普光地區中侏羅統自流井組大安寨段頁巖氣資源潛力分析

桂 紅

（中國石化中原油田分公司勘探開發研究院，河南 濮陽 457000）

0 引言

頁巖氣作為一種非常規資源，已經得到眾多油氣公司、科研機構與高等院所的廣泛關注。隨著我國頁巖氣商業開發的陸續成功，陸相頁巖油氣、海陸過渡相頁巖氣也逐漸受到眾多非常規油氣工作者的青睞[1-2]。普光地區下侏羅統發育一套陸相自流井組大安寨段地層，泥頁巖分布范圍比較廣，基本全區都分布，而且發育十分穩定，具備良好的勘探開發地質條件，但是目前我國大部分學者對普光地區下侏羅統陸相頁巖氣的研究工作進展緩慢、程度不是十分深入，因此對該地區下侏羅統陸相頁巖氣資源潛力進行分析與研究是一項十分迫切和重要的工作。

本文研究工區為普光探區，位于四川盆地川東北地區川東斷褶帶東北段，目標層位是下侏羅統自流井組大安寨段。通過對大安寨段泥頁巖的儲層特征進行分析與研究，以此為基礎對該層段的頁巖氣資源潛力進行初步評價，從而為該地區下步頁巖氣勘探開發提供一定的技術支撐和參考。

1 區域地質背景

研究工區位于四川盆地的東北部，從構造上而言，位于川東斷褶帶的東北地區，為大巴山褶皺沖斷帶的雙重疊加構造區，在地質地貌上主要由一系列軸面傾向南東或北西的背、向斜及與之平行的斷裂組成，具有“三隆三坳”的構造格局，呈NNE和NE向展布[2-3]。

研究工區的下侏羅統自流井組陸相暗色泥頁巖發育比較好，分布在3個層段：①東岳廟段；②大安寨段；③珍珠沖段的上部，其中第二段發育比較好，而且分布面積非常大，另外，中部大二亞段的頁巖發育也十分穩定，厚度大約為15-25m。

2 含氣頁巖分布

根據研究工區目的層的野外露頭及過路井全烴分析可以看出，暗色泥頁巖分布面積十分大，而且全區發育也比較穩定。大安寨段暗色泥頁巖的分布十分穩定，連續性比較好，厚度大約為35-45m；大一亞段以互層為主，巖性主要有2種：①暗色泥頁巖；②灰色介殼灰巖，頁巖分布的面積比較小，而且連續性較差，也不是很穩定，同時累積厚度也比較小，大約為10-15m，僅分布于普光地區南部雷音鋪構造帶；大二亞段黑色頁巖縱向發育連續、平面展不穩定、連續，累積厚度介于15-25m之間，最大厚度27.5m，自北向南逐漸增厚。受到隆洼相間格局控制，向斜區大安寨段埋深普遍在2300-3600m，高陡帶大安寨段埋深普遍在500-2300m之間。

3 含氣頁巖地化特征

3.1 頁巖有機質豐度

沉積環境控制了巖石中有機質豐度高低，有機碳高值區往往代表了沉積中心，發育有大套、厚層的灰黑色-黑色頁巖。在湖泊沉積環境中，半深湖-深湖相是灰黑色頁巖發育的有利相帶[2-3]。有機質豐度不但是烴源巖生烴能力的評價指標，而且是對頁巖氣有利區以及有利層段進行優選的重要指標。對目的層段的泥頁巖有機碳含量進行分析，結果如表1（P291）所示。從表中可知：有機碳含量位于1.0-2.0%之間的樣品比例大于45%，有機碳含量大于2.0%的樣品比例達到15%。頁巖有機碳含量約為0.15-2.48%，平均為1.04%，屬于中等烴源巖，原始生烴的潛力也比較好。按根據國標：GB/T 31483-2015，普光地區大安寨段大二亞段為頁巖氣發育有利層段（圖1，291）。

表1 泥頁巖與Barnett頁巖礦物組成對比表

圖1 有機碳含量頻率直方圖

3.2 有機質類型及成熟度

如果泥頁巖的母質來源、有機質類型、熱演化階段都不相同，而有機質豐度一致，其生烴潛力以及產物性質都存在非常大的差異[3-4]。因此，要想科學認識頁巖氣的資源潛力，就應該對頁巖層段的有機質類型和熱演化程度進行分析與評價。一般而言，有機質類型的評價方法為干酪根顯微組成分析測試法。結合樣品測試的結果，大安寨段暗色泥頁巖的有機質類型主要分為 3種：①Ⅱ1型（占比20%）；②Ⅱ2型（占比72%）；③Ⅲ型，生油氣能力較強。

鏡質體反射率（Ro）是一種十分常用的標定烴源巖熱演化程度的重要指標，同時也是一種頁巖氣地質評價的重要指標[3-4]。根據樣品測試的結果可知，大安寨段鏡質體反射率（Ro）位于1.95-2.13%之間，平均為2.01%，位于高成熟-過成熟演化階段。

4 含氣頁巖礦物特征

在暗色泥頁巖及其薄夾層中，頁巖氣主要的存在形式有2種：①吸附態；②游離態。前者大部分都吸附于黏土礦物、有機質的表面，后者大部分賦存于各種孔隙、微裂縫之中。對于頁巖儲層而言，商業性頁巖氣藏受到多種因素的影響，如甲烷吸附性能、孔隙類型以及裂縫發育情況等，頁巖的礦物成分在很大程度上可以直接決定頁巖氣藏的豐度[4-5]。

海相龍馬溪組頁巖氣勘探開發實踐表明，有機質具備較大的微孔隙體積，且有機質含量通常與微孔（孔徑<2nm）呈正相關性，對頁巖氣的吸附性能也具有非常大的影響；而脆性礦物常常決定了巖石的可壓裂性，并且在壓裂改造過程中容易形成誘導縫、增大壓裂體積，進而提高頁巖氣藏的滲流能力，從而達到有效開發頁巖氣藏的目的。因此，頁巖儲層的礦物成分分析對頁巖氣的富集條件、資源評價以及壓裂改造措施評價均具有一定的輔助作用。

根據大安寨段X衍射實驗分析結果可知，該套頁巖礦物的主要組成為黏土礦物，石英及碳酸鹽次之，還存在比較少的長石、黃鐵礦等物質，整體來看，大安寨段頁巖碳酸鹽含量+長英質礦物含量超過50%，具備較好的壓裂改造條件（表1）。根據Barnett頁巖的開發經驗可知，頁巖氣層脆性礦物的含量>50%通常可以獲得比較好的壓裂改造效果和較高的產能水平，因此對比而言，普光地區大安寨段頁巖壓裂的潛力比較好。

5 結論

（1）普光地區自流井組大安寨段主要發育兩套暗色頁巖：①大一亞段；②大二亞段，頁巖的連續厚度>15m的分布面積比較大，并且往南頁巖的厚度逐漸增大，向斜區的埋藏深度主要為2300-3700m。

（2）大二亞段的總有機碳含量平均為1.04%，最高可達2.48%，屬于中等烴源巖，有機質類型主要為II型，鏡質體反射率（Ro）平均為2.01%，處于高成熟-過成熟的演化階段，具有良好的頁巖氣勘探潛力。

（3）大安寨段頁巖中脆性礦物含量平均為61%，礦物類型主要有2種：①石英；②碳酸鹽礦物，黏土礦物的含量平均為35%，具有比較好的壓裂潛力。