川中侏羅系自流井組大安寨段頁(yè)巖油儲(chǔ)層特征及其勘探啟示

洪海濤,路俊剛,秦春雨,張少敏,張 芮,周易鑫,肖正錄,周紅飛,韓璐媛

1.中國(guó)石油 西南油氣田分公司 勘探開發(fā)研究院,成都 610051;2.西南石油大學(xué) 油氣地質(zhì)及開發(fā)工程全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,成都 610500;3.西南石油大學(xué) 天然氣地質(zhì)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,成都 610500;4.西南石油大學(xué) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,成都 610500

頁(yè)巖油作為非常規(guī)油氣的重要組成部分,在保障國(guó)家能源安全方面扮演著愈發(fā)重要的角色。中國(guó)頁(yè)巖油資源豐富,可采資源量?jī)H次于俄羅斯和美國(guó),是現(xiàn)階段最具現(xiàn)實(shí)意義的接替資源[1]。近年來(lái),隨著頁(yè)巖油勘探開發(fā)技術(shù)的不斷進(jìn)步,我國(guó)在頁(yè)巖油勘探開發(fā)領(lǐng)域不斷取得突破。松遼盆地古龍凹陷青山口組古頁(yè)1、英頁(yè)1以及古頁(yè)2HC等重點(diǎn)井均實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)油流[2]。鄂爾多斯盆地慶城油田2021年在三疊系延長(zhǎng)組的頁(yè)巖油產(chǎn)量達(dá)到了1.31×106t[3]。渤海灣盆地滄東凹陷古近系孔二段已經(jīng)獲得多口日產(chǎn)油穩(wěn)定在80 t以上的油井[4]。

四川盆地侏羅系頁(yè)巖層系成熟度較高,氣油比較大,頁(yè)巖脆性較高,頁(yè)巖油的流動(dòng)性較強(qiáng),具有良好的頁(yè)巖油開發(fā)條件,一直寄希望于取得勘探突破。其中,又屬自流井組大安寨段頁(yè)巖層系有機(jī)碳含量相對(duì)最高,頁(yè)巖厚度最大,湖盆沉積范圍最廣,被認(rèn)為是四川盆地侏羅系最有利的頁(yè)巖油開發(fā)層位[5]。截至目前,四川盆地侏羅系頁(yè)巖油勘探已經(jīng)取得了一些進(jìn)展。位于儀隴—平昌地區(qū)的平安1井在侏羅系涼高山組頁(yè)巖獲得日產(chǎn)油112.8 m3、日產(chǎn)氣11.45×104m3的高產(chǎn)油氣流[6]。位于四川盆地涪陵北部拔山寺向斜的泰頁(yè)1井,在侏羅系涼高山組取得了日產(chǎn)氣7.5×104m3、日產(chǎn)油9.8 m3的突破[7];涪頁(yè)10HF井在東岳廟段也取得了日產(chǎn)氣5.58×104m3、日產(chǎn)油17.6 m3的重大突破[8]。然而,被認(rèn)為是四川盆地侏羅系最有利的頁(yè)巖油開發(fā)對(duì)象的大安寨段[9]一直未獲得顯著突破。近年來(lái),學(xué)者們已經(jīng)對(duì)川中地區(qū)大安寨段的巖相類型和儲(chǔ)層特征進(jìn)行了一系列的研究[10],在頁(yè)巖油儲(chǔ)層微觀孔喉方面取得了大量的認(rèn)識(shí)[11],但缺少對(duì)其宏觀層面的定量表征,導(dǎo)致不同巖相的儲(chǔ)集性不明,嚴(yán)重制約了頁(yè)巖油的勘探與開發(fā)進(jìn)程。

基于此,本文對(duì)不同巖相頁(yè)巖的儲(chǔ)集性開展綜合研究,并對(duì)頁(yè)巖油的賦存空間和含油性進(jìn)行定性與定量表征,從而深化對(duì)川中侏羅系大安寨段頁(yè)巖油儲(chǔ)層的認(rèn)識(shí),以期指導(dǎo)頁(yè)巖油的勘探開發(fā)。

1 研究區(qū)概況

四川盆地整體上近似菱形,四周從北部順時(shí)針依次被米倉(cāng)山、大巴山、齊岳山、大婁山、大涼山、龍門山包圍[12]。四川盆地由6個(gè)構(gòu)造單元構(gòu)成,分別是川北坳陷、川東高陡構(gòu)造帶、川東南低陡構(gòu)造帶、川西南平緩構(gòu)造帶、川西坳陷及位于盆地中部的川中隆起。研究區(qū)位于四川盆地中部,屬于川中油氣區(qū),區(qū)域構(gòu)造位置隸屬于四川盆地“川中古隆中斜平緩構(gòu)造帶”及“川北古中坳陷低緩帶”的東部,夾于成都和重慶之間(圖1a)。

圖1 四川盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐帧⒀芯繀^(qū)位置(a)及侏羅系自流井組大安寨段地層特征(b)據(jù)參考文獻(xiàn)[13]修改。

四川盆地下侏羅統(tǒng)自流井組大安寨段可以分為3個(gè)亞段,從下至上分別命名為大三、大二、大一亞段;又可將大二亞段分為大二a、大二b、大二c3個(gè)小層。其中大三亞段厚度約5～12 m,頂部和底部發(fā)育厚層介殼灰?guī)r,中間夾有黑色頁(yè)巖,屬于淺湖沉積;大二亞段厚度約為40～60 m,巖性為厚層黑色頁(yè)巖以及頁(yè)巖與泥質(zhì)介殼灰?guī)r的薄互層,屬于半深湖沉積;大一亞段厚度約20～35 m,主要發(fā)育厚層介殼灰?guī)r,其間夾有薄層頁(yè)巖,為淺湖沉積[13](圖1b)。

2 巖相類型及其特征

目前,對(duì)于川中大安寨段頁(yè)巖巖相類型的研究已經(jīng)取得了一系列的進(jìn)展,學(xué)者們認(rèn)為主要發(fā)育黏土質(zhì)頁(yè)巖、粉砂質(zhì)黏土質(zhì)頁(yè)巖、黏土質(zhì)粉砂質(zhì)頁(yè)巖、黏土質(zhì)介殼灰質(zhì)頁(yè)巖、介殼灰質(zhì)黏土質(zhì)頁(yè)巖和泥質(zhì)粉砂巖等6類巖相[10]。本文以前人對(duì)大安寨段巖相劃分為基礎(chǔ),通過(guò)巖心宏觀觀察及顯微薄片鏡下鑒定,并且結(jié)合沉積構(gòu)造特征,將大安寨段劃分為塊狀(泥質(zhì))介殼灰?guī)r(圖2a,b)、紋層狀含介殼頁(yè)巖(圖2c)、層狀介殼頁(yè)巖(圖2d)、塊狀含介殼黏土質(zhì)頁(yè)巖(圖2e)、頁(yè)理狀含粉砂黏土質(zhì)頁(yè)巖(圖2f)、層狀泥質(zhì)介殼灰?guī)r(圖2g)共6種主要巖相類型。在顯微鏡下,塊狀介殼灰?guī)r主要由亮晶方解石構(gòu)成(圖2h),而塊狀泥質(zhì)介殼灰?guī)r主要由泥晶方解石構(gòu)成(圖2i);塊狀含介殼頁(yè)巖中破碎的介殼呈間斷性分布(圖2n);層狀介殼頁(yè)巖中泥質(zhì)和灰質(zhì)條帶相隔發(fā)育(圖2j),部分方解石條帶在鏡下呈疊椎構(gòu)造(圖2k);紋層狀含介殼頁(yè)巖中介殼定向排列,殼形完整、殼體較小,與泥質(zhì)條帶間隔發(fā)育(圖2l);頁(yè)理狀含粉砂黏土質(zhì)頁(yè)巖中介殼含量極少(圖2m),增加曝光強(qiáng)度后可見(jiàn)明顯的層理結(jié)構(gòu)(圖2o)。

圖2 川中侏羅系自流井組大安寨段典型巖性特征

3 頁(yè)巖儲(chǔ)集空間類型

川中大安寨段頁(yè)巖層系巖相復(fù)雜、儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng),孔隙類型、大小和形態(tài)等特征在空間上變化很大。掃描電鏡觀察結(jié)果顯示,不同巖相孔隙結(jié)構(gòu)特征差距明顯(圖3)。根據(jù)LOUCKS等[14]對(duì)成熟—高成熟頁(yè)巖樣品的孔隙分類方案,將大安寨段頁(yè)巖層系中的孔隙類型劃分為粒間孔、粒內(nèi)孔和微裂縫3個(gè)大類,并對(duì)各類孔隙圓度、伸長(zhǎng)率、面積、周長(zhǎng)、孔徑等特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(表1)。

表1 川中侏羅系自流井組大安寨段頁(yè)巖孔隙類型及形態(tài)特征

圖3 川中侏羅系自流井組大安寨段頁(yè)巖儲(chǔ)集空間類型

3.1 粒內(nèi)孔

川中大安寨段頁(yè)巖粒內(nèi)孔包括有機(jī)質(zhì)孔、黃鐵礦晶間孔、黏土粒內(nèi)孔。有機(jī)質(zhì)孔呈長(zhǎng)條狀或不規(guī)則狀(圖3h),多發(fā)育在無(wú)定形瀝青質(zhì)體中,圓度中等(平均0.37),孔隙伸長(zhǎng)率中等(平均3.49),孔面積較大(平均1.37 μm2),周長(zhǎng)較大(平均5.09 μm),孔徑介于0.5～10μm之間。黃鐵礦晶間孔呈三角形狀(圖3i),在黃鐵礦形成的集合體中發(fā)育較多,孔隙形態(tài)較為規(guī)則,圓度較高(平均0.41),孔隙伸長(zhǎng)率較低(平均3.43),孔面積中等(平均1.09 μm2),周長(zhǎng)中等(平均4.78 μm),孔徑介于0.2～5 μm之間。黏土礦物粒內(nèi)孔形態(tài)復(fù)雜,呈近板狀或不規(guī)則狀(圖3a),在黏土礦物之間發(fā)育較多,圓度較低(平均0.31),孔隙伸長(zhǎng)率較高(平均4.44),孔面積較小(平均0.66 μm2),孔徑介于0.5～5 μm之間。

3.2 粒間孔

川中大安寨段頁(yè)巖粒間孔包括石英粒間孔、方解石晶間孔、有機(jī)質(zhì)邊緣孔。石英粒間孔的形態(tài)較為規(guī)則(圖3f),孔圓度較高(平均0.54),伸長(zhǎng)率較低(平均2.10),孔隙較大,平均孔面積達(dá)到5.87 μm2,孔徑分布在0.2～10 μm之間。方解石晶間孔形成于方解石晶體間,形態(tài)較為規(guī)則,均質(zhì)性較強(qiáng)(圖3c),孔圓度中等(平均0.46),伸長(zhǎng)率中等(平均2.59),但孔隙較小,平均孔面積為0.83 μm2,孔徑分布在0.5～5 μm之間。有機(jī)質(zhì)邊緣孔發(fā)育于有機(jī)質(zhì)的邊緣,是由于有機(jī)質(zhì)的收縮而形成的“收縮縫”,整體上呈長(zhǎng)條狀(圖3g-h),其圓度較低(平均0.16),平均伸長(zhǎng)率達(dá)到9.08,但是孔隙較大,平均孔面積可達(dá)5.58 μm2,孔徑可達(dá)20 μm。

3.3 微裂縫

大安寨段頁(yè)巖中的微裂縫可以分為兩種:一種是沉積層理縫(圖3b),它的特點(diǎn)是切穿多個(gè)礦物顆粒,在頁(yè)巖中較為發(fā)育,延伸遠(yuǎn)且跨度長(zhǎng),是頁(yè)巖油賦存和流動(dòng)的主要空間;另一種是成巖縫(圖3e,d),此類裂縫的縫寬較大,連續(xù)性較好,其延伸長(zhǎng)度受碳酸鹽礦物的長(zhǎng)度控制,發(fā)育在碳酸鹽礦物(如介殼)和黏土礦物之間?？傮w上,微裂縫呈長(zhǎng)條狀分布,圓度差,伸長(zhǎng)率極高,孔面積大,孔徑分布在20～220 μm之間,是頁(yè)巖儲(chǔ)層中有利的儲(chǔ)集空間類型。

大安寨段頁(yè)巖的儲(chǔ)集空間類型以黏土礦物粒內(nèi)孔為主,其孔徑小,但數(shù)量多,連通性較好。灰?guī)r中發(fā)育的方解石晶間孔的孔徑雖大,但孔隙之間相互獨(dú)立,連通性較差。有機(jī)質(zhì)孔和溶蝕孔欠發(fā)育,微裂縫構(gòu)成了頁(yè)巖油的有效滲流通道。

4 頁(yè)巖油儲(chǔ)層特征

4.1 頁(yè)巖儲(chǔ)集空間定量表征

隨著近年來(lái)頁(yè)巖油氣勘探開發(fā)技術(shù)的不斷突破,表征頁(yè)巖孔徑的實(shí)驗(yàn)方法得到了豐富[15-16]。目前表征頁(yè)巖孔徑的實(shí)驗(yàn)方法較多,如掃描電鏡、原子力顯微鏡、高壓壓汞、N2吸附、CO2吸附、小角散射、核磁共振等[16-17],但各種方法皆有其優(yōu)缺點(diǎn)。為了獲得頁(yè)巖儲(chǔ)層全孔徑分布特征,需要將多種方法結(jié)合起來(lái)。目前常用的全孔徑表征方法有兩種:一種是利用CO2吸附、N2吸附和高壓壓汞聯(lián)合表征頁(yè)巖全孔徑,其中CO2吸附用于表征微孔、N2吸附用于表征介孔、高壓壓汞用于表征宏孔[18];另一種方法是利用核磁共振T2譜特征來(lái)表征頁(yè)巖的全孔徑分布,但此種方法需要進(jìn)行T2值與孔徑之間的聯(lián)合標(biāo)定[19]。鑒于核磁共振能夠避免不同實(shí)驗(yàn)聯(lián)合表征頁(yè)巖孔徑時(shí)的誤差缺陷,本文采用后者對(duì)川中大安寨段頁(yè)巖儲(chǔ)層進(jìn)行定量表征。

4.1.1 高壓壓汞實(shí)驗(yàn)

高壓壓汞實(shí)驗(yàn)是目前研究頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)、孔徑分布廣泛使用的方法,高壓壓汞實(shí)驗(yàn)?zāi)軌颢@得較寬的孔徑分布范圍,可用來(lái)準(zhǔn)確地刻畫頁(yè)巖的儲(chǔ)集空間分布特征[19-20]。選擇5塊大安寨段不同巖相樣品做高壓壓汞實(shí)驗(yàn)。通過(guò)對(duì)比5種巖相的高壓壓汞數(shù)據(jù)(表2)、高壓壓汞進(jìn)汞曲線及孔徑分布曲線(圖4),發(fā)現(xiàn)頁(yè)理狀含粉砂黏土質(zhì)頁(yè)巖的門檻壓力最大(0.089 4 MPa),孔隙連通性較差;其次是層狀介殼頁(yè)巖(0.039 2 MPa)、塊狀含介殼黏土質(zhì)頁(yè)巖(0.023 6 MPa)和塊狀介殼灰?guī)r(0.023 3 MPa),孔隙連通性中等;紋層狀含介殼頁(yè)巖的門檻壓力最小(0.004 6 MPa),孔隙連通性最好。

表2 川中侏羅系自流井組大安寨段不同巖相頁(yè)巖(塊狀樣品)高壓壓汞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖4 川中侏羅系自流井組大安寨段不同巖相塊狀樣品高壓壓汞進(jìn)汞曲線及孔徑分布

但是從總孔體積來(lái)看,平均孔徑最大的兩者分別為塊狀介殼灰?guī)r(651.970 nm)和層狀介殼頁(yè)巖(205.430 nm),但它們的進(jìn)汞量(0.005 mL/g與0.008 mL/g)、孔隙度(1.401%與1.951%)、總孔體積(0.005 mL/g與0.008 mL/g)和比表面積(0.033 m2/g與0.145 m2/g)反而最小;頁(yè)理狀含粉砂黏土質(zhì)頁(yè)巖擁有最大的進(jìn)汞量(0.033 mL/g)、孔隙度(7.680%)、總孔體積(0.033 mL/g)和比表面積(8.254 m2/g);紋層狀含介殼頁(yè)巖與塊狀含介殼黏土質(zhì)頁(yè)巖介于上述兩者之間。

4.1.2 核磁共振實(shí)驗(yàn)

核磁共振被認(rèn)為具有頁(yè)巖全孔徑表征的優(yōu)勢(shì)。核磁共振弛豫時(shí)間可以指示頁(yè)巖的孔徑大小,長(zhǎng)弛豫時(shí)間對(duì)應(yīng)大孔徑,短弛豫時(shí)間對(duì)應(yīng)小孔徑,所以頁(yè)巖孔徑特征可以利用頁(yè)巖飽和水核磁共振T2譜中峰的個(gè)數(shù)、信號(hào)強(qiáng)度和所處位置來(lái)反映[21-22]。

大安寨段頁(yè)巖層系中各巖相飽和水后核磁共振T2譜均呈現(xiàn)出3個(gè)峰形態(tài)(從前到后分別命名為P1、P2和P3)(圖5),表明頁(yè)巖孔徑分布較為復(fù)雜?？傮w上,P1峰處于T2<8 ms范圍內(nèi),P2峰處在8 ms

圖5 川中LA1井侏羅系自流井組大安寨段頁(yè)巖層系不同巖相飽和水核磁共振T2譜圖

通過(guò)將核磁共振T2譜與高壓壓汞孔徑分布曲線進(jìn)行比對(duì),建立T2時(shí)間與孔徑大小的定量關(guān)系,并統(tǒng)計(jì)不同巖相中微小孔、中孔和大孔體積的相對(duì)占比(圖6)。塊狀(泥質(zhì))介殼灰?guī)r、層狀泥質(zhì)介殼灰?guī)r和層狀介殼頁(yè)巖的大孔含量較高,平均占比達(dá)到75%以上;而微小孔和中孔的含量較低,平均占比小于25%,這與介殼灰?guī)r主要發(fā)育介殼邊緣縫或破裂縫、很少發(fā)育粒內(nèi)孔和基質(zhì)孔有關(guān)。紋層狀含介殼頁(yè)巖和塊狀含介殼黏土質(zhì)頁(yè)巖的微小孔和中孔含量增加,占比達(dá)到35%以上;大孔含量相應(yīng)減小。頁(yè)理狀含粉砂黏土質(zhì)頁(yè)巖的中微小孔含量較高,占比達(dá)到80%;而大孔的含量較低,占比小于20%。

圖6 川中侏羅系自流井組大安寨段不同巖相核磁共振孔隙體積相對(duì)占比統(tǒng)計(jì)

統(tǒng)計(jì)不同巖相各類孔隙的峰面積(圖7),發(fā)現(xiàn)頁(yè)理狀含粉砂黏土質(zhì)頁(yè)巖、層狀介殼頁(yè)巖和紋層狀含介殼頁(yè)巖中各類孔隙的總孔隙體積較高,而塊狀含介殼頁(yè)巖、層狀泥質(zhì)介殼灰?guī)r、塊狀(泥質(zhì))介殼灰?guī)r中各類孔隙的總孔隙體積較小,證明隨著紋層的增加和泥質(zhì)含量的增加,頁(yè)巖總孔隙體積逐漸變大。統(tǒng)計(jì)大安寨段巖石礦物組分與孔隙度之間的關(guān)系(圖8),結(jié)果顯示巖石孔隙度與黏土質(zhì)含量呈正比,與鈣質(zhì)含量呈反比,表明黏土礦物基質(zhì)孔是大安寨段頁(yè)巖主要的儲(chǔ)集空間類型。

圖7 川中侏羅系自流井組大安寨段不同巖相核磁共振峰面積統(tǒng)計(jì)

圖8 川中侏羅系自流井組大安寨段頁(yè)巖層系巖石礦物組成與孔隙度之間的關(guān)系

結(jié)合高壓壓汞實(shí)驗(yàn)與核磁共振實(shí)驗(yàn)結(jié)果,分析認(rèn)為川中大安寨段不同巖相孔徑分布存在明顯差異,且隨著紋層的增加(塊狀—層狀—紋層狀—頁(yè)理狀)和泥質(zhì)含量的增加(介殼灰?guī)r—泥質(zhì)介殼灰?guī)r—介殼頁(yè)巖—含介殼頁(yè)巖—頁(yè)巖),頁(yè)巖的孔徑逐漸減小,但總孔隙體積和連通孔體積逐漸變大。

4.2 不同巖相含油性與賦存空間

刻畫頁(yè)巖儲(chǔ)層中原油的賦存空間,有助于識(shí)別頁(yè)巖油富集的巖相。通過(guò)熒光顯微鏡觀察,發(fā)現(xiàn)大安寨段各類巖相均有強(qiáng)烈的熒光顯示,但原油的賦存空間不同(圖9)。塊狀介殼灰?guī)r中的生物殼體熒光顯示較弱(圖9a),含油性較差,原油主要賦存在介殼破裂縫和介殼邊緣縫(圖9b)中;層狀介殼頁(yè)巖中原油主要賦存在介殼破碎縫(圖9c)和泥巖基質(zhì)孔(圖9d)中;紋層狀含介殼頁(yè)巖原油主要賦存在微裂縫和基質(zhì)孔中(圖9e);頁(yè)理狀含粉砂黏土質(zhì)頁(yè)巖原油主要賦存在微裂縫中(圖9f)。對(duì)比不同巖相的熒光照片,發(fā)現(xiàn)隨著泥質(zhì)含量的增加,熒光顯示減弱,這與熒光顯微鏡能夠識(shí)別的孔隙較為局限有關(guān)。熒光顯示強(qiáng)烈的地方多集中在微裂縫中,證明微裂縫可以改善儲(chǔ)層的物性,有利于頁(yè)巖油的可動(dòng)性。

圖9 川中侏羅系自流井組大安寨段各類巖相典型的單偏光照片及其對(duì)應(yīng)的熒光照片

含油性評(píng)價(jià)是頁(yè)巖油研究的關(guān)鍵要素之一,頁(yè)巖層系的含油性高低直接決定了目的層中頁(yè)巖油的開采潛力。熱解參數(shù)游離油S1值和氯仿瀝青“A”含量是表征頁(yè)巖油含油量的2個(gè)重要參數(shù),其值越高,代表頁(yè)巖的含油性越好[24-25]。

前人對(duì)川中龍安1井和仁安1井大安寨段頁(yè)巖樣品的熱解數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)統(tǒng)計(jì),認(rèn)為大安寨段含油性總體較差,S1值介于0.03～3.22 mg/g之間,平均值為0.85 mg/g[11]。本次統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,川中大安寨段頁(yè)巖層系的含油性中等,S1值分布于0～9.47 mg/g之間,平均值為1.31 mg/g,氯仿瀝青“A”分布于0.01%～0.89%之間,平均值為0.23%。分類統(tǒng)計(jì)不同巖相的S1值和氯仿瀝青“A”值結(jié)果顯示,不同巖相的含油性差距較大(圖10):頁(yè)理狀含粉砂黏土質(zhì)頁(yè)巖S1值與氯仿瀝青“A”含量較高,分別可達(dá)到2.37 mg/g和0.42%;塊狀含介殼黏土質(zhì)頁(yè)巖和紋層狀含介殼頁(yè)巖的含油性次之,S1平均值分別達(dá)到1.65 mg/g和1.82 mg/g,氯仿瀝青“A”平均值分別達(dá)到0.31%和0.28%;層狀介殼頁(yè)巖和層狀泥質(zhì)介殼灰?guī)r含油性較低,S1平均值分別為1.12 mg/g和0.58 mg/g,氯仿瀝青“A”平均值分別為0.22%和0.12%;塊狀(泥質(zhì))介殼灰?guī)rS1平均值和氯仿瀝青“A”平均值僅為0.16 mg/g和0.03%,為6類巖相中最小。

圖10 川中侏羅系自流井組大安寨段不同巖相S1值和氯仿瀝青“A”含量交會(huì)圖

5 頁(yè)巖油勘探啟示

上文對(duì)不同巖相中原油賦存空間的定性及定量表征發(fā)現(xiàn),頁(yè)理狀和紋層狀頁(yè)巖發(fā)育有大量的微裂縫和連通孔,這些孔縫構(gòu)成了頁(yè)巖油主要富集與流動(dòng)的空間,導(dǎo)致其物性優(yōu)于介殼灰?guī)r。熱解S1和氯仿瀝青“A”值亦顯示頁(yè)巖的含油性優(yōu)于介殼灰?guī)r。為了明確不同巖相中頁(yè)巖油的豐度和可采性,對(duì)比評(píng)價(jià)不同巖相的含油性指數(shù)OSI[OSI=S1/w(TOC)]。

大安寨段頁(yè)巖層系TOC含量較低,但其OSI值較高,平均值為95.0 mg/g,證明頁(yè)巖的烴轉(zhuǎn)化率較高,整體可采性較好,這與前人的認(rèn)識(shí)一致[11]。

不同巖相的OSI指數(shù)相差較大,其中頁(yè)理狀含粉砂黏土質(zhì)頁(yè)巖的OSI值最大,平均值達(dá)到100.1 mg/g;其次為紋層狀含介殼頁(yè)巖,OSI平均值為98.2mg/g;其他巖相的OSI值較小,低于70 mg/g。OSI用來(lái)指示頁(yè)巖儲(chǔ)層的含油性與可采性,可分別以25、50、75、100 mg/g為界,將頁(yè)巖儲(chǔ)層劃分為低含油層、中含油層、高含油層、優(yōu)質(zhì)含油層和商業(yè)含油層,并且OSI值越高,頁(yè)巖儲(chǔ)層的可采性越強(qiáng)[25-27]。從上述結(jié)果可知,頁(yè)理狀含粉砂黏土質(zhì)頁(yè)巖和紋層狀含介殼頁(yè)巖的可采性相對(duì)較好,這與前人研究認(rèn)為大安寨段富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖段含油性好相吻合[11]。

綜合巖相、儲(chǔ)層和含油性的研究結(jié)果,認(rèn)為大安寨段發(fā)育的主要巖相中,頁(yè)理狀含粉砂黏土質(zhì)頁(yè)巖和紋層狀含介殼頁(yè)巖總進(jìn)汞量較大、總孔體積較大、連通孔體積較高、熱解參數(shù)S1和氯仿瀝青“A”值較大,含油飽和度指數(shù)較高,指示其儲(chǔ)集性與含油性較好。因此,頁(yè)理狀含粉砂黏土質(zhì)頁(yè)巖和紋層狀含介殼頁(yè)巖組成的巖相組合可作為大安寨段頁(yè)巖油的重點(diǎn)勘探對(duì)象。近期,在大安寨段富有機(jī)質(zhì)、高孔隙度、高S1值的黑色頁(yè)巖段有多口井出油氣(如龍安1井、龍淺2井、秋林19井),是對(duì)這一觀點(diǎn)的有力佐證[5]。

6 結(jié)論

(1)川中大安寨段主要發(fā)育塊狀(泥質(zhì))介殼灰?guī)r、層狀泥質(zhì)介殼灰?guī)r、層狀介殼頁(yè)巖、紋層狀含介殼頁(yè)巖、塊狀含介殼黏土質(zhì)頁(yè)巖、頁(yè)理狀含粉砂黏土質(zhì)頁(yè)巖6類巖相。黏土礦物粒內(nèi)孔是最主要的儲(chǔ)集空間類型,有機(jī)質(zhì)孔和溶蝕孔欠發(fā)育,微裂縫構(gòu)成了頁(yè)巖油的有效滲流通道。

(2)川中大安寨段頁(yè)巖層系不同巖相微小孔、中孔和大孔均有發(fā)育。隨著灰質(zhì)含量的減少、泥質(zhì)含量的增加,頁(yè)巖的孔徑逐漸減小,但總孔體積和總連通孔體積逐漸增大。隨著紋層數(shù)量的增多,頁(yè)巖層系核磁共振T2譜圖信號(hào)增強(qiáng),總孔體積逐漸變大,這導(dǎo)致頁(yè)巖物性遠(yuǎn)優(yōu)于介殼灰?guī)r。

(3)川中大安寨段頁(yè)巖層系的熒光顯示集中在介殼破裂縫等微裂縫中,頁(yè)理狀含粉砂黏土質(zhì)頁(yè)巖和紋層狀含介殼頁(yè)巖的儲(chǔ)集性較好、含油性較高、可采性好,兩者構(gòu)成的巖相組合可以作為大安寨段頁(yè)巖油的重點(diǎn)勘探對(duì)象。

致謝:本文在撰寫過(guò)程中審稿專家提出許多寶貴意見(jiàn),在此致以衷心感謝!

利益沖突聲明/Conflict of Interests

所有作者聲明不存在利益沖突。

All authors disclose no relevant conflict of interests.

作者貢獻(xiàn)/Authors’Contributions

洪海濤、路俊剛參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與論文撰寫;肖正錄、周易鑫參與實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)解釋;秦春雨、張少敏、張芮、周紅飛、韓璐媛參與數(shù)據(jù)整理與繪圖。所有作者均閱讀并同意最終稿件的提交。

HONG Haitao and LU Jungang participated in experimental design and paper writing. XIAO Zhenglu and ZHOU Yixin participated in experimental operations and data interpretation. QIN Chunyu, ZHANG Shaomin, ZHANG Rui, ZHOU Hongfei and HAN Luyuan participated in data organization and diagram drawing. All the authors have read the last version of paper and consented for submission.