川南地區(qū)龍馬溪組海相頁巖與川中地區(qū)大安寨段湖相頁巖儲(chǔ)層對(duì)比分析

李彥佑，戴鴻鳴

（西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川成都 610500）

頁巖油氣的開發(fā)在我國近幾年是研究熱點(diǎn)。四川盆地頁巖氣勘探已在川東南-川南海相下志留統(tǒng)、川東-川東北湖相下侏羅統(tǒng)泥頁巖層系獲得了商業(yè)發(fā)現(xiàn)和工業(yè)氣流[1]。本文通過對(duì)四川盆地海相下志留統(tǒng)龍馬溪組和湖相下侏羅統(tǒng)自流井組大安寨段泥頁巖層系頁巖儲(chǔ)層進(jìn)行對(duì)比，客觀評(píng)價(jià)海相、湖相頁巖油氣的儲(chǔ)層性能，探討頁巖油氣儲(chǔ)層的差異。

1 地質(zhì)背景

川南地區(qū)是我國重要的頁巖氣產(chǎn)區(qū)之一，它位于揚(yáng)子臺(tái)地內(nèi)的龍門山斷裂與城口-房縣斷裂帶南部，黔中古隆起北緣，龍馬溪組頁巖以黑色粉砂質(zhì)頁巖與碳質(zhì)頁巖為主，而川中地區(qū)東以華鎣山、西以龍泉山為界，北抵平昌、儀隴，南到資中-大足一線，發(fā)育一套內(nèi)陸湖相沉積，巖性為介殼灰?guī)r與黑色泥頁巖的不等厚互層[2]。

四川盆地的形成與演化，經(jīng)歷了海相和陸相沉積發(fā)展階段，在盆地發(fā)展早期，主要以海相碳酸鹽巖沉積為主，在盆地發(fā)展晚期，從晚三疊世開始主要以陸相碎屑巖沉積為主。根據(jù)盆地充填和相鄰大巴山構(gòu)造帶造山和隆升的關(guān)系，可將其劃分為4個(gè)演化階段：①早侏羅世到中侏羅世早期，盆周緣山系隆升幅度較小，物源供應(yīng)不充分，沉積以細(xì)粒沉積為主。②中侏羅世中晚期，北大巴山顯著抬升，并向盆地推進(jìn)，大巴山前緣大幅沉降，來自大巴山物源的沉積體向湖盆不斷推進(jìn)，構(gòu)成反粒序沉積。③晚侏羅世，北大巴山活動(dòng)平穩(wěn)，此時(shí)前陸盆地沉降中心遷移到川西坳陷區(qū)。④早白堊世到第三紀(jì)，南大巴山弧形斷褶帶活動(dòng)顯著，川中北緣前陸隆起進(jìn)一步

2 物性特征與有機(jī)地化特征

2.1 物性特征

根據(jù)測(cè)井資料解釋，龍馬溪組儲(chǔ)層段平均孔隙度3.2%，大安寨段儲(chǔ)層平均孔隙度2.39%。總的來說龍馬溪組頁巖儲(chǔ)層和大安寨段頁巖儲(chǔ)層是典型的致密儲(chǔ)層，但兩者相比，龍馬溪組儲(chǔ)層物性略好。

2.2 礦組組成

根據(jù)全巖礦物X 衍射結(jié)果表明，其主要礦物組分包含有石英、碳酸鹽、黏土礦物等，其中龍馬溪組樣品黏土平均含量為29.9%～38.7%，脆性礦物石英平均含量為28%～33.4%（圖1），大安寨段樣品黏土礦物含量平均值為40.3%，石英礦物含量平均值為41.3%，長(zhǎng)石礦物含量平均值為7.6%，碳酸鹽巖礦物含量平均值為8.3%，黃鐵礦等礦物含量平均值為2.5%（圖2），通過對(duì)比可以得出，兩者二者礦物組成相似，均以脆性礦物為主，但大安寨段樣品石英含量較高。

圖1 龍馬溪組頁巖礦物組成

圖2 大安寨段頁巖礦物組成

2.3 總有機(jī)碳（TOC）

總有機(jī)碳（TOC）可反映巖石的生烴潛力，是烴源巖豐度評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。來自研究區(qū)內(nèi)龍馬溪組與大安寨段的樣品TOC 測(cè)定實(shí)驗(yàn)表明，龍馬溪組10口井優(yōu)質(zhì)頁巖樣品的TOC值（圖3）分布在2.7%～3.4%，平均值為3.1%。大安寨段頁巖樣品的TOC 值分布在0.5%～4.27%，平均1.28%。

圖3 龍馬溪組優(yōu)質(zhì)頁巖TOC含量直方圖

2.4 有機(jī)質(zhì)成熟度

成熟度是表征有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的重要指標(biāo)，干酪根的鏡質(zhì)體反射率（Ro）是最直觀的表征有機(jī)質(zhì)成熟度的參數(shù)。過實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析，結(jié)合數(shù)據(jù)收集與整理，龍馬溪組頁巖有機(jī)質(zhì)成熟度整體較高，最高值4.46，最低值3.46，平均值4.04，處于過成熟生氣階段；大安寨段暗色頁巖有機(jī)質(zhì)成熟度整體不高，Ro 值介于0.64～1.81，平均值為1.24，整體處于高成熟階段。總的來說，龍馬溪組頁巖成熟度優(yōu)于大安寨段頁巖成熟度。

2.5 有機(jī)質(zhì)類型

有機(jī)質(zhì)類型是衡量烴源巖質(zhì)量的指標(biāo)，不同類型的有機(jī)質(zhì)生烴潛力不同且生成的產(chǎn)物也不同，生油門限值和生烴過程也有一定差別，這主要與有機(jī)質(zhì)的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)[3]。烴源巖有機(jī)質(zhì)類型可采用三類四分法或三類五分法，前人研究表明，陸海相生油在生烴原理和規(guī)律上沒有本質(zhì)區(qū)別，但在有機(jī)質(zhì)性質(zhì)和沉積的規(guī)模上表現(xiàn)出了生烴規(guī)模和生成油氣性質(zhì)的差異，因此，鑒別海、陸相油氣的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)就是有機(jī)質(zhì)類型。常用干酪根和生油巖熱解法劃分有機(jī)質(zhì)類型。利用干酪根劃分方案，龍馬溪組頁巖樣品類型以I 型有機(jī)質(zhì)為主；川中大安寨段頁巖樣品有機(jī)質(zhì)類型主要以II～I(xiàn)II 型為主。TOC ＞1%的樣品，通常具有較高的H/C 原子比和較低的O/C 原子比，而TOC ＜1%的樣品，其O/C 原子比一般較高，其生油潛力偏低。大安寨段有機(jī)質(zhì)成熟度演化區(qū)間較大，呈現(xiàn)由北向南同埋深降低的趨勢(shì)，稍遜于龍馬溪組海相頁巖地層I 型有機(jī)質(zhì)。

3 差異性原因討論

3.1 沉積背景

四川盆地及周緣晚奧陶世-早志留世區(qū)域上為克拉通臺(tái)內(nèi)凹陷沉積模式，在四川盆地南部到東部一帶發(fā)育穩(wěn)定的深水陸棚沉積，龍馬溪組便為其中一套海相沉積地層，海相頁巖有機(jī)質(zhì)豐度較高，為后續(xù)熱演化奠定物質(zhì)基礎(chǔ)，四川盆地早侏羅世沉積環(huán)境為印支晚幕運(yùn)動(dòng)后的扇三角洲-湖泊沉積，早侏羅世大安寨期和東岳廟期主要為最大湖進(jìn)期沉積，沉積環(huán)境受陸源碎屑物源的影響較小，作為湖相沉積的大安寨段頁巖有機(jī)質(zhì)豐度較龍馬溪組低，物質(zhì)基礎(chǔ)受限，熱演化程度亦受到影響[4-5]。

3.2 熱演化程度

隨著熱演化程度的增加，粒間孔和礦物顆粒粒內(nèi)孔隨著壓實(shí)作用以及成巖作用的改造，在熱演化程度達(dá)到一定階段后作用將變得不明顯，而有機(jī)孔隙則開始發(fā)育。有機(jī)孔的形成主要受干酪根類型、有機(jī)質(zhì)豐度及熱演化程度的控制。泥頁巖儲(chǔ)層孔隙在低成熟階段主要以原生基質(zhì)孔隙為主，隨著熱演化作用的進(jìn)行，原生基質(zhì)孔隙逐漸閉合，有機(jī)孔隙逐漸增多，在高成熟階段有機(jī)孔隙占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

龍馬溪組頁巖有機(jī)質(zhì)處于過成熟生氣階段主要發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔和黏土礦物間孔，大安寨段頁巖有機(jī)質(zhì)處于高成熟階段，有機(jī)孔發(fā)育較少，主要以微裂縫和礦物無機(jī)孔為主綜上，而有機(jī)質(zhì)孔成為有機(jī)質(zhì)在生烴排烴過程中所形成的孔隙，孔隙連通度較高。綜上，龍馬溪組頁巖儲(chǔ)集條件較大安寨段湖相頁巖優(yōu)越，有利于頁巖氣儲(chǔ)集[5-6]。

4 結(jié)論

基于前人資料與各項(xiàng)物化測(cè)試結(jié)果分析，龍馬溪組作為海相地層代表，其有機(jī)碳含量與孔隙度都由于湖相沉積的大安寨段。因有機(jī)碳含量與儲(chǔ)層的含氣呈正相關(guān)，同時(shí)熱演化程度影響后期有機(jī)質(zhì)孔的發(fā)育，進(jìn)而在儲(chǔ)層礦物組分相似的情況下，導(dǎo)致孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，影響儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間和氣體吸附能力。