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        黔西北地區(qū)海相與海陸過(guò)渡相頁(yè)巖氣發(fā)育條件對(duì)比研究

        2020-04-27 08:45:40鄧恩德石富倫
        科技視界 2020年6期
        關(guān)鍵詞:干酪根龍馬龍?zhí)?/a>

        鄧恩德 石富倫

        摘 要

        為研究海相與海陸過(guò)渡相頁(yè)巖氣發(fā)育地質(zhì)條件特征的差異性,以黔西北地區(qū)海相龍馬溪組和海陸過(guò)渡相龍?zhí)督M為研究對(duì)象,基于鉆井巖心樣品、野外露頭樣品資料及測(cè)試結(jié)果,從巖性組合、礦物組成、有機(jī)地球化學(xué)、儲(chǔ)集物性等方面開展對(duì)比研究。研究結(jié)果表明:龍?zhí)督M石英的含量平均為44.6%,黏土礦物含量平均為44.5%,龍?zhí)督M黏土礦物含量平均為56.6%,石英礦物含量平均為30.2%,黏土礦物含量高;龍馬溪組機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅰ型和Ⅱ1型,有機(jī)碳含量較高,均處于過(guò)成熟早期階段,龍?zhí)督M富有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅲ型,有機(jī)碳含量高,處于高成熟-過(guò)成熟早期階段;龍馬溪組和龍?zhí)督M孔隙度和滲透率均非常低,龍馬溪組發(fā)育有大量的有機(jī)質(zhì)氣泡孔,及溶蝕孔和黏土礦物粒間孔;龍?zhí)督M發(fā)育有粒間孔、晶間孔和少量的有機(jī)質(zhì)氣泡孔。

        關(guān)鍵詞

        黔西北;海相龍馬溪組;海陸過(guò)渡相龍?zhí)督M;頁(yè)巖氣;發(fā)育條件

        中圖分類號(hào): P618.13 ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A

        DOI:10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 06 . 98

        頁(yè)巖氣作為一種典型的非常規(guī)天然氣,具有自生自儲(chǔ)的特點(diǎn),烴類氣體賦存狀態(tài)主要為吸附態(tài)和游離態(tài),及少量的溶解態(tài)氣體[1]。自2004年中國(guó)開展頁(yè)巖氣勘探開發(fā)研究工作以來(lái),正如火如荼地發(fā)展,在海相龍馬溪地層取得重大突破,成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)化開采[2-3];但海陸過(guò)渡相尚未獲得工業(yè)突破,主要開展了一些理論研究[4]。本文以黔西北地區(qū)海相龍馬溪組和海陸過(guò)渡相龍?zhí)督M為研究對(duì)象,從巖礦物成分、有機(jī)地化、孔隙度滲透率、微觀孔隙類型等方面開展頁(yè)巖氣發(fā)育地質(zhì)條件對(duì)比研究,以期豐富該地區(qū)頁(yè)巖氣發(fā)育地質(zhì)理論。

        1 地質(zhì)背景

        黔西北地區(qū)主體位于黔中隆起區(qū)和滇黔北部坳陷區(qū),大地構(gòu)造位置上屬揚(yáng)子板塊,構(gòu)造上主要發(fā)育北北東向、北東向褶皺[5]。區(qū)域上在上奧陶世-下志留世時(shí)期廣泛沉積了一套海相龍馬溪組地層,地層厚度變化較大,巖性主要為炭質(zhì)頁(yè)巖、泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖等,底部層段為富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層段,為深水陸棚相沉積;在上二疊世廣泛沉積了一套海陸過(guò)渡相龍?zhí)督M地層,地層厚度大,地層巖性變化頻繁,砂、泥、煤交替出現(xiàn),具有良好的頁(yè)巖氣發(fā)育條件。

        2 礦物組成

        礦物組成通過(guò)全巖及黏土X射線衍射分析獲取,黔西北地區(qū)龍馬溪組泥頁(yè)巖樣品的礦物成分主要為石英和黏土礦物,部分碳酸鹽礦物和少量的長(zhǎng)石、黃鐵礦,其中石英的含量在17.2%~64.5%,平均44.6%,黏土礦物含量在31.2%~55.1%之間,平均為44.5%,碳酸鹽礦物5.5%~16.7%之間,平均為8,7%(圖1);黏土礦物成分以伊利石和伊/蒙混層礦物為主,及少量的高嶺石和綠泥石。龍?zhí)督M礦物成分主要為黏土礦物和石英,黏土礦物含量高,及少量的長(zhǎng)石、方解石、黃鐵礦、菱鐵礦,黏土礦物含量介于35.1%~66.2%之間,平均為56.6%,石英礦物含量介于27.2%~55.6%之間,平均為30.2%,黏土礦物成分主要為伊/蒙混層礦物,一定量的伊利石及少量的綠泥石,相較于海相龍馬溪組最典型的特點(diǎn)是黏土礦物含量高、石英含量低。

        3 有機(jī)地球化學(xué)

        3.1 有機(jī)質(zhì)類型

        富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類型的不同會(huì)影響到干酪根的生烴潛力,相較于Ⅰ型和Ⅱ型干酪根,Ⅲ干酪根表現(xiàn)出典型的富碳貧氫的特征,有機(jī)質(zhì)主要來(lái)源于陸生生物,盡管有機(jī)碳含量高,但生烴潛力相對(duì)較低[6]。實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析結(jié)果顯示,龍馬溪組有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅰ型和Ⅱ1型,干酪根顯微組分主要為腐泥組;龍?zhí)督M有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅲ型,干酪根顯微組分主要為鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組。

        3.2 有機(jī)碳含量

        有機(jī)碳含量在一定程度上可以反映有機(jī)質(zhì)的生烴潛力,通過(guò)樣品測(cè)試結(jié)果可知,龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖有機(jī)碳含量變化范圍較大,介于0.56%-6.73%之間,主體上處于1.00%-3.00%之間,平均為1.56%(圖2),整體上有機(jī)碳含量較高,且結(jié)合有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ型和Ⅱ1型可看出龍馬溪組生烴能力較強(qiáng);龍?zhí)督M富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖有機(jī)碳含量相較于龍馬溪組要高,最高可達(dá)16.60%,主體介于1.00%-10.00%之間,平均為5.20%(圖2),但由于龍?zhí)督M為Ⅲ型干酪根,生烴潛力較弱,高有機(jī)碳含量亦較難生成大量的烴類氣體。

        3.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

        有機(jī)質(zhì)成熟度能反映干酪根處于生烴階段和生烴類型,通過(guò)鏡質(zhì)體反射率(Ro)來(lái)判斷有機(jī)質(zhì)成熟程度,富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖樣品實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果顯示:龍馬溪組Ro介于2.46%-2.91%之間,平均2.66%,均處于過(guò)成熟早期階段,大量生成烴類氣體;龍?zhí)督M富有機(jī)質(zhì)泥巖Ro介于1.56%-2.67%之間,平均2.38%,處于高成熟-過(guò)成熟早期階段。

        4 儲(chǔ)集物性特征

        4.1 孔滲性

        泥頁(yè)巖孔隙能夠?yàn)闊N類氣體提供大量的存儲(chǔ)空間,氣體形態(tài)主要為游離氣。孔隙度、滲透率對(duì)儲(chǔ)層的含氣性有著重要的影響作用。通過(guò)覆壓孔滲實(shí)驗(yàn)可以測(cè)試富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖樣品的孔滲特性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:龍馬溪組的孔隙度介于0.5%~6.1%之間,平均為2.5%,孔隙度非常的低,滲透率介于0.00625×10-3μm2~0.01761×10-3μm2之間,平均為0.02011×10-3μm2,滲透率也極低;龍?zhí)督M的孔隙度介于0.2%~9.6%之間,平均為2.6%,隙度非常的低,滲透率介于0.00014×10-3μm2~0.011620×10-3μm2之間,平均為0.012×10-3μm2,滲透率也非常的低,特別低的孔隙度、滲透率一定程度上有利于氣體的保存。

        4.2 孔隙類型

        泥頁(yè)巖微觀孔隙極其發(fā)育、類型多樣,通過(guò)對(duì)黔西北地區(qū)采集的富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖樣品進(jìn)行氬離子拋光掃描電鏡實(shí)驗(yàn)來(lái)觀察微觀孔隙類型,通過(guò)鏡下觀察到的結(jié)果顯示:龍馬溪組發(fā)育有大量的有機(jī)質(zhì)氣泡孔、礦物溶蝕形成的溶蝕孔和黏土礦物粒間孔;龍?zhí)督M發(fā)育有大量的粒間孔,有黏土礦物間粒間孔、草莓狀黃鐵礦晶簇形成的晶間孔,及少量的有機(jī)質(zhì)氣泡孔,可能由于Ⅲ干酪根顯微組分以鏡質(zhì)組為主,使得有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育相對(duì)較少。

        5 結(jié)論

        (1)黔西北地區(qū)海相龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖礦物成分主要為石英和黏土礦物,石英的含量平均為44.6%,黏土礦物含量平均為44.5%;海陸過(guò)渡相龍?zhí)督M富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖礦物成分主要為黏土礦物和石英,黏土礦物含量平均為56.6%,石英礦物含量平均為30.2%,黏土礦物含量高。

        (2)龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅰ型和Ⅱ1型,有機(jī)碳含量較高,主體上處于1.00%-3.00%之間,平均為1.56%,有機(jī)質(zhì)均處于過(guò)成熟早期階段;龍?zhí)督M富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅲ型,有機(jī)碳含量高,主體介于1.00%-10.00%之間,平均為5.20%,有機(jī)質(zhì)處于高成熟-過(guò)成熟早期階段。

        (3)龍馬溪組和龍?zhí)督M富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖的孔隙度和滲透率均非常低,龍馬溪組發(fā)育有大量的有機(jī)質(zhì)氣泡孔,及溶蝕孔和黏土礦物粒間孔;龍?zhí)督M發(fā)育有粒間孔、晶間孔和少量的有機(jī)質(zhì)氣泡孔。

        參考文獻(xiàn)

        [1]張金川,金之鈞,袁明生.頁(yè)巖氣成藏機(jī)理和分布[J].天然氣工業(yè),2004,(07):15-18.

        [2]鄒才能,董大忠,王社教,等.中國(guó)頁(yè)巖氣形成機(jī)理、地質(zhì)特征及資源潛力.石油勘探與開發(fā),2010,(06):641-653.

        [3]馬永生,蔡勛育,趙培榮.中國(guó)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)理論認(rèn)識(shí)與實(shí)踐[J].石油勘探與開發(fā),2018,45(04):561-574.

        [4]王中鵬,張金川,孫睿,劉昌為,杜曉瑞,盧亞亞.西頁(yè)1井龍?zhí)督M海陸過(guò)渡相頁(yè)巖含氣性分析[J].地學(xué)前緣,2015,22(02):243-250.

        [5]貴州省地礦局.貴州省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京:地質(zhì)出版社,1987.

        [6]侯讀杰,馮子輝.油氣地球化學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2011.

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