川东南五峰-龙马溪组页岩储层特征分析

川东南五峰-龙马溪组页岩储层特征分析

Summary：川东南地区五峰-龙马溪组是我国很长一段时间页岩气勘探开发的重点目的层段，由于工区目的层段页岩储层特征复杂，制约页岩气赋存状态和含气量评价，本文基于页岩展布特征、地化特征和矿物成分，分析评价川东南五峰-龙马溪组页岩储层特征。为工区页岩气的产量评估、富集规律认识以及高效开发方案的实施提供重要的理论支撑。研究表明，川东南地区五峰-龙马溪组页岩储层具有分布广、厚度大等特点，页岩有机质均发育较好，页岩气资源丰富、地质条件优越，TOC含量普遍大于2%，有机质类型主要以Ⅰ型-Ⅱ1型为主，属腐泥型和腐殖-腐泥型干酪根，热成熟度普遍介于2-3%之间，为生干气阶段，具有页岩气勘探开发的潜力。且样品中石英等脆性矿物含量高、膨胀性粘土矿物含量较少则利于后期压裂改造和裂缝的形成。Keys：川东南；五峰-龙马溪；页岩；矿物成分1.前言川东南地区五峰-龙马溪组，是我国南方海相地层最有利的页岩气勘探开发重点层系[1]。工区位于上扬子板块，整体经历了多期旋回构造运动，在奥陶世时晚期，川东南地区受板块的强烈挤压发生大规模的海侵，使得研究区页岩沉积出大量的含笔石黑色页岩[2]。寒武世时，研究区整体上经历了快速的海侵，此时盆地内以海相沉积为主，地层经历了连续沉积后，形成了浊流沉积盆地由于川东南地区盆内遭受构造改造作用时间较晚且改造程度较弱，志留系龙马溪组表现为超压地层，地层压力系数越高，页岩气保存条件优越，因此分析评价页岩气储层特征对页岩气赋存状态和含气量的评价具有重要的意义[3]。2.页岩展布特征川东南地区在晚奥陶-志留纪时期经历了一个缓慢海进、海退的沉积旋回，由盆内向盆缘，整套地层沉积速率增大，厚度也随之增大[4]。如焦页1井志留系厚986.3m，隆页1井志留系厚1017.5m，彭页1井志留系厚1391m。五峰-龙马溪组厚度在不同地区，亦有较大变化，彭页1井钻遇五峰-龙马溪组405m，隆页1井钻遇五峰-龙马溪组220m，焦页1井钻遇五峰-龙马溪组228.3m。3.页岩地化特征3.1有机质丰度页岩中有机碳含量是影响泥页岩含气量的核心因素，有机碳含量越高，含气量越大。川东南地区晚奥陶世五峰组及早志留世龙马溪组下段沉积期为海侵沉积体系域下滞留盆地相沉积，后期滞留盆地相逐步转化为浅海陆棚相和滨浅海相，先前的强还原环境随之向弱氧化-还原环境和氧化环境过渡，有机质丰度由下往上逐渐降低的变化反映了这一点。优质烃源岩仅发育于五峰组-龙马溪组下部层段，有机质丰度较高，有机碳含量普遍大于2%。3.2有机质类型有机质（干酪根）类型是评价有机质生烃能力的参数，干酪根类型的差异，会造成样品中有机质孔隙的大小和数量差异较大[5]。五峰-龙马溪组页岩气参数井源岩干酪根显微组分鉴定结果显示JY1井样品腐泥组含量介于78.92-96.98%之间，平均为93.03%为Ⅰ型干酪根。LY1井腐泥组含量介于94.06-98.92%之间，平均为96.98%为Ⅰ型干酪根。JQ1井腐泥组无定形含量介于68-72%之间，平均为69%，为Ⅱ1-Ⅱ2型干酪根。干酪根显微组分鉴定结果表明总体上，川东南地区五峰-龙马溪组页岩的有机质类型主要以Ⅰ型-Ⅱ1型为主，属腐泥型和腐殖-腐泥型干酪根。3.3有机质成熟度页岩储层中烃源岩中有机质的热演化程能够反映研究区储层的有机质成熟度，是非常重要的一项重要有机地化参数，在页岩储层分析评价中发挥着重要的作用。目前测定镜质组反射率是研究有机质成熟度最普遍的方法，评价标准见表1，但海相烃源岩缺乏陆源镜质组，海相沥青反射率（Rb）是评价下古生界海相烃源岩有机成熟度的有效指标。表1

海相烃源岩热演化阶段划分标准演化阶段成熟高成熟过成熟早期中期晚期Ro/%0.6~1.01.0~1.351.35~2.02.0~3.0>3.0油气形成阶段成熟阶段凝析油，湿气阶段干气阶段综合钻井及露头实测结果，川东南地区五峰-龙马溪组的热成熟度普遍介于2-3%之间，为生干气阶段。图2为川东南地区五峰-龙马溪组优质页岩Ro等值线图，表明工区由东南向西北方向页岩样品Ro明显随地层埋深增大而增高。在区域平面上，武隆向斜和湾地向斜的Ro最高，在2.5-3.0%之间，金山向斜Ro较低，在2.0-2.5%之间。表明彭水地区页岩样品的生气能力较强，随着有机质成熟度的增加，烃类挥发、干酪根热解生烃产生大量的微孔隙，这些微孔隙能够贡献更多的比表面积，提供大量吸附空间，增加吸附气含量，对页岩吸附气含量的评价具有重要的意义。图2

川东南地区五峰-龙马溪组优质页岩Ro等值线图4.矿物组成特征通过对川东南地区重点页岩气探井所钻遇五峰-龙马溪组泥页岩储层的成分组成进行采样，开展X-衍射全岩分析实验。结果显示，样品中石英的相对含量较高，主要在41.4%-87.6%之间，除石英矿物外，粘土矿物和长石的含量最多，分别为10.8%-42.1%和0.9%-16.1%。川东南地区五峰-龙马溪组泥页岩储层矿物成分非均质性较为明显，且矿物组分类型较为复杂，不同目的层段的差异性较为明显，这主要与研究区不同目的层段经历的不同海相沉积环境有关。结论川东南地区五峰-龙马溪组页岩储层具有分布广、厚度大等特点，页岩有机质均发育较好，页岩气资源丰富、地质条件优越。五峰组-龙马溪组有机质丰度较高，有机碳含量普遍大于2%，有机质类型主要以Ⅰ型-Ⅱ1型为主，有机质成熟度普遍介于2-3%之间，具有页岩气勘探开发的潜力。川东南地区五峰-龙马溪组泥页岩储层矿物成分非均质性较为明显，且矿物组分类型较为复杂，样品中石英的相对含量较高，其次为粘土矿物和长石。Reference[1]陈尚斌,夏筱红,秦勇,等.川南富集区龙马溪组页岩气储层孔隙结构分类[J].煤炭学报,2013,38(5):760-765.[2]李斌,胡博文,罗群.中、上扬子地区构造层序地层及原型盆地沉积环境演化[J].煤炭科学技术,2018,46(2):19－27.[3]金之钧,胡宗全,高波,等.川东南地区五峰组-龙马溪组页岩气富集与高产控制因素[J].

地学前缘,2016,23(1):1-10.[4]陈尚斌,朱炎铭,王红岩