贛西北地區(qū)新開嶺組頁巖氣儲層物性特征

（江西省煤田地質勘察研究院，江西 南昌 330001）

為摸清我省頁巖氣資源潛力、成藏條件及總體分布情況，江西省煤田地質局下達了頁巖氣資源調查評價專項任務。重點摸清贛西北九江地區(qū)頁巖氣形成條件、分布特征、主控因素與富集規(guī)律，預測頁巖氣資源量，在贛西北頁巖氣遠景區(qū)內進一步劃分出頁巖氣有利區(qū)，為我省頁巖氣資源調查評價打下堅實的基礎。

1 區(qū)域地質概況

贛西北地區(qū)處于下?lián)P子陸塊的九江坳陷，由雙橋山群組成變質褶皺基底，震旦－三疊系組成沉積蓋層。北側大致以贛鄂省界為界，南經九江坳陷南緣滑脫斷裂帶與九嶺隆起分界，東至彭澤，西至楊津、蓮花，總體為一近東西向延伸并向南凸出的弧形地帶[1]。地理位置上位于江西省西北部，隸屬于九江地區(qū)，西起修水縣，東至彭澤縣。上奧陶統(tǒng)-下志留統(tǒng)新開嶺組在彭山穹窿以西的修武盆地和修水-武寧復向斜南北兩翼出露最好。巖性以灰黑色硅質頁巖、灰黑色粉砂質頁巖為主，見豐富筆石化石[3]。新開嶺組烴源巖厚度在20～60 m之間，是區(qū)內一個有利的頁巖氣勘探層位。

2 目的層儲層物性特征

泥頁巖既是頁巖生烴的物源條件，也是頁巖氣儲存的載體[2]，對泥頁巖的儲層條件與特征進行精細刻畫，了解泥頁巖的巖石礦物學特征、泥頁巖中發(fā)育的微觀孔隙類型、泥頁巖的孔隙度與滲透率、以及泥頁巖中為微觀孔隙與比較面積有著重要的意義[4]。

通過對調查區(qū)內目的層的泥頁巖樣品進行儲層特征方面的實驗測試，包括對頁巖樣品進行X衍射全巖礦物定量分析、陰極發(fā)光、掃描電鏡、核磁共振、氮氣吸附試驗等手段，了解調查區(qū)內目的層頁巖的巖石礦物組成特征、孔隙類型特征、孔隙度與滲透率特征、比表面積與孔徑發(fā)育特征，從而對泥頁巖中的儲集條件進行全面的分析，為后面研究目的層頁巖氣的賦存條件提供理論支持。

2.1 巖石礦物學特征

泥頁巖中礦物成分較為復雜，其常見礦物有石英、長石、碳酸鹽礦物、粘土礦物等，其礦物含量不同，會影響頁巖中含氣性、頁巖基質孔隙度、頁巖脆性指數(shù)、微裂縫的發(fā)育程度等[2]。

對調查區(qū)內目的層地表樣品進行了X衍射全巖礦物定量分析和粘土礦物定量分析，便于在橫向上評價目的層巖石礦物含量的變化規(guī)律。

整體來看，調查區(qū)內新開嶺組石英含量在42.4%～76.3%，平均值為60.15%，而粘土礦物含量在8.43%～44.1%，平均值29.07%。

（1）修武盆地

根據(jù)對7組新開嶺組泥頁巖樣品測試的實驗結果[瑞華通正非常規(guī)油氣技術檢測（北京）有限公司]分析來看，主要礦物組成為石英、粘土礦物、長石，含有少量黃鐵礦，有一個樣品中含少量碳酸鹽礦物，有些樣品中含少量其他礦物。其中石英含量為46.30%～76.30%，平均值為57.43%；粘土礦物含量為15.90%～39.40%，平均值為27.86%；長石含量為4.50%～15.70%，平均值為10.50%；黃鐵礦含量為0%～5.90%，平均值為2.49%，見圖1。

圖1 修武盆地新開嶺組樣品全巖分析柱狀圖

根據(jù)對新開嶺組粘土礦物含量分析來看，粘土礦物主要以伊利石為主，含量為30.00%～100%，平均值為68.85%；含少量的綠泥石，含量為0%～30%，平均值為10.92%。另外少數(shù)樣品檢測出含極少量的高嶺石和綠蒙石礦物，見圖2。

圖2 修武盆地新開嶺組樣品粘土礦物分析柱狀圖

（2）九江—瑞昌復向斜

根據(jù)對15組新開嶺組泥頁巖樣品測試的實驗結果分析來看，礦物成分比較簡單，主要為石英、粘土礦物、長石，只有少數(shù)幾個樣品中含碳酸鹽礦物，一個樣品含少量黃鐵礦。其中石英含量為60.60%～74.90%，平均值為65.17%；粘土礦物含量為20.30%～35.30%，平均值為28.97%；長石含量為2.90%～6.40%，平均值為4.82%。

根據(jù)對新開嶺組樣品的粘土礦物含量分析來看，粘土礦物主要以伊利石為主，含量為87.00%～100%，平均值為98.89%；另外少數(shù)樣品檢測出含少量的綠泥石。

2.2 頁巖孔隙類型

新開嶺組頁巖主要發(fā)育粒間孔、粒內孔、有機質孔和微裂縫，其中又以粒間孔和有機質孔為主要孔隙類型。

圖3 新開嶺組頁巖粒間孔隙掃描電鏡照片

（1）新開嶺組頁巖粒間孔見圖3，又主要分為泥?？住⒕чg孔、粘土礦片間孔隙、黃鐵礦結核內晶間孔隙。泥?？状笠?guī)模發(fā)育，數(shù)量多，孔徑多為幾十納米至幾百納米，相互較為獨立，連通性較差。晶間孔主要發(fā)育與自生石英晶體之間的孔隙，粘土礦片間孔隙主要發(fā)育與伊利石、云母等片狀礦物之間，而在黃鐵礦結核體內發(fā)現(xiàn)有草莓狀黃鐵礦結核內晶間孔隙。

（2）新開嶺組粒內孔隙發(fā)育相對較少，主要有溶蝕孔和晶體鑄模孔。溶蝕孔隙孔徑十幾微米，相互孤立，連通性差。而晶體鑄?？滓彩怯捎邳S鐵礦脫落之后殘留下來的孔隙。

（3）新開嶺組頁巖有機質孔隙較為發(fā)育，與新開嶺組有機碳含量較高有一定的關系，觀察到大量的有機質內的孔隙，根據(jù)形態(tài)劃分主要有兩種。一種是較為分散的氣孔狀有機質孔隙，有機質分解成烴類之后在有機質內部或邊緣發(fā)育大量的氣孔狀有機質孔隙，孔徑大小不一，主要在幾納米至幾十納米之間，相互連通性差，少部分發(fā)育較多孔隙的有機質內部連通性稍好，見圖4（a）。另一種是蜂窩狀有機質孔隙，其與有機質包裹黃鐵礦有關，其相互連通性極好，但與外界的孔隙類型溝通較差，見圖4（b）。

圖4 新開嶺組頁巖有機質孔隙掃描電鏡照片

（4）微裂縫在頁巖氣體的滲流中具有重要作用，是連接微觀孔隙與宏觀的橋梁，一般為微米級-納米級。裂縫作為主要的滲流通道，直接決定了氣體滲透率，控制了頁巖的連通性，其發(fā)育程度是評價儲層好壞的重要指標之一。根據(jù)薄片鑒定和掃描電鏡結果分析，顆粒內部的微裂縫一般比較平直，曲折度較小，少有膠結物充填。顆粒間的微裂縫呈鋸齒狀彎曲。微裂縫長度5～10 μm，裂縫間距可達50 nm以上，但很少延伸至整個切片表面。這些裂縫對后期人工壓裂的延伸起到了很好的誘導促進作用。

裂縫的發(fā)育有利于溝通儲層中的孔隙，微裂縫對頁巖儲層的改造具有十分積極的作用，使得頁巖氣藏能連續(xù)成片的分布。

2.3 孔隙度與滲透率分析

孔隙度是確定游離氣含量和評價頁巖滲透性的重要參數(shù)。頁巖氣儲層通常具有低孔隙度（小于10%），低滲透率（小于0.001 mD）的特征。孔隙類型以納米級至微米級孔隙為主，孔隙相互連通性極差。

本次對新開嶺組（5塊）樣品進行了核磁共振孔隙度與滲透率實驗測試，測試結果顯示見圖5，新開嶺組頁巖樣品孔隙度范圍在2.51%～11.17%，平均為8.53%。達到形成頁巖氣藏的有利層段標準2%的要求。新開嶺組頁巖樣品滲透率范圍在0.027～0.105 mD，平均為0.058 mD，整體高于Barrnett頁巖0.001 mD平均值。由此可見，新開嶺組地層均為孔隙度和滲透率較好的層位。

圖5 調查區(qū)新開嶺組頁巖滲透率統(tǒng)計直方圖

3 結語

通過對贛西北新開嶺組泥頁巖儲層物性參數(shù)的測試，結果顯示，新開嶺組泥頁巖中主要礦物組成為石英、粘土礦物。其中粘土礦物主要以伊利石為主，為有利的頁巖氣賦存空間。其主要孔隙類型發(fā)育粒間孔和有機質孔。粒間孔又主要以泥粒孔為主，孔粒之間連通性較差。有機質孔隙連通性極好，但與外界的孔隙類型溝通較差，這對于有機質生成的天然氣保存有很大的益處。同時微裂縫對頁巖儲層的改造具有十分積極的作用，使得頁巖氣藏能連續(xù)成片的分布，且泥頁巖孔隙度范圍在2.51%～11.17%，平均為8.53%，滲透率范圍在0.027～0.105 mD，平均為0.058 mD，具有較好的孔隙度和滲透率。綜合分析認為贛西北新開嶺組儲層物性特征有利于頁巖氣賦存及運移，是區(qū)內頁巖氣勘查開發(fā)的有利層位。