陜南寧強(qiáng)地區(qū)漢頁1井五峰組-龍馬溪組黑色頁巖儲(chǔ)層特征

姬永濤 康少偉

(1.陜西天地地質(zhì)有限責(zé)任公司，陜西 710054；2.陜西煤田地質(zhì)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(guī)天然氣資源量的2倍，具有良好的發(fā)展前景，隨著水平井鉆完井技術(shù)及分段壓裂技術(shù)的突破，頁巖氣資源的戰(zhàn)略地位逐漸為人們所重視。四川盆地及其周緣廣泛發(fā)育下志留統(tǒng)龍馬溪組-上奧陶統(tǒng)五峰組黑色頁巖，其具有厚度大、有機(jī)質(zhì)豐度高、熱演化程度高的特點(diǎn)，中石油已于2010年在四川盆地威遠(yuǎn)地區(qū)志留系獲得商業(yè)性氣流，證實(shí)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(qū)頁巖氣勘探相對(duì)滯后，尚未發(fā)現(xiàn)工業(yè)性頁巖氣流，仍需進(jìn)一步加強(qiáng)研究。本文以位于四川盆地西北緣陜南寧強(qiáng)地區(qū)的漢頁1井為對(duì)象，對(duì)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(xué)特征等儲(chǔ)層特征進(jìn)行研究。

1 地質(zhì)概況

陜南寧強(qiáng)地區(qū)構(gòu)造位置位于上位于上揚(yáng)子板塊北緣龍門山構(gòu)造帶、漢南隆起及米倉山隆起的構(gòu)造交接部位。漢頁1井位于寧強(qiáng)縣鐵鎖關(guān)鎮(zhèn)，構(gòu)造上位于上揚(yáng)子板塊北緣寧強(qiáng)向斜東部。

南華紀(jì)以后，揚(yáng)子陸塊進(jìn)入蓋層沉積階段，陜南寧強(qiáng)地區(qū)開始接受臺(tái)地相-淺海陸棚相穩(wěn)定沉積；至印支期伴隨著華北板塊與華南板塊碰撞，揚(yáng)子陸塊出現(xiàn)間歇性整體隆升剝蝕、海水逐漸退出，研究區(qū)進(jìn)入陸內(nèi)演化階段，形成揚(yáng)子周緣沖斷褶帶的一部分。

區(qū)內(nèi)地層區(qū)劃隸屬華南地層大區(qū)、上揚(yáng)子地層區(qū)、米倉山-大巴山地層分區(qū)之寧強(qiáng)地層小區(qū)，以古生代地層為主體，存在少量中生代地層，中上志留統(tǒng)、泥盆系、石炭系在區(qū)內(nèi)大面積缺失。

2 儲(chǔ)層特征

2.1 地層巖性

在揚(yáng)子區(qū)，五峰組-龍馬溪組暗色頁巖外觀相似，僅依據(jù)巖石地層劃分難以縱向細(xì)分小層，因此，本文采用目前被廣大專家學(xué)者所認(rèn)可的劃分方案，對(duì)五峰組-龍馬溪組暗色頁巖進(jìn)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(zhì)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(duì)漢頁1井巖心進(jìn)行X-衍射全巖衍射分析，結(jié)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(zhǎng)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(zhǎng)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(xù)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(chǔ)層的孔隙可分為基質(zhì)孔隙和裂縫。基質(zhì)孔隙有殘余原生孔隙、有機(jī)質(zhì)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(wěn)定礦物溶蝕形成的溶蝕孔隙等；裂縫主要是由構(gòu)造運(yùn)動(dòng)或有機(jī)質(zhì)生烴產(chǎn)生輕微超壓所形成的微裂縫。

根據(jù)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、鑄模孔以及微裂縫等(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(yàn)，打造一個(gè)美好家園。為班級(jí)群取一個(gè)積極向上的名字，挑選一張具有溫度的名片。一個(gè)群名字，一張群名片，向家長(zhǎng)和學(xué)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(nèi)孔隙總內(nèi)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(zhì)顆粒非常細(xì)小，所以巖石中泥質(zhì)含量越高則其比表面越大，其吸附能力也越強(qiáng)。

根據(jù)分析測(cè)試結(jié)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(qiáng)的吸附能力，有利于頁巖氣藏的形成。

(3)孔、滲特征

通過實(shí)驗(yàn)測(cè)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(chǔ)層。

3 地球化學(xué)特征

通過對(duì)漢頁1井五峰組-龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)泥頁巖層段進(jìn)行樣品采集和室內(nèi)分析測(cè)試工作，其地球化學(xué)特征主要從有機(jī)質(zhì)類型、有機(jī)碳含量(Toc)、有機(jī)質(zhì)成熟度(Ro)等幾個(gè)方面進(jìn)行研究。

3.1 有機(jī)質(zhì)類型

在不同沉積環(huán)境中，由不同來源的沉積物形成不同類型的有機(jī)質(zhì)，其性質(zhì)和生烴潛力差別很大，這種差異與有機(jī)質(zhì)的化學(xué)組成和機(jī)構(gòu)有關(guān)。

干酪根樣品分析結(jié)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(zhì)組和鏡質(zhì)組，其平均含量分別為4.7%和3.29%；殼質(zhì)組含量為0。

3.2 有機(jī)碳含量

有機(jī)碳含量(TOC)是指單位重量巖石中有機(jī)碳的重量，是評(píng)價(jià)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度最重要的指標(biāo)，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(jī)碳含量分布在0.21%～4.44%，平均為1.11%，其有機(jī)碳含量中等。

3.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

有機(jī)質(zhì)成熟度(Ro)指沉積有機(jī)質(zhì)在溫度、時(shí)間等因素的綜合作用下向石油和天然氣演化的程度。有機(jī)質(zhì)成熟度是衡量烴源巖生烴能力的重要指標(biāo)之一，也是評(píng)價(jià)一個(gè)地區(qū)或某一烴源巖系生烴量及資源前景的重要依據(jù)。

鏡質(zhì)體反射率測(cè)試結(jié)果表明，漢頁1井五峰組—龍馬溪組暗色泥頁巖段鏡質(zhì)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(jīng)進(jìn)入熱成熟生氣階段。

4 結(jié)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(fā)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(zhǎng)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(jī)質(zhì)類型主要為Ⅰ型干酪根；有機(jī)碳含量含量中等，平均為1.11%；鏡質(zhì)體反射率平均為1.44%，熱演化程度較高，已經(jīng)進(jìn)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、鑄模孔以及微裂縫；其比表面值較大，平均為12.67m2/g，具有較強(qiáng)的吸附能力；孔隙度及滲透率比較低，為典型的低孔低滲儲(chǔ)層。

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