頁(yè)巖氣綜合評(píng)價(jià)分析

原梅香　杜文全

摘 要 社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展推動(dòng)了對(duì)能源需求的增長(zhǎng)，頁(yè)巖氣作為非常規(guī)油氣藏的重要組成部分，已經(jīng)成為了當(dāng)前的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。我國(guó)在頁(yè)巖氣研究上起步較晚，還有著巨大的成長(zhǎng)空間。歷經(jīng)10余年的探索和發(fā)展，中國(guó)南方地區(qū)已全面進(jìn)入海相頁(yè)巖氣規(guī)模效益開(kāi)發(fā)階段，本文通過(guò)對(duì)五峰組-龍馬溪組頁(yè)巖進(jìn)行研究，結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建立沉積特征、生烴潛力、儲(chǔ)集性、含氣性和可壓裂性綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，為頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞 頁(yè)巖氣 頁(yè)巖沉積 頁(yè)巖生烴潛力

中圖分類號(hào)：TE1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2021）12-0030-02

1 中國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展

中國(guó)頁(yè)巖氣起步較晚，受北美頁(yè)巖氣成功勘探開(kāi)發(fā)影響，從2002年開(kāi)始關(guān)注頁(yè)巖氣，僅用6年時(shí)間就實(shí)現(xiàn)了年產(chǎn)100億方，到2020年已經(jīng)實(shí)現(xiàn)3500m以淺地層年產(chǎn)200億方的歷史性跨越。[1]四川盆地海相頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)取得重大突破，建設(shè)了四川長(zhǎng)寧—威遠(yuǎn)、昭通、重慶涪陵等國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū)，推動(dòng)頁(yè)巖氣規(guī)?；_(kāi)發(fā)。

川南頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)區(qū)塊主要有威榮、榮昌-永川以及丁山區(qū)塊。主要的開(kāi)發(fā)層系為海相深水陸棚相上奧陶統(tǒng)五峰組一下志留統(tǒng)龍馬溪組龍一段頁(yè)巖層段，優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖厚度大，橫向分布穩(wěn)定。龍馬溪組細(xì)分為龍一、龍二、龍三段，龍一段又分為三個(gè)亞段，進(jìn)一步將五峰組-龍馬溪組一段細(xì)分出①-⑨號(hào)小層，油氣顯示主要集中在底部五峰組和龍一亞段，特別是底部①-⑤小層中。

2 綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)相關(guān)研究成果及地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合目前實(shí)鉆情況，從沉積特征、生烴潛力、儲(chǔ)集性、含氣性、可壓裂性等幾個(gè)方面對(duì)頁(yè)巖氣進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.1 頁(yè)巖沉積特征評(píng)價(jià)

頁(yè)巖巖石相分類是根據(jù)硅質(zhì)（長(zhǎng)石+石英）、碳酸鹽巖礦物（方解石+白云石）和黏土礦物作為三端元，劃分為硅質(zhì)類、鈣質(zhì)類、黏土類和混合頁(yè)巖4類。川南五峰組-龍馬溪組頁(yè)巖主要分為6個(gè)基本類型（其中硅質(zhì)頁(yè)巖、筆石頁(yè)巖和頁(yè)巖合稱為頁(yè)巖巖石相）。然后根據(jù)碳質(zhì)、脆性礦物及古生物（筆石）標(biāo)志進(jìn)一步定名（表1）。川南地區(qū)頁(yè)巖氣高產(chǎn)層主要富集于五峰組-龍馬溪組一段底部富碳（高碳）高脆頁(yè)巖相中，主要是①-⑤小層，⑥-⑨主要為中碳到含碳、高脆到中脆，總體上從上到下碳質(zhì)含量、脆性礦物、筆石含量逐漸增加，黏土質(zhì)減少。

2.2 頁(yè)巖生烴潛力評(píng)價(jià)

研究認(rèn)為，較高的有機(jī)質(zhì)豐度、較好的有機(jī)質(zhì)類型和適當(dāng)?shù)臒嵫莼潭仁切纬删哂猩虡I(yè)價(jià)值頁(yè)巖氣藏的必備條件。

2.2.1 有機(jī)質(zhì)豐度

對(duì)高一過(guò)成熟頁(yè)巖應(yīng)使用總有機(jī)碳含量（TOC）作為有效評(píng)價(jià)指標(biāo)，同時(shí)結(jié)合富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖厚度來(lái)評(píng)價(jià)，TOC> 1%有效厚度以30m、15-30m、<15 m，對(duì)應(yīng)有機(jī)碳含量≥4%、

2-4%、<2%評(píng)價(jià)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類。川南地區(qū)五峰組-龍馬溪組一段含氣頁(yè)巖厚度大約80-100m，其中優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖段主要分布在下部30-40m范圍內(nèi)，黑色頁(yè)巖有機(jī)碳含量值多在1.5-3%之間，在榮昌-永川探區(qū)為1-8%，威遠(yuǎn)-榮縣探區(qū)為3.5-6.5%，總體含量較高。具備形成商業(yè)油氣聚集的有效氣源巖的有機(jī)碳含量和儲(chǔ)層厚度條件。

2.2.2 有機(jī)質(zhì)類型

采用干酪根類型指數(shù)TI計(jì)算公式進(jìn)行劃分，Ⅰ、Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅲ干酪根值域、生油氣類型、有機(jī)質(zhì)分類分別對(duì)應(yīng)TI>80（生油，腐泥型）、40-80（生油、氣，混合型）、0-40（生油、氣，混合型）、<0（煤、氣，腐植型）。其中Ⅰ、Ⅱ型是頁(yè)巖生氣的主要類型。川南地區(qū)志留系為海相沉積，生物組合主要為低等水生動(dòng)物和菌藻植物，有機(jī)質(zhì)類型主要由動(dòng)物、低等水生浮游生物和藻類等，干酪根主要為腐泥型，威遠(yuǎn)地區(qū)、永川地區(qū)主要為Ⅰ型干酪根，少量Ⅱ1型。

2.2.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

判別頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)成熟度的技術(shù)最為基礎(chǔ)、能夠成為共識(shí)的是鏡質(zhì)體反射率（R。），R。（%）以0.6、1.0、1.3、3劃分為未成熟、成熟、高成熟和過(guò)成熟，0.6-1.3%為成油階段，過(guò)成熟又分為早、中、晚期，早期（1.3-2.0）成凝析油-濕氣，中（2.0-3.0）、晚期（>3.0）主要為干氣。區(qū)域上，大川南地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)R。一般在1.5-3.3%之間，均達(dá)到了成熟-過(guò)成熟階段。榮昌-永川探區(qū)為2.5-3%，威遠(yuǎn)-榮縣探區(qū)為2-3%，有機(jī)質(zhì)演化程度適中。

2.3 頁(yè)巖儲(chǔ)集性評(píng)價(jià)

頁(yè)巖儲(chǔ)層主要為微納米孔隙結(jié)構(gòu)特征，有機(jī)質(zhì)孔隙和黏土礦物層間微孔隙為頁(yè)巖基質(zhì)孔隙的主要貢獻(xiàn)者。威遠(yuǎn)、永川地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖儲(chǔ)集空間類型豐富，基質(zhì)孔隙發(fā)育，見(jiàn)有機(jī)質(zhì)孔、粘土礦物晶間孔、黃鐵礦晶間孔、粒間孔等，亦見(jiàn)較多微裂縫?？v向自上而下，有機(jī)質(zhì)孔逐漸增加，粘土礦物孔逐漸降低。（孔隙度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2）川南地區(qū)五峰組-龍馬溪組龍一段孔隙度為2.31-5.44%，平均3.9%，威遠(yuǎn)地區(qū)為2.73-8.75%，總體分布于2-5%的范圍，自上而下孔隙度變高。頁(yè)巖滲透率相差甚大，可達(dá)幾個(gè)數(shù)量級(jí)的差異，椐北美地區(qū)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為基質(zhì)滲透率大于10-9um2時(shí)頁(yè)巖氣藏具有經(jīng)濟(jì)可采價(jià)值。

2.4 含氣性評(píng)價(jià)

針對(duì)海相頁(yè)巖氣，含氣量>2m3/t，含水飽和度<40%，地層壓力常壓-超壓為頁(yè)巖儲(chǔ)層有利區(qū)段。威遠(yuǎn)、永川龍馬溪組一段-五峰組總共可以劃分為3類，①-③號(hào)小層含氣量?jī)商絽^(qū)評(píng)價(jià)為I類，④號(hào)小層以上為Ⅱ類，自上而下含氣量逐漸增加。

2.5 頁(yè)巖可壓裂性評(píng)價(jià)

影響頁(yè)巖可壓裂性因素主要有礦物組分、天然裂縫、地應(yīng)力、構(gòu)造形態(tài)、埋深、溫度及壓力等。[2]綜合認(rèn)為頁(yè)巖中脆性礦物如石英、長(zhǎng)石、碳酸鹽等礦物的含量越高，頁(yè)巖的脆性越強(qiáng)，在壓裂過(guò)程中更易形成裂縫;各種構(gòu)造弱面發(fā)育，頁(yè)巖儲(chǔ)層的可壓裂性較好;地應(yīng)力大小和方向也是壓裂方案設(shè)計(jì)的重要參考依據(jù)，根據(jù)以上分析建立綜合評(píng)價(jià)參數(shù)（表2）。

以四川盆地五峰組-龍馬溪組頁(yè)巖層系為代表的涪陵、長(zhǎng)寧、威遠(yuǎn)、昭通等頁(yè)巖儲(chǔ)層普遍具埋深適中（4500m以淺）、巖石脆性大、構(gòu)造變形弱、層理縫發(fā)育、應(yīng)力環(huán)境適中等特點(diǎn)。優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖礦物組成整體上表現(xiàn)出中-高脆性礦物、中-低粘土礦物特征。威遠(yuǎn)為中硅較高碳酸鹽低粘土，永川為高硅中粘土。

3 結(jié)論

頁(yè)巖有別于常規(guī)儲(chǔ)層，其既是烴源巖，也是儲(chǔ)集層，是集生、儲(chǔ)、蓋、運(yùn)、聚于一體的地質(zhì)體。川南地區(qū)頁(yè)巖氣有如下特征：頁(yè)巖氣高產(chǎn)富集于底部頁(yè)巖中、沉積亞相為深水陸棚亞相，干酪根類型為Ⅰ型、少量Ⅱ1型，有機(jī)質(zhì)達(dá)到成熟-過(guò)成熟階段，總體為高碳-富碳特征，生烴潛力大。從上到下具有明顯特征，顏色變深，有機(jī)質(zhì)含量、硅質(zhì)含量逐漸增加、孔隙度變高、古生物化石逐漸增加，粘土礦物逐漸減少，含氣性變好。研究建立川南頁(yè)巖沉積特征、生烴潛力、儲(chǔ)集性、含氣性以及可壓裂性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，為實(shí)際生產(chǎn)提供劃分依據(jù)。目前川南海相頁(yè)巖氣3500m以淺地層已經(jīng)形成規(guī)模開(kāi)發(fā)，以深地層也已經(jīng)取得了重大突破，已逐步在川南地區(qū)建成萬(wàn)億立方米儲(chǔ)量、千億立方米產(chǎn)量的頁(yè)巖氣大氣區(qū)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭洪金.頁(yè)巖氣地質(zhì)評(píng)價(jià)技術(shù)與實(shí)踐[M].北京：中國(guó)石化出版社，2020.

[2] 王湘君.頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)研究[J].中國(guó)化工貿(mào)易，2017，09 （04）：91.