舒志國，周 林，李 雄，劉皓天，曾 勇，謝洪光，姚明君，王艷春

(中國石化 江漢油田分公司 勘探開發(fā)研究院，湖北 武漢 430070)

自2012年焦頁1HF井實(shí)現(xiàn)五峰組-龍馬溪組頁巖氣的商業(yè)開發(fā)以來[1-3]，中國陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了涪陵、長寧、昭通、威遠(yuǎn)、威榮和永川等海相頁巖氣田[4-8]。頁巖氣的儲(chǔ)量和產(chǎn)量的大幅增長，極大地改變了國內(nèi)能源格局，也有效緩解了中國長期以來面臨的油氣供應(yīng)短缺的問題[9-11]。然而，當(dāng)下中國頁巖氣勘探開發(fā)的成功僅局限于四川盆地及周緣志留系的海相頁巖，隨著勘探開發(fā)的不斷深入，頁巖氣穩(wěn)產(chǎn)、增儲(chǔ)的壓力日趨急迫[9-13]。這不僅需要我們進(jìn)一步深化志留系頁巖地質(zhì)工程一體化評(píng)價(jià)，擴(kuò)大志留系海相頁巖氣的勘探開發(fā)戰(zhàn)果[14-16]，更需要我們解放思想、放開視野，盡快實(shí)現(xiàn)志留系向新領(lǐng)域、新層系的拓展[9,17-19]。

中、新生界以來中國四川盆地侏羅系自流井組、鄂爾多斯盆地三疊系延長組、渤海灣盆地古近系沙河街組和松遼盆地白堊系青山口組等均沉積了大套的陸相暗色泥頁巖，具有分布面積廣、資源規(guī)模大等特點(diǎn)[9,20-23]，是頁巖氣勘探開發(fā)的重要接替領(lǐng)域。早在2011年前后川東北的元壩地區(qū)、川東的復(fù)興地區(qū)(中國石化涪陵北區(qū)塊及周緣，下文統(tǒng)稱復(fù)興地區(qū))和建南地區(qū)就在自流井組東岳廟段、大安寨段和千佛崖組(涼高山組)的頁巖段見到良好油氣顯示并測試獲得了一定產(chǎn)量的油氣流[24-27]，但陸相頁巖粘土礦物含量高，縱橫向非均質(zhì)性強(qiáng)，熱演化程度差異大，普遍呈現(xiàn)油氣同出等特征成為了一直制約四川盆地侏羅系陸相頁巖邁出有效開發(fā)步伐的關(guān)鍵問題[28-31]。

2018年3月，中國石化充分借鑒涪陵海相頁巖氣田的勘探開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，組織各下屬分公司加大新區(qū)新層系頁巖氣勘探力度[9]，江漢油田積極響應(yīng)集團(tuán)公司號(hào)召，迅速開展了復(fù)興地區(qū)侏羅系的資料復(fù)查與潛力評(píng)價(jià)工作，于2018年9月份部署實(shí)施了復(fù)興地區(qū)第一口專門針對東岳廟段陸相頁巖氣的風(fēng)險(xiǎn)探井——涪頁10井。2019年初涪頁10井完鉆，對東岳廟段“穿鞋戴帽”獲取了75.6 m的巖心，鉆井過程中東岳廟段油氣顯示活躍，測井解釋各類頁巖氣層50余米。2019年6月，優(yōu)選東岳廟段東一亞段④小層(厚度6.5 m，有機(jī)碳含量TOC2.11%，孔隙度6.11%，滲透率0.127×10-3μm2，含氣性好)為穿行靶窗開展水平井鉆探工作，同年底完成了水平井鉆探和1 531 m水平段的壓裂。2020年3月底完成涪頁10HF井放噴測試，獲得了日產(chǎn)氣5.58×104m3，日產(chǎn)油17.6 m3的工業(yè)油氣流，取得了復(fù)興地區(qū)東岳廟段陸相頁巖氣勘探的重大突破。涪頁10HF井的鉆探意義不僅僅在于取得了東岳廟段陸相頁巖氣的勘探突破、極大推進(jìn)了四川盆地陸相頁巖氣的勘探開發(fā)進(jìn)程，更為重要的是獲取了東岳廟段典型陸相頁巖相關(guān)特征參數(shù)、揭示了一種特殊油氣藏類型——頁巖凝析氣藏、探索了一套高粘土礦物含量陸相頁巖的壓裂改造工藝、極大地豐富了中國頁巖氣勘探的理論和實(shí)踐。本文旨在通過對復(fù)興地區(qū)東岳廟段頁巖沉積分布、原生品質(zhì)、含氣性以及流體性質(zhì)和氣藏特征等的分析，以期明確東岳廟段陸相頁巖凝析氣藏的地質(zhì)特征，并從地質(zhì)條件、地表?xiàng)l件、保存特征、可改造性、壓裂工藝和排采制度等方面探討復(fù)興地區(qū)陸相頁巖氣的勘探開發(fā)前景，以期為復(fù)興地區(qū)、乃至國內(nèi)外相似地質(zhì)背景的陸相頁巖氣的勘探開發(fā)提供依據(jù)與借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

四川盆地的侏羅系是一套既含油又含氣的重要含油氣層系，其油氣發(fā)現(xiàn)始于20世紀(jì)50年代末期[24-25,28-31]，至今經(jīng)歷了源外找油、近源找油和進(jìn)源找油3個(gè)階段[21]。早中侏羅世，四川盆地主體以濱淺湖-半深湖相沉積為主，縱向上經(jīng)歷了4次湖侵，自下而上形成了自流井組珍珠沖段、東岳廟段、大安寨段和涼高山組涼二段4套富有機(jī)質(zhì)頁巖。其中自流井組大安寨段發(fā)育介殼灰?guī)r和灰黑色頁巖，源儲(chǔ)配置關(guān)系好，被普遍認(rèn)為勘探潛力最大，勘探程度也相對最高[32-34]。東岳廟段時(shí)期四川盆地的沉積中心主要位于川東的梁平—廣安—涪陵一帶，暗色泥頁巖有機(jī)質(zhì)豐度較高，分布面積相對較廣，但因整體厚度不大，且缺少常規(guī)油氣藏的儲(chǔ)層條件，而較少得到關(guān)注。近年來，隨著非常規(guī)油氣勘探的持續(xù)火熱，江漢油田調(diào)整思路、轉(zhuǎn)變方向，從頁巖油氣勘探角度出發(fā)通過近十年來持續(xù)不斷地在侏羅系陸相頁巖油氣中的實(shí)踐探索，最終獲得了復(fù)興地區(qū)東岳廟段陸相頁巖油氣的勘探突破。復(fù)興地區(qū)位于四川盆地東部，主體處于重慶梁平、墊江和豐都境內(nèi)，在構(gòu)造上隸屬四川盆地川東高陡斷褶帶萬縣復(fù)向斜，主要處于被北東向大天池背斜帶和方斗山背斜帶所夾持的區(qū)域內(nèi)，發(fā)育梁平、高安、拔山寺、大堡場和忠縣5個(gè)向斜和黃泥塘、芶家場和大池干3個(gè)背斜，背斜高陡核部主要出露二疊系和三疊系，向斜寬緩主要出露侏羅系(圖1，圖2)

圖1 川東復(fù)興地區(qū)構(gòu)造位置(a)和地層出露情況(b)

圖2 川東復(fù)興地區(qū)萬縣復(fù)向斜過涪頁10井剖面

2 氣藏地質(zhì)特征

2.1 巖性組合特征

東岳廟段沉積時(shí)期復(fù)興地區(qū)經(jīng)歷了一次較大規(guī)模的湖侵，沉積了一套濱淺湖-半深湖相灰黑色泥頁巖夾薄層介殼灰?guī)r，區(qū)域厚度為60～70 m[27-28]。結(jié)合巖心觀察、測井響應(yīng)和全巖分析等資料，區(qū)內(nèi)東岳廟段地層可進(jìn)一步細(xì)分為3個(gè)亞段7個(gè)小層，其中：東一亞段為灰黑色頁巖夾薄層的介殼灰?guī)r，厚28 m，包括①，②，③和④ 4個(gè)小層；東二亞段為灰黑色泥質(zhì)灰?guī)r，厚6.5 m，對應(yīng)第⑤小層；東三亞段為深灰色和灰黑色的塊狀泥巖，厚27 m，包括⑥和⑦ 2個(gè)小層(圖3)?？傮w上研究區(qū)東岳廟段沉積水體經(jīng)歷了由淺至深再至淺的變化過程，東一亞段自下而上水體環(huán)境逐漸變深，介殼灰?guī)r夾層的規(guī)模和數(shù)量逐漸較少，至④小層水體深度達(dá)到最大(圖4)，隨后水體環(huán)境迅速變淺，沉積了東二亞段的泥質(zhì)灰?guī)r和東三亞段的泥巖。平面上東岳廟段半深湖區(qū)主要位于復(fù)興地區(qū)北部，頁巖厚度在25～30 m左右。

圖3 川東復(fù)興地區(qū)自流井組東岳廟段地層綜合柱狀圖

圖4 川東復(fù)興地區(qū)東一亞段頁巖巖心及薄片顯微照片

2.2 有機(jī)地化特征

評(píng)價(jià)頁巖的地化指標(biāo)主要有3個(gè)：有機(jī)質(zhì)類型、有機(jī)質(zhì)豐度和有機(jī)質(zhì)成熟度。烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型是有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量指標(biāo)，決定了其生油氣能力[35]。復(fù)興地區(qū)6口井30余塊樣品的干酪根碳同位素測試分析和顯微組分分析資料表明東岳廟段有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ1型和Ⅱ2型為主，同時(shí)含量少量的Ⅰ和Ⅲ型。32塊樣品中3.1%的樣品碳同位素δ13C小于-28‰，34.4%的樣品δ13C介于-28‰～-26‰，50.0%的樣品δ13C介于-26‰～-24‰，12.5%的樣品δ13C大于-24‰。有機(jī)質(zhì)顯微組分整體以鏡質(zhì)體為主，平均含量在62%左右；惰性組次之平均為26%左右；貧氫次生組分含量平均值為12%左右。

有機(jī)質(zhì)碳含量是表征有機(jī)質(zhì)豐度最直接參數(shù)，有機(jī)碳含量越高，有機(jī)質(zhì)豐度越大，其生烴潛力越大。84塊樣品的測試結(jié)果表明東岳廟段有機(jī)碳含量最低為0.16%，最高為4.04%，含量超過2.00%的占比10.60%，1.00%～2.00%的占比53.00%(圖5)，縱向上，受沉積環(huán)境控制，有機(jī)碳含量表現(xiàn)出與巖性的明顯相關(guān)性：東一亞段頁巖有機(jī)碳含量高，各小層平均有機(jī)碳含量均超過1.50%，且自①至④小層隨著水體深度的增大有機(jī)碳含量增大；東二亞段泥質(zhì)灰?guī)r有機(jī)碳含量明顯低于東一亞段頁巖，一般為1.00%～1.50%，平均1.23%；東三亞段的泥巖有機(jī)碳含量進(jìn)一步減小，普遍在0.50%左右(圖5)。有機(jī)質(zhì)成熟度是描述有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的熱力反應(yīng)程度，達(dá)到一定的熱演化階段后有機(jī)質(zhì)才開始降解生烴，且在不同熱演化階段，其產(chǎn)烴能力和產(chǎn)物有所不同[36]。東岳廟段泥頁巖鏡質(zhì)體反射率介于1.23%～2.09%間，整體上有機(jī)質(zhì)演化至高成熟階段，處于凝析油-濕氣的生成階段。

圖5 川東復(fù)興地區(qū)自流井組東岳廟段有機(jī)碳分布(a)和平均值(b)

2.3 巖石礦物學(xué)特征

泥頁巖的礦物組成不僅對頁巖儲(chǔ)集物性、油氣的賦存狀態(tài)，還對后期的壓裂和排采有著重要影響[37]。長英質(zhì)類的脆性礦物含量影響著頁巖可改造性和壓裂縫網(wǎng)的復(fù)雜性[37-39]；粘土礦物含量具有較好的吸附性，是頁巖含氣性主要控制因素之一[40-41]；長石、碳酸鹽類礦物易被有機(jī)酸溶蝕形成次生溶蝕孔隙，對儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能起到關(guān)鍵作用[40-41]。綜合巖心觀察描述、顯微鏡下觀察、全巖及粘土礦物衍射等資料：東一亞段頁巖礦物組分以粘土礦物和石英為主，其次為碳酸鹽礦物，見少量長石和黃鐵礦(表1)；41個(gè)樣品的實(shí)測粘土礦物含量46.1%～68.4%，平均為60.3%，石英含量16.1%～35.2%，平均為25.7%，鉀長石含量0～2.2%，平均為1.0%，斜長石含量2.1%～4.2%，平均為3.1%，方解石含量0～23.8%，平均為6.5%，白云石含量0～8.7%，平均為0.7%，黃鐵礦含量0～5.1%，平均1.0%?？v向上來看，各小層礦物類型及組分含量差異不大，自下而上從①小層—④小層粘土礦物和長英質(zhì)礦物含量略有減小，碳酸鹽含量和黃鐵礦含量略有增加(表1)。

表1 川東復(fù)興地區(qū)東岳廟段礦物成分含量統(tǒng)計(jì)

東二亞段巖性以灰黑色泥質(zhì)灰?guī)r為主，礦物組分以碳酸鹽為主，其次為粘土礦物和石英，見少量長石和黃鐵礦(表1)。8個(gè)樣品的實(shí)測粘土礦物含量16.3%～37.3%，平均26.6%，石英含量17.8%～26.1%，平均為20.8%，長石類型主要為斜長石，含量在1.3～2.6%，平均2.0%，方解石含量34.0%～59.6%，平均為44.8%，白云石含量為1.9%～5.7%，平均3.7%，黃鐵礦含量0～3.3%，平均1.4%。

東三亞段巖性為深灰色和灰黑色塊狀泥巖，礦物組分以粘土礦物和石英為主，其次為碳酸鹽巖，長石含量較低，不含黃鐵礦(表1)，26個(gè)樣品的實(shí)測粘土礦物含量39.5%～67.0%，平均55.4%，石英含量18.0%～34.3%，平均29.9%，長石主要為斜長石，含量2.0%～4.8%，平均為2.5%，方解石含量1.2%～27.8%，平均9.8%，白云石含量0～9.9%，平均2.2%。

2.4 儲(chǔ)集特征

儲(chǔ)集物性和孔隙類型對頁巖油氣的賦存和滲流有著重要影響[42]。50余個(gè)樣品飽和流體法測定的東岳廟段孔隙度最小值1.64%，最大值7.67%，各小層平均值3.84%～6.98%，滲透率最小值0.044×10-3μm2，最大值0.376×10-3μm2，各小層平均值(0.083～0.219)×10-3μm2(圖6)，整體表現(xiàn)出較好的儲(chǔ)集性能。30余塊樣品的氬離子掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)：東岳廟段泥頁巖孔隙類型多樣，無機(jī)孔、有機(jī)孔和裂縫均見發(fā)育。有機(jī)質(zhì)孔主要見于無定形固體瀝青內(nèi)部，孔徑在數(shù)個(gè)納米至數(shù)百納米(圖7a—c)。無機(jī)孔主要包括粘土礦物間線狀孔隙、黃鐵礦晶間孔、方解石溶蝕孔和少量長石溶蝕孔，其中，尤以粘土礦物間線狀孔隙和方解石溶蝕孔最為典型。粘土礦物層間線狀孔隙主要有兩種存在形式，一是見于層狀、絲縷狀粘土礦物與有機(jī)質(zhì)集合體的邊緣(圖7e，i)，二是以粘土礦物層間孔、縫的形式出現(xiàn)(圖7h，i)，孔徑在數(shù)個(gè)納米至數(shù)個(gè)微米之間；方解石溶蝕孔在東一亞段頁巖中普遍可見，③和④小層最為發(fā)育，主要是因方解石礦物被有機(jī)酸部分或全部溶蝕而形成，電鏡下菱形方解石的形態(tài)清晰可見，孔徑一般數(shù)百納米至數(shù)微米，大者十幾微米(圖7d—f)。泥頁巖中裂縫對頁巖油氣富集和運(yùn)移起著至關(guān)重要的作用，復(fù)興地區(qū)構(gòu)造相對穩(wěn)定，東岳廟段泥頁巖中宏觀裂縫不發(fā)育，僅在鏡下見到少量微米級(jí)張性裂縫與納米級(jí)的有機(jī)質(zhì)收縮縫(圖7d，e，h)。

圖6 川東復(fù)興地區(qū)自流井組東岳廟段孔隙度(a)和滲透率(b)特征

圖7 川東復(fù)興地區(qū)東一亞段儲(chǔ)集空間類型

從總體儲(chǔ)集特征來看，東三亞段泥巖儲(chǔ)集物性要略優(yōu)于東一亞段頁巖，但從儲(chǔ)集空間類型來看，東三亞段泥巖有機(jī)質(zhì)豐度低，有機(jī)孔欠發(fā)育，主要是以粘土礦物層間孔和縫為主，而東一亞段頁巖中有機(jī)質(zhì)孔普遍發(fā)育，且微米級(jí)的方解石溶蝕孔(有機(jī)質(zhì)含量高和有機(jī)酸溶蝕作用強(qiáng))普遍可見，更有利于頁巖氣的賦存和富集。

2.5 含氣性特征

含氣性評(píng)價(jià)是評(píng)估泥頁巖是否具有商業(yè)開采價(jià)值的最直接參數(shù)，包括定性和定量兩個(gè)方面[34]。定性評(píng)價(jià)主要基于鉆井過程中使用的鉆井液性能、油氣顯示、井涌和溢流等事件，以及鉆井取心時(shí)巖心表面氣泡溢出情況和浸水實(shí)驗(yàn)的情況來定性判斷含氣性好壞；定量評(píng)價(jià)主要是針對巖心開展現(xiàn)場解析氣的測定和損失氣的恢復(fù)進(jìn)而計(jì)算含氣量[43]。涪頁10HF井水平段鉆進(jìn)時(shí)使用的鉆井液密度為(1.80～1.94)g/cm3，1 531 m水平段全烴值平均9.26%，甲烷平均6.41%，水平段鉆進(jìn)過程中，多次發(fā)生氣侵，期間節(jié)流循環(huán)35次，且均點(diǎn)火成功，火焰高度1～10 m不等，展示出東一亞段頁巖具有較好的含氣性(圖8)。然而借鑒海相頁巖解析氣的測定和損失氣的恢復(fù)方法實(shí)測的東岳廟段含氣量較低，與氣測顯示涪頁10HF測試產(chǎn)量等數(shù)據(jù)并不匹配，實(shí)測含氣量最小為0.27 m3/t，最大僅1.61 m3/t，初步分析認(rèn)為這可能與東岳廟段陸相頁巖大孔和介孔占比多，以及滲透性較好有關(guān)，巖心出筒過程中損失氣量要高于海相頁巖所致，適用于陸相頁巖含氣性定量測試方法可能還需要進(jìn)一步開展探索。

圖8 川東復(fù)興地區(qū)涪頁10HF井浸水實(shí)驗(yàn)(a)及放噴點(diǎn)火照片(b)

2.6 流體性質(zhì)與氣藏特征

流體與油氣藏的形成和演化密切相關(guān)，流體的物理化學(xué)性質(zhì)和動(dòng)力學(xué)特征決定了油氣藏性質(zhì)，是油氣藏開發(fā)方案和開采策略編制的重要依據(jù)[44]。中國海相頁巖產(chǎn)出層系古老，熱演化程度高，均已達(dá)到過成熟演化階段，表現(xiàn)為干氣氣藏的特征[3,7,44]。而四川盆地侏羅系陸相頁巖熱演化程度低，生產(chǎn)過程中大多油氣同出，相態(tài)復(fù)雜，給陸相頁巖油氣的開采帶來較大挑戰(zhàn)[21,24-25]。復(fù)興地區(qū)東岳廟段前期僅在興隆3側(cè)1井進(jìn)行了中途試氣，相關(guān)資料較少，流體性質(zhì)和氣藏特征等不甚明朗。此次在涪頁10HF井東岳廟段測試過程中進(jìn)行了系統(tǒng)的取樣分析，對流體性質(zhì)和氣藏類型等進(jìn)行了初步研究。涪頁10HF井井下6個(gè)保壓取樣樣品的氣體組分分析結(jié)果表明，東岳廟段天然氣組分中CH4含量81.9%，C4+含量小于3.0%，不含H2S；20 ℃時(shí)，原油密度0.775 2 g/cm3，50.6 ℃時(shí)動(dòng)力粘度為1.68 mPa·s，原油石蠟指數(shù)4.59，庚烷35.26%，原油全烴色譜分析表明，正構(gòu)烷烴分布范圍nC2—nC36，呈單峰型分布，無奇偶優(yōu)勢，主峰碳為nC11，OEP值為1，∑nC21-/∑nC22+值為8.12，∑nC8-/∑nC(2—36)值為0.25，明顯具有凝析油的特征。井底取得流體的露點(diǎn)壓力為46.07MPa，p-t相圖符合常規(guī)凝析氣藏特征(圖9)，這也與放噴求產(chǎn)時(shí)的氣油比(1 243～3 142 m3/m3)，以及依據(jù)流體特征所判別的氣藏類型一致。涪頁10HF井壓裂改造后求得的地層壓力系數(shù)在1.93左右，推測其原始地層壓力系數(shù)在1.70左右，為異常高壓系統(tǒng)，綜合分析認(rèn)為復(fù)興地區(qū)東岳廟段為中深層、高壓及不含硫化氫的頁巖凝析氣藏。

圖9 川東復(fù)興地區(qū)東岳廟段頁巖凝析氣藏p-t相

3 勘探開發(fā)前景

3.1 復(fù)興地區(qū)東岳廟段具有形成大型油氣藏的物質(zhì)基礎(chǔ)

涪頁10鉆揭東岳廟段含氣泥頁巖厚度為61.5 m，其中東一亞段優(yōu)質(zhì)頁巖為28.0 m，平面上復(fù)興地區(qū)東一亞段頁巖厚度穩(wěn)定，一般為25.0～30.0 m。有機(jī)地化研究表明，東岳廟段頁巖有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ1型和Ⅱ2型，以生油為主，并具有一定的生氣潛力[45]，巖石熱解分析測定的生烴潛量均在2 mg/g 以上，實(shí)測有機(jī)質(zhì)含量基本在1%以上，最大可達(dá)4.04%，顯示出較大的生烴潛力。頁巖中無機(jī)孔和有機(jī)孔均見發(fā)育，且相對于海相頁巖，具有以方解石溶蝕孔和粘土礦物層為典型特征的無機(jī)孔占比相對較高、介孔和大孔占比相比較高的特征，實(shí)測孔隙度平均值超過4%，滲透率平均值超過0.1×10-3μm2，具備較好的儲(chǔ)集性和滲透性。多口鉆井揭示復(fù)興地區(qū)東岳廟段整體油氣顯示活躍，涪頁10浸水實(shí)驗(yàn)測試巖心表面氣泡持續(xù)密集溢出，水平井鉆進(jìn)多次節(jié)流循環(huán)點(diǎn)火成功，均指示東岳廟段具有較好的含氣性。初步分析表明東岳廟段陸相頁巖有機(jī)碳含量低，微孔占比少，儲(chǔ)層中游離氣的占比接近80%，且主要儲(chǔ)集在無機(jī)孔中。

綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為，東岳廟段泥頁巖原生品質(zhì)好，含氣性好，其中東一亞段為最有利的勘探層段，④小層有機(jī)質(zhì)豐度最高、物性和含氣性最好為最優(yōu)甜點(diǎn)層。目前初步估算復(fù)興及周緣地區(qū)東岳廟段有利勘探開發(fā)區(qū)面積近3 000 km2，資源量1.5×1012m3，同時(shí)該區(qū)侏羅系大安寨段和涼高山組沉積環(huán)境與東岳廟段類似，發(fā)育一定厚度的暗色泥頁巖，具備多層系立體勘探的潛力和形成大型陸相頁巖油氣藏的物質(zhì)基礎(chǔ)。

3.2 復(fù)興地區(qū)具備開展大規(guī)模頁巖氣開發(fā)的有利條件

構(gòu)造方面，復(fù)興地區(qū)主體位于川東隔擋式褶皺帶，呈北東向展布，包括梁平向斜、拔山寺向斜、大堡場向斜、高安向斜、忠縣向斜、黃泥塘背斜、芶家場背斜和大池干背斜8個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元，總體呈現(xiàn)“背斜窄陡、向斜寬緩”的特征[26-27]，背斜核部侏羅系出露地表(圖1b)，向斜核部地層平緩，傾角在0°～5°，區(qū)內(nèi)整體構(gòu)造穩(wěn)定，僅在拔山寺向斜北部發(fā)育一系列北西向小斷層，斷距一般小于50 m，向上斷至侏羅系涼高山組頂部，向下消失于三疊系雷口坡組。

地表?xiàng)l件方面，復(fù)興地區(qū)為低山、丘陵地貌，地面海拔300～600 m，區(qū)內(nèi)交通便利、水系發(fā)達(dá)。埋深方面，向斜主體區(qū)東岳廟段埋深介于2 200～2 950 m?？傮w上，復(fù)興地區(qū)構(gòu)造穩(wěn)定保存條件好、地表和埋深條件優(yōu)越，具有開展大規(guī)模頁巖油氣開發(fā)的有利條件。

4 面臨的挑戰(zhàn)和對策

4.1 東岳廟段粘土礦物含量高,可壓性較差

基于41塊樣品的全巖X衍射資料，東一亞段頁巖粘土礦物含量平均在60%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于五峰組-龍馬溪組的30%，且從28塊樣品的粘土礦物組分來看，東一亞段粘土礦物中以敏感性的伊蒙間層和伊利石為主，兩者占粘土礦物的相對含量超過60%，占絕對含量的36%左右(圖10)。力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究表明東岳廟段陸相頁巖巖石破壞強(qiáng)度較弱，破壞形式單一，往往呈單一斜面剪切破壞，未見層理面的開啟，而五峰龍馬溪組海相頁巖多呈現(xiàn)一條主剪切裂縫+若干層理縫的破裂模式，裂縫形態(tài)相對較復(fù)雜[46-47]?？偟膩砜矗鄬τ诤Ｏ囗搸r，東岳廟段陸相頁巖粘土礦物含量高，塑性強(qiáng)，可壓性較差，難以形成復(fù)雜縫網(wǎng)。針對以上特征，主要采用以“擴(kuò)體積、增密度、強(qiáng)支撐、抑膨脹”手段，以“縫控儲(chǔ)量最大化”為核心的“高密布縫體積改造” 的壓裂工藝，對涪頁10HF井1 531 m水平段進(jìn)行壓裂改造(圖11)，壓后評(píng)估認(rèn)為：涪頁10HF井壓裂施工順利，各項(xiàng)施工參數(shù)符合預(yù)期，改造強(qiáng)度高；微地震檢測表明水平段改造縫長平均在170 m左右，改造縫寬在50 m左右，改造逢高在60 m左右；從改造效果和最終的試氣結(jié)果來看，基本到達(dá)了預(yù)期目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了對東岳廟段陸相頁巖的有效改造。

圖10 川東復(fù)興地區(qū)東岳廟段粘土礦物組成

圖11 川東復(fù)興地區(qū)東岳廟段陸相頁巖壓裂改造思路

4.2 頁巖凝析氣藏合理的開發(fā)方式需要開展探索

凝析氣藏是指在原始高溫高壓條件下的烴類氣體，會(huì)因壓力降低而凝結(jié)出液態(tài)石油的一種特殊的油氣藏類型[48-49]。中國此類油氣藏主要見于雅克拉、大澇壩、白廟、雅哈和春曉等幾個(gè)常規(guī)砂巖儲(chǔ)層中[48-50]，未見有頁巖層系中的凝析氣藏的報(bào)道，國外頁巖層系中的凝析氣藏也僅在伊格福特、都沃內(nèi)和馬塞勒斯等少數(shù)幾個(gè)層系中有所發(fā)現(xiàn)[51-53]。目前無論是常規(guī)儲(chǔ)層中的凝析氣藏還是頁巖中的凝析氣藏，采用的開發(fā)方式主要有衰竭式開發(fā)和保壓式開發(fā)兩種[48-49,53]，衰竭式開發(fā)要求原始地層壓力要遠(yuǎn)高于露點(diǎn)壓力且凝析油的含量較低，而當(dāng)凝析油含量較高時(shí)一般采取保壓的方式開發(fā)，其開發(fā)早期的投入相對較大[48-49,53]。從涪頁10HF井保壓取樣分析結(jié)果來看，復(fù)興地區(qū)東岳廟段原始地層壓力和露點(diǎn)壓力的差值僅為2.41 MPa，試氣過程中壓力下降較快，測得凝析油的含量高達(dá)538.2 g/m3，可能并不適合采用衰竭式開采。但考慮到涪頁10HF井長水平段水平井規(guī)模壓裂后放噴初期油、氣和水三相同出，產(chǎn)量、壓力與含水率變化大，受壓力和流態(tài)等的影響，關(guān)于地層流體相態(tài)認(rèn)識(shí)的可靠性還有待進(jìn)一步評(píng)估，且目前復(fù)興地區(qū)東岳廟段頁巖凝析氣藏還未正式投入試采，油、氣產(chǎn)出規(guī)律并不清楚，合理的開發(fā)方式和生產(chǎn)制度等還有待持續(xù)探索。

5 結(jié)論

1)復(fù)興地區(qū)侏羅系自流井組東岳廟段發(fā)育濱淺湖-半深湖相暗色泥頁巖，其中東一亞段發(fā)育25～30 m厚的灰黑色頁巖夾薄層的介殼灰?guī)r，基于有機(jī)地球化學(xué)、巖石礦物學(xué)、儲(chǔ)集特征和含氣性特征分析表明，東一亞段頁巖具有有機(jī)質(zhì)類型好、有機(jī)質(zhì)豐度高、儲(chǔ)集物性好、介孔和大孔發(fā)育、油氣顯示活躍、粘土礦物含量高和可壓性差等特征。東岳廟段熱演化程度在1.23%～2.09%，整體處于凝析油-濕氣的生成演化階段，試氣過程中油氣同出，基于埋深、壓力和井下樣品的流體性質(zhì)分析、氣油比等資料判斷東岳廟段為中深層、高壓及不含硫化氫的頁巖凝析氣藏。

2)復(fù)興地區(qū)東岳廟段陸相頁巖原生品質(zhì)好、資源規(guī)模大，具有形成大型油氣藏的物質(zhì)基礎(chǔ)；區(qū)內(nèi)為低山和丘陵地貌，東岳廟段埋深適中，地層平緩，斷裂不發(fā)育，具備開展大規(guī)模頁巖氣開發(fā)的有利條件；東岳廟段粘土礦物含量高，可壓性較差，“高密布縫體積改造” 的壓裂工藝技術(shù)已基本實(shí)現(xiàn)對東岳廟段陸相頁巖的有效改造；東岳廟段為高壓力系數(shù)的頁巖凝析氣藏，油、氣產(chǎn)出規(guī)律不清，合理高效的開發(fā)方式需要持續(xù)開展探索。

3)基于對復(fù)興地區(qū)東岳廟段頁巖地質(zhì)特征等的研究和分析，建議加強(qiáng)區(qū)內(nèi)陸相頁巖氣賦存特征和富集主控因素研究，注重頁巖凝析氣藏原始流體特征與氣藏動(dòng)態(tài)特征分析，優(yōu)化鉆井和壓裂試氣工程工藝實(shí)現(xiàn)提速降本增效，加快推進(jìn)陸相頁巖凝析氣藏的試采進(jìn)度探索合理的排采制度。