普光地區(qū)中侏羅統(tǒng)自流井組大安寨段頁巖氣資源潛力分析

桂 紅

（中國石化中原油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南 濮陽 457000）

0 引言

頁巖氣作為一種非常規(guī)資源，已經(jīng)得到眾多油氣公司、科研機構(gòu)與高等院所的廣泛關(guān)注。隨著我國頁巖氣商業(yè)開發(fā)的陸續(xù)成功，陸相頁巖油氣、海陸過渡相頁巖氣也逐漸受到眾多非常規(guī)油氣工作者的青睞[1-2]。普光地區(qū)下侏羅統(tǒng)發(fā)育一套陸相自流井組大安寨段地層，泥頁巖分布范圍比較廣，基本全區(qū)都分布，而且發(fā)育十分穩(wěn)定，具備良好的勘探開發(fā)地質(zhì)條件，但是目前我國大部分學(xué)者對普光地區(qū)下侏羅統(tǒng)陸相頁巖氣的研究工作進(jìn)展緩慢、程度不是十分深入，因此對該地區(qū)下侏羅統(tǒng)陸相頁巖氣資源潛力進(jìn)行分析與研究是一項十分迫切和重要的工作。

本文研究工區(qū)為普光探區(qū)，位于四川盆地川東北地區(qū)川東斷褶帶東北段，目標(biāo)層位是下侏羅統(tǒng)自流井組大安寨段。通過對大安寨段泥頁巖的儲層特征進(jìn)行分析與研究，以此為基礎(chǔ)對該層段的頁巖氣資源潛力進(jìn)行初步評價，從而為該地區(qū)下步頁巖氣勘探開發(fā)提供一定的技術(shù)支撐和參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究工區(qū)位于四川盆地的東北部，從構(gòu)造上而言，位于川東斷褶帶的東北地區(qū)，為大巴山褶皺沖斷帶的雙重疊加構(gòu)造區(qū)，在地質(zhì)地貌上主要由一系列軸面傾向南東或北西的背、向斜及與之平行的斷裂組成，具有“三隆三坳”的構(gòu)造格局，呈NNE和NE向展布[2-3]。

研究工區(qū)的下侏羅統(tǒng)自流井組陸相暗色泥頁巖發(fā)育比較好，分布在3個層段：①東岳廟段；②大安寨段；③珍珠沖段的上部，其中第二段發(fā)育比較好，而且分布面積非常大，另外，中部大二亞段的頁巖發(fā)育也十分穩(wěn)定，厚度大約為15-25m。

2 含氣頁巖分布

根據(jù)研究工區(qū)目的層的野外露頭及過路井全烴分析可以看出，暗色泥頁巖分布面積十分大，而且全區(qū)發(fā)育也比較穩(wěn)定。大安寨段暗色泥頁巖的分布十分穩(wěn)定，連續(xù)性比較好，厚度大約為35-45m；大一亞段以互層為主，巖性主要有2種：①暗色泥頁巖；②灰色介殼灰?guī)r，頁巖分布的面積比較小，而且連續(xù)性較差，也不是很穩(wěn)定，同時累積厚度也比較小，大約為10-15m，僅分布于普光地區(qū)南部雷音鋪構(gòu)造帶；大二亞段黑色頁巖縱向發(fā)育連續(xù)、平面展不穩(wěn)定、連續(xù)，累積厚度介于15-25m之間，最大厚度27.5m，自北向南逐漸增厚。受到隆洼相間格局控制，向斜區(qū)大安寨段埋深普遍在2300-3600m，高陡帶大安寨段埋深普遍在500-2300m之間。

3 含氣頁巖地化特征

3.1 頁巖有機質(zhì)豐度

沉積環(huán)境控制了巖石中有機質(zhì)豐度高低，有機碳高值區(qū)往往代表了沉積中心，發(fā)育有大套、厚層的灰黑色-黑色頁巖。在湖泊沉積環(huán)境中，半深湖-深湖相是灰黑色頁巖發(fā)育的有利相帶[2-3]。有機質(zhì)豐度不但是烴源巖生烴能力的評價指標(biāo)，而且是對頁巖氣有利區(qū)以及有利層段進(jìn)行優(yōu)選的重要指標(biāo)。對目的層段的泥頁巖有機碳含量進(jìn)行分析，結(jié)果如表1（P291）所示。從表中可知：有機碳含量位于1.0-2.0%之間的樣品比例大于45%，有機碳含量大于2.0%的樣品比例達(dá)到15%。頁巖有機碳含量約為0.15-2.48%，平均為1.04%，屬于中等烴源巖，原始生烴的潛力也比較好。按根據(jù)國標(biāo)：GB/T 31483-2015，普光地區(qū)大安寨段大二亞段為頁巖氣發(fā)育有利層段（圖1，291）。

表1 泥頁巖與Barnett頁巖礦物組成對比表

圖1 有機碳含量頻率直方圖

3.2 有機質(zhì)類型及成熟度

如果泥頁巖的母質(zhì)來源、有機質(zhì)類型、熱演化階段都不相同，而有機質(zhì)豐度一致，其生烴潛力以及產(chǎn)物性質(zhì)都存在非常大的差異[3-4]。因此，要想科學(xué)認(rèn)識頁巖氣的資源潛力，就應(yīng)該對頁巖層段的有機質(zhì)類型和熱演化程度進(jìn)行分析與評價。一般而言，有機質(zhì)類型的評價方法為干酪根顯微組成分析測試法。結(jié)合樣品測試的結(jié)果，大安寨段暗色泥頁巖的有機質(zhì)類型主要分為 3種：①Ⅱ1型（占比20%）；②Ⅱ2型（占比72%）；③Ⅲ型，生油氣能力較強。

鏡質(zhì)體反射率（Ro）是一種十分常用的標(biāo)定烴源巖熱演化程度的重要指標(biāo)，同時也是一種頁巖氣地質(zhì)評價的重要指標(biāo)[3-4]。根據(jù)樣品測試的結(jié)果可知，大安寨段鏡質(zhì)體反射率（Ro）位于1.95-2.13%之間，平均為2.01%，位于高成熟-過成熟演化階段。

4 含氣頁巖礦物特征

在暗色泥頁巖及其薄夾層中，頁巖氣主要的存在形式有2種：①吸附態(tài)；②游離態(tài)。前者大部分都吸附于黏土礦物、有機質(zhì)的表面，后者大部分賦存于各種孔隙、微裂縫之中。對于頁巖儲層而言，商業(yè)性頁巖氣藏受到多種因素的影響，如甲烷吸附性能、孔隙類型以及裂縫發(fā)育情況等，頁巖的礦物成分在很大程度上可以直接決定頁巖氣藏的豐度[4-5]。

海相龍馬溪組頁巖氣勘探開發(fā)實踐表明，有機質(zhì)具備較大的微孔隙體積，且有機質(zhì)含量通常與微孔（孔徑<2nm）呈正相關(guān)性，對頁巖氣的吸附性能也具有非常大的影響；而脆性礦物常常決定了巖石的可壓裂性，并且在壓裂改造過程中容易形成誘導(dǎo)縫、增大壓裂體積，進(jìn)而提高頁巖氣藏的滲流能力，從而達(dá)到有效開發(fā)頁巖氣藏的目的。因此，頁巖儲層的礦物成分分析對頁巖氣的富集條件、資源評價以及壓裂改造措施評價均具有一定的輔助作用。

根據(jù)大安寨段X衍射實驗分析結(jié)果可知，該套頁巖礦物的主要組成為黏土礦物，石英及碳酸鹽次之，還存在比較少的長石、黃鐵礦等物質(zhì)，整體來看，大安寨段頁巖碳酸鹽含量+長英質(zhì)礦物含量超過50%，具備較好的壓裂改造條件（表1）。根據(jù)Barnett頁巖的開發(fā)經(jīng)驗可知，頁巖氣層脆性礦物的含量>50%通常可以獲得比較好的壓裂改造效果和較高的產(chǎn)能水平，因此對比而言，普光地區(qū)大安寨段頁巖壓裂的潛力比較好。

5 結(jié)論

（1）普光地區(qū)自流井組大安寨段主要發(fā)育兩套暗色頁巖：①大一亞段；②大二亞段，頁巖的連續(xù)厚度>15m的分布面積比較大，并且往南頁巖的厚度逐漸增大，向斜區(qū)的埋藏深度主要為2300-3700m。

（2）大二亞段的總有機碳含量平均為1.04%，最高可達(dá)2.48%，屬于中等烴源巖，有機質(zhì)類型主要為II型，鏡質(zhì)體反射率（Ro）平均為2.01%，處于高成熟-過成熟的演化階段，具有良好的頁巖氣勘探潛力。

（3）大安寨段頁巖中脆性礦物含量平均為61%，礦物類型主要有2種：①石英；②碳酸鹽礦物，黏土礦物的含量平均為35%，具有比較好的壓裂潛力。