川東南包鸞地區(qū)五峰組-龍馬溪組頁巖巖相特征

雷治安，曹玉，張海杰，劉達(dá)貴，吳萍，廖偉，羅彤彤，陳雷

川東南包鸞地區(qū)五峰組-龍馬溪組頁巖巖相特征

雷治安1，曹玉2，張海杰1，劉達(dá)貴2，吳萍2，廖偉1，羅彤彤2，陳雷3

（1.重慶頁巖氣勘探開發(fā)有限責(zé)任公司，重慶 401121；2.中國石油川慶鉆探工程有限公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院，成都 610051；3.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，成都，610500）

基于巖心、薄片以及分析測試數(shù)據(jù)，本文對川東南包鸞地區(qū)五峰組-龍馬溪組頁巖巖相進(jìn)行了研究。宏觀上，研究區(qū)五峰組-龍馬溪組發(fā)育5種宏觀巖相——凝灰質(zhì)頁巖相、角礫頁巖相、塊狀頁巖相、紋層狀頁巖相、云質(zhì)灰?guī)r相。定量研究發(fā)現(xiàn)：川東南包鸞地區(qū)五峰組-龍馬溪組發(fā)育6大類巖相（硅巖相、硅質(zhì)頁巖相、混合頁巖相、粘土質(zhì)頁巖相、粘土巖相以及灰質(zhì)頁巖相），11種小類巖相，其中研究區(qū)主要以富粘土硅質(zhì)頁巖相、混合硅質(zhì)頁巖相、粘土質(zhì)/硅質(zhì)頁巖相以及富硅粘土質(zhì)頁巖相這四類巖相為主；通過TOC、含氣量、孔隙度以及滲透率4個參數(shù)對不同頁巖巖相進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：硅巖相是研究區(qū)頁巖氣勘探的最有利巖相，其次為硅質(zhì)頁巖類的含粘土硅質(zhì)頁巖相和混合硅質(zhì)頁巖相；粘土質(zhì)/硅質(zhì)頁巖相和混合頁巖相中等，最差的巖相為粘土質(zhì)頁巖相和粘土巖相。

巖相；五峰組-龍馬溪組；頁巖；川東南

巖相是一定沉積環(huán)境中形成的巖石或巖石組合，它是沉積相的主要組成部分。對于海相頁巖而言，前期研究普遍認(rèn)為海相頁巖巖相具有均一性，但隨著研究的不斷深入，越來越多的學(xué)者發(fā)現(xiàn)海相頁巖的巖相具有明顯的非均質(zhì)性[1-5]。另外海相頁巖的巖相非均質(zhì)性直接影響氣源、儲集、賦存和保存條件并直接影響頁巖氣的勘探和開發(fā)[6-11]，因此研究海相頁巖巖相特征對于找尋有利的頁巖氣勘探層段具有重要意義。本文以川東南包鸞地區(qū)的B201井為例，擬從宏觀和定量兩方面對川東南五峰組-龍馬溪組海相頁巖巖相進(jìn)行研究，并明確不同巖相的儲層參數(shù)特征，確定有利的頁巖巖相。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于重慶的涪陵包鸞地區(qū)。構(gòu)造區(qū)劃上，其總體處于四川盆地的東南緣，橫跨川東高陡褶皺帶和湘黔鄂沖斷帶，由一系列的NNE向的向斜和背斜組成。晚奧陶世末時期，由于都勻構(gòu)造運(yùn)動的影響導(dǎo)致黔中隆起和宜昌上升，同時江南雪峰隆起初步形成，在川中、黔中以及江南-雪峰三大古隆起的夾持下，在四川盆地的東北部、川東-鄂西以及川東南地區(qū)形成局限的陸棚沉積環(huán)境，沉積了一大套陸棚相的富有機(jī)質(zhì)頁巖（圖1）。因此，總體上來看，龍馬溪組時期上揚(yáng)子地區(qū)形成了“三隆夾一坳”的半閉塞滯流海盆，該欠補(bǔ)償?shù)娜毖跖璧貫楦挥袡C(jī)質(zhì)頁巖的形成提供了極為有利的條件[12]。

圖1 研究區(qū)位置圖（據(jù)文獻(xiàn)12、14、15修改）

在川東南地區(qū)，龍馬溪組與下伏的五峰組呈整合接觸，上部與石牛欄組、羅惹坪組及小河壩組呈整合接觸，厚158～600m。龍馬溪組主要為頁巖沉積，其中下部由富含有機(jī)質(zhì)的頁巖組成，同時富含筆石，如[13]。上部主要由粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖和泥灰?guī)r組成。

2 宏觀巖相特征

為了在宏觀上先對頁巖巖相進(jìn)行研究，在本次研究中，從沉積學(xué)的角度根據(jù)巖心宏觀特征、紋層及礦物對B201井五峰組-龍馬溪組的宏觀頁巖巖相進(jìn)行了研究，識別出了5種宏觀巖相——凝灰質(zhì)頁巖相、角礫頁巖相、塊狀頁巖相、紋層狀頁巖相、云質(zhì)灰?guī)r相。

2.1 角礫頁巖

該巖相主要以方解石和泥礫組成，裂縫大量發(fā)育，其基本均被方解石充填（圖2），主要為斷裂作用形成。該巖相主要發(fā)育于五峰組，龍馬溪組未見發(fā)育。

圖2 角礫頁巖宏觀及鏡下特征

圖3 云質(zhì)灰?guī)r宏觀及鏡下特征

圖4 塊狀頁巖宏觀及鏡下特征

2.2 云質(zhì)灰?guī)r

該巖相發(fā)育于五峰組頂部的觀音橋段，為淺水碳酸鹽巖沉積，成分以灰質(zhì)和云質(zhì)為主，粘土質(zhì)成分較少，該巖相內(nèi)可見一系列高角度裂縫發(fā)育，部分裂縫被方解石充填（圖3）。

圖5 紋層頁巖宏觀及鏡下特征

2.3 塊狀頁巖

該巖相為塊狀結(jié)構(gòu)，巖心及鏡下均不顯紋層，巖心上可見大量黃鐵礦結(jié)核以及黃鐵礦紋層發(fā)育，同時偶見部分水平裂縫，其內(nèi)部被方解石充填。鏡下觀察可見該巖相礦物成分主要為粘土顆粒以及硅質(zhì)顆粒，有機(jī)質(zhì)較為發(fā)育（圖4）。該巖相在五峰組和龍馬溪組內(nèi)均有發(fā)育。

2.4 紋層狀頁巖

該巖相以發(fā)育水平紋層為特征，水平紋層以粘土紋層和粉砂質(zhì)紋層互層為主，偶見黃鐵礦紋層、方解石紋層（圖5）。該類巖相在龍一1上部以上的地層較為常見。

2.5 凝灰質(zhì)頁巖

該類巖相在五峰組-龍一段均有發(fā)育，主要為火山灰作用混入頁巖沉積中形成，在宏觀巖心上偶見薄層凝灰質(zhì)紋層，鏡下可見紋層發(fā)育以及同生黃鐵礦和凝灰質(zhì)透鏡體（圖6）。

圖6 凝灰質(zhì)頁巖宏觀及鏡下特征

3 定量巖相劃分及其儲層特征

宏觀上的巖相研究可以對頁巖的宏觀沉積特征進(jìn)行研究，但是為了對巖相進(jìn)行定量研究，本次研究根據(jù)礦物成分定量對巖相進(jìn)行研究，可將頁巖劃分出7大類巖相，16小類巖相（圖7）。

根據(jù)礦物成分20%、50%和80%三個值，將頁巖劃分為硅巖、粘土巖、灰?guī)r、硅質(zhì)頁巖、粘土質(zhì)頁巖、灰質(zhì)頁巖以及混合頁巖7個大的巖相（圖7）。在7大巖相識別的基礎(chǔ)上進(jìn)一步將巖相細(xì)分為16個小類，分別是硅巖相、含灰硅質(zhì)頁巖相、混合硅質(zhì)頁巖相、含粘土硅質(zhì)頁巖相、灰?guī)r相、含粘土灰質(zhì)頁巖相、混合灰質(zhì)頁巖相、含硅灰質(zhì)頁巖相、粘土巖相、含灰粘土質(zhì)頁巖相、混合粘土質(zhì)頁巖相、含硅粘土質(zhì)頁巖相、粘土質(zhì)/灰質(zhì)頁巖相、粘土質(zhì)/硅質(zhì)頁巖相、混合質(zhì)頁巖相、灰質(zhì)/硅質(zhì)頁巖相（圖7）。

圖7 頁巖巖相劃分三端元圖及研究區(qū)巖相類型

川東南包鸞地區(qū)五峰組-龍馬溪組發(fā)育6大類巖相（硅巖相、硅質(zhì)頁巖相、混合頁巖相、粘土質(zhì)頁巖相、粘土巖相以及灰質(zhì)頁巖相），11種小類巖相，其中研究區(qū)主要以富粘土硅質(zhì)頁巖相、混合硅質(zhì)頁巖相、粘土質(zhì)/硅質(zhì)頁巖相以及富硅粘土質(zhì)頁巖相這四類巖相為主（圖7）。

針對不同的巖相，本次研究對其不同的頁巖氣地質(zhì)屬性進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：硅巖的TOC含量介于3.03%～5.52%，平均值為4.01%；含氣量介于1.43～1.94 cm3/g，平均值為1.71 cm3/g；孔隙度介于1.09%～1.71%，平均值為1.47%，滲透率為1.1×10-4~8.1×10-2mD，平均值為2×10-2mD。含粘土硅質(zhì)頁巖的TOC為0.11%～4.79%，平均值為2.36%；含氣量為0.36～2.63 cm3/g，平均值為1.03 cm3/g；孔隙度介于0.38%～3.05%之間，平均值為1.53%，滲透率為7×10-6～2.1×10-1mD，平均值為2.3×10-2mD?；旌瞎栀|(zhì)頁巖的TOC含量為0.39%～5.65%,平均值為2.33%；含氣量較低，介于0.31～1.93 cm3/g，平均值為1.0 cm3/g；孔隙度較高，介于0.41%~5.92%，平均值為1.64%；滲透率為1.8×10-5～1.5×10-1mD，平均值為9.5×10-3mD。含灰硅質(zhì)頁巖由于測試數(shù)據(jù)較少，其基本屬性不清楚。粘土質(zhì)/硅質(zhì)頁巖的TOC含量介于1.27%～2.45%，平均值為1.90；含氣量介于0.56～1.62 cm3/g，平均值為1.02 cm3/g；孔隙度介于1.06%～2.76%，平均值為1.94%；滲透率為2.1×10-4～1.7×10-2mD，平均值為6.3×10-3mD?；旌享搸r的TOC介于0.5%～5.62%,平均值為1.53%；含氣量為0.6～1.64 cm3/g，平均值為1.0 cm3/g；孔隙度介于1.03%～2.56%，平均值為1.72%；滲透率為1.6×10-3～1.0×10-2mD，平均值為4.5×10-3mD。含硅粘土質(zhì)頁巖的TOC含量介于0.64%～4.39%，平均值為1.36%；含氣量為0.37～1.0 cm3/g，平均值為0.63 cm3/g；孔隙度為1.07%～2.97%,平均值為1.80%；滲透率為4.5×10-3～2.1×10-1mD，平均值為3.9×10-2mD。粘土巖的TOC含量介于0.55%～1.1%之間，平均值為0.83%；含氣量為0.62 cm3/g；孔隙度介于1.59%～2.92%，平均值為2.26%；滲透率為7.3×10-3mD（表1）。

表1 川東南包鸞地區(qū)五峰組-龍馬溪組不同巖相的頁巖氣地質(zhì)屬性特征表

注：表中數(shù)值表示法為：最小值-最大值/平均值

總體來看，研究區(qū)硅巖是頁巖氣勘探的最有利巖相，其次為硅質(zhì)頁巖類的含粘土硅質(zhì)頁巖和混合硅質(zhì)頁巖；粘土質(zhì)/硅質(zhì)頁巖和混合頁巖中等，最差的巖相為粘土質(zhì)頁巖和粘土巖。

4 結(jié)論

通過巖心、薄片以及測試數(shù)據(jù)對川東南包鸞地區(qū)五峰組-龍馬溪組頁巖巖心進(jìn)行了研究，主要得出了如下結(jié)論：

1）宏觀上，研究區(qū)五峰組-龍馬溪組發(fā)育5種宏觀巖相——凝灰質(zhì)頁巖相、角礫頁巖相、塊狀頁巖相、紋層狀頁巖相、云質(zhì)灰?guī)r相；

2）利用礦物成分的三端元進(jìn)行巖相定量研究發(fā)現(xiàn)，川東南包鸞地區(qū)五峰組-龍馬溪組發(fā)育6大類巖相（硅巖、硅質(zhì)頁巖、混合頁巖、粘土質(zhì)頁巖、粘土巖以及灰質(zhì)頁巖），11種小類巖相，其中研究區(qū)主要以富粘土硅質(zhì)頁巖、混合硅質(zhì)頁巖、粘土質(zhì)/硅質(zhì)頁巖以及富硅粘土質(zhì)頁巖這四類巖相為主；

3）通過TOC、含氣量、孔隙度以及滲透率4個參數(shù)對不同頁巖巖相進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：硅巖是研究區(qū)頁巖氣勘探的最有利巖相，其次為硅質(zhì)頁巖類的含粘土硅質(zhì)頁巖和混合硅質(zhì)頁巖；粘土質(zhì)/硅質(zhì)頁巖和混合頁巖中等，最差的巖相為粘土質(zhì)頁巖和粘土質(zhì)頁巖。

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Lithofacies of Shale of the Wufeng Formation-Longmaxi Formation in the Baoluan Region, Southeast Sichuan

LEI Zhi-an1CAO Yu2ZHANG Hai-jie1LIU Da-gui2WU Ping2LIAO Wei1LUO Tong-tong2CHEN Lei3

(1-Chongqing Shale gas exploration and Development Co. , Ltd., Chongqing 401121; 2- Institute of Geological Exploration and Development, Chuanqing Drilling Engineering Co. , Ltd., PetroChina, Chengdu 610051; 3-School of Earth Science and Technology, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500)

This paper has a discussion on lithofacies of shale of the Wufeng Formation-Longmaxi Formation in the Baoluan region, southeast Sichuan based on drill core, rock thin section observation and test data. Macroscopically, shale of the Wufeng Formation- Longmaxi Formation in the Baoluan region may be divided into 5 lithofacies such as tuffaceous shale facies, breccia shale facies, massive shale facies, laminated shale facies and dolomitic limestone facies. Quantitative study indicates that shale of the Wufeng Formation-Longmaxi Formation in the Baoluan region may be divided into 6 lithofacies such as silica-dominated shale facies, siliceous shale facies, mixed shale facies, argillaceous shale facies, clay-dominated shalefacies and lime shale faciesamong which clay-rich siliceous shale facies, mixed siliceous shale facies, argillaceous/siliceous shale facies and silica-rich argillaceous shale facies dominate. All lithofacies are evaluated by TOC content, total gas content, porosity and permeability. The results show that silica-dominated shale is the most potential shale for shale gas exploration, followed by siliceous shale (clay-rich siliceous shale and mixed siliceous shale), secondly the argillaceous/siliceous shale and mixed shale, the argillaceous shale and clay-dominated shale.

lithofacies; Wufeng-Longmaxi Formation; shale; southeast Sichuan

2020-10-10

雷治安（1967-），男，四川渠縣人，高級工程師，主要從事頁巖氣地質(zhì)勘探開發(fā)方面科研和管理工作

P618.12

A

1006-0995（2020）04-0556-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2020.04.006