雷治安，曹玉，張海杰，劉達(dá)貴，吳萍，廖偉，羅彤彤，陳雷

川東南包鸞地區(qū)五峰組-龍馬溪組頁(yè)巖巖相特征

雷治安1，曹玉2，張海杰1，劉達(dá)貴2，吳萍2，廖偉1，羅彤彤2，陳雷3

（1.重慶頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，重慶 401121；2.中國(guó)石油川慶鉆探工程有限公司地質(zhì)勘探開(kāi)發(fā)研究院，成都 610051；3.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，成都，610500）

基于巖心、薄片以及分析測(cè)試數(shù)據(jù)，本文對(duì)川東南包鸞地區(qū)五峰組-龍馬溪組頁(yè)巖巖相進(jìn)行了研究。宏觀上，研究區(qū)五峰組-龍馬溪組發(fā)育5種宏觀巖相——凝灰質(zhì)頁(yè)巖相、角礫頁(yè)巖相、塊狀頁(yè)巖相、紋層狀頁(yè)巖相、云質(zhì)灰?guī)r相。定量研究發(fā)現(xiàn)：川東南包鸞地區(qū)五峰組-龍馬溪組發(fā)育6大類巖相（硅巖相、硅質(zhì)頁(yè)巖相、混合頁(yè)巖相、粘土質(zhì)頁(yè)巖相、粘土巖相以及灰質(zhì)頁(yè)巖相），11種小類巖相，其中研究區(qū)主要以富粘土硅質(zhì)頁(yè)巖相、混合硅質(zhì)頁(yè)巖相、粘土質(zhì)/硅質(zhì)頁(yè)巖相以及富硅粘土質(zhì)頁(yè)巖相這四類巖相為主；通過(guò)TOC、含氣量、孔隙度以及滲透率4個(gè)參數(shù)對(duì)不同頁(yè)巖巖相進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：硅巖相是研究區(qū)頁(yè)巖氣勘探的最有利巖相，其次為硅質(zhì)頁(yè)巖類的含粘土硅質(zhì)頁(yè)巖相和混合硅質(zhì)頁(yè)巖相；粘土質(zhì)/硅質(zhì)頁(yè)巖相和混合頁(yè)巖相中等，最差的巖相為粘土質(zhì)頁(yè)巖相和粘土巖相。

巖相；五峰組-龍馬溪組；頁(yè)巖；川東南

巖相是一定沉積環(huán)境中形成的巖石或巖石組合，它是沉積相的主要組成部分。對(duì)于海相頁(yè)巖而言，前期研究普遍認(rèn)為海相頁(yè)巖巖相具有均一性，但隨著研究的不斷深入，越來(lái)越多的學(xué)者發(fā)現(xiàn)海相頁(yè)巖的巖相具有明顯的非均質(zhì)性[1-5]。另外海相頁(yè)巖的巖相非均質(zhì)性直接影響氣源、儲(chǔ)集、賦存和保存條件并直接影響頁(yè)巖氣的勘探和開(kāi)發(fā)[6-11]，因此研究海相頁(yè)巖巖相特征對(duì)于找尋有利的頁(yè)巖氣勘探層段具有重要意義。本文以川東南包鸞地區(qū)的B201井為例，擬從宏觀和定量?jī)煞矫鎸?duì)川東南五峰組-龍馬溪組海相頁(yè)巖巖相進(jìn)行研究，并明確不同巖相的儲(chǔ)層參數(shù)特征，確定有利的頁(yè)巖巖相。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于重慶的涪陵包鸞地區(qū)。構(gòu)造區(qū)劃上，其總體處于四川盆地的東南緣，橫跨川東高陡褶皺帶和湘黔鄂沖斷帶，由一系列的NNE向的向斜和背斜組成。晚奧陶世末時(shí)期，由于都勻構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響導(dǎo)致黔中隆起和宜昌上升，同時(shí)江南雪峰隆起初步形成，在川中、黔中以及江南-雪峰三大古隆起的夾持下，在四川盆地的東北部、川東-鄂西以及川東南地區(qū)形成局限的陸棚沉積環(huán)境，沉積了一大套陸棚相的富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖（圖1）。因此，總體上來(lái)看，龍馬溪組時(shí)期上揚(yáng)子地區(qū)形成了“三隆夾一坳”的半閉塞滯流海盆，該欠補(bǔ)償?shù)娜毖跖璧貫楦挥袡C(jī)質(zhì)頁(yè)巖的形成提供了極為有利的條件[12]。

圖1 研究區(qū)位置圖（據(jù)文獻(xiàn)12、14、15修改）

在川東南地區(qū)，龍馬溪組與下伏的五峰組呈整合接觸，上部與石牛欄組、羅惹坪組及小河壩組呈整合接觸，厚158～600m。龍馬溪組主要為頁(yè)巖沉積，其中下部由富含有機(jī)質(zhì)的頁(yè)巖組成，同時(shí)富含筆石，如[13]。上部主要由粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖和泥灰?guī)r組成。

2 宏觀巖相特征

為了在宏觀上先對(duì)頁(yè)巖巖相進(jìn)行研究，在本次研究中，從沉積學(xué)的角度根據(jù)巖心宏觀特征、紋層及礦物對(duì)B201井五峰組-龍馬溪組的宏觀頁(yè)巖巖相進(jìn)行了研究，識(shí)別出了5種宏觀巖相——凝灰質(zhì)頁(yè)巖相、角礫頁(yè)巖相、塊狀頁(yè)巖相、紋層狀頁(yè)巖相、云質(zhì)灰?guī)r相。

2.1 角礫頁(yè)巖

該巖相主要以方解石和泥礫組成，裂縫大量發(fā)育，其基本均被方解石充填（圖2），主要為斷裂作用形成。該巖相主要發(fā)育于五峰組，龍馬溪組未見(jiàn)發(fā)育。

圖2 角礫頁(yè)巖宏觀及鏡下特征

圖3 云質(zhì)灰?guī)r宏觀及鏡下特征

圖4 塊狀頁(yè)巖宏觀及鏡下特征

2.2 云質(zhì)灰?guī)r

該巖相發(fā)育于五峰組頂部的觀音橋段，為淺水碳酸鹽巖沉積，成分以灰質(zhì)和云質(zhì)為主，粘土質(zhì)成分較少，該巖相內(nèi)可見(jiàn)一系列高角度裂縫發(fā)育，部分裂縫被方解石充填（圖3）。

圖5 紋層頁(yè)巖宏觀及鏡下特征

2.3 塊狀頁(yè)巖

該巖相為塊狀結(jié)構(gòu)，巖心及鏡下均不顯紋層，巖心上可見(jiàn)大量黃鐵礦結(jié)核以及黃鐵礦紋層發(fā)育，同時(shí)偶見(jiàn)部分水平裂縫，其內(nèi)部被方解石充填。鏡下觀察可見(jiàn)該巖相礦物成分主要為粘土顆粒以及硅質(zhì)顆粒，有機(jī)質(zhì)較為發(fā)育（圖4）。該巖相在五峰組和龍馬溪組內(nèi)均有發(fā)育。

2.4 紋層狀頁(yè)巖

該巖相以發(fā)育水平紋層為特征，水平紋層以粘土紋層和粉砂質(zhì)紋層互層為主，偶見(jiàn)黃鐵礦紋層、方解石紋層（圖5）。該類巖相在龍一1上部以上的地層較為常見(jiàn)。

2.5 凝灰質(zhì)頁(yè)巖

該類巖相在五峰組-龍一段均有發(fā)育，主要為火山灰作用混入頁(yè)巖沉積中形成，在宏觀巖心上偶見(jiàn)薄層凝灰質(zhì)紋層，鏡下可見(jiàn)紋層發(fā)育以及同生黃鐵礦和凝灰質(zhì)透鏡體（圖6）。

圖6 凝灰質(zhì)頁(yè)巖宏觀及鏡下特征

3 定量巖相劃分及其儲(chǔ)層特征

宏觀上的巖相研究可以對(duì)頁(yè)巖的宏觀沉積特征進(jìn)行研究，但是為了對(duì)巖相進(jìn)行定量研究，本次研究根據(jù)礦物成分定量對(duì)巖相進(jìn)行研究，可將頁(yè)巖劃分出7大類巖相，16小類巖相（圖7）。

根據(jù)礦物成分20%、50%和80%三個(gè)值，將頁(yè)巖劃分為硅巖、粘土巖、灰?guī)r、硅質(zhì)頁(yè)巖、粘土質(zhì)頁(yè)巖、灰質(zhì)頁(yè)巖以及混合頁(yè)巖7個(gè)大的巖相（圖7）。在7大巖相識(shí)別的基礎(chǔ)上進(jìn)一步將巖相細(xì)分為16個(gè)小類，分別是硅巖相、含灰硅質(zhì)頁(yè)巖相、混合硅質(zhì)頁(yè)巖相、含粘土硅質(zhì)頁(yè)巖相、灰?guī)r相、含粘土灰質(zhì)頁(yè)巖相、混合灰質(zhì)頁(yè)巖相、含硅灰質(zhì)頁(yè)巖相、粘土巖相、含灰粘土質(zhì)頁(yè)巖相、混合粘土質(zhì)頁(yè)巖相、含硅粘土質(zhì)頁(yè)巖相、粘土質(zhì)/灰質(zhì)頁(yè)巖相、粘土質(zhì)/硅質(zhì)頁(yè)巖相、混合質(zhì)頁(yè)巖相、灰質(zhì)/硅質(zhì)頁(yè)巖相（圖7）。

圖7 頁(yè)巖巖相劃分三端元圖及研究區(qū)巖相類型

川東南包鸞地區(qū)五峰組-龍馬溪組發(fā)育6大類巖相（硅巖相、硅質(zhì)頁(yè)巖相、混合頁(yè)巖相、粘土質(zhì)頁(yè)巖相、粘土巖相以及灰質(zhì)頁(yè)巖相），11種小類巖相，其中研究區(qū)主要以富粘土硅質(zhì)頁(yè)巖相、混合硅質(zhì)頁(yè)巖相、粘土質(zhì)/硅質(zhì)頁(yè)巖相以及富硅粘土質(zhì)頁(yè)巖相這四類巖相為主（圖7）。

針對(duì)不同的巖相，本次研究對(duì)其不同的頁(yè)巖氣地質(zhì)屬性進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：硅巖的TOC含量介于3.03%～5.52%，平均值為4.01%；含氣量介于1.43～1.94 cm3/g，平均值為1.71 cm3/g；孔隙度介于1.09%～1.71%，平均值為1.47%，滲透率為1.1×10-4~8.1×10-2mD，平均值為2×10-2mD。含粘土硅質(zhì)頁(yè)巖的TOC為0.11%～4.79%，平均值為2.36%；含氣量為0.36～2.63 cm3/g，平均值為1.03 cm3/g；孔隙度介于0.38%～3.05%之間，平均值為1.53%，滲透率為7×10-6～2.1×10-1mD，平均值為2.3×10-2mD?；旌瞎栀|(zhì)頁(yè)巖的TOC含量為0.39%～5.65%,平均值為2.33%；含氣量較低，介于0.31～1.93 cm3/g，平均值為1.0 cm3/g；孔隙度較高，介于0.41%~5.92%，平均值為1.64%；滲透率為1.8×10-5～1.5×10-1mD，平均值為9.5×10-3mD。含灰硅質(zhì)頁(yè)巖由于測(cè)試數(shù)據(jù)較少，其基本屬性不清楚。粘土質(zhì)/硅質(zhì)頁(yè)巖的TOC含量介于1.27%～2.45%，平均值為1.90；含氣量介于0.56～1.62 cm3/g，平均值為1.02 cm3/g；孔隙度介于1.06%～2.76%，平均值為1.94%；滲透率為2.1×10-4～1.7×10-2mD，平均值為6.3×10-3mD?；旌享?yè)巖的TOC介于0.5%～5.62%,平均值為1.53%；含氣量為0.6～1.64 cm3/g，平均值為1.0 cm3/g；孔隙度介于1.03%～2.56%，平均值為1.72%；滲透率為1.6×10-3～1.0×10-2mD，平均值為4.5×10-3mD。含硅粘土質(zhì)頁(yè)巖的TOC含量介于0.64%～4.39%，平均值為1.36%；含氣量為0.37～1.0 cm3/g，平均值為0.63 cm3/g；孔隙度為1.07%～2.97%,平均值為1.80%；滲透率為4.5×10-3～2.1×10-1mD，平均值為3.9×10-2mD。粘土巖的TOC含量介于0.55%～1.1%之間，平均值為0.83%；含氣量為0.62 cm3/g；孔隙度介于1.59%～2.92%，平均值為2.26%；滲透率為7.3×10-3mD（表1）。

表1 川東南包鸞地區(qū)五峰組-龍馬溪組不同巖相的頁(yè)巖氣地質(zhì)屬性特征表

注：表中數(shù)值表示法為：最小值-最大值/平均值

總體來(lái)看，研究區(qū)硅巖是頁(yè)巖氣勘探的最有利巖相，其次為硅質(zhì)頁(yè)巖類的含粘土硅質(zhì)頁(yè)巖和混合硅質(zhì)頁(yè)巖；粘土質(zhì)/硅質(zhì)頁(yè)巖和混合頁(yè)巖中等，最差的巖相為粘土質(zhì)頁(yè)巖和粘土巖。

4 結(jié)論

通過(guò)巖心、薄片以及測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)川東南包鸞地區(qū)五峰組-龍馬溪組頁(yè)巖巖心進(jìn)行了研究，主要得出了如下結(jié)論：

1）宏觀上，研究區(qū)五峰組-龍馬溪組發(fā)育5種宏觀巖相——凝灰質(zhì)頁(yè)巖相、角礫頁(yè)巖相、塊狀頁(yè)巖相、紋層狀頁(yè)巖相、云質(zhì)灰?guī)r相；

2）利用礦物成分的三端元進(jìn)行巖相定量研究發(fā)現(xiàn)，川東南包鸞地區(qū)五峰組-龍馬溪組發(fā)育6大類巖相（硅巖、硅質(zhì)頁(yè)巖、混合頁(yè)巖、粘土質(zhì)頁(yè)巖、粘土巖以及灰質(zhì)頁(yè)巖），11種小類巖相，其中研究區(qū)主要以富粘土硅質(zhì)頁(yè)巖、混合硅質(zhì)頁(yè)巖、粘土質(zhì)/硅質(zhì)頁(yè)巖以及富硅粘土質(zhì)頁(yè)巖這四類巖相為主；

3）通過(guò)TOC、含氣量、孔隙度以及滲透率4個(gè)參數(shù)對(duì)不同頁(yè)巖巖相進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：硅巖是研究區(qū)頁(yè)巖氣勘探的最有利巖相，其次為硅質(zhì)頁(yè)巖類的含粘土硅質(zhì)頁(yè)巖和混合硅質(zhì)頁(yè)巖；粘土質(zhì)/硅質(zhì)頁(yè)巖和混合頁(yè)巖中等，最差的巖相為粘土質(zhì)頁(yè)巖和粘土質(zhì)頁(yè)巖。

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Lithofacies of Shale of the Wufeng Formation-Longmaxi Formation in the Baoluan Region, Southeast Sichuan

LEI Zhi-an1CAO Yu2ZHANG Hai-jie1LIU Da-gui2WU Ping2LIAO Wei1LUO Tong-tong2CHEN Lei3

(1-Chongqing Shale gas exploration and Development Co. , Ltd., Chongqing 401121; 2- Institute of Geological Exploration and Development, Chuanqing Drilling Engineering Co. , Ltd., PetroChina, Chengdu 610051; 3-School of Earth Science and Technology, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500)

This paper has a discussion on lithofacies of shale of the Wufeng Formation-Longmaxi Formation in the Baoluan region, southeast Sichuan based on drill core, rock thin section observation and test data. Macroscopically, shale of the Wufeng Formation- Longmaxi Formation in the Baoluan region may be divided into 5 lithofacies such as tuffaceous shale facies, breccia shale facies, massive shale facies, laminated shale facies and dolomitic limestone facies. Quantitative study indicates that shale of the Wufeng Formation-Longmaxi Formation in the Baoluan region may be divided into 6 lithofacies such as silica-dominated shale facies, siliceous shale facies, mixed shale facies, argillaceous shale facies, clay-dominated shalefacies and lime shale faciesamong which clay-rich siliceous shale facies, mixed siliceous shale facies, argillaceous/siliceous shale facies and silica-rich argillaceous shale facies dominate. All lithofacies are evaluated by TOC content, total gas content, porosity and permeability. The results show that silica-dominated shale is the most potential shale for shale gas exploration, followed by siliceous shale (clay-rich siliceous shale and mixed siliceous shale), secondly the argillaceous/siliceous shale and mixed shale, the argillaceous shale and clay-dominated shale.

lithofacies; Wufeng-Longmaxi Formation; shale; southeast Sichuan

2020-10-10

雷治安（1967-），男，四川渠縣人，高級(jí)工程師，主要從事頁(yè)巖氣地質(zhì)勘探開(kāi)發(fā)方面科研和管理工作

P618.12

A

1006-0995（2020）04-0556-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2020.04.006