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        滇東北木桿向斜奧陶系五峰組—志留系龍馬溪組頁巖氣資源潛力評價

        2019-11-13 10:37:12汪正江熊國慶劉家洪何江林
        石油實驗地質(zhì) 2019年5期
        關(guān)鍵詞:木桿亞段龍馬

        楊 平,汪正江,余 謙,劉 偉,熊國慶,劉家洪,何江林

        (1.中國地質(zhì)調(diào)查局 成都地質(zhì)調(diào)查中心,成都 610081; 2.自然資源部 沉積盆地與油氣資源重點實驗室,成都 610081)

        四川盆地及周緣是我國頁巖氣的重要勘探領(lǐng)域,2010年以來,涪陵[1-3]、威遠(yuǎn)—長寧地區(qū)[4]奧陶系五峰組—志留系龍馬溪組(O3w—S1ln)頁巖氣已獲得商業(yè)開發(fā),顯示出廣闊的頁巖氣勘探前景。前人研究表明,四川盆地周緣五峰組—龍馬溪組沉積相穩(wěn)定,發(fā)育厚度穩(wěn)定的深水陸棚相黑色頁巖[5-6]。四川盆地盆緣構(gòu)造變形強(qiáng)烈,一般認(rèn)為對頁巖氣保存不利。近年來,在四川盆地外圍構(gòu)造復(fù)雜區(qū)貴州安場、鄂西部署了多口探井,證實盆外弱改造區(qū)仍具備良好的頁巖氣資源潛力[7-9]。四川盆地西南緣的滇東北及鄰區(qū)五峰組—龍馬溪組頁巖沉積相類型好,頁巖厚度大[10-11],在該區(qū)圍繞構(gòu)造高部位先后部署了My1、Yd1、Yy1及Y201等鉆井,但均未獲得頁巖氣商業(yè)發(fā)現(xiàn)。基于構(gòu)造保存條件研究,該區(qū)頁巖氣勘探思路已由傳統(tǒng)的“正向構(gòu)造”向“穩(wěn)定向斜”轉(zhuǎn)變,優(yōu)選木桿向斜等有利區(qū),相繼進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查井鉆探和驗證。

        2016年以來,先后在木桿向斜東部和西部分別鉆探2口頁巖氣井。利用鉆井巖心,進(jìn)行地球化學(xué)、礦物組成及物性分析,結(jié)合頁巖發(fā)育特征,綜合評價頁巖氣資源潛力。

        1 區(qū)域地質(zhì)概況

        四川盆地西南緣主要構(gòu)造變形及抬升發(fā)生在燕山期—喜馬拉雅期,按照活動時期的先后大致可以劃分出EW、NE、NW和SN等方向構(gòu)造。該區(qū)磷灰石裂變徑跡曲線研究表明,燕山構(gòu)造主要抬升及變形應(yīng)在95~65 Ma左右,喜馬拉雅期構(gòu)造抬升始于10 Ma[12-13]。在上述多期構(gòu)造疊加下,形成一系列構(gòu)造穹窿、殘留向斜和弧形構(gòu)造等(圖1)。木桿向斜為燕山期—喜馬拉雅期構(gòu)造改造后殘留向斜,向斜核部為下三疊統(tǒng)。地表構(gòu)造調(diào)查和二維地震解釋成果顯示,該向斜核部大致位于Xd2井。向斜不具有對稱性,西部地層平緩,地層傾角在5~10°之間,向西過渡為長坪背斜,核部出露震旦系;東翼地層傾角相對較陡,向東過渡為中和高陡背斜,核部出露下古生界。在木桿向斜部署的Xd2和Ydd3地質(zhì)調(diào)查井鉆探查明該區(qū)奧陶系—志留系發(fā)育狀況和埋藏深度,其中Xd2井五峰組底界埋深2 081.84 m,Ydd3井五峰組底界埋深1 815.62 m。早志留世木桿向斜依次沉積龍馬溪組、石牛欄組和韓家店組,志留系厚度可達(dá)817~936 m;志留紀(jì)末受廣西運動影響,志留系有短暫暴露和少量剝蝕;泥盆紀(jì)為裂谷盆地形成與演化階段,由南向北逐漸超覆在下古生界上,且沉積范圍受該時期南北向正斷裂控制。以漂壩斷裂為界,斷裂以東泥盆系厚度316 m,主要為泥頁巖、灰?guī)r及石英砂巖等;斷裂以西,二疊系直接覆蓋在志留系之上。二疊系巖性及厚度分布穩(wěn)定,中二疊統(tǒng)棲霞組、茅口組灰?guī)r厚度合計455~486 m;上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖厚320~375 m,樂平組厚約109 m。向斜中部和東部發(fā)育下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組和銅街子組,主要巖性為紫紅色泥巖、粉砂巖。

        圖1 滇東北木桿向斜位置

        2 鉆井揭示頁巖發(fā)育特征

        Xd2井2016年8月完鉆,位于木桿向斜東部。開鉆層位為上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖;完鉆井深2 100 m,完鉆層位為上奧陶統(tǒng)臨湘組。鉆井液密度為1.01~1.05 g/cm3,泥漿黏度18~29 s,整個井段未發(fā)生泥漿漏失,估算五峰組—龍馬溪組地層壓力系數(shù)1.0。該井在井深1 921 m鉆遇龍馬溪組一段(S1ln1)黑色碳質(zhì)泥巖和粉砂質(zhì)泥巖,氣測值∑Cn:0.069%↑1.524%,C1:0.069%↑1.126%,水浸實驗起泡劇烈,呈串珠狀上涌,最大現(xiàn)場解析量(常態(tài))可達(dá)3.38 m3/t[14]。

        Ydd3井2017年10月開鉆,位于木桿向斜西部。開鉆層位為下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組。鉆井液密度為1.01~1.05 g/cm3,泥漿黏度20~25 s。在井深320 m處,二疊系峨眉山玄武巖發(fā)生失返性漏失,估算五峰組—龍馬溪組地層壓力系數(shù)0.82。自2018年9月12日進(jìn)入龍馬溪組一段黑色碳質(zhì)泥巖和粉砂質(zhì)泥巖后,全烴∑Cn:0.553%↑7.845%,C1:0.403%↑6.904%,全烴顯示維持在較高水平,且峰值可達(dá)基質(zhì)的8~14倍,至五峰組上段(1 808 m),具有良好全烴顯示井段厚110 m。同時,從井深1 768 m開始,水浸實驗起泡劇烈,含氣量趨于穩(wěn)定,現(xiàn)場解析氣量為0.80~2.23 m3/t,平均1.42 m3/t(常態(tài)),連續(xù)厚度達(dá)38.46 m。上述表明四川盆地西南緣木桿向斜五峰組—龍馬溪組頁巖整體含氣性好,含氣頁巖厚度大,并呈連續(xù)分布,木桿向斜頁巖氣區(qū)塊基本落實,進(jìn)一步證實殘留向斜等常壓構(gòu)造區(qū)[15]也具備較好的頁巖氣資源潛力。

        3 有機(jī)地球化學(xué)特征

        Xd2井鉆遇五峰組—龍馬溪組一段暗色頁巖,厚161.26 m,其中總有機(jī)碳含量大于1.0%的厚130 m;頁巖優(yōu)質(zhì)段(總有機(jī)碳含量大于2.0%)厚70 m,分布在五峰組上段和龍一段的1、2亞段,呈連續(xù)分布,有機(jī)碳含量平均為3.61%。Ydd3井鉆遇五峰組—龍馬溪組一段暗色頁巖,厚164.26 m,其中總有機(jī)碳含量大于1.0%的厚110 m;頁巖優(yōu)質(zhì)段(總有機(jī)碳含量大于2.0%)厚40 m,分布在五峰組上段和龍一段1亞段,呈連續(xù)分布,有機(jī)碳含量平均為3.00%。五峰組下段、五峰組上段—龍一段1亞段、龍一段2亞段和龍一段3亞段具有不同的有機(jī)質(zhì)含量,Xd2井上述各層段平均有機(jī)碳含量為1.56%,4.06%,1.92%和0.81%,Ydd3井分別為1.42%,3.00%,1.47%和0.90%,總體上由下至上表現(xiàn)為先增加、再減小。有機(jī)質(zhì)含量最高的層段分布于五峰組上段—龍一段1亞段,該層段Xd2井和Ydd3井厚度分別為43 m和38 m(表1)。

        有機(jī)顯微組分以腐泥組占優(yōu)勢,含量68%~97%,平均87.4%,鏡質(zhì)組3%~32%,平均12.6%,沒有殼質(zhì)組和惰質(zhì)組,為Ⅰ—Ⅱ1型有機(jī)質(zhì)。各種生物體中δ13Corg值具有不同的特征,海生藻類為-17‰~-28‰;海洋浮游生物脂肪質(zhì)具有較低的δ13Corg值,為-24‰~-34‰;海洋性自養(yǎng)菌具有最低的δ13Corg值,為-34‰~-36‰[16]。本次測定Ydd3井五峰組—龍馬溪組一段干酪根碳同位素值-30.2‰~-27.0‰,表明有機(jī)質(zhì)主要為低等菌藻或浮游生物等輸入。采用瀝青反射率(BRo)恢復(fù)有機(jī)質(zhì)成熟度,等效鏡質(zhì)體反射率VRo按公式VRo=0.668BRo+0.346[17]進(jìn)行計算。Xd2井和Ydd3井瀝青反射率為3.46%~3.78%和3.46%~4.00%,平均等效鏡質(zhì)體反射率VRo為2.79%和2.73%。

        圖2 滇東北木桿向斜Xd2井五峰組—龍馬溪組一段頁巖儲層柱狀圖

        區(qū)塊/鉆井層段深度/m總有機(jī)碳含量/%范圍平均樣品數(shù)平均礦物組成/%石英長石碳酸鹽巖黃鐵礦黏土樣品數(shù)木桿向斜東部/Xd2井木桿向斜西部/Ydd3井S1ln311 921~1 9750.25~1.620.814425.108.7027.601.6037.001S1ln211 975~2 0320.40~3.711.925429.849.8625.142.8332.348O3w2+S1ln112 032~2 0752.28~10.124.064229.896.9737.593.8821.6710O3w12 075~2 0821.23~2.101.56336.702.2043.703.1514.252S1ln311 651~1 7160.43~2.080.902828.199.5321.631.5639.008S1ln211 716~1 7680.75~2.281.472829.249.5922.341.8236.9312O3w2+S1ln111 768~1 8061.16~6.773.002138.355.5231.253.0921.7115O3w11 806~1 8160.86~2.091.42636.102.9844.451.4815.434

        4 巖石礦物組成

        Xd2井和Ydd3井五峰組—龍馬溪組一段分別分析21件和39件全巖礦物組分。Xd2井五峰組—龍馬溪組一段石英含量16.5%~40.70%,平均31.36%;長石含量1.90%~11.40%,平均7.70%;黏土礦物含量10.50%~42.5%;碳酸鹽巖含量11.90%~64.80%;黃鐵礦含量2.30%~6.30%。Ydd3井五峰組—龍馬溪組一段石英含量22.8%~69.5%,平均31.36%;長石含量1.10%~17.10%,平均7.24%;黏土礦物含量6.30%~54.6%;碳酸鹽巖含量5.50%~55.80%;黃鐵礦含量2.30%~6.30%。區(qū)域?qū)Ρ确治霰砻鳎緱U向斜石英和長石含量較低,碳酸鹽巖含量高,且變化范圍大,普遍含黃鐵礦,黏土含量中等,在礦物組成三角圖中與威遠(yuǎn)—長寧大致處于同樣的區(qū)域,且分布范圍更加集中(圖3a)。

        五峰組下段主要為灰黑色薄層硅質(zhì)巖和灰黑色薄—中層鈣質(zhì)碳質(zhì)泥巖。礦物組分主要特點是石英和碳酸鹽巖含量相對較高,黏土礦物含量最低。Xd2井和Ydd3井五峰組下段石英含量分別為36.70%和36.10%,碳酸鹽巖含量分別為43.70%和44.45%,而黏土礦物含量僅為14.25%和15.43%(圖3b)。

        五峰組上段—龍一段1亞段石英和碳酸鹽巖含量高且變化范圍較大,如Ydd3井該段石英含量24.4%~69.5%,平均38.35%;碳酸鹽巖含量8.4%~54.6%,平均31.25%,這與巖心的巖性組合特征基本吻合。該段底部的硅質(zhì)巖很大一部分可能為熱液成因硅質(zhì),數(shù)層斑脫巖的存在也說明這一點。該段具有最高的黃鐵礦含量,反映水體還原增強(qiáng),從平均值看,Xd2井和Ydd3井分別達(dá)到3.88%和3.09%。長石和黏土礦物含量較低,對比五峰組下段,各礦物組分具有一定繼承性。

        龍一段2亞段,隨著熱液活動減弱,沉積水體中硅質(zhì)逐漸消耗,陸源碎屑補給持續(xù)增加,水體稍稍變淺,還原強(qiáng)度減弱。該亞段石英、碳酸鹽巖和黃鐵礦含量明顯降低,同時長石和黏土含量明顯增加。該亞段Xd2井和Ydd3井石英含量分別為29.89%和29.24%,碳酸鹽巖含量為25.14%和22.34%,長石含量為9.86%和9.59%,黏土含量為32.34%和36.93%。對比龍一段2亞段,龍一段3亞段礦物組成具有很強(qiáng)的繼承性,該亞段具有最低的石英、碳酸鹽巖和黃鐵礦含量,同時長石和黏土含量又是這4個分段中最高或者次高的。如Ydd3井該亞段石英、碳酸鹽巖和黃鐵礦含量僅為28.19%、21.63%和1.57%,而長石和黏土含量可以達(dá)9.53%和39.00%(圖4)。

        5 儲層物性及孔隙特征

        5.1 物性特征

        氦氣法孔隙度—脈沖衰減法滲透率測試結(jié)果表明,有機(jī)質(zhì)含量與孔隙度具有正相關(guān)性,Xd2井五峰組上段—龍一段1亞段孔隙度為2.39%~8.53%,平均5.07%,橫向滲透率(0.002 8~15.0)×10-3μm2。Ydd3井同樣層段孔隙度為2.55%~5.12%,平均3.57%,橫向滲透率(0.000 01~1.4)×10-3μm2。滲透性差異系數(shù)(K0)采用公式K0=lgk橫向-lgk縱向計算,Xd2井頁巖K0為1.37~3.60,平均1.63;Ydd3井除個別縱向滲透率大于橫向外,大部分頁巖K0為0.27~5.78,平均2.59。按照“DZ/T 0254—2014頁巖氣儲層評價相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)”,屬于以中等孔隙為主、低—特低滲透率的儲層,且橫向滲透率較縱向滲透率平均高出2~3個數(shù)量級,顯示該區(qū)頁巖氣以水平擴(kuò)散為主要特點。

        圖3 滇東北木桿向斜五峰—龍馬溪組一段頁巖礦物組成及與鄰區(qū)對比

        圖4 滇東北木桿向斜Ydd3井五峰組—龍馬溪組一段頁巖全巖分析

        5.2 孔隙類型

        使用JEOLJSM-6610LV掃描電鏡,對頁巖進(jìn)行氬離子拋光掃描電子顯微鏡觀察。頁巖孔隙類型按照成因可劃分為無機(jī)孔、有機(jī)質(zhì)孔和裂縫。

        (1)無機(jī)孔。主要有溶蝕孔、晶間孔,另有少量粒間殘余孔、粒內(nèi)孔等。溶蝕孔多為黏土礦物和碎屑顆粒粒間、粒內(nèi)溶蝕孔,多呈不規(guī)則狀,連通性較好。黏土礦物主要是伊利石和綠泥石,黏土礦物晶間微孔發(fā)育,孔徑5~30 nm不等,片狀黏土礦物之間發(fā)育晶間微裂縫,裂縫延伸2~100 μm。五峰組—龍馬溪組頁巖形成于還原環(huán)境,沉積環(huán)境穩(wěn)定(圖5a),泥頁巖沉淀大量分散狀、團(tuán)塊狀及草莓狀黃鐵礦。特別是龍一段1亞段,黃鐵礦含量普遍較高(圖5b,h,i),鏡下顯示草莓狀黃鐵礦發(fā)育晶粒間孔,孔徑多在25~50 nm之間,孔隙中往往充填有機(jī)質(zhì)。

        圖5 滇東北木桿向斜五峰組—龍馬溪組一段巖心及孔隙特征

        a.Xd2井龍一段1亞段黑色頁巖,含少量粉砂,2 058.8~2 064.80 m;b.Ydd3井龍一段2亞段黑色頁巖,水平紋層和頁理發(fā)育,可見黃鐵礦結(jié)核,1 721.10 m;c.Ydd3井龍一段2亞段花瓣筆石、三角半耙筆石,1 766.60 m;d.Xd2井龍一段2亞段,現(xiàn)場解析量2.29 m3/t,2 000 m;e.Xd2井龍一段2亞段,現(xiàn)場解析量1.54 m3/t,2 006 m;f.Ydd3井龍一段1亞段,現(xiàn)場解析量2.23 m3/t,1 803 m;g.Xd2井礦物溶蝕孔隙,0.020~0.120 μm,背散射,×18 000,2 000 m;h.Xd2井黃鐵礦晶間孔隙,0.030~0.263 μm,背散射,×15 000,2 000 m;i.Xd2井黃鐵礦晶間孔隙,0.032~0.333 μm,背散射,×14 000,2 052.40 m;j.Xd2井有機(jī)質(zhì)孔隙,0.031~0.279 μm,背散射,×13 000,2 050.40 m;k.Xd2井有機(jī)質(zhì)孔隙,0.022~0.162 μm,背散射,×18 000,2 055.50 m; l.Xd2井有機(jī)質(zhì)孔隙,0.040~0.170 μm,背散射,×15 000,2 070.40 m

        Fig.5 Shale core and pore characteristics of O3w-S1ln1in Mugan syncline, northeastern Yunnan

        (2)有機(jī)質(zhì)孔。鏡下觀察顯示,Xd2井在有機(jī)質(zhì)內(nèi)部及富有機(jī)質(zhì)黏土中形成了“蜂窩狀”有機(jī)質(zhì)孔隙,局部面孔率達(dá)到40%以上,有機(jī)質(zhì)孔隙大小多在2~10 nm,部分大型有機(jī)質(zhì)孔在50~150 nm(圖5j,k,l)。有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育程度直接決定了頁巖物性和含氣性的優(yōu)劣,現(xiàn)場解析高的層段一般具有較高的孔隙度和有機(jī)質(zhì)含量(圖5d,e,f),有機(jī)質(zhì)孔也異常發(fā)育。五峰組—龍馬溪組發(fā)育多個筆石帶(圖5c),局部呈疊加堆積式或紋層狀分布。筆石體上發(fā)育大量有機(jī)質(zhì),具有網(wǎng)狀生物組織結(jié)構(gòu)。筆石體內(nèi)發(fā)育蜂窩狀孔隙,對頁巖氣儲集空間具有重要貢獻(xiàn),同時也可作為頁巖氣流動的優(yōu)勢通道[18]。

        (3)裂縫。大體可以觀察到不規(guī)則微裂縫和層間頁理縫。不規(guī)則微裂縫普遍發(fā)育,縫寬0.189~3.399 μm,連通性較好,發(fā)育主控因素為構(gòu)造應(yīng)力、生烴增壓和有機(jī)酸溶蝕,后期不同程度被方解石充填,或者未充填。層間頁理縫主要指具剝離線理的平行層理紋層面間的孔縫,為沉積作用所形成,頁理為力學(xué)性質(zhì)薄弱的界面,極易剝離。該區(qū)龍馬溪組紋層狀粉砂質(zhì)頁巖及鈣質(zhì)頁巖的亮暗相間處發(fā)育大量頁理縫,一般順層發(fā)育且被瀝青全充填或半充填。

        總體而言,木桿向斜龍馬溪組頁巖發(fā)育大量微米—納米級孔隙,尤其是五峰組—龍一段1亞段有機(jī)孔特別發(fā)育,為頁巖氣富集提供了良好的儲集空間,層間頁理縫的發(fā)育有利于水力壓裂人工造縫,容易形成立體裂縫網(wǎng)絡(luò),提高頁巖氣產(chǎn)能。

        5.3 孔隙結(jié)構(gòu)特征

        氮氣吸附法在表征孔結(jié)構(gòu)時更能得到微觀結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計信息和總體特征,在頁巖氣儲層孔隙研究中得到廣泛應(yīng)用[19-22]。氮氣吸附實驗使用的儀器為比表面積和微孔分析儀(ZJ297),吸附—脫附相對壓力(P/P0)范圍為0.01~0.99,由此得到頁巖的吸附、脫附曲線,在此基礎(chǔ)上計算出BET比表面積、BJH總孔容和BJH平均孔直徑等數(shù)據(jù)。

        (1)吸附—脫附曲線。各樣品氮氣吸附—脫附曲線特征類似(圖6a)。吸附曲線整體呈反S形,類似于諧式多層吸附曲線。在相對壓力(P/P0)0.10~0.85的區(qū)域,吸附量隨相對壓力的增高而緩慢增加,吸附曲線相對平坦,在該階段發(fā)生多分子層吸附。在相對壓力大于0.85后,液氮吸附量急劇增加,并且在達(dá)到飽和蒸氣壓時未出現(xiàn)飽和吸附。脫附曲線在中值壓力附近很陡,且吸—脫附曲在相對壓力0.42~0.99的區(qū)域呈現(xiàn)出分離特征,說明頁巖孔隙存在毛細(xì)凝聚現(xiàn)象,這是頁巖中存在一定的中孔和大孔造成的。按照Brunauer對吸—脫附曲線分類和孔隙類型劃分方案[23],此類頁巖孔隙以規(guī)則的兩端開口圓筒孔和狹窄的平行板孔為主,還包括部分兩端開口的錐形管孔和墨水瓶形等無定型孔。

        (2)孔隙體積。Xd2井五峰組—龍馬溪組頁巖總孔容0.007 5~0.014 6 cm3/g,平均0.010 5 cm3/g。Ydd3井頁巖BJH總孔容為0.003 9~0.019 7 cm3/g,上、下部頁巖總孔容差異較大,含氣性最好的五峰組上段—龍一段1亞段(井深1 768~1 806 m)BJH總孔容為0.011 1~0.019 7 cm3/g,平均0.014 2 cm3/g。頁巖總孔容與總有機(jī)碳含量相關(guān)性非常好,有機(jī)碳含量越高,總孔容越大。

        (3)孔徑。從平均孔直徑來看,Xd2井BJH平均孔直徑4.87~5.97 nm,Ydd3井BJH平均孔直徑4.53~6.82 nm。以介孔發(fā)育為主,微孔次之,大孔較少。大于50 nm的孔隙數(shù)量比例為0.03%~0.06%,對總孔容的貢獻(xiàn)達(dá)到8.01%~13.10%。介孔數(shù)量約占72.55%~74.40%,微孔占25.55%~27.41%,介孔和微孔對總孔容的貢獻(xiàn)達(dá)到86.90%~91.99%。

        圖6 滇東北木桿向斜五峰組—龍馬溪組一段頁巖吸附實驗

        (4)比表面積。將吸附相對壓力0.99時的吸附量作為孔體積,據(jù)BET模型,Xd2井頁巖BET比表面積12.39~21.65 m2/g,Ydd3井頁巖BET比表面積15.83~36.93 m2/g,自下而上比表面積逐漸降低,與孔隙體積變化規(guī)律一致。同時,頁巖有機(jī)質(zhì)含量越高,BET比表面積越大,反映有機(jī)質(zhì)微孔是頁巖比表面積的主要貢獻(xiàn)者,構(gòu)成頁巖氣吸附的主要空間。

        6 頁巖氣資源潛力評價

        木桿向斜五峰組—龍馬溪組頁巖含氣量和資源量采用“DZ/T 0254—2014”標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)方法,根據(jù)吸附氣、游離氣之和確定總含氣量,其中吸附氣采用體積法計算,游離氣采用容積法確定。

        (1)吸附氣含量。由于巖心在出筒前隨著溫度壓力發(fā)生改變,頁巖吸附能力下降,導(dǎo)致吸附氣損失,現(xiàn)場解析氣量一般小于等溫吸附氣量,兩者并不能進(jìn)行簡單代替。因此利用等溫吸附和現(xiàn)場解析量數(shù)據(jù)對比可以進(jìn)行簡單校正。選取Xd2井五峰組、龍馬溪組一段1亞段3件頁巖樣品,深度分別為2 050,2 062和2 070 m,總有機(jī)碳含量分別為4.57%,3.53%和6.04%,氦氣法孔隙度分別為9.98%,3.51%和6.66%,現(xiàn)場解析量分別為2.33,3.38和3.04 m3/t(常態(tài)),標(biāo)態(tài)為1.79,2.58和2.33 m3/t。對該3件頁巖進(jìn)行等溫吸附實驗,結(jié)果顯示,在60 ℃、21 MPa(相當(dāng)于地層壓力系數(shù)約1.0,埋深2 100 m)吸附量分別為1.77,2.74和2.80 mg/g,相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下2.47,3.83和3.91 m3/t(圖6b)。據(jù)上述數(shù)據(jù),大致估算等溫吸附含氣量比現(xiàn)場解析氣量平均高出52.4%。

        (2)游離氣含量。計算公式如下:

        Q=Φg×Sg×Z/ρ

        式中:Q為游離氣量,m3/t;Φg為頁巖孔隙度,%;Sg為頁巖含氣飽和度,%,采用70%;ρ為頁巖密度,平均2.6 g/cm3;Z為CH4體積換算系數(shù),涉及到的地層壓力和溫度分別采用地層壓力系數(shù)和地溫梯度估算,Xd2井壓力系數(shù)1.0,Ydd3井壓力系數(shù)0.82,地溫梯度為30 ℃/km。

        計算結(jié)果表明,Xd2井五峰組下段、五峰組上段—龍一段1亞段、龍一段2亞段和龍一段3亞段平均總含氣量(標(biāo)態(tài))分別為2.11,4.31,2.87和1.67 m3/t。Ydd3井相應(yīng)層段分別為1.51,2.95,1.54和1.60 m3/t(表2)。

        木桿向斜五峰組—龍馬溪組頁巖氣有效含氣面積125.55 km2(埋深超1 500 m),總資源量可達(dá)999.93×108m3,吸附氣和游離氣分別約占50%。其中五峰組上段—龍一段1亞段為主力含氣段,厚度38~43 m,平均有機(jī)碳含量為3.00%~4.06%,孔隙度2.39%~8.53%,資源量441.17×108m3,約占總體的44%。向斜東部龍馬溪組底界埋深約2 000~2 300 m,面積41.34 km2,資源量486.71×108m3;向斜西部龍馬溪組底界埋深約1 500~2 000 m,面積84.21 km2,資源量513.22×108m3。木桿向斜是一殘留向斜,壓力系數(shù)近似1.0,單井平均總含氣量略低于威遠(yuǎn)—長寧及涪陵等高產(chǎn)區(qū),但最高含氣量可達(dá)7.03 m3/t,含氣頁巖厚度大,橫向縱向連續(xù)分布,埋藏適中,具有較大的資源潛力。

        7 結(jié)論

        (1)木桿向斜五峰組—龍馬溪組一段暗色頁巖厚161.26~164.26 m,其中總有機(jī)碳含量大于1.0%的厚110~130 m。優(yōu)質(zhì)段(總有機(jī)碳含量大于2.0%)厚40~70 m,平均有機(jī)碳含量為3.00%~3.61%,干酪根碳同位素-30.2‰~-27.0‰,有機(jī)質(zhì)含量高且類型好,等效鏡質(zhì)體反射率為2.73%~2.79%。

        表2 滇東北木桿向斜頁巖氣資源量

        (2)礦物組成具有較低含量的石英和長石,較高含量的碳酸鹽巖和黃鐵礦,由下至上石英、碳酸鹽巖和黃鐵礦含量降低,長石和黏土含量增加。頁巖孔隙度為2.39%~8.53%,橫向滲透率(0.000 01~15.0)×10-3μm2,屬于以中等孔隙為主,低—特低滲透率的儲層,孔隙類型主要為有機(jī)質(zhì)演化形成的介孔和微孔。

        (3)頁巖埋深約1 500~2 300 m,含氣面積約125.55 km2,資源量999.93×108m3。其中主力含氣層段位于五峰組上部—龍一段1亞段,厚度38~43 m,平均總含氣量2.95~4.31 m3/t。木桿向斜五峰組—龍馬溪組含氣頁巖厚度大,橫向上連續(xù)分布,埋藏適中,資源潛力良好。

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