陜南寧強地區漢頁1井五峰組-龍馬溪組黑色頁巖儲層特征

姬永濤 康少偉

(1.陜西天地地質有限責任公司，陜西 710054；2.陜西煤田地質油氣鉆采有限公司，陜西 710054)

中國頁巖氣資源量約為陸上常規天然氣資源量的2倍，具有良好的發展前景，隨著水平井鉆完井技術及分段壓裂技術的突破，頁巖氣資源的戰略地位逐漸為人們所重視。四川盆地及其周緣廣泛發育下志留統龍馬溪組-上奧陶統五峰組黑色頁巖，其具有厚度大、有機質豐度高、熱演化程度高的特點，中石油已于2010年在四川盆地威遠地區志留系獲得商業性氣流，證實了四川盆地五峰組-龍馬溪組頁巖是有利的勘探層系之一。然而，廣大盆緣地區頁巖氣勘探相對滯后，尚未發現工業性頁巖氣流，仍需進一步加強研究。本文以位于四川盆地西北緣陜南寧強地區的漢頁1井為對象，對其五峰組-龍馬溪組黑色頁巖層段的巖礦特征、物性條件及地球化學特征等儲層特征進行研究。

1 地質概況

陜南寧強地區構造位置位于上位于上揚子板塊北緣龍門山構造帶、漢南隆起及米倉山隆起的構造交接部位。漢頁1井位于寧強縣鐵鎖關鎮，構造上位于上揚子板塊北緣寧強向斜東部。

南華紀以后，揚子陸塊進入蓋層沉積階段，陜南寧強地區開始接受臺地相-淺海陸棚相穩定沉積；至印支期伴隨著華北板塊與華南板塊碰撞，揚子陸塊出現間歇性整體隆升剝蝕、海水逐漸退出，研究區進入陸內演化階段，形成揚子周緣沖斷褶帶的一部分。

區內地層區劃隸屬華南地層大區、上揚子地層區、米倉山-大巴山地層分區之寧強地層小區，以古生代地層為主體，存在少量中生代地層，中上志留統、泥盆系、石炭系在區內大面積缺失。

2 儲層特征

2.1 地層巖性

在揚子區，五峰組-龍馬溪組暗色頁巖外觀相似，僅依據巖石地層劃分難以縱向細分小層，因此，本文采用目前被廣大專家學者所認可的劃分方案，對五峰組-龍馬溪組暗色頁巖進行研究。

漢頁1井五峰組-龍馬溪組埋藏深度389.6～625.4m，厚235.8m。上部和下部為灰綠色頁巖，中部為灰綠色泥巖，多夾灰白色泥灰質薄層，底部為一套黑色、黑灰色頁巖，多見筆石化石(圖1)。

圖1 漢頁1井五峰組-龍馬溪組暗色頁巖層段筆石化石

2.2 巖礦特征

通過對漢頁1井巖心進行X-衍射全巖衍射分析，結果表明，漢頁1井五峰組-龍馬溪組暗色頁巖層段礦物組分以石英和粘土礦物為主，含少量長石、方解石、白云石和黃鐵礦(表1)。石英含量17%～64%，平均為33.25 %;粘土礦物含量17%～67%，平均為42.8%，以伊利石為主(圖2)，其次為綠泥石;長石含量3%～24%，平均為15%；碳酸鹽礦物含量較少，平均為5.2%。

表1 漢頁1井五峰組-龍馬溪組暗色頁巖礦物含量一覽表

續表

(圖a：×4000，絲片狀伊利石，見方解石；圖b：×4000，球狀黃鐵礦和絲片狀伊利石)圖2 漢頁1井五峰組-龍馬溪組暗色頁巖段掃描電鏡照片

2.3 物性條件

(1)孔隙類型

頁巖儲層的孔隙可分為基質孔隙和裂縫?；|孔隙有殘余原生孔隙、有機質生烴形成的微孔隙、粘土礦物伊利石化形成的微孔隙和不穩定礦物溶蝕形成的溶蝕孔隙等；裂縫主要是由構造運動或有機質生烴產生輕微超壓所形成的微裂縫。

根據掃描電鏡照片來看，漢頁1井五峰組-龍馬溪組黑色頁巖層段的孔隙類型主要有晶間孔、鑄?？滓约拔⒘芽p等(圖3)。

(圖a：×5000，1～5微米鑄模孔，周圍為絲片狀伊利石，見黃鐵礦；圖b：×10000，1～2微米晶間鑄模孔隙，周圍伊利石；圖c：×3200，2～8微米微縫隙，周圍為絲片狀伊利石和黃鐵礦單晶；圖d：×2600，片狀黑云母2～5微米晶間孔隙)圖3 漢頁1井五峰組-龍馬溪組暗色頁巖段孔隙類型

(2)比表面

首先，多一份美的體驗，打造一個美好家園。為班級群取一個積極向上的名字，挑選一張具有溫度的名片。一個群名字，一張群名片，向家長和學生傳遞一位教師的教育理念和情懷。

比表面是指單位體積巖石內孔隙總內表面積或巖石骨架的總表面積。巖石顆粒直徑是其比表面的主要影響因素，由于泥質顆粒非常細小，所以巖石中泥質含量越高則其比表面越大，其吸附能力也越強。

根據分析測試結果來看，該井五峰組-龍馬溪組下部黑色頁巖段比表面在11.47～21.76m2/g之間，平均為12.67m2/g，其比表面值較大，說明其具有較強的吸附能力，有利于頁巖氣藏的形成。

(3)孔、滲特征

通過實驗測試，漢頁1井五峰組-龍馬溪組下部黑色頁巖孔隙度在0.91%～4.13%，平均為1.79%；滲透率在(0.00035～0.00139)×10-3μm2，平均為0.00098×10-3μm2，其隙度較低、滲透條件較差，為典型的低孔低滲儲層。

3 地球化學特征

通過對漢頁1井五峰組-龍馬溪組富有機質泥頁巖層段進行樣品采集和室內分析測試工作，其地球化學特征主要從有機質類型、有機碳含量(Toc)、有機質成熟度(Ro)等幾個方面進行研究。

3.1 有機質類型

在不同沉積環境中，由不同來源的沉積物形成不同類型的有機質，其性質和生烴潛力差別很大，這種差異與有機質的化學組成和機構有關。

干酪根樣品分析結果表明：漢頁1井五峰組-龍馬溪組黑色頁巖層段干酪根類型主要為Ⅰ型(腐泥型干酪根)，主要來自藻類沉積物。干酪根組分主要為腐泥組，含量平均為92%；其次為惰質組和鏡質組，其平均含量分別為4.7%和3.29%；殼質組含量為0。

3.2 有機碳含量

有機碳含量(TOC)是指單位重量巖石中有機碳的重量，是評價烴源巖有機質豐度最重要的指標，可直接判斷烴源巖的生烴能力。

漢頁1井五峰組-龍馬溪組暗色泥頁巖段有機碳含量分布在0.21%～4.44%，平均為1.11%，其有機碳含量中等。

3.3 有機質成熟度

有機質成熟度(Ro)指沉積有機質在溫度、時間等因素的綜合作用下向石油和天然氣演化的程度。有機質成熟度是衡量烴源巖生烴能力的重要指標之一，也是評價一個地區或某一烴源巖系生烴量及資源前景的重要依據。

鏡質體反射率測試結果表明，漢頁1井五峰組—龍馬溪組暗色泥頁巖段鏡質體反射率最大為1.65%，最小為1.29%，平均為1.44%，說明其熱演化程度較高，已經進入熱成熟生氣階段。

4 結論

(1)漢頁1井五峰組-龍馬溪組為淺海陸棚相沉積，巖性以灰綠色頁巖、泥巖為主，黑色頁巖在底部比較發育；暗色頁巖層段礦物組分以石英和粘土礦物為主，含少量長石、方解石、白云石和黃鐵礦，脆性礦物含量平均在55%以上。

(2)漢頁1井五峰組-龍馬溪組黑色頁巖層段有機質類型主要為Ⅰ型干酪根；有機碳含量含量中等，平均為1.11%；鏡質體反射率平均為1.44%，熱演化程度較高，已經進入熱成熟生氣階段。

(3)漢頁1井五峰組-龍馬溪組黑色頁巖層段的孔隙類型主要有晶間孔、鑄?？滓约拔⒘芽p；其比表面值較大，平均為12.67m2/g，具有較強的吸附能力；孔隙度及滲透率比較低，為典型的低孔低滲儲層。

[1] 董大忠，高世葵，黃金亮，等.論四川盆地頁巖氣資源勘探開發前景[J].天然氣工業，2014,34(12):1-15.

[2] 黃玉珍，黃金亮，葛春梅，等.技術進步是推動美國頁巖氣快速發展的關鍵[J].天然氣工業，2009，29(5):7-10.

[3] 閆存章，黃玉珍，葛春梅，等.頁巖氣是潛力巨大的非常規天然氣資源[J].天然氣工業，2009，29(5):1-6.

[4] 鄒才能，董大忠，王社教，等. 中國頁巖氣形成機理、地質特征及資源潛力[J].石油勘探與開發，2010，37(6):641-653.

[5] 梁峰，拜文華，鄒才能，等.渝東北地區巫溪2井頁巖氣富集模式及勘探意義[J].石油勘探與開發，2016,43(3):350-358.

[6] 武瑾，梁峰，拜文華，等.渝東北地區下志留統龍馬溪組勘探前景[J].特種油氣藏，2015,22(6)：50-55.

[7] 陳旭，樊雋軒，張元動，等.五峰組及龍馬溪組黑色頁巖在揚子覆蓋區內的劃分與圈定[J].地層學雜志，2015,39(4)：351-358.

[8] 樊雋軒，MELCHIN M J，陳旭，等.華南奧陶一志留系龍馬溪組黑色筆石頁巖的生物地層學[J].中國科學,2012,42(1):130-139.