四川盆地侏羅系大安寨段陸相頁(yè)巖油氣地質(zhì)特征及勘探方向

馮動(dòng)軍

中國(guó)石化 石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083

頁(yè)巖油氣革命擴(kuò)展了油氣資源面貌，助推了油氣儲(chǔ)產(chǎn)量的增長(zhǎng)[1]。四川盆地發(fā)育多套富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層系，但目前僅在上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組海相頁(yè)巖中取得了商業(yè)開(kāi)發(fā)，建成了涪陵、威遠(yuǎn)、長(zhǎng)寧、昭通、威榮、永川6個(gè)頁(yè)巖氣田。侏羅系頁(yè)巖氣資源潛力大，據(jù)“十三五”資源評(píng)價(jià)結(jié)果，頁(yè)巖氣地質(zhì)資源量為1.34×1012m3。其中，自流井組大安寨段頁(yè)巖厚度大、分布范圍廣、壓力系數(shù)高、保存條件好、資源潛力大，是頁(yè)巖氣勘探的有利層系，已在多個(gè)構(gòu)造帶的多口鉆井中發(fā)現(xiàn)頁(yè)巖油氣流[2-6]。中國(guó)石化在元壩、涪陵地區(qū)共23口井鉆遇大安寨段頁(yè)巖，12口井壓裂測(cè)試日產(chǎn)油54.0～67.8 m3、氣(1.2～50.7)×104m3。中國(guó)石油龍淺2井大安寨段二亞段采用射孔加砂方式，測(cè)試日產(chǎn)氣2 659 m3；川68井大安寨段二亞段富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖和介殼灰?guī)r中見(jiàn)油氣侵[7]。殼牌公司在四川盆地中部秋林構(gòu)造部署實(shí)施的鉆井秋林19井直井壓裂獲日產(chǎn)油2.3～4.1 m3和日產(chǎn)氣1 500 m3[8]?？傮w來(lái)看，陸相頁(yè)巖具有縱橫向非均質(zhì)性強(qiáng)、頁(yè)巖與夾層(砂巖、灰?guī)r)頻繁互層、有機(jī)質(zhì)豐度低、熱演化程度低、油氣共生的特點(diǎn)，陸相頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系尚未建立，甜點(diǎn)層段優(yōu)選及甜點(diǎn)區(qū)預(yù)測(cè)難度大。

本文以四川盆地鉆遇侏羅系大安寨段26口鉆井為研究對(duì)象，采集202塊樣品開(kāi)展烴源品質(zhì)、儲(chǔ)集性能、可壓性等實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析，采用全巖X衍射、有機(jī)碳含量分析、干酪根碳同位素、有機(jī)巖石學(xué)、高壓壓汞—氮吸附聯(lián)合測(cè)定、氬離子拋光—掃描電鏡及物性等多種測(cè)試方法，分析陸相頁(yè)巖氣形成地質(zhì)條件，探討頁(yè)巖氣富集主控因素，突出頁(yè)巖品質(zhì)及熱演化程度，建立陸相頁(yè)巖氣選區(qū)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，采用GIS融合的空間疊合技術(shù)，預(yù)測(cè)頁(yè)巖氣勘探有利區(qū)，以期為四川盆地侏羅系大安寨段陸相頁(yè)巖氣取得勘探開(kāi)發(fā)重大突破提供地質(zhì)依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

四川盆地是一個(gè)大型含油氣疊合盆地，揚(yáng)子板塊和南秦嶺造山帶、松潘甘孜褶皺帶在印支期發(fā)生碰撞，形成龍門(mén)山、大巴山褶皺帶。早侏羅世—中侏羅世早期，上揚(yáng)子地區(qū)在拉張伸展的構(gòu)造作用下，形成大型克拉通內(nèi)坳陷盆地——四川盆地，盆地沉積中心為米倉(cāng)山—大巴山南緣，以沖積扇—河流—三角洲—湖泊沉積為主。四川盆地中—下侏羅統(tǒng)自流井組自下而上發(fā)育東岳廟段、大安寨段以及千佛崖組(涼高山組)二段3套烴源巖：東岳廟段沉積期湖盆面積開(kāi)始擴(kuò)張，以灰黑色頁(yè)巖沉積為主，夾薄層砂巖和介殼灰?guī)r，整體沉積厚度不大；大安寨段沉積期為盆地最大湖泛期[9]，是中—下侏羅統(tǒng)最為重要的烴源巖發(fā)育時(shí)期，分布范圍廣、厚度大(圖1)，以發(fā)育灰黑色頁(yè)巖為主，局部夾薄層介殼灰?guī)r，有機(jī)質(zhì)豐度高，生烴潛力大；千佛崖組(涼高山組)二段沉積時(shí)期是盆地又一次較大的湖泛期，此時(shí)湖盆水體最深，相對(duì)平靜，以灰黑色頁(yè)巖夾砂巖為主，頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度高，生烴潛力大[10]。

2 油氣形成地質(zhì)條件

2.1 沉積相帶有利，厚度大，非均質(zhì)性強(qiáng)

四川盆地在大安寨段沉積時(shí)期，伸展作用最弱，構(gòu)造變化最穩(wěn)定，是中—下侏羅統(tǒng)發(fā)育范圍最大的淡水湖盆[11]，地層厚度介于70～140 m。沉積中心位于儀隴—南充—涪陵—達(dá)州一帶，富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖厚度均在40 m以上，圍繞湖盆沉積中心，半深湖、淺湖和濱湖亞相發(fā)育(圖1)，巖性以灰黑色頁(yè)巖、介殼頁(yè)巖和介殼灰?guī)r為主。其中，半深湖主要分布在川中、川北和川東地區(qū)，沉積微相為半深湖泥和風(fēng)暴灘，沉積大量的暗色頁(yè)巖，為頁(yè)巖油氣的形成與富集提供了較好的物質(zhì)基礎(chǔ)。依據(jù)巖、電及沉積旋回特征，把大安寨段自下而上劃分為大三、大二和大一3個(gè)亞段，反映湖盆先后經(jīng)歷了初始湖侵、最大湖侵和湖退的3個(gè)沉積演化階段。其中，大二亞段發(fā)育半深湖灰黑色頁(yè)巖，大三、大一亞段多為在淺湖—半深湖中沉積的介殼頁(yè)巖與介殼灰?guī)r互層沉積[12-14]。

圖1 四川盆地侏羅系大安寨段沉積相、頁(yè)巖厚度分布

2.2 巖相類型復(fù)雜，組合類型多樣

1940年，“巖相”一詞首次被蘇聯(lián)地質(zhì)學(xué)家EBERZIN使用，其本質(zhì)就是“相”這個(gè)單詞的延伸，是反映頁(yè)巖非均質(zhì)性的重要因素，與沉積環(huán)境、礦物組成、有機(jī)質(zhì)豐度、巖石力學(xué)性質(zhì)及孔隙結(jié)構(gòu)等都有非常緊密的關(guān)系[15-19]。巖相大致可以歸納為碎屑礦物的組成、含量和空間組合特征，因此，不僅可以反映巖性又可以體現(xiàn)沉積環(huán)境。為了區(qū)分各種細(xì)粒巖類型，以便探討儲(chǔ)層差異，選取巖相概念劃分巖石類型。通過(guò)野外露頭和巖心觀察，根據(jù)大安寨段巖石的顏色、沉積構(gòu)造和巖性3個(gè)參數(shù)，依據(jù)TOC含量，將ω(TOC)<0.5%、0.5%≤ω(TOC)<1.0%、1.0%≤ω(TOC)<2.0%、ω(TOC)≥2%分別定義為低碳、中碳、高碳及富碳[20]，將大安寨段頁(yè)巖劃分為灰黑色頁(yè)巖(中碳、高碳)、灰黑色介殼頁(yè)巖(低碳、中碳)和灰色介殼灰?guī)r3種主要巖相(圖2)?；液谏?yè)巖多存在于大二亞段，發(fā)育在半深湖泥微相中，水平層理發(fā)育，主要礦物有黏土礦物、石英和長(zhǎng)石，富含有機(jī)質(zhì)?；液谏闅ろ?yè)巖多存在于大二亞段，發(fā)育于半深湖風(fēng)暴灘沉積，頁(yè)巖中生物介殼發(fā)育，主要礦物有黏土礦物、石英和方解石，有機(jī)質(zhì)含量中等?；疑闅せ?guī)r主要出現(xiàn)在大三、大一亞段，由方解石為主要成分的生物介殼原地沉積、成巖形成[21]，主要礦物有方解石、黏土礦物和石英。利用錄井和巖心資料，依據(jù)不同巖性占比、分布連續(xù)性、互層頻率等特征，把大安寨段劃分為大套頁(yè)巖連續(xù)沉積型、大套粉砂質(zhì)頁(yè)巖局部夾中薄層粉(細(xì))砂巖型、黏土質(zhì)頁(yè)巖與介殼灰?guī)r近等厚互層型、大套頁(yè)巖夾中薄層介殼灰?guī)r型以及大套頁(yè)巖局部夾中厚層介殼灰?guī)r型5種巖性組合類型。

圖2 四川盆地侏羅系大安寨段頁(yè)巖類型

2.3 良好的有機(jī)地球化學(xué)條件，資源潛力大

2.3.1 有機(jī)質(zhì)含量

總有機(jī)碳含量(TOC)是頁(yè)巖油氣評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一[22-25]，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者普遍認(rèn)為泥質(zhì)烴源巖有機(jī)碳含量下限為0.4%～0.6%[26]。而對(duì)于自生自儲(chǔ)的頁(yè)巖氣藏來(lái)說(shuō)，有機(jī)碳下限要求較高，北美頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)一般把頁(yè)巖有機(jī)碳下限定為2.0%，中國(guó)學(xué)者把四川盆地海相有效頁(yè)巖有機(jī)碳含量下限定為1.5%[27-30]。四川盆地侏羅系大安寨段頁(yè)巖有機(jī)碳含量圍繞湖盆沉積中心呈環(huán)帶狀分布，湖盆中心主要分布在川東北儀隴—南充—達(dá)州、川東梁平—建南一帶，有機(jī)碳含量普遍大于1.6%，局部地區(qū)達(dá)到2.0%(圖3a)。對(duì)川東北、川東地區(qū)FY1、YL30、YL4、XL101等井的226個(gè)樣品進(jìn)行分析，認(rèn)為大安寨段頁(yè)巖有機(jī)碳含量變化較大，川東北地區(qū)大安寨段頁(yè)巖主要發(fā)育于大二亞段，頁(yè)巖有機(jī)碳含量為0.04%～3.52%，平均為1.05%；ω(TOC)>0.5%的樣品占總樣品數(shù)的76.9%，ω(TOC)>1.0%的樣品占總樣品數(shù)的34.6%(圖3b)。川東地區(qū)大安寨段頁(yè)巖有機(jī)碳含量為0.05%～3.89%，平均為1.36%；ω(TOC)>0.5%的樣品占總樣品數(shù)的76.1%，ω(TOC)>1.0%的樣品占總樣品數(shù)的49.7%(圖3c)。

圖3 四川盆地侏羅系大安寨段有機(jī)碳含量平面分布(a)及直方圖(b-c)

2.3.2 有機(jī)質(zhì)類型

有機(jī)質(zhì)類型反映了頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)的品質(zhì)，不同成烴母質(zhì)類型其油氣生成能力不同。本文選用干酪根碳同位素及有機(jī)顯微組分來(lái)分析有機(jī)質(zhì)類型。FY1、FY4、XL101、XL30等7口井24個(gè)巖心樣品干酪根鏡檢及干酪根碳同位素分析表明，大安寨段頁(yè)巖以Ⅱ2型和Ⅲ型干酪根為主(圖4)，有機(jī)質(zhì)主要以殼質(zhì)組和鏡質(zhì)組成分為主，殼質(zhì)組有橢圓形孢粉體、碎屑狀殼屑體和腐殖無(wú)定形體，鏡質(zhì)組有結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體和碎屑鏡質(zhì)體，惰質(zhì)組較少，說(shuō)明大安寨段頁(yè)巖具有良好的生烴物質(zhì)基礎(chǔ)。不同有機(jī)質(zhì)類型陸相頁(yè)巖生烴模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，陸相頁(yè)巖生烴潛力受富氫組分控制，Ⅱ2型有機(jī)質(zhì)生烴潛力大于Ⅲ型有機(jī)質(zhì)。

圖4 四川盆地侏羅系大安寨段頁(yè)巖干酪根類型統(tǒng)計(jì)

2.3.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

大安寨段頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)Ro介于1.10%～1.83%，處于成熟—高成熟階段，以產(chǎn)凝析油和濕氣為主。不同有機(jī)質(zhì)類型陸相頁(yè)巖生烴模擬實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)Ro≤1.5%時(shí)，Ⅰ—Ⅱ型有機(jī)質(zhì)以生油為主、少量氣；當(dāng)1.5%

圖5 四川盆地侏羅系大安寨段頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)Ro等值線

2.4 頁(yè)巖孔隙度高，以無(wú)機(jī)孔為主

2.4.1 物性特征

四川盆地侏羅系大安寨段202個(gè)樣品統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，孔隙度介于0.95%～8.42%，平均為3.21%，滲透率介于(0.001 8～3.410 0)×10-3μm2，平均為1.720 0 ×10-3μm2(表1)?？v向上，大二亞段物性好于大三、大一亞段(表2)。川北元壩地區(qū)YL4井、YL17井、YL30井大安寨段頁(yè)巖(N=165)孔隙度主要分布在0.95%～8.33%，平均為4.36%，其中，孔隙度大于4%的樣品占比可達(dá)57.58%(圖6)，滲透率主要分布在(0.000 8～6.803 0)×10-3μm2，平均值為0.400 5×10-3μm2。頁(yè)巖的孔隙度與滲透率之間均具有較好的正相關(guān)關(guān)系，反映四川盆地侏羅系大安寨段陸相頁(yè)巖以孔隙型儲(chǔ)層為主，具有較好的儲(chǔ)集能力。

圖6 四川盆地元壩地區(qū)侏羅系大安寨段孔隙度分布

表1 四川盆地元壩地區(qū)侏羅系大安寨段陸相頁(yè)巖孔隙度與滲透率

表2 四川盆地元壩地區(qū)侏羅系大安寨段儲(chǔ)層物性參數(shù)

2.4.2 儲(chǔ)集空間類型

宏觀縫網(wǎng)和微觀基質(zhì)孔隙是頁(yè)巖氣富集的兩種重要的儲(chǔ)集空間類型[31-32]。通過(guò)巖心和掃描電鏡觀察，將大安寨段陸相頁(yè)巖的儲(chǔ)集空間劃分為5類微孔隙、4類裂縫。其中，孔隙主要發(fā)育有機(jī)孔和無(wú)機(jī)孔(晶間孔、粒緣孔、黏土礦物間微孔、次生溶蝕孔)，以無(wú)機(jī)孔為主(圖7)。大安寨段頁(yè)巖發(fā)育次生有機(jī)孔和原生有機(jī)孔。在有機(jī)質(zhì)演化過(guò)程中，生成的液態(tài)烴進(jìn)入無(wú)機(jī)礦物孔之間，后期演化生氣而產(chǎn)生的孔為次生有機(jī)孔，次生有機(jī)質(zhì)無(wú)固定形態(tài)，內(nèi)部普遍發(fā)育次生有機(jī)孔(圖7a)。原生有機(jī)質(zhì)表現(xiàn)為有條帶狀或塊狀，其內(nèi)部多均質(zhì)致密，相對(duì)次生有機(jī)質(zhì)不發(fā)育孔隙[33](圖7b)。晶間孔是指晶體生長(zhǎng)過(guò)程中，殘留在晶體間未被充填的部分，常見(jiàn)于石英或方解石晶體間接觸處，這種孔隙連通性差，滲透率低(圖7c)。在介殼頁(yè)巖中存在位于石英或介殼邊緣的狹長(zhǎng)粒緣孔(圖7d)。黏土礦物層間次生微孔隙，后期可被有機(jī)質(zhì)或膠結(jié)物充填，滲透性較好，黏土礦物主要為伊蒙混層、伊利石、高嶺石和綠泥石，黏土礦物間微孔徑介于1～3 μm(圖7e)。隨著頁(yè)巖埋藏深度的不斷增加，在深部熱液的溶蝕作用下，大安寨段頁(yè)巖中的石英、長(zhǎng)石和碳酸鹽礦物可形成幾微米—幾十微米的溶蝕孔(圖7f)。

圖7 四川盆地侏羅系大安寨段微孔隙類型

四川盆地侏羅系大安寨段頁(yè)巖層系中主要發(fā)育灰?guī)r夾層，灰?guī)r以介殼灰?guī)r、泥質(zhì)介殼灰?guī)r為主。巖石骨架由介殼組成，介殼呈密集、定向分布，主要成分為亮晶方解石，個(gè)別樣品因重結(jié)晶作用強(qiáng)烈呈殘余結(jié)構(gòu)，原始結(jié)構(gòu)難以分辨，部分粒內(nèi)發(fā)生硅化作用。從宏觀和微觀上看，除了個(gè)別樣品見(jiàn)零星粒內(nèi)溶蝕孔隙(大部分為針孔狀)、不連續(xù)溶蝕微裂縫(寬度為0.01～0.08 mm)外，整體孔隙發(fā)育較差，面孔率多數(shù)小于1.0%(圖8)，表明其在埋藏過(guò)程中溶蝕作用弱。

圖8 四川盆地侏羅系大安寨段夾層儲(chǔ)集空間特征

根據(jù)巖心觀察發(fā)現(xiàn)，大安寨段頁(yè)巖發(fā)育成巖縫、構(gòu)造縫和溶蝕縫。其中，根據(jù)裂縫傾斜角度的不同，構(gòu)造縫又分為高角度縫(>45°)和低角度縫(<45°)。頁(yè)巖中的成巖裂縫是在成巖過(guò)程中受壓實(shí)作用形成的沿水平層理發(fā)育的天然裂縫。受構(gòu)造作用影響，產(chǎn)生剪切裂縫，且構(gòu)造面平滑，裂縫面可見(jiàn)裂縫擦痕。FY1井侏羅系頁(yè)巖高角度裂縫發(fā)育，裂縫多溝通夾層與富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖。裂縫面上常充填方解石礦物，并可見(jiàn)擦痕分布。深部熱液可以溶蝕介屑灰?guī)r，生成溶蝕縫(圖9)。

圖9 四川盆地侏羅系大安寨段頁(yè)巖中的裂縫類型

2.4.3 微觀孔隙結(jié)構(gòu)及連通性

目前，定量獲取頁(yè)巖孔隙大小的方法包括低溫氮?dú)馕椒ā⒍趸嘉椒ê透邏簤汗?。低溫氮?dú)馕椒梢詼y(cè)定1.5 nm以上的介孔，對(duì)于孔徑1.5 nm以下的孔隙可以采用二氧化碳吸附法測(cè)試，高壓壓汞可以測(cè)定3～1 μm的孔隙，根據(jù)不同壓力下的注入量反推得到不同孔徑孔隙的體積，獲得巖石孔徑分布情況[34]。因此，采用單一手段不能準(zhǔn)確測(cè)定頁(yè)巖的孔隙結(jié)構(gòu)。本次研究在實(shí)驗(yàn)測(cè)試過(guò)程中將壓汞法和氣體吸附法相結(jié)合，通過(guò)兩種測(cè)定結(jié)果的銜接實(shí)現(xiàn)了全孔隙結(jié)構(gòu)定量表征。根據(jù)高壓壓汞—吸附聯(lián)合測(cè)試孔徑分布直方圖可知(圖10)，大安寨段頁(yè)巖孔隙以介孔(2～50 nm)為主，平均占比約55%。

圖10 四川盆地元壩地區(qū)侏羅系大安寨段頁(yè)巖高壓壓汞—吸附聯(lián)合測(cè)試孔隙分布

2.5 氣測(cè)顯示活躍，頁(yè)巖含氣性好

川北元壩地區(qū)大安寨段大二亞段頁(yè)巖段氣測(cè)顯示十分活躍，YY2井錄井顯示氣測(cè)值介于0.64%～10.17%。現(xiàn)場(chǎng)含氣量測(cè)試0.96 m3/t，測(cè)井解釋優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖含氣量為0.77～6.19 m3/t，平均值約為2.02 m3/t；總體來(lái)看，測(cè)井解釋含氣量是現(xiàn)場(chǎng)總含氣量的2倍，與儲(chǔ)集空間主要以無(wú)機(jī)礦物質(zhì)孔為主、有機(jī)孔相對(duì)少的認(rèn)識(shí)相吻合。分析認(rèn)為無(wú)機(jī)礦物質(zhì)孔儲(chǔ)氣方式以游離氣為主，在鉆井提心出筒過(guò)程中，頁(yè)巖地層由超壓環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)槌涵h(huán)境，無(wú)機(jī)礦物質(zhì)孔中游離氣快速散失，與以有機(jī)孔為主要儲(chǔ)集空間的海相頁(yè)巖相比，損失氣量相對(duì)較大，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)含氣量相對(duì)較低。YY2井大安寨段出筒頁(yè)巖巖心表面可見(jiàn)豐富氣泡，浸水實(shí)驗(yàn)可觀察較密集氣泡線性溢出，同樣顯示出良好的含氣性。

2.6 半深湖相頁(yè)巖脆性礦物含量高，可壓裂性好

頁(yè)巖的礦物組分影響天然微裂縫的形成、人工壓裂縫的形成與保持，進(jìn)而影響頁(yè)巖氣的富集高產(chǎn)[35-36]。根據(jù)X-衍射全巖礦物分析可知，大安寨段陸相頁(yè)巖主要含有石英、方解石和黏土礦物。181個(gè)樣品分析黏土礦物含量介于21.5%～68.3%，平均值為48.3%；石英+長(zhǎng)石含量介于17.1%～60.3%，平均值為35.7%；碳酸鹽礦物含量介于0～48.8%，平均值為12.6%。半深湖相頁(yè)巖脆性礦物含量較淺湖相頁(yè)巖高，半深湖相頁(yè)巖黏土礦物含量介于38%～53%，平均值為47.5%，脆性礦物含量介于45%～61%，平均值為49%；淺湖相頁(yè)巖黏土礦物含量介于41%～62%，平均值為50.5%，脆性礦物含量介于38.5%～45.5%，平均值為42.5%。

3 大安寨段陸相頁(yè)巖氣富集主控因素

3.1 半深湖相頁(yè)巖是陸相頁(yè)巖氣富集的重要物質(zhì)基礎(chǔ)

半深湖相巖相組合類型以大套頁(yè)巖連續(xù)沉積型、大套粉砂質(zhì)頁(yè)巖局部夾中薄層(粉)細(xì)砂巖型以及大套頁(yè)巖局部夾中厚層介殼灰?guī)r型為主，平均有機(jī)碳含量分別為1.07%，1.19%，1.01%，平均孔隙度分別為4.11%，3.91%，4.18%，生烴潛力較大，儲(chǔ)集性能較好，源—儲(chǔ)耦合條件好，是陸相頁(yè)巖氣富集高產(chǎn)的基礎(chǔ)地質(zhì)要素。

3.2 裂縫是影響頁(yè)巖氣產(chǎn)量的重要因素

以元壩地區(qū)大安寨段為例，通過(guò)地震高精度曲率預(yù)測(cè)構(gòu)造裂縫的展布，頁(yè)巖氣井產(chǎn)量與斷裂和構(gòu)造裂縫的關(guān)系密切。中西部地區(qū)斷裂相對(duì)不發(fā)育，僅發(fā)育規(guī)模較小的早期北東—南西向斷裂，與之相關(guān)的北東—南西向裂縫帶較為有利，控制了頁(yè)巖氣的富集，且本區(qū)晚期構(gòu)造活動(dòng)較弱，頁(yè)巖氣藏未受到嚴(yán)重破壞，實(shí)鉆證實(shí)該區(qū)域主要鉆井日產(chǎn)量可達(dá)10×104m3以上；中東部地區(qū)以發(fā)育晚期南北向斷裂為主，斷裂規(guī)模大，與之相關(guān)的南北向裂縫帶富集條件相對(duì)較差，裂縫的形成時(shí)間晚于頁(yè)巖氣形成期，發(fā)揮儲(chǔ)集作用相對(duì)較弱，而晚期較強(qiáng)烈的斷裂作用對(duì)頁(yè)巖氣保存有所影響，該區(qū)頁(yè)巖氣日產(chǎn)量基本低于10×104m3。

3.3 良好的保存條件是頁(yè)巖氣富集的關(guān)鍵因素

海相頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐揭示，頁(yè)巖氣產(chǎn)量與地層壓力呈明顯正相關(guān)關(guān)系，地層壓力系數(shù)越高，頁(yè)巖氣產(chǎn)量越高[37]，測(cè)試產(chǎn)層的壓力系數(shù)和油氣顯示可以最直接地反映保存條件的優(yōu)劣。以元壩地區(qū)為例，中西部地區(qū)總體構(gòu)造平緩，中東部地區(qū)為斷褶帶，但大多數(shù)斷裂不通天且斷距較小，具有良好的頁(yè)巖氣保存條件。元壩地區(qū)大安寨段地層中氣藏的中間深度介于3 500～4 200 m，地層壓力一般介于62 ～79 MPa，地層壓力系數(shù)一般介于1.0～2.09，大部分地區(qū)具有高壓—超高壓特征。地層壓力系數(shù)相對(duì)高值區(qū)主要分布在元壩中南部埋藏深度較大的地區(qū)，同時(shí)也是半深湖相的分布區(qū)。元壩地區(qū)陸相頁(yè)巖氣總體具有良好的保存條件，南部更優(yōu)于北部，中西部?jī)?yōu)于中東部。

4 大安寨段陸相頁(yè)巖氣勘探方向

與志留系海相頁(yè)巖相比[38]，四川盆地大安寨段陸相頁(yè)巖沉積相變化快，分布范圍小，頁(yè)巖與砂巖、灰?guī)r頻繁互層，單層厚度薄，頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度較低，有機(jī)質(zhì)類型多樣，成熟度較低，油氣同出，儲(chǔ)集空間以無(wú)機(jī)孔為主，源—儲(chǔ)配置復(fù)雜。因此，陸相頁(yè)巖氣選區(qū)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與海相頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有很大的不同。采用“源-儲(chǔ)定層—巖相定帶—保存定區(qū)”的評(píng)價(jià)思路，開(kāi)展四川盆地侏羅系陸相頁(yè)巖氣綜合評(píng)價(jià)。烴源巖的厚度、TOC、Ro等地化指標(biāo)是決定頁(yè)巖生烴的物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)也直接影響頁(yè)巖油氣的富集能力；孔隙度和微裂縫直接決定了頁(yè)巖的儲(chǔ)集能力；相比海相頁(yè)巖沉積，陸相湖盆明顯受水深、古地貌、物源等方面的影響，沉積相帶控制富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的空間展布，半深湖相是富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖分布的有利相帶；測(cè)試產(chǎn)層的壓力系數(shù)和油氣顯示可以最直接反映保存條件的優(yōu)劣。突出陸相頁(yè)巖品質(zhì)和熱演化程度，結(jié)合保存條件和工程技術(shù)條件，建立了陸相頁(yè)巖氣有利區(qū)評(píng)價(jià)參數(shù)體系及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(表3)。通過(guò)系統(tǒng)研究各個(gè)主控因素(沉積相帶、富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖厚度、有機(jī)碳含量、有機(jī)質(zhì)成熟度、埋藏深度等)的空間展布規(guī)律，采用基于GIS融合的空間疊合技術(shù)預(yù)測(cè)頁(yè)巖氣富集區(qū)，最終實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)確預(yù)測(cè)頁(yè)巖氣有利區(qū)的平面分布。大安寨段頁(yè)巖氣有利區(qū)分布呈現(xiàn)出多個(gè)富集中心的特征，元壩西南部、閬中東南部、儀隴地區(qū)、涪陵西北部和建南西北部是四川盆地侏羅系大安寨段陸相頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的有利區(qū)(圖11)。

圖11 四川盆地侏羅系大安寨段頁(yè)巖油氣有利區(qū)評(píng)價(jià)

表3 四川盆地陸相頁(yè)巖氣有利區(qū)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

5 結(jié)論

(1)四川盆地在大安寨段沉積期，是中—下侏羅統(tǒng)發(fā)育范圍最大的淡水湖盆，半深湖、淺湖相發(fā)育，其中大二亞段發(fā)育于最大湖侵期，沉積中心位于儀隴—南充—涪陵—達(dá)州一帶，富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖厚度均在40 m以上。受湖平面頻繁升降的影響，沉積微相變化快，發(fā)育5種類型的巖性組合。有機(jī)質(zhì)豐度普遍偏低，一般在2.0%以下，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ2型和Ⅲ型為主，有機(jī)質(zhì)以殼質(zhì)組和鏡質(zhì)組為主，具有良好的生氣物質(zhì)基礎(chǔ)。Ro介于1.10%～1.83%，處于成熟—高成熟階段，以凝析油和濕氣為主，自四川盆地西南部向西北部和東部由生油階段逐漸過(guò)渡到凝析油及生氣階段。

(2)頁(yè)巖孔隙主要發(fā)育晶間孔、粒緣孔、黏土礦物間微孔、次生溶蝕孔等無(wú)機(jī)礦物質(zhì)孔，有機(jī)孔主要為次生有機(jī)孔，原生有機(jī)孔不發(fā)育，發(fā)育成巖縫、構(gòu)造縫和溶蝕縫；夾層孔隙總體不發(fā)育，頁(yè)巖孔隙以介孔為主，孔隙度介于0.95%～8.42%，平均為3.21%，孔隙度與滲透率具有較好的正相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明大寨段頁(yè)巖以孔隙型儲(chǔ)層為主。頁(yè)巖脆性礦物含量高，可壓裂性好。

(3)半深湖相沉積、有利的巖相組合、裂縫和良好的保存條件是四川盆地大安寨段陸相頁(yè)巖氣富集的主控因素。突出陸相頁(yè)巖品質(zhì)和熱演化程度，結(jié)合保存條件和工程技術(shù)條件，建立了陸相頁(yè)巖氣有利區(qū)評(píng)價(jià)參數(shù)體系及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，采用GIS融合的空間疊合方法，預(yù)測(cè)有利區(qū)位于元壩西南部、閬中東南部、儀隴地區(qū)、涪陵西北部和建南西北部。