四川盆地儀隴—平昌地區(qū)侏羅系涼高山組頁(yè)巖油地質(zhì)特征及富集條件

白雪峰，李軍輝，張大智，王有智，盧雙舫，隋立偉，王繼平，董忠良

（1.中國(guó)石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島 266580；2.多資源協(xié)同陸相頁(yè)巖油綠色開(kāi)采全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江大慶 163712；3.中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，黑龍江大慶 163712）

0 引言

四川盆地侏羅系的石油勘探可以追溯到20 世紀(jì)50 年代［1-3］，以往研究認(rèn)為該區(qū)侏羅系自下而上發(fā)育珍珠沖段、東岳廟段、大安寨段、涼高山組和沙溪廟組等5 套油層［4-7］，且都具有儲(chǔ)層較致密、平面上分布不連片的特征，整體表現(xiàn)為“局部富集、裂縫控藏”［8-10］?！笆濉币詠?lái)，隨著非常規(guī)油氣理論的發(fā)展和國(guó)內(nèi)外致密油氣的勘探突破［11-14］，按照致密油勘探思路對(duì)四川盆地侏羅系開(kāi)展了新一輪研究，認(rèn)識(shí)到侏羅系致密油具有2 類成藏模式，一類是大安寨段的近源充注成藏，另一類是沙溪廟組的遠(yuǎn)源油藏，且這2 類油藏均發(fā)育裂縫-孔洞型、裂縫-孔隙型、裂縫型儲(chǔ)層，落實(shí)了億噸級(jí)的致密油富集區(qū)帶［15-17］，但一直沒(méi)有形成規(guī)模儲(chǔ)量接替區(qū)。2018 年以來(lái)，針對(duì)侏羅系涼高山組部署的探井在頁(yè)巖油勘探方面取得了突破性進(jìn)展，如大慶油田在平昌地區(qū)部署的平安1 井獲日產(chǎn)油112.8 m3，日產(chǎn)氣11.45×104m3；在龍崗地區(qū)部署的營(yíng)淺1 井日產(chǎn)油7.80 m3，日產(chǎn)氣3 934 m3，營(yíng)淺2 井日產(chǎn)油5.96 m3，日產(chǎn)氣4 225 m3［18-19］。中石化在復(fù)興地區(qū)部署的泰頁(yè)1 井獲日產(chǎn)油9.8 m3，日產(chǎn)氣7.5×104m3；元壩地區(qū)元壩9 井獲日產(chǎn)油16.6 m3，日產(chǎn)氣1.2×104m3；元頁(yè)3 井獲日產(chǎn)油15.60 m3，日產(chǎn)氣1.18×104m3［20-22］。這些勘探實(shí)踐表明涼高山組頁(yè)巖油氣勘探潛力大，是四川超級(jí)富氣盆地尋找規(guī)模石油儲(chǔ)量的重要領(lǐng)域。雖然四川盆地侏羅系頁(yè)巖油氣勘探已經(jīng)取得了重大進(jìn)展，但與鄂爾多斯盆地、渤海灣盆地頁(yè)巖油氣勘探相比，其研究程度較低，勘探領(lǐng)域研究還處于起步階段［23-26］。同時(shí)，由于四川盆地侏羅系沉積時(shí)期受大巴山造山運(yùn)動(dòng)的影響較大，整體處于前陸盆地構(gòu)造背景，其湖平面變化頻繁，頁(yè)巖油形成的地質(zhì)背景也更為復(fù)雜［27-29］。目前，對(duì)四川盆地涼高山組頁(yè)巖儲(chǔ)層的成藏要素特征還沒(méi)有開(kāi)展系統(tǒng)研究，頁(yè)巖油富集的主控因素也不明確，制約了該區(qū)進(jìn)一步勘探開(kāi)發(fā)。

以四川盆地儀隴—平昌地區(qū)平安1 井、營(yíng)淺1井、營(yíng)淺2 井和營(yíng)山6 井等涼高山組新鉆探井資料為基礎(chǔ)，綜合利用鉆井、巖心、測(cè)井、地球化學(xué)及生產(chǎn)測(cè)試資料，對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層的巖性、礦物成分、物性、含油性及油氣富集主控因素進(jìn)行分析，并劃分頁(yè)巖油的有利分布區(qū)，以期為該區(qū)的頁(yè)巖油氣勘探提供指導(dǎo)。

1 地質(zhì)概況

四川盆地是揚(yáng)子地臺(tái)的一個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元，在印支期具有盆地雛形，歷經(jīng)喜山期褶皺變形形成了現(xiàn)今構(gòu)造，可劃分為川北低緩構(gòu)造帶、川西低陡構(gòu)造帶、川中平緩構(gòu)造帶、川西南低褶構(gòu)造帶、川南低陡構(gòu)造帶和川東高陡構(gòu)造帶等6 個(gè)構(gòu)造單元［30］。儀隴—平昌地區(qū)處于川中平緩構(gòu)造帶與川北低緩構(gòu)造帶的過(guò)渡帶（圖1a）。盆地縱向上發(fā)育了20 多個(gè)含油氣層系，侏羅系是目前已發(fā)現(xiàn)的埋藏最淺的含油氣層系，地層遭受了一定程度的剝蝕，殘余厚度為2 000～3 000 m，埋深具有“南淺北深、東淺西深”的特征［31-32］。侏羅系自下而上劃分為5 個(gè)組，依次為自流井組、涼高山組、沙溪廟組、遂寧組和蓬萊鎮(zhèn)組，巖性均以碎屑巖為主，僅自流井組發(fā)育夾薄層介殼灰?guī)r。本文重點(diǎn)研究層段為下侏羅統(tǒng)涼高山組，埋深為1 285.56～1 495.56 m，厚度為210 m，按照沉積旋回劃分自下而上分為涼下段和涼上段（圖1b），其中涼下段厚度為60 m，涼上段厚度為150 m。

圖1 四川盆地構(gòu)造分區(qū)（a）及下侏羅統(tǒng)巖性地層綜合柱狀圖（b）Fig.1 Structural zoning（a）and stratigraphic column of Lower Jurassic（b）in Sichuan Basin

四川盆地侏羅系主要發(fā)育三角洲-湖泊沉積體系。早—中侏羅世，主要發(fā)育湖泊沉積，自流井組東岳廟段、大安寨段和涼高山組上段沉積時(shí)期發(fā)育3 期較大規(guī)模湖泛，沉積了多套暗色頁(yè)巖［4-5］，主要發(fā)育自流井組東岳廟段、大安寨段以及涼上段3 套烴源巖。東岳廟段沉積期為侏羅系第1 次湖盆擴(kuò)張期，該段巖性為黑色泥巖、頁(yè)巖夾少量薄層砂巖、介殼灰?guī)r，地層厚度約為40 m；大安寨段沉積期為侏羅系第2 次湖盆擴(kuò)張期，湖盆規(guī)模較大，水體較安靜，該段巖性主要為黑色頁(yè)巖、泥巖夾薄層介殼灰?guī)r，烴源巖厚度大、有機(jī)質(zhì)含量高，以往按照致密油勘探思路已經(jīng)對(duì)該段開(kāi)展了大量工作，并取得了較大進(jìn)展［8-9］；涼上段沉積時(shí)期為侏羅系第3 次湖盆擴(kuò)張期，湖盆受陸源碎屑影響較大，巖性主要為黑色頁(yè)巖、泥巖與灰色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖互層（圖1b）。

2 巖石學(xué)與礦物學(xué)特征

2.1 頁(yè)巖巖性礦物特征

儀隴—平昌地區(qū)近兩年新鉆探井侏羅系涼高山組的研究結(jié)果顯示，涼下段主要發(fā)育紫紅色泥巖，夾綠灰色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，以及少量紫紅色泥質(zhì)粉砂巖、褐灰色介殼灰?guī)r（圖2），巖心上可見(jiàn)暗紫色泥質(zhì)粉砂巖間雜綠灰色泥質(zhì)粉砂巖，揭示該時(shí)期湖平面動(dòng)蕩頻繁，經(jīng)歷一定的地層暴露（圖3a—3c）。涼上段中—下部巖性主要為黑色、灰黑色頁(yè)巖，夾薄層深灰色、灰色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖，頁(yè)巖厚度大，分布穩(wěn)定，是涼高山組頁(yè)巖分布的主要層段，高產(chǎn)井平安1 井的產(chǎn)油層就是涼上段中—下部。涼上段上部巖性主要為灰色、黑色頁(yè)巖，與灰色泥質(zhì)粉砂巖互層（圖2），巖心上可見(jiàn)灰色細(xì)砂巖、粉砂巖夾深灰色泥質(zhì)條紋（圖3d—3f），發(fā)育沙紋層理、脈狀層理；深灰色、黑色頁(yè)巖發(fā)育，見(jiàn)韻律層理、水平層理，夾灰色粉砂巖條帶（圖3g—3i），部分頁(yè)巖段發(fā)育頁(yè)理縫（圖3j），細(xì)砂巖中見(jiàn)小型波狀交錯(cuò)層理（圖3k）；鏡下照片可見(jiàn)泥質(zhì)粉砂巖（圖3l，3m）及紋層狀頁(yè)巖發(fā)育（圖3n，3o），整體上以細(xì)粒沉積為主，揭示涼上段沉積時(shí)期水動(dòng)力相對(duì)較弱。

圖2 四川盆地儀隴—平昌地區(qū)典型井營(yíng)山6 井侏羅系涼高山組綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive column of Jurassic Lianggaoshan Formation of well Yingshan 6 in Yilong-Pingchang area，Sichuan Basin

圖3 四川盆地儀隴—平昌地區(qū)侏羅系涼高山組典型巖心特征Fig.3 Typical core characteristics of Jurassic Lianggaoshan Formation in Yilong-Pingchang area，Sichuan Basin

整體而言，儀隴—平昌地區(qū)涼下段頁(yè)巖不發(fā)育，涼上段發(fā)育黑灰色頁(yè)巖，為涼高山組主力頁(yè)巖層系。其中涼上段下部頁(yè)巖單層厚度一般為2～5 m，最大可達(dá)9 m，黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.9%～54.9%，平均為35.0%；涼上段中部頁(yè)巖單層厚度一般為2～4 m，最大可達(dá)6 m，黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.6%～52.9%，平均為30.8%；涼上段上部頁(yè)巖單層厚度一般為1～4 m，黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.3%～41.8%，平均為22.7%，粉砂巖夾層厚度一般為0.1～2.0 m，最大可達(dá)7.0 m。涼上段自下而上頁(yè)巖厚度呈減小趨勢(shì)，而粉砂巖厚度逐漸增大，中—下部頁(yè)巖更發(fā)育。綜合分析可知，縱向上，涼高山組經(jīng)歷了涼下段濱湖—淺湖、涼上段中—下段深湖—半深湖及淺湖、涼上段上部三角洲前緣和淺湖的沉積環(huán)境變化，呈現(xiàn)早期低位，中期湖侵期湖盆逐步擴(kuò)大及水體變深，晚期高位水體變淺的沉積旋回，涼上段中—下部湖侵期頁(yè)巖最發(fā)育（圖2）；平面上，頁(yè)巖厚度向川東北方向呈增大趨勢(shì)，高值區(qū)位于儀隴—達(dá)州—合川地區(qū)，累計(jì)厚度為20～50 m，其中涼上段下部頁(yè)巖累計(jì)厚度一般為15～20 m，涼上段中部頁(yè)巖累計(jì)厚度一般為10～15 m，涼上段上部頁(yè)巖累計(jì)厚度一般為8～12 m。

研究區(qū)涼高山組頁(yè)巖組成礦物以黏土、石英和長(zhǎng)石為主，其中斜長(zhǎng)石質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般小于10.0%，碳酸鹽類礦物含量相對(duì)較低（圖4a），不同頁(yè)巖樣品中礦物成分含量的差異不大。黏土礦物主要由伊蒙混層、伊利石、高嶺石和綠泥石等組成，其中伊蒙混層含量最高，其次為綠泥石和高嶺石（圖4b）。脆性指數(shù)是指示巖石可壓性的關(guān)鍵參數(shù)之一，一般為石英與碳酸鹽礦物含量之和與石英、長(zhǎng)石、碳酸鹽礦物、黏土含量之和的比值。研究區(qū)涼高山組脆性指數(shù)為37.2%～71.0%，可壓性較好，有利于后期壓裂改造。

根據(jù)礦物含量，可將涼高山組頁(yè)巖分為長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖、鈣質(zhì)頁(yè)巖和黏土質(zhì)頁(yè)巖等3 種。其中長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖中Si 元素大面積分布，有紋層特征，石英含量較高，且顆粒粒徑大（圖4c）；黏土質(zhì)頁(yè)巖中Si 和Ca元素含量低，呈紋層狀分布，Al 元素含量高，以黏土礦物為主，碎屑粒徑小于長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖（圖4d）；鈣質(zhì)頁(yè)巖中Si 元素及Ca 元素呈紋層狀分布，具有典型生物介屑?xì)埡√卣鳎▓D4e）。除了頁(yè)巖外，涼高山組還發(fā)育黏土質(zhì)泥巖，整體無(wú)紋層，呈塊狀特征，Si 及Ca 元素含量低，黏土礦物含量高，碎屑（石英、長(zhǎng)石）顆粒粒徑比頁(yè)巖中的顆粒粒徑更?。▓D4f）。

2.2 頁(yè)巖有機(jī)地球化學(xué)特征

對(duì)研究區(qū)平安1 井、營(yíng)山5 井和營(yíng)山6 井等多口重點(diǎn)探井的327 個(gè)涼高山組頁(yè)巖樣品進(jìn)行分析可知，該套頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度高、類型好，TOC值為0.50%～3.39%，平均為1.30%，其中TOC值大于1.00% 的樣品數(shù)量占比超過(guò)60.0%，分布范圍達(dá)6 750 km2；TOC值大于2.00% 的樣品數(shù)量占比15.3%（圖5a）。涼上段下部頁(yè)巖在儀隴—平昌—合川地區(qū)均有分布，其有機(jī)質(zhì)含量高于中部和上部，涼上段下部、中部和上部頁(yè)巖TOC值分別為0.70%～3.39%（平均值為1.42%），0.50%～2.87%（平均值為1.09%）和0.69%～1.98%（平均值為0.76%），涼上段中部頁(yè)巖集中分布在儀隴—平昌地區(qū)，而上部頁(yè)巖主要分布在合川地區(qū)。涼高山組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ1和Ⅱ2型為主（圖5b），尤其在頁(yè)巖發(fā)育的深湖相沉積區(qū)內(nèi)，母質(zhì)類型以藻類和腐泥型為主，生油潛力巨大。

圖5 四川盆地儀隴—平昌地區(qū)侏羅系涼高山組頁(yè)巖地球化學(xué)特征指標(biāo)評(píng)價(jià)Fig.5 Evaluation of geochemical characteristics of shales of Jurassic Lianggaoshan Formation in Yilong-Pingchang area，Sichuan Basin

研究區(qū)涼上段頁(yè)巖鏡質(zhì)體反射率（Ro）為1.00%～1.90%，中部、北部地區(qū)發(fā)育的頁(yè)巖演化程度較高。有機(jī)地球化學(xué)綜合演化剖面（圖6）表明，在深度為1 700 m 處有機(jī)質(zhì)生烴轉(zhuǎn)化率（瀝青“A”/TOC）最大，有機(jī)質(zhì)大量轉(zhuǎn)化為烴類，對(duì)應(yīng)的Ro值約為1.00%。生排烴實(shí)驗(yàn)表明，在模擬溫為425 ℃時(shí)，Ro約為1.04%，生烴潛力最大，以吸附狀態(tài)為主；在模擬溫為450 ℃時(shí)，Ro值約為1.30%，總生油量和排出油量達(dá)到最大，主要原因?yàn)槲接驮谳^高成熟度下發(fā)生裂解轉(zhuǎn)化為游離油；當(dāng)模擬溫為475 ℃時(shí)，Ro約為1.70%，開(kāi)始大量裂解生氣。由此，初步確定Ro值為1.00%～1.70%為頁(yè)巖油大量生成的有利區(qū)間。

圖6 四川盆地儀隴—平昌地區(qū)侏羅系涼高山組頁(yè)巖地球化學(xué)參數(shù)演化特征Fig.6 Evolution characteristics of geochemical parameters of shales of Jurassic Lianggaoshan Formation in Yilong-Pingchang area，Sichuan Basin

3 物性與含油性特征

3.1 頁(yè)巖儲(chǔ)集特征

儀隴—平昌地區(qū)涼高山組頁(yè)巖的物性優(yōu)于粉—細(xì)砂巖和泥巖，頁(yè)巖孔隙度為0.91%～7.17%，平均值為3.10%；粉—細(xì)砂巖孔隙度為0.22%～5.60%，平均值為1.59%；泥巖孔隙度為0.70%～3.50%，平均值為1.62%（圖7a）。涼上段下部、中部和上部頁(yè)巖孔隙度分別為0.48%～7.17%（平均值為3.61%），0.20%～3.96%（平均值為1.50%）和0.22%～2.90%（平均值為1.38%）。涼下段孔隙度為0.20%～5.80%，平均值為1.68%，局部區(qū)域物性較好，但主體部分孔隙度一般小于1.00%（圖7b）。涼下段頁(yè)巖發(fā)育較差，以發(fā)育紫紅色泥巖與粉砂巖夾層為主，生烴能力差，且該段頂、底部巖性均較致密，具有遮擋作用，因此雖然局部發(fā)育儲(chǔ)層，但油氣無(wú)法運(yùn)移充注，勘探潛力差。

圖7 四川盆地儀隴—平昌地區(qū)侏羅系涼高山組巖石孔隙度特征Fig.7 Rock porosity characteristics of Jurassic Lianggaoshan Formation inYilong-Pingchang area，Sichuan Basin

儲(chǔ)集空間按成因類型，可分為無(wú)機(jī)成因孔（粒間孔、黏土礦物晶間孔、粒內(nèi)孔等無(wú)機(jī)孔隙為主）、有機(jī)成因孔和構(gòu)造縫［31］。研究區(qū)樣品分析結(jié)果顯示，涼高山組頁(yè)巖的儲(chǔ)集空間包括碎屑礦物顆粒間孔（圖8a）、有機(jī)質(zhì)孔（圖8b）和黏土礦物層間孔（圖8c）等，此外還發(fā)育較多的粒內(nèi)孔，包括方解石溶蝕孔（圖8d）、黃鐵礦晶間孔（圖8e）和生物體腔孔（圖8f）等。研究區(qū)無(wú)機(jī)成因孔和有機(jī)孔均有發(fā)育，以無(wú)機(jī)成因孔為主。

圖8 四川盆地儀隴—平昌地區(qū)侏羅系涼高山組頁(yè)巖孔隙類型Fig.8 Shale pore types of Jurassic Lianggaoshan Formation in Yilong-Pingchang area，Sichuan Basin

長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖的儲(chǔ)集空間主要為粒間微孔及粒緣微縫，孔徑為10～120 nm，主要為20～80 nm（圖9a—9c）。黏土質(zhì)頁(yè)巖粒間微孔較發(fā)育，其次為黏土礦物晶間孔、縫和黃鐵礦晶間孔，可見(jiàn)有機(jī)質(zhì)孔，整體面孔率低，孔徑中等—較小，一般為20～130 nm 和1 000～1 100 nm，主要為20～100 nm（圖9d—9f）。鈣質(zhì)頁(yè)巖主要發(fā)育生物體腔孔及溶蝕孔，孔徑相對(duì)較大，以微米級(jí)和毫米級(jí)孔隙為主，孔徑分布范圍大，為4～1 600 μm，主要為4～20 μm（圖9g—9i）。

圖9 四川盆地儀隴—平昌地區(qū)侏羅系涼高山組頁(yè)巖孔隙類型與孔隙結(jié)構(gòu)特征Fig.9 Shale pore types and pore structure characteristics of Jurassic Lianggaoshan Formation in Yilong-Pingchang area，Sichuan Basin

3.2 頁(yè)巖含油性特征

目前研究區(qū)涼高山組已有多口井獲得工業(yè)油流。平安1 井日產(chǎn)油112.8 m3，日產(chǎn)氣11.45×104m3，試采383 d，平均日產(chǎn)油13.5 m3、日產(chǎn)氣1.8×104m3，累產(chǎn)油5 100 m3、累產(chǎn)氣691×104m3；營(yíng)淺1 井日產(chǎn)油7.8 m3，日產(chǎn)氣3 934 m3；營(yíng)淺2 井日產(chǎn)油5.96 m3，日產(chǎn)氣4 225 m3。這些井的試油、試采結(jié)果均表明該套頁(yè)巖油具有整體連片、大規(guī)模發(fā)育、可長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)的特點(diǎn)。

營(yíng)淺1 井涼高山組頁(yè)巖現(xiàn)場(chǎng)熒光滴照實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，普遍可見(jiàn)淡黃色熒光，裂隙中可觀察到油膜，頁(yè)巖含油性整體優(yōu)于粉—細(xì)砂巖。平安1 井鏡下微觀含油性分析結(jié)果顯示，涼高山組頁(yè)巖中可見(jiàn)原油大量富集分布，且以輕質(zhì)組分為主，主要成分為熱解氣、汽油和部分煤油型組分，原油以零散狀、點(diǎn)狀分布于基質(zhì)或頁(yè)理縫中，局部呈團(tuán)塊狀富集（圖10）；頁(yè)巖含油性整體優(yōu)于粉—細(xì)砂巖，頁(yè)巖、粉砂巖的平均含油飽和度分別為2.30%和1.30%；該井的鉆井及原油分析結(jié)果顯示，涼高山組深度為2 880～3 100 m，Ro約為1.66%，原油密度低，為0.769 8 g/cm3，黏度為3.79 mPa·s，氣油比為1 015，品質(zhì)好，∑C21-/∑C22+烷烴含量相對(duì)較高，油質(zhì)較輕，具有較好的可動(dòng)性，整體與古龍頁(yè)巖油相似。合川地區(qū)潼深1 井涼高山組深度為1 200～1 400 m，Ro值為0.92%，原油密度為0.846 6 g/cm3，黏度為17.4 mPa·s，氣油比為44。

圖10 四川盆地儀隴—平昌地區(qū)平安1 井侏羅系涼高山組油氣組分分布特征Fig.10 Distribution characteristics of oil and gas components of Jurassic Lianggaoshan Formation of well Ping’an 1 in Yilong-Pingchang area，Sichuan Basin

以平安1 井、營(yíng)淺1 井等井為代表的儀隴—平昌地區(qū)涼高山組埋藏深度適中，成熟度中等，油氣產(chǎn)出有利，是目前主要勘探區(qū)。

二維核磁共振實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表明，巖相對(duì)含油性的控制作用十分明顯，長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖和黏土質(zhì)頁(yè)巖的含油性相當(dāng)，均優(yōu)于鈣質(zhì)頁(yè)巖，而頁(yè)巖的含油性優(yōu)于粉—細(xì)砂巖，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果與巖心熒光滴照實(shí)驗(yàn)和激光共聚焦實(shí)驗(yàn)結(jié)果均一致。此外，基于二維核磁共振圖譜（圖11）可知，粉—細(xì)砂巖孔隙中以羥基結(jié)合水和可動(dòng)水為主，含極少量類固體有機(jī)質(zhì)，而頁(yè)巖中類固體有機(jī)質(zhì)信號(hào)量較高，且具有明顯的油信號(hào)，揭示了涼高山組頁(yè)巖具有“自生自儲(chǔ)、原位富集”的特征。

圖11 四川盆地儀隴—平昌地區(qū)營(yíng)淺1 井侏羅系涼高山組不同巖相二維核磁特征Fig.11 Two-dimensional NMR characteristics of different lithofacies of Jurassic Lianggaoshan Formation of well Yingqian 1 in Yilong-Pingchang area，Sichuan Basin

4 頁(yè)巖油富集主控因素

4.1 前陸盆地過(guò)渡期弱沉降環(huán)境有利于頁(yè)巖沉積發(fā)育

四川盆地進(jìn)入陸相盆地演化階段后，沉降活動(dòng)主要受周緣米倉(cāng)山、大巴山、龍門山及雪峰山4 個(gè)造山帶多期次、非同步、異方位的逆沖推覆造山運(yùn)動(dòng)影響［2，33-34］，盆-山耦合過(guò)程及盆內(nèi)沉積中心的變化具有明顯的階段性，呈現(xiàn)典型的遷移特征（圖12a）。

圖12 四川盆地陸相階段沉降中心變化特征（a）及沉降史（b）（據(jù)文獻(xiàn)［35-36］修改）Fig.12 Changes in subsidence centers（a）and subsidence history（b）during continental stages in Sichuan Basin

晚三疊世處于印支晚期，龍門山原地隆升和北大巴山向盆內(nèi)推覆，盆地受到龍門山?jīng)_斷作用影響，首先在川西地區(qū)形成前陸盆地，川西地區(qū)平落4井和關(guān)基井的沉降史均表明其上三疊統(tǒng)沉積時(shí)具有快速沉降特征（圖12b），形成了上三疊統(tǒng)須家河組一段烴源巖，地層呈NW—SE 向展布，且厚度至SE 方向呈逐漸減小趨勢(shì)。早侏羅世處于燕山早期，盆地主要作用山系是米倉(cāng)山和大巴山，造山作用較弱或未發(fā)生明顯造山活動(dòng)，處于弱拉張階段，該時(shí)期盆地整體沉降平緩，川東北地區(qū)界牌1 井的沉降速率略大于川西地區(qū)（圖12b），主要發(fā)育下侏羅統(tǒng)深湖相沉積。中侏羅世處于燕山中期，南大巴山向盆內(nèi)推覆，造山作用較強(qiáng)，界牌1 井中侏羅統(tǒng)沉降量明顯大于其他井（圖12b），表明該時(shí)期盆地的沉降中心位于川東北地區(qū)，主要受大巴山活動(dòng)影響。晚侏羅世—早白堊世處于燕山晚期，古太平洋板塊向歐亞板塊俯沖，江南—雪峰構(gòu)造帶向川東南方向發(fā)生逆沖推覆，在川東南地區(qū)發(fā)育一系列的隔擋隔槽式褶皺，而盆地北部受秦嶺造山帶影響，龍門山北段發(fā)生隆升，關(guān)基井和魚1 井上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)沉降速率最大（圖12b）。

整體上，早侏羅世川西龍門山前陸盆地活動(dòng)已經(jīng)減弱，而川東大巴山前陸盆地剛剛開(kāi)始活動(dòng)，研究區(qū)涼高山組處于這2 期前陸盆地的過(guò)渡期，構(gòu)造沉降相對(duì)緩慢，湖盆穩(wěn)定發(fā)育，有利于規(guī)模頁(yè)巖沉積。

4.2 大面積分布的深湖相有利于富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育

以往研究認(rèn)為陸相湖盆具有相帶分布范圍較窄、相類型變化較快、儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)的特點(diǎn)，儲(chǔ)層的發(fā)育及油氣富集受控于沉積相帶，不同的沉積相帶往往發(fā)育不同的巖石類型，儲(chǔ)層物性、孔隙結(jié)構(gòu)和有機(jī)質(zhì)特征等都存在較大差異［24］，而水體相對(duì)安靜、具有一定埋藏深度的半深湖—深湖相是最為有利的頁(yè)巖發(fā)育區(qū)。研究區(qū)涼上段以湖相沉積為主，淺湖、深湖相分布范圍較大，工區(qū)東側(cè)盆地邊部發(fā)育三角洲前緣砂體，局部見(jiàn)前緣砂壩沉積（圖13）；頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ1和Ⅱ2型為主，腐泥組質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為67%～78%，鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為19%～33%，有機(jī)質(zhì)含量、成熟度均較高。大面積分布的深湖相為富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖及烴源巖演化過(guò)程中有機(jī)孔的發(fā)育奠定了較好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖13 四川盆地儀隴—平昌地區(qū)侏羅系涼高山組上段沉積相分布特征Fig.13 Sedimentary facies distribution of Jurassic Lianggaoshan Formation in Yilong-Pingchang area，Sichuan Basin

4.3 較高的熱演化程度有利于頁(yè)巖油形成

研究表明，頁(yè)巖油氣的資源轉(zhuǎn)化類型與熱演化程度密切相關(guān)。在烴源巖生烴過(guò)程中，隨著熱演化程度增大，大分子持續(xù)裂解，向低烴類分子轉(zhuǎn)變，原油類型逐漸從重質(zhì)油轉(zhuǎn)變?yōu)檩p質(zhì)油［22］。研究區(qū)涼高山組頁(yè)巖Ro為1.00%～1.90%時(shí)，處于高—過(guò)成熟階段，較高的成熟度致使原油轉(zhuǎn)化程度高。原油密度低，一般為0.769 8～0.836 7 g/cm3，黏度小于15 mPa·s，氣油比高，一般為521～6 045 m3/m3，具有較好的流動(dòng)性，極大提升了頁(yè)巖油的品質(zhì)。此外，高成熟度在促進(jìn)有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的同時(shí)，也有利于有機(jī)孔的發(fā)育，有效改善了儲(chǔ)集空間［37］。當(dāng)Ro＞0.70%時(shí)，烴源巖開(kāi)始生油，有機(jī)質(zhì)孔逐漸發(fā)育；當(dāng)Ro＞1.00%時(shí)，烴源巖處于中—高成熟度階段，隨著吸附油不斷向游離油轉(zhuǎn)化，有機(jī)孔也更發(fā)育，為頁(yè)巖油的賦存提供了大量?jī)?chǔ)集空間。

4.4 普遍發(fā)育的微裂縫有利于頁(yè)巖油高產(chǎn)

研究區(qū)涼高山組頁(yè)巖油氣源-儲(chǔ)一體，平安1 井各段日產(chǎn)油分析揭示了純頁(yè)巖壓裂段的油產(chǎn)量較高，因此，可以認(rèn)為油氣大部分滯留在富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層段內(nèi)，具有原位成藏的特點(diǎn)。針對(duì)致密頁(yè)巖儲(chǔ)層，通常需要制定針對(duì)性的壓裂方案，才能達(dá)到較好的壓裂改造效果，從而達(dá)到高產(chǎn)目標(biāo)，而微裂縫的發(fā)育不僅能提高壓裂效果，還能夠提高烴類的滲流能力，有利于頁(yè)巖油氣富集高產(chǎn)［24-25］。

平安1、營(yíng)淺1 井巖心鏡下觀察（圖14）揭示，涼高山組普遍發(fā)育高角度縫和微裂縫。在頁(yè)巖段可見(jiàn)少量水平頁(yè)理縫，縫寬一般為30～300 μm，密度一般為500～1 000 條/m；巖心表面可見(jiàn)裂縫呈連續(xù)或斷續(xù)的平直狀或網(wǎng)格縫狀，網(wǎng)格直徑一般為1～9 cm，多見(jiàn)順層縫與斜交縫交織成網(wǎng)狀，網(wǎng)狀縫密度為8 000～21 000 條/m2。通過(guò)2.5 cm 直徑巖心柱塞微米CT 掃描與數(shù)字巖心三維重構(gòu)，提取典型區(qū)域進(jìn)行觀察和定量分析，可見(jiàn)巖心中發(fā)育微裂縫，裂縫相互切割呈現(xiàn)網(wǎng)狀，寬度為16.91～156.96 μm，平均為17.94 μm。同時(shí)，在粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖中也可見(jiàn)到稀疏的不規(guī)則網(wǎng)狀裂縫，長(zhǎng)度為1.5～10.0 cm，寬度為0.1～0.7 mm，密度為40～100 條/m。這些網(wǎng)狀縫多呈開(kāi)啟狀，局部見(jiàn)方解石充填呈閉合狀。平安1 井的孔徑分布分析表明其具有“雙峰”特征，主要分布于64～128 nm 和16～32 nm，頁(yè)巖中介孔（2～50 nm）最發(fā)育，數(shù)量占比61.6%，大孔（大于50 nm）次之，數(shù)量占比37.4%，大孔的發(fā)育可能受微裂縫的影響。微裂縫的發(fā)育不僅增加了儲(chǔ)集空間，同時(shí)溝通了各類孔隙，起到了良好的輸導(dǎo)作用，為后期壓裂改造和高產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件。

圖14 四川盆地儀隴—平昌地區(qū)侏羅系涼高山組裂縫發(fā)育特征Fig.14 Fracture development characteristics of Jurassic Lianggaoshan Formation in Yilong-Pingchang area，Sichuan Basin

5 頁(yè)巖油勘探有利區(qū)

以往依據(jù)氣油比、原油密度等將儀隴—平昌地區(qū)涼高山組頁(yè)巖油氣區(qū)劃分為稀油區(qū)、輕質(zhì)油區(qū)和凝析油氣區(qū)［37］。稀油區(qū)主要分布在研究區(qū)南部、東部地區(qū)，區(qū)內(nèi)營(yíng)淺1 井已獲得工業(yè)油氣，證實(shí)該類頁(yè)巖儲(chǔ)層產(chǎn)油效果好。輕質(zhì)油區(qū)主要分布在研究區(qū)中部自西向東條帶上，區(qū)內(nèi)平安1 井也獲得工業(yè)油氣，證實(shí)該類頁(yè)巖儲(chǔ)層發(fā)育且產(chǎn)出能力高。凝析油氣區(qū)主要分布在研究區(qū)北部，目前還沒(méi)有鉆井揭示。

綜合分析涼高山組的沉積相帶、有機(jī)質(zhì)豐度、成熟度以及儲(chǔ)層孔隙度等頁(yè)巖油形成富集成藏要素，結(jié)合頁(yè)巖厚度分布特征，初步建立了頁(yè)巖儲(chǔ)層地質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（表1），將儀隴—平昌地區(qū)劃分為2類有利區(qū)（圖15）：Ⅰ類頁(yè)巖儲(chǔ)層主要發(fā)育于深湖相帶，厚度一般大于15 m，TOC值大于1.50%，孔隙度大于4.00%Ro一般大于1.30%；該類儲(chǔ)層主要分布于研究區(qū)中南部，分布面積達(dá)5 322.8 km2，平安1井、營(yíng)淺1、營(yíng)淺2 井均位于該區(qū)。Ⅱ類頁(yè)巖儲(chǔ)層主要發(fā)育于淺湖相帶，厚度一般為5～10 m，TOC值為1.00%～1.50%，孔隙度為2.00%～4.00%，Ro值為1.00%～1.30%；該類儲(chǔ)層主要分布于研究區(qū)西部、北部及東部，分布面積達(dá)23 630.5 km2，目前鉆井揭示較少。初步估算研究區(qū)涼高山組頁(yè)巖油資源量為26.75×108t，頁(yè)巖氣資源量為1.72×1012m3，具有廣闊的勘探前景，有望成為四川盆地石油上產(chǎn)的新基地。

表1 四川盆地儀隴—平昌地區(qū)侏羅系涼高山組頁(yè)巖儲(chǔ)層地質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Geological evaluation criteria for shale reservoirs of Jurassic Lianggaoshan Formation in Yilong-Pingchang area，Sichuan Basin

圖15 四川盆地儀隴—平昌地區(qū)侏羅系涼高山組有利區(qū)帶劃分Fig.15 Favorable zones division of Jurassic Lianggaoshan Formation in Yilong-Pingchang area，Sichuan Basin

6 結(jié)論

（1）四川盆地儀隴—平昌地區(qū)侏羅系涼高山組經(jīng)歷了涼下段濱湖—淺湖、涼上段深湖—半深湖、淺湖、三角洲前緣的沉積環(huán)境變化，呈現(xiàn)早期低位期水體較淺，中期湖侵期湖盆逐步擴(kuò)大、水體變深，晚期高位期水體變淺的沉積旋回；涼上段下部湖侵期頁(yè)巖最發(fā)育，頁(yè)巖紋層特征明顯，有機(jī)質(zhì)豐度高、類型好，生油潛力巨大，同時(shí)發(fā)育較多的有機(jī)質(zhì)孔、碎屑礦物顆粒間孔、黏土礦物層間孔以及粒內(nèi)孔隙，可見(jiàn)原油大量富集分布，整體以輕質(zhì)組分為主，以零散狀、點(diǎn)狀分布于基質(zhì)或頁(yè)理縫中，局部呈團(tuán)塊狀富集，具有“自生自儲(chǔ)、原位富集”的特征。

（2）研究區(qū)涼高山組處于川西龍門山、川東大巴山2 期前陸盆地過(guò)渡期，整體弱沉降環(huán)境有利于形成大面積深湖相，控制著富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育范圍，較高的熱演化程度、普遍發(fā)育的微裂縫是涼高山組頁(yè)巖油氣形成與富集的主要控制因素。

（3）研究區(qū)有2 類有利區(qū)帶，其中Ⅰ類區(qū)主要位于儀隴—平昌地區(qū)中南部，面積為5 322.8 km2，以深湖相為主；Ⅱ類區(qū)分布于研究區(qū)西部、北部及東部，主要發(fā)育深湖相、淺湖相，面積為23 630.5 km2。預(yù)測(cè)研究區(qū)涼高山組頁(yè)巖油資源量26.75×108t、頁(yè)巖氣資源量1.72×1012m3。