達州地區上三疊統須家河組頁巖氣資源潛力分析

楊遠萍

達州地區上三疊統須家河組頁巖氣資源潛力分析

楊遠萍

（四川省煤田地質局一三七隊，四川 達州 635000）

四川盆地為頁巖氣勘探開發的潛力區域，除了對海相頁巖的深入研究外，更應對淺層的陸相頁巖進行探索，發掘盆地內有經濟開發意義的陸相頁巖氣。通過全巖測試、掃描電鏡、地化特征分析等，對達州地區陸相上三疊統須家河組陸相頁巖氣資源潛力進行研究。分析表明：達州地區須家河組頁巖發育較好，分布范圍廣，地球化學特征顯示較好，具有較好的頁巖氣勘探潛力。

頁巖氣；須家河組；資源潛力；達州地區

頁巖氣是指主體位于暗色泥頁巖或高碳泥頁巖中，以吸附或游離狀態為主要存在方式的天然氣聚集。頁巖氣藏的形成是天然氣在源巖中大規模滯留的結果（張金川等，2004）。四川盆地目前發育的頁巖地層主要為海相、海陸過渡相以和陸相，盆地內不同區域所發育的層位也有差異。如：海相地層為下志留統龍馬溪組和下寒武統筇竹寺組，海陸過渡相地層為上二疊統龍潭組，陸相地層為上三疊統須家河組和中下侏羅統自流井組等。目前國內對陸相頁巖研究相對薄弱，一些標準主要參照國外及國內的研究投產區域的實例。

通過對達州地區煤系地層上三疊統須家河組頁巖分布特征、有機地化特征、儲層特征等研究，對其頁巖氣資源潛力進行初步評價，提供該地區下步頁巖氣勘探開發參考。

1 區域地質背景

達州地區位于上揚子陸塊四川陸內盆地，跨大巴山臺源斷褶帶、川北低陡褶皺帶、川中低緩褶皺帶和川東高陡褶皺帶四個構造單元（圖1）。研究區區域地層分區主要包括北部的通江小區、東部的萬縣小區，西部的南充小區，以及南部的巫溪小區，地層主要發育震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、第四系，缺失泥盆系、石炭系、古近系。

研究區內上三疊統須家河組陸相暗色頁巖發育較好，分布于須家河組一、三、五、七段，其中三、五、七段發育相對較好，分布范圍廣，而一段厚度相對較小，最大累計厚度不超過5m，且部分地區缺失。

圖1 研究區位置圖

2 含氣頁巖分布

達州地區下上三疊系須家河組野外露頭及以往鉆井顯示，暗色頁巖在研究區內分布范圍廣，除了北部南大巴山蓋層逆沖帶地區被剝蝕外，其余地區均廣泛發育。該組七段暗色頁巖分布較連續、穩定，厚度一般在2~45m之間；五段和三段暗色頁巖分布連續、穩定，厚度一般在0~50m之間。一段暗色頁巖分布范圍相對較小且分布不連續、不穩定，且厚度較小，據統計厚度一般小于15m，最大厚度約20m，僅分布于宣漢縣毛壩地區，向四周逐漸變薄至缺失。埋深整體由中部向東西向逐漸加大，深度在0～3 600m以內，主體埋藏深度范圍在800～3 400m之間（圖2）。

3 含氣頁巖有機碳含量

3.1 有機質豐度

有機質豐度是指單位質量巖石內所含有機質的數量。在多種條件相近的情況下，巖石中原始的有機質含量（豐度）越高，則其生烴能力越強。對于高—過成熟的頁巖，總有機碳含量可近似代表巖石的原始有機質豐度，作為評價烴源巖和其原始生烴能力的有效指標。

圖2 達州地區須家河組暗色頁巖埋深圖

沉積環境在一定程度上控制了巖石有機質的沉積和保存，有機質豐度通常是原始沉積環境的一種具體體現，有機碳高值區一般位于頁巖的沉積中心。達州地區上三疊統須家河組不同地區黑色頁巖樣品有機碳含量分析測試表明，32%以上的樣品有機碳含量大于1.0%，其中，大于2.0%的樣品占22%，有機碳大于3.0%的樣品占了8%。該套頁巖有機碳含量變化范圍較大，一般在0.11%~3.23%，平均為1%，屬于較好的烴源巖，反映其原始生烴潛力局部地區較強，部分地區相對較弱。這一結果與之前朱彤等在四川盆地陸相頁巖氣形成條件及勘探開發前景中關于須家河地層的有機地化特征研究結果相似[2]。

3.2 有機質類型及成熟度

對于不同的來源和環境下發育的有機質生烴潛力和產物性質差別會很大，要客觀的認識烴源巖的性質和生烴條件，則對有機質類型進行評價就很必要。由于目的層頁巖熱演化史較復雜，熱成熟度相對較高，為此，選擇干酪根δ13C的實驗測試方法和數據來識別頁巖的有機質類型。根據樣品測試結果得知，須家河組暗色頁巖有機質類型為Ⅱ和Ⅲ兩種，但主要為Ⅲ型，分別占36%、64%，生氣能力較強。

圖3 達州地區須家河組含氣頁巖樣品分析有機碳含量分布直方圖

鏡質體反射率（Ro）是國際上公認標定有機質成熟度的一項獨立有效指標。通過樣品測試結果得知，須家河組鏡質體反射率（Ro）介于1.58～2.42%之間，平均為1.86%，處于高—過成熟演化階段。

4 頁巖礦物組成

頁巖氣要么吸附于頁巖有機質和黏土礦物表面，要么游離于孔隙和天然裂縫中，對作為烴源巖的頁巖儲層來講，能否形成商業性的頁巖氣藏，這主要受其吸附能力和孔隙、裂縫的發育程度控制，頁巖的礦物成分在一定程度上控制了頁巖的儲層吸附能力和基質的孔隙度，然而，礦物成分中的脆性礦物主要為方解石、石英、碳酸鹽等，是頁巖裂縫發育程度的主要控制因素，將直接影響頁巖的儲集空間及滲流通道。美國頁巖氣的勘探實踐中表明，粘土礦物具備較大的微孔隙體積和較高的比表面積，對頁巖氣的吸附性能有較強的影響。隨著頁巖內脆性礦物含量的增加，巖石的脆性度提高，在頁巖氣開發過程中極易形成新的誘導性裂縫，既有利于頁巖氣的滲流，也擴大了游離態頁巖氣的儲集空間，為頁巖氣的鉆井、完井和人工壓裂設計等提供參考。因而，頁巖氣儲層的礦物成分研究對于頁巖氣富集條件分析、資源潛力評價及開發措施工藝設計等具有重要意義。

本次通過對須家河組三、五、七段頁巖樣品進行X射線衍射實驗分析結果表明，該套頁巖礦物成分主要以石英（5%~45%，平均25%）、碳酸鹽（2%~82%，平均17%）和粘土礦物（13%~57%，平均35%）為主，含有少量的長石（0~13%，平均3%）、菱鐵礦（0~1%，平均0.6%）等礦物，說明石英和碳酸鹽的含量較高，對脆性礦物的貢獻最大，長石、菱鐵礦含量較少，對脆性礦物的貢獻較小。依據Barnett頁巖儲層的研究經驗，脆性礦物含量一般大于50%時可以取得較好的壓裂效果。研究區大部分區域測試結果與Barnett頁巖相似，脆性礦物含量高于50%，粘土礦物含量平均為35%，具備較好的壓裂潛力。

5 結論

1）達州地區須家河組主要發育三段、五段、七段三套暗色頁巖，頁巖連續厚度大于30m的區域分布范圍較廣，主體埋深在800～3 400m之間。

2）達州地區須家河組總有機碳含量平均位1%，部分地區高達3.23%，屬于較好的烴源巖，有機質類型以Ⅲ型為主，具有較好的生氣能力，鏡質體反射率（Ro）平均為1.86%，處于高—過成熟演化階段，具有較好的頁巖氣勘探開發潛力。

3）達州地區須家河組頁巖中脆性礦物含量高達87%，石英和碳酸鹽對脆性礦物貢獻最大，粘土礦物含量平均為35%，具備良好的壓裂潛力。

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A Study of Shale Gas Resources Potential of the Upper Triassic Xujiahe Formation in the Dazhou Region

YANG Yuan-ping

(No. 173 Geological Team, Sichuan Bureau of Coal Geology, Dazhou, Sichuan 635000)

The Sichuan basin is rich in shale gas. The bulk-rock analysis, SEM and geochemical studies indicate that shale of the Upper Triassic Xujiahe Formation is well developed in the Dazhou region, having good potential for shale gas exploration.

shale gas; Xujiahe Formation; resource potential; Dazhou region

2018-06-25

楊遠萍（1986-），女，四川江油人，地質礦產工程師，研究方向：固體礦產及油氣地質

P618.13

A

1006-0995（2019）01-0072-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2019.01.017