李昌生，廖紀(jì)佳

（1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都 610500； 2.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川成都 610500）

四川盆作為我國海相頁巖氣勘探開發(fā)的主力盆地，隨著世界能源革命的不斷進(jìn)行，對頁巖氣的需求量越來越大，其地位越來越重要[1]?，F(xiàn)階段長寧、威遠(yuǎn)等地區(qū)中淺層頁巖氣已得到有效開發(fā)。深層頁巖氣較中淺層頁巖氣具有埋深大、面積廣、儲量豐富的特點(diǎn)，是未來頁巖氣開發(fā)的重點(diǎn)領(lǐng)域[2-3]。本文以川南瀘州區(qū)塊頁巖為研究對象，通過對巖心樣品的X射線衍射、孔隙度、含氣量等實(shí)驗(yàn)分析測試，對五峰組-龍一1亞段儲層特征和含氣性進(jìn)行研究，以期為瀘州區(qū)塊頁巖氣富集研究和勘探開發(fā)提供參考。

1 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)背景

瀘州區(qū)塊位于川中古隆起南斜坡和川東南拗褶帶之間的川南低陡構(gòu)造帶，由北向南發(fā)育雁行排列的梳狀背斜構(gòu)造[4]，東北部靠近構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶，整體發(fā)育相對緊閉的背斜和寬緩的向斜構(gòu)造，具有復(fù)式褶皺特點(diǎn)；同時區(qū)域斷裂多集中在背斜的翼部或背斜和向斜的轉(zhuǎn)折部位，受近東西向-北西西向擠壓和近南北向-北北東向擠壓構(gòu)造應(yīng)力場。從晚奧陶世沉積時期開始，受持續(xù)上升的黔中古陸和樂山-龍女寺古隆起的影響，四川盆地從早-中奧陶世的廣闊海域轉(zhuǎn)變?yōu)椤皟陕A一坳”的局限海域[5-6]。到早志留世龍馬溪期，隨著黔中隆起進(jìn)一步擴(kuò)大，川中水下古隆起進(jìn)一步隆升，使得瀘州區(qū)塊沉積水體進(jìn)一步加深，處于局限陸棚環(huán)境中心。

2 瀘州地區(qū)頁巖氣儲層特征

2.1 地層特征

川南瀘州地區(qū)上奧陶統(tǒng)五峰組至下志留統(tǒng)龍馬溪組整體為局限陸棚-還原環(huán)境，結(jié)合GR曲線形態(tài)（兩高夾一低）、TOC含量大小和各類化石為依據(jù)劃分地層，從下至上依次為五峰組、和龍一14，共5個小層。巖性以碳質(zhì)、泥質(zhì)和粉砂質(zhì)黑色、灰黑色頁巖為主，底部龍一11~龍一含大量筆石，筆石個體較大，對應(yīng)KM1-5筆石帶，不同小層之間厚度差異較大，研究區(qū)目的層段厚度在60~80m。由于瀘州區(qū)塊處于局限陸棚環(huán)境中心，在深水強(qiáng)還原條件下頁巖厚度較大，結(jié)合鉆井取芯資料，研究區(qū)五峰組底部普遍埋深介于3 500~4 500m，并由北向南逐漸變深。

2.2 地球化學(xué)特征

（1）有機(jī)質(zhì)豐度

有機(jī)質(zhì)豐度作為評價頁巖好壞的基本的參數(shù)，高有機(jī)質(zhì)，意味著頁巖生烴潛力較強(qiáng)和孔隙度較高。根據(jù)國外斯倫貝謝公司勘探開發(fā)實(shí)踐，將頁巖的TOC＞2.0%確定為下限值。通過對瀘州區(qū)塊五峰組-龍一1有機(jī)碳進(jìn)行測試統(tǒng)計，瀘州地區(qū)有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ型為主，總有機(jī)碳（TOC）介于0.19%~4.97%，平均2.78%。其中龍一1 4小層TOC為0.99%~3.29%，平均為2.31%；龍一1 3小層TOC為3.55%~4.97%，平均為4.26%；龍一1 2小層TOC為4.5%~3.74%，平均為4.23%；龍一1 1小層TOC為4.1%~4.32%，平均為4.28%；五峰組TOC為0.19%~4.09%，平均為2.37%。全井段統(tǒng)計，TOC大于2%的頁巖厚度占總厚度的82.7%，主要位于五峰組上部及龍一1下部。

（2）有機(jī)質(zhì)成熟度

瀘州地區(qū)頁巖埋深大，在高溫高壓條件下，熱成熟度較高。據(jù)前人研究表明上揚(yáng)子地區(qū)志留系頁巖平均熱成熟度（Ro）在2.5%以上，川南瀘州-宜賓-自貢地區(qū)，Ro值接近于1.8%。據(jù)有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，四川地區(qū)龍馬溪組頁巖埋藏深度變化大，Ro介于2.2%~4.0%。研究表明瀘州地區(qū)龍馬溪組熱成熟度值為1.8%~2.5%，根據(jù)Tissot生油理論，瀘州地區(qū)頁巖氣已處于高成熟度晚期-過成熟階段，以生干氣為主。

2.3 巖石礦物組成及巖相特征

（1）礦物組成

龍馬溪組頁巖常見礦物是石英、長石、碳酸鹽巖和黏土，還包含少量的黃鐵礦。通常石英、長石等脆性礦物含量高有利于提高頁巖的造縫能力和孔隙保存。通過瀘州地區(qū)五峰組-龍一1全巖XRD分析，石英含量為33%~53.3%，平均47.98%，黏土含量為15.6%~37%，平均25.12%，碳酸鹽巖含量為10.3%~ 26.8%，平均18.84%，長石含量為2.3%~8.1%，平均4.48%。硅質(zhì)礦物含量為41.1%~56.5%，脆性指數(shù)均值為52.02%，與美國已知含氣頁巖相似，揭示了該區(qū)頁巖具有良好的脆性特征。

（2）巖相特征

頁巖巖相識別及表征是研究頁巖的基本工作，本文采用王玉滿等提出法巖相三端元巖相劃分方案，以石英-長石質(zhì)礦物、碳酸鹽礦物和黏土礦物為三端元（圖1）。整體上五峰組-龍一1為黏土質(zhì)硅質(zhì)混合頁巖巖相和硅質(zhì)頁巖巖相。從小層來看，龍一11~龍一小層主要為硅質(zhì)頁巖巖相；龍一14小層則主要為黏土質(zhì)硅質(zhì)混合頁巖，其次為硅質(zhì)頁巖巖相和鈣質(zhì)硅質(zhì)混合頁巖巖相，五峰組則以硅質(zhì)頁巖為主體，其次為黏土質(zhì)硅質(zhì)混合頁巖。

圖1 瀘州地區(qū)頁巖礦物成分三端元圖

2.4 孔隙度特征

瀘州區(qū)塊深層頁巖儲層孔隙類型包括無機(jī)孔和有機(jī)孔，主要是以有機(jī)孔為主。據(jù)瀘州區(qū)塊3口評價井孔隙度統(tǒng)計結(jié)果可知，五峰組—龍一1亞段頁巖孔隙度在3.13%~6.24%，平均為4.9%，主要位于4%~6%，1小層和3小層孔隙度相對較高。瀘州地區(qū)龍馬溪組頁巖的高孔隙度特征，與硅質(zhì)頁巖巖相密不 可分。

2.5 含氣性特征

頁巖含氣量是對頁巖氣儲層評價的關(guān)鍵參數(shù)，通過現(xiàn)場解析實(shí)驗(yàn)?zāi)茌^準(zhǔn)確地得到地層頁巖的含氣量。通過對瀘205井五峰組—龍一1亞段36件巖心進(jìn)行模擬地溫，收集、計算解析氣量，再粉碎巖心加熱收集殘余氣，然后通過直線回歸法計算損失氣量，最后獲得地層巖心含氣量。結(jié)果顯示，龍一1亞段含氣量為1.40~5.77m3/t，平均為2.86m3/t，呈現(xiàn)出從下往上遞減趨勢。五峰組含氣量為0.53~4.92m3/t，平均為2.41m3/t，呈現(xiàn)出從上往下遞減趨勢。通過對瀘205井樣品含氣飽和度分析，五峰組—龍一1亞段頁巖含氣飽和度介于38.73%~89.59%，平均為70.3%，五峰組上部及龍一1亞段1~3小層含氣飽和度都在80%以上。

3 含氣量影響因素

通過對瀘205井五峰組-龍一1亞段頁巖含氣量和儲層特征進(jìn)行統(tǒng)計比較（圖2），分析含氣性的影響因素。有機(jī)質(zhì)（TOC）含量高的頁巖通常具有良好的含氣性，一方面TOC是頁巖氣形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，另一方面有機(jī)質(zhì)生烴產(chǎn)生大量納米級孔隙，提高頁巖氣的儲集能力。瀘205井含氣量與TOC具有明顯的正相關(guān)關(guān)系，線性斜率和相關(guān)性分別為1.105和0.7333。硅質(zhì)礦物對頁巖含氣性具有間接的控制作用，生物硅含量反映了有機(jī)質(zhì)的富集程度；硅質(zhì)礦物具有較高的硬度，能夠?qū)紫犊臻g起到一定的保護(hù)作用，從而間接控制頁巖的儲集能力。根據(jù)數(shù)據(jù)，硅質(zhì)礦物對含氣量控制作用不強(qiáng)，表現(xiàn)為弱正相關(guān)性。黏土礦物具有親水能力強(qiáng)的特點(diǎn)，不利于頁巖氣吸附，與含氣量具有一定的弱相關(guān)性。黃鐵礦含量低，對生烴潛力和儲集能力貢獻(xiàn)不大，無明顯相關(guān)性?？紫蹲鳛轫搸r氣的主要儲集空間，反映頁巖的儲集能力，與含氣量具有明顯的相關(guān)性。地層水通過侵占孔壁上親水的表面和占據(jù)孔隙空間影響頁巖的儲集能力，隨著含水量增大，含氣量降低，相關(guān)性系數(shù)為0.5325，具有良好的相 關(guān)性。

圖2 瀘州地區(qū)頁巖儲集性因素與頁巖含氣量關(guān)聯(lián)性

4 結(jié)論

川南瀘州地區(qū)五峰組-龍一1亞段頁巖普遍埋深在3 500~4 500m，總有機(jī)碳含量高，介于0.19%~4.97%，有機(jī)碳大于2%占80.56%，Ro在1.8%~2.5%，已達(dá)高-過成熟階段。目的層段巖相主要為黏土質(zhì)硅質(zhì)混合頁巖巖相和硅質(zhì)頁巖巖相，平均脆性指數(shù)為52.02%，具有良好的脆性特征?？紫抖仍?.13%~6.24%，平均為4.90%，孔隙性好。含氣量為0.53~5.77m3/t，平均為3.79m3/t，含氣飽和度在70%以上，頁巖氣含量豐富。瀘州地區(qū)五峰組-龍一1亞段頁巖含氣量與礦物含量無明顯相關(guān)性，主要受有機(jī)質(zhì)含量、孔隙度和含水飽和度影響。