（江西省煤田地質(zhì)勘察研究院，江西 南昌 330001）

為摸清我省頁巖氣資源潛力、成藏條件及總體分布情況，江西省煤田地質(zhì)局下達(dá)了頁巖氣資源調(diào)查評價(jià)專項(xiàng)任務(wù)。重點(diǎn)摸清贛西北九江地區(qū)頁巖氣形成條件、分布特征、主控因素與富集規(guī)律，預(yù)測頁巖氣資源量，在贛西北頁巖氣遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)進(jìn)一步劃分出頁巖氣有利區(qū)，為我省頁巖氣資源調(diào)查評價(jià)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

贛西北地區(qū)處于下?lián)P子陸塊的九江坳陷，由雙橋山群組成變質(zhì)褶皺基底，震旦－三疊系組成沉積蓋層。北側(cè)大致以贛鄂省界為界，南經(jīng)九江坳陷南緣滑脫斷裂帶與九嶺隆起分界，東至彭澤，西至楊津、蓮花，總體為一近東西向延伸并向南凸出的弧形地帶[1]。地理位置上位于江西省西北部，隸屬于九江地區(qū)，西起修水縣，東至彭澤縣。上奧陶統(tǒng)-下志留統(tǒng)新開嶺組在彭山穹窿以西的修武盆地和修水-武寧復(fù)向斜南北兩翼出露最好。巖性以灰黑色硅質(zhì)頁巖、灰黑色粉砂質(zhì)頁巖為主，見豐富筆石化石[3]。新開嶺組烴源巖厚度在20～60 m之間，是區(qū)內(nèi)一個(gè)有利的頁巖氣勘探層位。

2 目的層儲層物性特征

泥頁巖既是頁巖生烴的物源條件，也是頁巖氣儲存的載體[2]，對泥頁巖的儲層條件與特征進(jìn)行精細(xì)刻畫，了解泥頁巖的巖石礦物學(xué)特征、泥頁巖中發(fā)育的微觀孔隙類型、泥頁巖的孔隙度與滲透率、以及泥頁巖中為微觀孔隙與比較面積有著重要的意義[4]。

通過對調(diào)查區(qū)內(nèi)目的層的泥頁巖樣品進(jìn)行儲層特征方面的實(shí)驗(yàn)測試，包括對頁巖樣品進(jìn)行X衍射全巖礦物定量分析、陰極發(fā)光、掃描電鏡、核磁共振、氮?dú)馕皆囼?yàn)等手段，了解調(diào)查區(qū)內(nèi)目的層頁巖的巖石礦物組成特征、孔隙類型特征、孔隙度與滲透率特征、比表面積與孔徑發(fā)育特征，從而對泥頁巖中的儲集條件進(jìn)行全面的分析，為后面研究目的層頁巖氣的賦存條件提供理論支持。

2.1 巖石礦物學(xué)特征

泥頁巖中礦物成分較為復(fù)雜，其常見礦物有石英、長石、碳酸鹽礦物、粘土礦物等，其礦物含量不同，會影響頁巖中含氣性、頁巖基質(zhì)孔隙度、頁巖脆性指數(shù)、微裂縫的發(fā)育程度等[2]。

對調(diào)查區(qū)內(nèi)目的層地表樣品進(jìn)行了X衍射全巖礦物定量分析和粘土礦物定量分析，便于在橫向上評價(jià)目的層巖石礦物含量的變化規(guī)律。

整體來看，調(diào)查區(qū)內(nèi)新開嶺組石英含量在42.4%～76.3%，平均值為60.15%，而粘土礦物含量在8.43%～44.1%，平均值29.07%。

（1）修武盆地

根據(jù)對7組新開嶺組泥頁巖樣品測試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果[瑞華通正非常規(guī)油氣技術(shù)檢測（北京）有限公司]分析來看，主要礦物組成為石英、粘土礦物、長石，含有少量黃鐵礦，有一個(gè)樣品中含少量碳酸鹽礦物，有些樣品中含少量其他礦物。其中石英含量為46.30%～76.30%，平均值為57.43%；粘土礦物含量為15.90%～39.40%，平均值為27.86%；長石含量為4.50%～15.70%，平均值為10.50%；黃鐵礦含量為0%～5.90%，平均值為2.49%，見圖1。

圖1 修武盆地新開嶺組樣品全巖分析柱狀圖

根據(jù)對新開嶺組粘土礦物含量分析來看，粘土礦物主要以伊利石為主，含量為30.00%～100%，平均值為68.85%；含少量的綠泥石，含量為0%～30%，平均值為10.92%。另外少數(shù)樣品檢測出含極少量的高嶺石和綠蒙石礦物，見圖2。

圖2 修武盆地新開嶺組樣品粘土礦物分析柱狀圖

（2）九江—瑞昌復(fù)向斜

根據(jù)對15組新開嶺組泥頁巖樣品測試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析來看，礦物成分比較簡單，主要為石英、粘土礦物、長石，只有少數(shù)幾個(gè)樣品中含碳酸鹽礦物，一個(gè)樣品含少量黃鐵礦。其中石英含量為60.60%～74.90%，平均值為65.17%；粘土礦物含量為20.30%～35.30%，平均值為28.97%；長石含量為2.90%～6.40%，平均值為4.82%。

根據(jù)對新開嶺組樣品的粘土礦物含量分析來看，粘土礦物主要以伊利石為主，含量為87.00%～100%，平均值為98.89%；另外少數(shù)樣品檢測出含少量的綠泥石。

2.2 頁巖孔隙類型

新開嶺組頁巖主要發(fā)育粒間孔、粒內(nèi)孔、有機(jī)質(zhì)孔和微裂縫，其中又以粒間孔和有機(jī)質(zhì)孔為主要孔隙類型。

圖3 新開嶺組頁巖粒間孔隙掃描電鏡照片

（1）新開嶺組頁巖粒間孔見圖3，又主要分為泥?？?、晶間孔、粘土礦片間孔隙、黃鐵礦結(jié)核內(nèi)晶間孔隙。泥?？状笠?guī)模發(fā)育，數(shù)量多，孔徑多為幾十納米至幾百納米，相互較為獨(dú)立，連通性較差。晶間孔主要發(fā)育與自生石英晶體之間的孔隙，粘土礦片間孔隙主要發(fā)育與伊利石、云母等片狀礦物之間，而在黃鐵礦結(jié)核體內(nèi)發(fā)現(xiàn)有草莓狀黃鐵礦結(jié)核內(nèi)晶間孔隙。

（2）新開嶺組粒內(nèi)孔隙發(fā)育相對較少，主要有溶蝕孔和晶體鑄?？?。溶蝕孔隙孔徑十幾微米，相互孤立，連通性差。而晶體鑄?？滓彩怯捎邳S鐵礦脫落之后殘留下來的孔隙。

（3）新開嶺組頁巖有機(jī)質(zhì)孔隙較為發(fā)育，與新開嶺組有機(jī)碳含量較高有一定的關(guān)系，觀察到大量的有機(jī)質(zhì)內(nèi)的孔隙，根據(jù)形態(tài)劃分主要有兩種。一種是較為分散的氣孔狀有機(jī)質(zhì)孔隙，有機(jī)質(zhì)分解成烴類之后在有機(jī)質(zhì)內(nèi)部或邊緣發(fā)育大量的氣孔狀有機(jī)質(zhì)孔隙，孔徑大小不一，主要在幾納米至幾十納米之間，相互連通性差，少部分發(fā)育較多孔隙的有機(jī)質(zhì)內(nèi)部連通性稍好，見圖4（a）。另一種是蜂窩狀有機(jī)質(zhì)孔隙，其與有機(jī)質(zhì)包裹黃鐵礦有關(guān)，其相互連通性極好，但與外界的孔隙類型溝通較差，見圖4（b）。

圖4 新開嶺組頁巖有機(jī)質(zhì)孔隙掃描電鏡照片

（4）微裂縫在頁巖氣體的滲流中具有重要作用，是連接微觀孔隙與宏觀的橋梁，一般為微米級-納米級。裂縫作為主要的滲流通道，直接決定了氣體滲透率，控制了頁巖的連通性，其發(fā)育程度是評價(jià)儲層好壞的重要指標(biāo)之一。根據(jù)薄片鑒定和掃描電鏡結(jié)果分析，顆粒內(nèi)部的微裂縫一般比較平直，曲折度較小，少有膠結(jié)物充填。顆粒間的微裂縫呈鋸齒狀彎曲。微裂縫長度5～10 μm，裂縫間距可達(dá)50 nm以上，但很少延伸至整個(gè)切片表面。這些裂縫對后期人工壓裂的延伸起到了很好的誘導(dǎo)促進(jìn)作用。

裂縫的發(fā)育有利于溝通儲層中的孔隙，微裂縫對頁巖儲層的改造具有十分積極的作用，使得頁巖氣藏能連續(xù)成片的分布。

2.3 孔隙度與滲透率分析

孔隙度是確定游離氣含量和評價(jià)頁巖滲透性的重要參數(shù)。頁巖氣儲層通常具有低孔隙度（小于10%），低滲透率（小于0.001 mD）的特征。孔隙類型以納米級至微米級孔隙為主，孔隙相互連通性極差。

本次對新開嶺組（5塊）樣品進(jìn)行了核磁共振孔隙度與滲透率實(shí)驗(yàn)測試，測試結(jié)果顯示見圖5，新開嶺組頁巖樣品孔隙度范圍在2.51%～11.17%，平均為8.53%。達(dá)到形成頁巖氣藏的有利層段標(biāo)準(zhǔn)2%的要求。新開嶺組頁巖樣品滲透率范圍在0.027～0.105 mD，平均為0.058 mD，整體高于Barrnett頁巖0.001 mD平均值。由此可見，新開嶺組地層均為孔隙度和滲透率較好的層位。

圖5 調(diào)查區(qū)新開嶺組頁巖滲透率統(tǒng)計(jì)直方圖

3 結(jié)語

通過對贛西北新開嶺組泥頁巖儲層物性參數(shù)的測試，結(jié)果顯示，新開嶺組泥頁巖中主要礦物組成為石英、粘土礦物。其中粘土礦物主要以伊利石為主，為有利的頁巖氣賦存空間。其主要孔隙類型發(fā)育粒間孔和有機(jī)質(zhì)孔。粒間孔又主要以泥?？诪橹?，孔粒之間連通性較差。有機(jī)質(zhì)孔隙連通性極好，但與外界的孔隙類型溝通較差，這對于有機(jī)質(zhì)生成的天然氣保存有很大的益處。同時(shí)微裂縫對頁巖儲層的改造具有十分積極的作用，使得頁巖氣藏能連續(xù)成片的分布，且泥頁巖孔隙度范圍在2.51%～11.17%，平均為8.53%，滲透率范圍在0.027～0.105 mD，平均為0.058 mD，具有較好的孔隙度和滲透率。綜合分析認(rèn)為贛西北新開嶺組儲層物性特征有利于頁巖氣賦存及運(yùn)移，是區(qū)內(nèi)頁巖氣勘查開發(fā)的有利層位。