楊遠(yuǎn)萍

達(dá)州地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組頁(yè)巖氣資源潛力分析

楊遠(yuǎn)萍

（四川省煤田地質(zhì)局一三七隊(duì)，四川 達(dá)州 635000）

四川盆地為頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的潛力區(qū)域，除了對(duì)海相頁(yè)巖的深入研究外，更應(yīng)對(duì)淺層的陸相頁(yè)巖進(jìn)行探索，發(fā)掘盆地內(nèi)有經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)意義的陸相頁(yè)巖氣。通過(guò)全巖測(cè)試、掃描電鏡、地化特征分析等，對(duì)達(dá)州地區(qū)陸相上三疊統(tǒng)須家河組陸相頁(yè)巖氣資源潛力進(jìn)行研究。分析表明：達(dá)州地區(qū)須家河組頁(yè)巖發(fā)育較好，分布范圍廣，地球化學(xué)特征顯示較好，具有較好的頁(yè)巖氣勘探潛力。

頁(yè)巖氣；須家河組；資源潛力；達(dá)州地區(qū)

頁(yè)巖氣是指主體位于暗色泥頁(yè)巖或高碳泥頁(yè)巖中，以吸附或游離狀態(tài)為主要存在方式的天然氣聚集。頁(yè)巖氣藏的形成是天然氣在源巖中大規(guī)模滯留的結(jié)果（張金川等，2004）。四川盆地目前發(fā)育的頁(yè)巖地層主要為海相、海陸過(guò)渡相以和陸相，盆地內(nèi)不同區(qū)域所發(fā)育的層位也有差異。如：海相地層為下志留統(tǒng)龍馬溪組和下寒武統(tǒng)筇竹寺組，海陸過(guò)渡相地層為上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M，陸相地層為上三疊統(tǒng)須家河組和中下侏羅統(tǒng)自流井組等。目前國(guó)內(nèi)對(duì)陸相頁(yè)巖研究相對(duì)薄弱，一些標(biāo)準(zhǔn)主要參照國(guó)外及國(guó)內(nèi)的研究投產(chǎn)區(qū)域的實(shí)例。

通過(guò)對(duì)達(dá)州地區(qū)煤系地層上三疊統(tǒng)須家河組頁(yè)巖分布特征、有機(jī)地化特征、儲(chǔ)層特征等研究，對(duì)其頁(yè)巖氣資源潛力進(jìn)行初步評(píng)價(jià)，提供該地區(qū)下步頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

達(dá)州地區(qū)位于上揚(yáng)子陸塊四川陸內(nèi)盆地，跨大巴山臺(tái)源斷褶帶、川北低陡褶皺帶、川中低緩褶皺帶和川東高陡褶皺帶四個(gè)構(gòu)造單元（圖1）。研究區(qū)區(qū)域地層分區(qū)主要包括北部的通江小區(qū)、東部的萬(wàn)縣小區(qū)，西部的南充小區(qū)，以及南部的巫溪小區(qū)，地層主要發(fā)育震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、第四系，缺失泥盆系、石炭系、古近系。

研究區(qū)內(nèi)上三疊統(tǒng)須家河組陸相暗色頁(yè)巖發(fā)育較好，分布于須家河組一、三、五、七段，其中三、五、七段發(fā)育相對(duì)較好，分布范圍廣，而一段厚度相對(duì)較小，最大累計(jì)厚度不超過(guò)5m，且部分地區(qū)缺失。

圖1 研究區(qū)位置圖

2 含氣頁(yè)巖分布

達(dá)州地區(qū)下上三疊系須家河組野外露頭及以往鉆井顯示，暗色頁(yè)巖在研究區(qū)內(nèi)分布范圍廣，除了北部南大巴山蓋層逆沖帶地區(qū)被剝蝕外，其余地區(qū)均廣泛發(fā)育。該組七段暗色頁(yè)巖分布較連續(xù)、穩(wěn)定，厚度一般在2~45m之間；五段和三段暗色頁(yè)巖分布連續(xù)、穩(wěn)定，厚度一般在0~50m之間。一段暗色頁(yè)巖分布范圍相對(duì)較小且分布不連續(xù)、不穩(wěn)定，且厚度較小，據(jù)統(tǒng)計(jì)厚度一般小于15m，最大厚度約20m，僅分布于宣漢縣毛壩地區(qū)，向四周逐漸變薄至缺失。埋深整體由中部向東西向逐漸加大，深度在0～3 600m以內(nèi)，主體埋藏深度范圍在800～3 400m之間（圖2）。

3 含氣頁(yè)巖有機(jī)碳含量

3.1 有機(jī)質(zhì)豐度

有機(jī)質(zhì)豐度是指單位質(zhì)量巖石內(nèi)所含有機(jī)質(zhì)的數(shù)量。在多種條件相近的情況下，巖石中原始的有機(jī)質(zhì)含量（豐度）越高，則其生烴能力越強(qiáng)。對(duì)于高—過(guò)成熟的頁(yè)巖，總有機(jī)碳含量可近似代表巖石的原始有機(jī)質(zhì)豐度，作為評(píng)價(jià)烴源巖和其原始生烴能力的有效指標(biāo)。

圖2 達(dá)州地區(qū)須家河組暗色頁(yè)巖埋深圖

沉積環(huán)境在一定程度上控制了巖石有機(jī)質(zhì)的沉積和保存，有機(jī)質(zhì)豐度通常是原始沉積環(huán)境的一種具體體現(xiàn)，有機(jī)碳高值區(qū)一般位于頁(yè)巖的沉積中心。達(dá)州地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組不同地區(qū)黑色頁(yè)巖樣品有機(jī)碳含量分析測(cè)試表明，32%以上的樣品有機(jī)碳含量大于1.0%，其中，大于2.0%的樣品占22%，有機(jī)碳大于3.0%的樣品占了8%。該套頁(yè)巖有機(jī)碳含量變化范圍較大，一般在0.11%~3.23%，平均為1%，屬于較好的烴源巖，反映其原始生烴潛力局部地區(qū)較強(qiáng)，部分地區(qū)相對(duì)較弱。這一結(jié)果與之前朱彤等在四川盆地陸相頁(yè)巖氣形成條件及勘探開(kāi)發(fā)前景中關(guān)于須家河地層的有機(jī)地化特征研究結(jié)果相似[2]。

3.2 有機(jī)質(zhì)類型及成熟度

對(duì)于不同的來(lái)源和環(huán)境下發(fā)育的有機(jī)質(zhì)生烴潛力和產(chǎn)物性質(zhì)差別會(huì)很大，要客觀的認(rèn)識(shí)烴源巖的性質(zhì)和生烴條件，則對(duì)有機(jī)質(zhì)類型進(jìn)行評(píng)價(jià)就很必要。由于目的層頁(yè)巖熱演化史較復(fù)雜，熱成熟度相對(duì)較高，為此，選擇干酪根δ13C的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法和數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)類型。根據(jù)樣品測(cè)試結(jié)果得知，須家河組暗色頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ和Ⅲ兩種，但主要為Ⅲ型，分別占36%、64%，生氣能力較強(qiáng)。

圖3 達(dá)州地區(qū)須家河組含氣頁(yè)巖樣品分析有機(jī)碳含量分布直方圖

鏡質(zhì)體反射率（Ro）是國(guó)際上公認(rèn)標(biāo)定有機(jī)質(zhì)成熟度的一項(xiàng)獨(dú)立有效指標(biāo)。通過(guò)樣品測(cè)試結(jié)果得知，須家河組鏡質(zhì)體反射率（Ro）介于1.58～2.42%之間，平均為1.86%，處于高—過(guò)成熟演化階段。

4 頁(yè)巖礦物組成

頁(yè)巖氣要么吸附于頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)和黏土礦物表面，要么游離于孔隙和天然裂縫中，對(duì)作為烴源巖的頁(yè)巖儲(chǔ)層來(lái)講，能否形成商業(yè)性的頁(yè)巖氣藏，這主要受其吸附能力和孔隙、裂縫的發(fā)育程度控制，頁(yè)巖的礦物成分在一定程度上控制了頁(yè)巖的儲(chǔ)層吸附能力和基質(zhì)的孔隙度，然而，礦物成分中的脆性礦物主要為方解石、石英、碳酸鹽等，是頁(yè)巖裂縫發(fā)育程度的主要控制因素，將直接影響頁(yè)巖的儲(chǔ)集空間及滲流通道。美國(guó)頁(yè)巖氣的勘探實(shí)踐中表明，粘土礦物具備較大的微孔隙體積和較高的比表面積，對(duì)頁(yè)巖氣的吸附性能有較強(qiáng)的影響。隨著頁(yè)巖內(nèi)脆性礦物含量的增加，巖石的脆性度提高，在頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中極易形成新的誘導(dǎo)性裂縫，既有利于頁(yè)巖氣的滲流，也擴(kuò)大了游離態(tài)頁(yè)巖氣的儲(chǔ)集空間，為頁(yè)巖氣的鉆井、完井和人工壓裂設(shè)計(jì)等提供參考。因而，頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的礦物成分研究對(duì)于頁(yè)巖氣富集條件分析、資源潛力評(píng)價(jià)及開(kāi)發(fā)措施工藝設(shè)計(jì)等具有重要意義。

本次通過(guò)對(duì)須家河組三、五、七段頁(yè)巖樣品進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表明，該套頁(yè)巖礦物成分主要以石英（5%~45%，平均25%）、碳酸鹽（2%~82%，平均17%）和粘土礦物（13%~57%，平均35%）為主，含有少量的長(zhǎng)石（0~13%，平均3%）、菱鐵礦（0~1%，平均0.6%）等礦物，說(shuō)明石英和碳酸鹽的含量較高，對(duì)脆性礦物的貢獻(xiàn)最大，長(zhǎng)石、菱鐵礦含量較少，對(duì)脆性礦物的貢獻(xiàn)較小。依據(jù)Barnett頁(yè)巖儲(chǔ)層的研究經(jīng)驗(yàn)，脆性礦物含量一般大于50%時(shí)可以取得較好的壓裂效果。研究區(qū)大部分區(qū)域測(cè)試結(jié)果與Barnett頁(yè)巖相似，脆性礦物含量高于50%，粘土礦物含量平均為35%，具備較好的壓裂潛力。

5 結(jié)論

1）達(dá)州地區(qū)須家河組主要發(fā)育三段、五段、七段三套暗色頁(yè)巖，頁(yè)巖連續(xù)厚度大于30m的區(qū)域分布范圍較廣，主體埋深在800～3 400m之間。

2）達(dá)州地區(qū)須家河組總有機(jī)碳含量平均位1%，部分地區(qū)高達(dá)3.23%，屬于較好的烴源巖，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型為主，具有較好的生氣能力，鏡質(zhì)體反射率（Ro）平均為1.86%，處于高—過(guò)成熟演化階段，具有較好的頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)潛力。

3）達(dá)州地區(qū)須家河組頁(yè)巖中脆性礦物含量高達(dá)87%，石英和碳酸鹽對(duì)脆性礦物貢獻(xiàn)最大，粘土礦物含量平均為35%，具備良好的壓裂潛力。

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A Study of Shale Gas Resources Potential of the Upper Triassic Xujiahe Formation in the Dazhou Region

YANG Yuan-ping

(No. 173 Geological Team, Sichuan Bureau of Coal Geology, Dazhou, Sichuan 635000)

The Sichuan basin is rich in shale gas. The bulk-rock analysis, SEM and geochemical studies indicate that shale of the Upper Triassic Xujiahe Formation is well developed in the Dazhou region, having good potential for shale gas exploration.

shale gas; Xujiahe Formation; resource potential; Dazhou region

2018-06-25

楊遠(yuǎn)萍（1986-），女，四川江油人，地質(zhì)礦產(chǎn)工程師，研究方向：固體礦產(chǎn)及油氣地質(zhì)

P618.13

A

1006-0995（2019）01-0072-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2019.01.017