙。一般認(rèn)為，Ro＞0.7%時(shí)，有機(jī)孔開始生成，但這一時(shí)期的有機(jī)質(zhì)孔主要為干酪根生排烴所形成，由于Ro較低，原油尚賦存在干酪根內(nèi)部[32-33]，因此，可觀察到的有機(jī)質(zhì)孔數(shù)量有限；Ro＞1.2%時(shí)[33-34]，干酪根和頁巖內(nèi)殘留的原油均進(jìn)入大量生氣階段，有機(jī)質(zhì)孔大量發(fā)育，由于天然氣為氣態(tài)并較易排出，在掃描電鏡觀察過程中可見到大量有機(jī)質(zhì)孔（圖4）。

圖4 不同成熟度的頁巖有機(jī)質(zhì)孔演化歷史與模式圖

在熱模擬實(shí)驗(yàn)中，由于壓實(shí)作用較難實(shí)現(xiàn)，多數(shù)模擬實(shí)驗(yàn)并未考慮壓實(shí)作用的影響和礦物成巖作用對(duì)有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育的控制作用。實(shí)際上，在地下頁巖埋藏過程中由于強(qiáng)烈的壓實(shí)作用，JY1井五峰組—龍馬溪組頁巖的埋藏史和熱模擬結(jié)果顯示，Ro從0.6%升至1.5%，埋深增加至5 000 m，頁巖急劇壓實(shí)，孔隙度降低至5%（圖5）。基于前人大量熱模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果[30-32,34]，通過對(duì)盆地模擬與鏡下有機(jī)質(zhì)孔觀察綜合分析，認(rèn)為有機(jī)質(zhì)孔的發(fā)育和保存需要?jiǎng)傂愿窦苤魏捅Ｗo(hù)，剛性格架的堅(jiān)固程度，決定了有機(jī)質(zhì)孔的保存程度，反之，無論干酪根還是瀝青，其中的有機(jī)質(zhì)孔都可能被完全壓實(shí)破壞，形成無孔的條帶狀有機(jī)質(zhì)。

4 主要礦物及其成巖序列

圖5 涪陵頁巖氣田JY1井孔隙度演化圖

礦物組成及其成巖演化對(duì)頁巖氣儲(chǔ)層類型和特征具有重要控制作用，控制著礦物質(zhì)孔的類型、形態(tài)、孔隙度和滲透率等[35]。受成巖作用的控制，各類孔隙有不同的演化史，孔隙特征各不相同，具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性[36]。從無機(jī)孔隙演化的角度，對(duì)成巖作用和孔隙演化進(jìn)行匹配，可將成巖作用劃分為溶蝕作用、黏土礦物脫水作用等建設(shè)性成巖作用和壓實(shí)作用、膠結(jié)作用等破壞性成巖作用[37]。五峰組—龍馬溪組頁巖的主要礦物為石英、黃鐵礦、碳酸鹽礦物和黏土礦物等，筆者主要討論這4種主要礦物的演化及其對(duì)孔隙形成的控制。

4.1 石英

五峰組—龍馬溪組頁巖的石英主要包括碎屑石英和生物成因石英，后者是主要硅質(zhì)類型。根據(jù)蛋白石A→蛋白石CT→石英的演化歷史[38]、氧同位素特征[39]、微晶石英的形成溫度60～70 ℃[40]，綜合分析認(rèn)為五峰組—龍馬溪組生物成因硅主要在早成巖A期生成、最晚至早成巖B期形成，早于烴源巖生油高峰期（圖6）。在縱向上，WF2—LM4筆石帶頁巖的生物成因硅含量介于22%～50%。

4.2 黃鐵礦

黃鐵礦的類型主要包括草莓狀單體及集合體、自形晶體及集合體、他形晶體及集合體、交代結(jié)構(gòu)等，黃鐵礦含量介于2%～10%，平均值為5%，其中草莓狀黃鐵礦含量最高。草莓狀黃鐵礦是同沉積時(shí)期和成巖早期作用的產(chǎn)物，多與生物成因硅共生且被生物成因硅膠結(jié)，綜合分析認(rèn)為草莓狀黃鐵礦主要形成于同生成巖階段和早成巖階段（圖6），早于烴源巖最大生油期。

4.3 碳酸鹽礦物

與碳酸鹽礦物有關(guān)的成巖作用主要包括早期碳酸鹽礦物膠結(jié)和晚期碳酸鹽礦物膠結(jié)。早期碳酸鹽礦物膠結(jié)形成于同生、早成巖階段（圖6），主要表現(xiàn)為紋層狀、微晶方解石充填粒間孔隙，顆粒形狀不規(guī)則，局部方解石呈基底式膠結(jié)。晚期碳酸鹽礦物膠結(jié)形成的時(shí)間晚于中成巖階段早期（圖6），以交代或次生加大的形式發(fā)育，主要是鐵白云石交代白云石，顆粒自形程度好；次生加大鐵白云石在川東地區(qū)一般不發(fā)育溶蝕孔，在威遠(yuǎn)、永川地區(qū)溶蝕作用強(qiáng)烈，溶蝕孔較發(fā)育。

4.4 黏土礦物

黏土礦物主要包括伊利石、伊蒙混層和少量的蒙脫石、綠泥石等，黏土礦物孔隙主要為發(fā)育在伊利石和伊/蒙混層的黏土礦物片間的少量孔隙，對(duì)頁巖氣儲(chǔ)層孔隙度的貢獻(xiàn)較小。

生物成因硅多以微晶聚集體的形式和少量草莓狀黃鐵礦作為膠結(jié)物充填在原生晶間和晶內(nèi)孔隙中，和陸源碎屑石英一起形成剛性的、三維連通的顆粒支撐格架，抗壓實(shí)能力強(qiáng)，從而有效地抑制了壓實(shí)作用，且形成時(shí)間早于干酪根最大生油時(shí)期，保存大量原生孔隙。早期碳酸鹽礦物膠結(jié)的形成時(shí)間略早于生物成因硅，由于其抗壓實(shí)作用弱，易形成接觸膠結(jié)或鑲嵌膠結(jié)，但在原油最大生氣期之前，由于大量有機(jī)酸的生成，這一類碳酸鹽礦物發(fā)生溶蝕，形成一定量的溶蝕孔隙，對(duì)原油的殘留起到積極作用[41]。在碳酸鹽礦物含量低的層段，亦能形成生物成因硅—陸緣碎屑硅聯(lián)合形成的支撐格架，如永川地區(qū)YY1井五峰組含灰硅質(zhì)頁巖（圖2-b）。顆粒支撐格架的形成時(shí)間（生物成因硅的量）和堅(jiān)固程度控制了干酪根的保存程度和原油殘留量，對(duì)頁巖氣優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的形成至關(guān)重要。

5 頁巖氣優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層

5.1 優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成機(jī)制

頁巖地層在埋藏過程中經(jīng)歷了無機(jī)和有機(jī)成巖作用的共同改造，無機(jī)作用主要為壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用和交代作用，有機(jī)成巖作用為有機(jī)質(zhì)的生烴演化，二者相互影響?；陧搸r巖石類型特征、有機(jī)質(zhì)類型和有機(jī)質(zhì)孔的演化史[27-32]以及礦物類型和主要礦物的成巖演化序列綜合分析，認(rèn)為WF2—LM4筆石帶（五峰組—龍馬溪組底部）硅質(zhì)頁巖和含灰硅質(zhì)頁巖為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，其成因機(jī)制可以概括為“多藻控?zé)N源、生硅控格架、協(xié)同演化控儲(chǔ)層”。

5.1.1 多藻控?zé)N源

WF2—LM4筆石帶硅質(zhì)頁巖的成烴生物以多細(xì)胞藻類為主、單細(xì)胞藻類為輔（圖7），多細(xì)胞藻類有較強(qiáng)的生烴能力和生成有機(jī)質(zhì)孔的能力[13]，豐富的多細(xì)胞藻類決定了該頁巖段具有較高的TOC，生成較多的有機(jī)質(zhì)孔，并形成三維連通的孔隙網(wǎng)絡(luò)，有利于頁巖氣的賦存和產(chǎn)出。

5.1.2 生硅控格架

圖6 涪陵頁巖氣田JY1井五峰組—龍馬溪組頁巖成巖序列圖

圖7 涪陵頁巖氣田JY1井單細(xì)胞藻類和多細(xì)胞藻類照片

WF2—LM4筆石帶硅質(zhì)頁巖中生物成因硅的含量最高可達(dá)50%，呈微晶聚集體的形式充填在陸緣碎屑硅中間[14]，雖然降低了頁巖的原生孔隙，但起到抗壓實(shí)的作用。大量生物成因硅和少量草莓狀黃鐵礦與碎屑石英一起形成顆粒支撐格架，具有較強(qiáng)的抗壓實(shí)能力，保存了大量原始生孔隙，保證了干酪根的保存程度、充足的原油殘留量和天然氣裂解量，也為有機(jī)孔的保存提供了有效的格架保護(hù)，避免了其由于強(qiáng)烈壓實(shí)作用塌陷失孔。

5.1.3 協(xié)同演化控儲(chǔ)層

WF2—LM4筆石帶硅質(zhì)頁巖中多細(xì)胞藻類與生物成因硅具有良好的匹配關(guān)系，同時(shí)具備了豐富的多細(xì)胞藻類和具有強(qiáng)抗壓實(shí)能力的顆粒支撐格架，由于顆粒支撐格架的形成時(shí)間早于干酪根的最大生油期，在生油窗期，生成的原油在干酪根賦存或從干酪根中排出并運(yùn)移到相鄰的粒間和粒內(nèi)的礦物質(zhì)孔隙中，在油裂解階段，天然氣生成與有機(jī)孔的形成具有協(xié)同性和繼承性，這些因素共同決定了該段硅質(zhì)頁巖具有較高的有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育能力和儲(chǔ)氣能力。在威遠(yuǎn)和永川地區(qū)的含灰硅質(zhì)頁巖中，由于含有一定比例的碳酸鹽礦物，抗壓實(shí)能力弱，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的有利層段為低碳酸鹽礦物含量層段。硅質(zhì)頁巖中有機(jī)質(zhì)孔孔隙度介于4.4%～6.4%，約占總孔隙度（6%～8%）的55%～80%。

黏土質(zhì)頁巖主要發(fā)育在LM5—LM8筆石帶，具有生物成因硅含量低、黏土礦物含量高等特征，由于黏土礦物抗壓實(shí)能力弱，在原油最大生油期之前，未形成類似WF2—LM4筆石帶硅質(zhì)頁巖中由生物成因硅、黃鐵礦和碎屑石英組成的顆粒支撐格架，原生孔隙保存較少，干酪根壓實(shí)嚴(yán)重且原油殘留少。LM5及以上筆石帶黏土質(zhì)頁巖的成烴生物以單細(xì)胞藻類為主，單細(xì)胞藻類的生烴能力和生成有機(jī)質(zhì)孔的能力較低。黏土質(zhì)頁巖中有機(jī)質(zhì)孔隙度介于0.4%～3.5%，約占總孔隙度（4%～6%）的6%～58%。

WF2—LM4筆石帶硅質(zhì)頁巖、黏土質(zhì)頁巖在最大生氣時(shí)期生成大量有機(jī)質(zhì)孔，總孔隙度較大；而LM5及其以上筆石帶黏土質(zhì)頁巖在大量生氣階段有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育差，總孔隙度亦較低，導(dǎo)致兩段頁巖總孔隙度差異較大，后者成為非優(yōu)質(zhì)頁巖氣儲(chǔ)層。LM5及其以上筆石帶黏土質(zhì)頁巖在長(zhǎng)寧和威遠(yuǎn)地區(qū)多為直接蓋層，但在背斜構(gòu)造頁巖地層中，由于背斜核部的拉張膨脹和黏土礦物中伊利石含量的增加，增加了頁巖中黏土礦物晶間孔，總孔隙度也略有增加，對(duì)頁巖氣賦存和產(chǎn)出有利，如涪陵頁巖氣田焦石壩背斜高部位LM5—LM8筆石帶黏土質(zhì)頁巖氣藏具有一定的勘探開發(fā)潛力。

5.2 典型地區(qū)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的差異

在焦石壩、彭水和武隆等深水陸棚沉積區(qū)，五峰組—龍馬溪組底部頁巖（WF2—LM4筆石帶頁巖）碳酸鹽礦物含量低，在同生成巖階段和早成巖階段生物成因硅和黃鐵礦大量生成，并與陸源碎屑石英一起早于干酪根最大生油期形成顆粒支撐格架，保存了大量的原生孔隙，為干酪根和原油提供了大量賦存空間，保證了后期較多的頁巖氣和有機(jī)質(zhì)孔的生成，已被涪陵頁巖氣田的勘探開發(fā)所證實(shí)。

彭水地區(qū)和武隆地區(qū)由于抬升時(shí)間較早，遭受表生成巖作用改造，頁巖氣散失較早，儲(chǔ)層也遭受一定程度的改造，在彭水地區(qū)可見碳酸鹽礦物溶蝕孔，說明遭受大氣淡水淋濾作用較強(qiáng)，但由于碳酸鹽礦物含量較低，溶蝕作用不強(qiáng)，并未形成碳酸鹽礦物溶蝕進(jìn)一步加劇大氣淡水淋濾的“惡性循環(huán)”。五峰組—龍馬溪組底部硅質(zhì)頁巖厚度較大，形成的頁巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層亦較厚，有一定的抗破壞能力，但由于抬升導(dǎo)致的裂縫開啟且裂縫封閉時(shí)間較晚，頁巖氣散失時(shí)間較長(zhǎng)[42]，導(dǎo)致現(xiàn)今成常壓狀態(tài)，但仍具備一定儲(chǔ)氣和產(chǎn)氣能力，為常壓頁巖氣藏，如武隆向斜LY1井累計(jì)生產(chǎn)頁巖氣0.3h108m3（截至2019年12月，累計(jì)生產(chǎn)4 年），預(yù)測(cè)最終累計(jì)采氣量（EUR）大于0.5h108m3。

平橋地區(qū)、丁山地區(qū)和南川地區(qū)處于深水沉積區(qū)邊緣，雖然早期膠結(jié)物生物成因硅和黃鐵礦與川東地區(qū)具有類似的演化特征，但由于五峰組—龍馬溪組底部?jī)?yōu)質(zhì)頁巖層段（WF2—LM4筆石帶）的厚度較?。↗Y8井厚度為12 m，JY1井厚度為25 m），單井測(cè)試產(chǎn)量一般較高，但EUR較低（JY8井的預(yù)測(cè)EUR為0.5h108m3，低于JY1井的預(yù)測(cè)EUR為1.2h108m3），整體開發(fā)效果略差。

與焦石壩背斜WF2—LM4硅質(zhì)頁巖比，威榮、永川等地區(qū)的頁巖層段生物成因硅含量略低，碳酸鹽礦物含量略高，剛性礦物主要為陸緣碎屑石英和碳酸鹽礦物，碳酸鹽礦物的抗壓實(shí)能力弱，加之在成巖早期黏土礦物和碳酸鹽礦物生成，頁巖膠結(jié)程度強(qiáng)，原生粒間孔隙保存有限，頁巖生油期提供的賦存空間較少，滯留液態(tài)烴較少，后期裂解的天然氣量和有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育數(shù)量亦較少。因此，頁巖氣勘探要尋找低碳酸鹽礦物、高生物硅含量的層段。雖然該地區(qū)五峰組—龍馬溪組底部?jī)?yōu)質(zhì)頁巖的厚度（WF2—LM4筆石帶含灰硅質(zhì)頁巖）比JY1井?。╓Y1井小于5 m，YY1井為16 m），但由于位于四川盆地內(nèi)，保存條件較好，該地區(qū)頁巖氣井的測(cè)試產(chǎn)量均較高，但最終產(chǎn)量不高。如，WY1井和YY1井投產(chǎn)4年的累計(jì)產(chǎn)量分別為0.25h108m3和0.38h108m3。

6 結(jié)論

1）頁巖巖石類型和礦物成巖演化對(duì)頁巖氣儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型、特征和儲(chǔ)層演化具有重要的控制作用，生物成因硅在早成巖階段形成，有利于頁巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的形成，其中硅質(zhì)頁巖、含灰硅質(zhì)頁巖的有機(jī)質(zhì)孔隙最為發(fā)育，儲(chǔ)集能力也最強(qiáng)，是目前勘探開發(fā)的主要頁巖巖石類型。

2）WF2—LM4筆石帶（五峰組—龍馬溪組底部）硅質(zhì)頁巖和含灰硅質(zhì)頁巖具有“多藻控?zé)N源、生硅控格架、協(xié)同演化控儲(chǔ)層”的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層成因機(jī)制：①多藻控?zé)N源：以多細(xì)胞藻類為主的成烴生物，控制了生烴量和有機(jī)質(zhì)孔生成量；②生硅控格架：大量生物成因硅、少量草莓狀黃鐵礦與陸源碎屑石英一起形成顆粒支撐格架，保存了大量原生孔隙，并保證了原油殘留量和天然氣裂解量，也為有機(jī)孔的保存提供了有效的保護(hù)格架；③協(xié)同演化控儲(chǔ)層：多細(xì)胞藻類與生物成因硅良好的匹配和演化關(guān)系，決定了較高的有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育能力和賦氣能力。

3）五峰組—龍馬溪組的頁巖氣勘探開發(fā)應(yīng)尋找WF2—LM4筆石帶中硅質(zhì)頁巖、含灰硅質(zhì)頁巖厚度大的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層較發(fā)育的地區(qū)。同時(shí)，還需考慮保存條件的影響，優(yōu)選保存條件較好的地區(qū)。

致謝：文章中引用了中國(guó)石化石油勘探開發(fā)研究院、中國(guó)石化勘探分公司、中國(guó)石化江漢油田分公司和中國(guó)石化華東油氣分公司等單位的寶貴資料，在此深表謝意！