何 偉 陳 楊 方 坤 劉治成 牟必鑫 魏洪剛 雷玉雪 董雪潔

（1 四川省煤田地質(zhì)工程勘察設(shè)計(jì)研究院；2 頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)與開(kāi)采四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3 四川省國(guó)土科學(xué)技術(shù)研究院 ）

0 引言

根據(jù)泥頁(yè)巖發(fā)育的沉積環(huán)境，中國(guó)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖可劃分為海相泥頁(yè)巖、海陸過(guò)渡相泥頁(yè)巖和陸相泥頁(yè)巖3 種類型[1-2]。中國(guó)自2009 年開(kāi)展頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)以來(lái)，在不同地區(qū)不同頁(yè)巖層系開(kāi)展了大量頁(yè)巖氣選區(qū)評(píng)價(jià)和開(kāi)發(fā)試驗(yàn)工作，已在四川盆地及周緣成功實(shí)現(xiàn)龍馬溪組海相頁(yè)巖氣工業(yè)化開(kāi)采。然而，中國(guó)陸相頁(yè)巖層系也十分發(fā)育且資源潛力巨大，是頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的重要接替領(lǐng)域之一，陸相頁(yè)巖氣可采資源量占中國(guó)頁(yè)巖氣總資源量30%以上。中國(guó)陸相泥頁(yè)巖具有地層巨厚，泥頁(yè)巖與砂質(zhì)薄層呈韻律發(fā)育，單層厚度薄、夾層數(shù)量多、累計(jì)厚度大、側(cè)向變化快，有機(jī)質(zhì)成熟度普遍不高的特點(diǎn)[3-8]。近年來(lái)，陸相頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)也取得了一定的突破，在鄂爾多斯盆地三疊系、渤海灣盆地古近系和四川盆地侏羅系的多口鉆井已獲得陸相頁(yè)巖氣的工業(yè)發(fā)現(xiàn)，但與海相泥頁(yè)巖相比產(chǎn)氣量明顯偏低，迄今為止尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)模商業(yè)開(kāi)發(fā)。陸相頁(yè)巖氣的勘探與研究程度相比于海相頁(yè)巖氣整體較低，目前還處于起步階段[9]。

白果灣組是西昌盆地米市凹陷重要的油氣勘探層系，以往主要將其作為烴源巖和儲(chǔ)層進(jìn)行評(píng)價(jià)，針對(duì)白果灣組的5 口探井都有不同程度的油氣顯示，但均未獲得工業(yè)油氣，導(dǎo)致米市凹陷常規(guī)油氣勘探處于停滯狀態(tài)。鉆井揭示，白果灣組作為重要的頁(yè)巖層系，其富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖段主要發(fā)育在白二段、白三段，泥巖顏色以灰黑色、黑色居多，即有機(jī)質(zhì)含量高、炭屑多。其中，喜德3井白果灣組鉆厚571m，泥頁(yè)巖厚400.5m，泥地比達(dá)70.1%。有機(jī)質(zhì)豐度較高，TOC平均為1.57%，有機(jī)質(zhì)類型為腐殖型，其中黑色含瀝青頁(yè)巖的TOC 達(dá)到27.96%。有機(jī)質(zhì)成熟度較高，Ro為1.12%～2.15%，相應(yīng)Tmax在440～530℃，均已進(jìn)入成熟—過(guò)成熟階段，證實(shí)白果灣組具有頁(yè)巖氣資源前景。目前對(duì)白果灣組頁(yè)巖氣尚未系統(tǒng)開(kāi)展工作，其頁(yè)巖氣地質(zhì)條件及勘探開(kāi)發(fā)潛力不明。本文針對(duì)米市凹陷白果灣組開(kāi)展了野外地質(zhì)調(diào)查，對(duì)5 口老井和10 個(gè)實(shí)測(cè)剖面開(kāi)展了系統(tǒng)取心和分析測(cè)試等工作，重點(diǎn)對(duì)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖展布特征、有機(jī)地球化學(xué)特征、巖礦特征、物性特征、儲(chǔ)集空間、含氣性和保存條件等進(jìn)行綜合分析，同時(shí)與已經(jīng)取得良好頁(yè)巖氣發(fā)現(xiàn)或商業(yè)開(kāi)發(fā)的頁(yè)巖層系開(kāi)展對(duì)比，旨在揭示米市凹陷白果灣組頁(yè)巖氣地質(zhì)條件及勘探潛力，以期西昌盆地陸相頁(yè)巖氣早日實(shí)現(xiàn)勘探突破。

1 地質(zhì)概況

米市凹陷是西昌盆地內(nèi)規(guī)模最大的凹陷，其上三疊統(tǒng)及以上地層覆蓋區(qū)面積達(dá)5500km2以上，西側(cè)以安寧河斷裂為界、西南側(cè)以則木河斷裂為界、東側(cè)以普雄—四開(kāi)斷裂為界，構(gòu)成了西昌盆地西部的次級(jí)構(gòu)造單元（圖1）[10]。米市凹陷是西昌盆地內(nèi)最重要、最有利的油氣勘探區(qū)塊，至今地震勘探和鉆井勘探均集中于該凹陷內(nèi)。米市凹陷整體表現(xiàn)為一個(gè)北東向的大型復(fù)式向斜，因而也常習(xí)慣稱為“米市復(fù)式向斜”，向斜核部出露地層主要是上白堊統(tǒng)，再往西北、東南兩側(cè)，分別依次出露下白堊統(tǒng)、侏羅系、上三疊統(tǒng)。

圖1 米市凹陷構(gòu)造位置圖Fig.1 Structural location map of Mishi Sag

晚三疊世晚期，西昌盆地的應(yīng)力背景由拉張為主轉(zhuǎn)入以擠壓為主，區(qū)內(nèi)強(qiáng)烈下陷進(jìn)入前陸盆地演化階段[11]。根據(jù)露頭剖面測(cè)量和鉆探結(jié)果揭示，米市凹陷白果灣組整體以湖泊相和河流三角洲相沉積為主，局部發(fā)育扇三角洲相沉積。白一段主要為湖泊相沉積，與四川盆地西南部的淺湖相連成一片，在米市凹陷西北部喜德一帶白一段發(fā)育扇三角洲相沉積（圖2a），與距物源區(qū)較近有關(guān)系。白二段主要為湖泊相和河流三角洲相沉積，米市凹陷內(nèi)白二段發(fā)育兩個(gè)河流三角洲前緣沉積，其中一個(gè)來(lái)自四川盆地南部，凹陷中部白二段為湖泊相沉積，與四川盆地西南部的湖盆相連（圖2b）。白三段主要為湖泊相，在普格和喜德等局部地區(qū)發(fā)育河流三角洲沉積，以遠(yuǎn)沙壩沉積為主（圖2c）。白四段以湖泊相為主，在普格1井、七壩1井發(fā)育河流三角洲前緣沉積（圖2d）。

圖2 米市凹陷白果灣組沉積相圖Fig.2 Sedimentary facies map of Baiguowan Formation in Mishi Sag

白果灣組在現(xiàn)今米市凹陷邊緣基本出露地表。凹陷內(nèi)已施工5 口探井，普格1井頂界埋藏最小，為480m;七壩1井頂界埋藏最大，為3649m[12]。白果灣組頂、底界線清楚，與上覆地層下侏羅統(tǒng)益門組呈整合接觸，與下伏地層呈明顯角度不整合接觸，與白果灣組直接接觸地層有中—下三疊統(tǒng)、二疊系、志留系、奧陶系、寒武系、震旦系等，如七壩1井白果灣組下伏地層為中二疊統(tǒng)棲霞組，喜德1井白果灣組下伏地層為志留系。不同區(qū)域白果灣組厚度差別較大，一般介于500～900m，如喜德1井為715m、喜德3井為581m、七壩1井為759m（圖3）。

圖3 米市凹陷白果灣組地層劃分對(duì)比圖Fig.3 Stratigraphic division and correlation of Baiguowan Formation in Mishi Sag

米市凹陷白果灣組主要為一套碎屑巖沉積，不同區(qū)域巖性不同。喜德3井主要為深灰色—灰黑色頁(yè)巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖、黑色碳質(zhì)頁(yè)巖，夾深灰色—灰色粉砂巖、細(xì)粒巖屑砂巖，底部夾灰白色含礫中粒巖屑石英砂巖，下部夾黑色煤線。本文主要通過(guò)巖性和電性特征，將白果灣組劃分為4 個(gè)巖性段，例如，喜德1井白一段厚度為107m，下部為淺灰色粗砂巖夾薄層灰黑色頁(yè)巖，上部為深灰色中砂巖、灰黑色砂質(zhì)頁(yè)巖與頁(yè)巖互層;白二段厚度為175m，以深灰色中砂巖為主，夾少量薄層灰黑色頁(yè)巖;白三段厚度為298m，主要為灰黑色砂質(zhì)泥巖、深灰色泥巖、灰黑色頁(yè)巖，夾灰色細(xì)砂巖和粉砂巖;白四段厚度為239m，主要為淺灰色中砂巖和灰黑色泥巖互層[12]。七壩1井白一段厚度為80m，主要為灰黑色泥巖，夾薄層灰色粉砂巖;白二段厚度為126m，主要為灰色厚層狀粗砂巖、灰黑色泥巖，夾薄層灰色粉—細(xì)砂巖;白三段厚度為300m，主要為深灰色—灰黑色泥巖，夾灰色中厚層含泥質(zhì)粉—細(xì)砂巖;白四段厚度為250m，主要為深灰色—灰黑色泥巖，夾灰色中厚層含泥質(zhì)粉—細(xì)砂巖。

2 頁(yè)巖氣地質(zhì)條件

2.1 富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖展布

結(jié)合白果灣組巖性組合和地球化學(xué)測(cè)試分析，白果灣組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖主要分布在白二段和白三段。米市凹陷白果灣組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖厚度較大，受古陸和盆地地形控制，厚度介于50～400m 之間，平均厚度達(dá)71.3m，分布極為不均，厚度變化較大（圖4）。富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖沉積環(huán)境變化較大，大部分富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖富含大量的植物化石且部分夾煤線，反映出富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖以湖泊相沉積為主，具有煤系泥巖的特點(diǎn)。

圖4 米市凹陷白果灣組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖厚度等值線圖Fig.4 Thickness contour map of organic-rich mud shale of Baiguowan Formation in Mishi Sag

米市凹陷白果灣組底界現(xiàn)今埋藏深度介于500～8000m 之間，主要埋藏在2000～5000m，現(xiàn)今西昌盆地內(nèi)表現(xiàn)為“向斜成山，背斜成谷”特征。背斜區(qū)埋深相對(duì)較小，且由背斜兩翼向其軸部埋深逐漸變小;向斜區(qū)埋深較大，從向斜兩翼到其軸部埋深逐漸增大，凹陷內(nèi)白果灣組底界最大埋深均為向斜構(gòu)造的中心位置（圖5）。

圖5 米市凹陷白果灣組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖底界埋深等值線圖Fig.5 Contour map of burial depth at the base of organic-rich shale of Baiguowan Formation in Mishi Sag

2.2 富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖有機(jī)地球化學(xué)特征

2.2.1 有機(jī)質(zhì)類型

白果灣組采集的16 件干酪根有機(jī)顯微組分結(jié)果顯示，白果灣組泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅲ型，僅個(gè)別為Ⅱ2型，鏡質(zhì)組均為正常鏡質(zhì)體，未見(jiàn)富氫鏡質(zhì)體，正常鏡質(zhì)體含量較高，分布在70%～93%之間，平均為84.5%;惰質(zhì)組以絲質(zhì)體為主，含量為7%～30%，平均為15.4%，類型指數(shù)為-82.5～-76.75。

參照黃第藩用δ13C=-26‰和δ13C=-27.5‰作為區(qū)分Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ型干酪根的兩個(gè)指標(biāo)界限，米市凹陷白果灣組干酪根碳同位素（δ13C）值為-27.4‰～-23.2‰，平均為-24.5‰，普遍高于-26‰，均劃分為Ⅲ型有機(jī)質(zhì)，只有極個(gè)別樣品干酪根碳同位素（δ13C）值略低于-26‰，為Ⅱ型有機(jī)質(zhì)。川西南樂(lè)地1井須家河組泥巖及含煤系泥巖，碳同位素（δ13C）值總體介于-26.8‰～-23.2‰，平均為-24.6‰，其中煤碳同位素（δ13C）值為-25‰～-23.5‰，平均為-24.3‰。米市凹陷白果灣組與樂(lè)地1井須家河組均具有較重的干酪根碳同位素值，具有相似的有機(jī)質(zhì)類型，大部分灰黑色泥巖與煤系地層具有相似的干酪根碳同位素，反映沉積有機(jī)質(zhì)以陸源高等植物為主（圖6）。

圖6 干酪根碳同位素與有機(jī)質(zhì)類型劃分Fig.6 Kerogen carbon isotopes and classification of organic matter types

2.2.2 有機(jī)碳含量

國(guó)內(nèi)外頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的成功經(jīng)驗(yàn)表明，有機(jī)碳含量（TOC）是衡量頁(yè)巖含氣性能的重要指標(biāo)，富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖在TOC 達(dá)到一定下限值時(shí)才具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值[13-14]。從白果灣組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖TOC 等值線圖(圖7)來(lái)看，凹陷中心喜德1井、喜德3井、七壩1井、新建1井平均有機(jī)碳含量相對(duì)最高，在1.4%～1.68%之間，其中靠近七壩1井的凹陷中心最高可達(dá)1.68%;由TOC 高值中心向北至普雄一帶，平均有機(jī)碳含量均逐漸減小，普遍介于1.1%～1.4%之間;由TOC 高值中心向南至普格一帶，平均有機(jī)碳含量均逐漸減小，普遍介于0.9%～1.3%之間。凹陷西緣靠近西昌附近，白果灣組泥頁(yè)巖平均有機(jī)碳含量小于1%，介于0.5%～0.9%之間;凹陷西南緣，白果灣組泥頁(yè)巖平均有機(jī)碳含量小于0.5%;凹陷東緣，白果灣組泥頁(yè)巖的TOC 平均值變化幅度相對(duì)較大，普遍介于1.2%～1.6%之間。

圖7 米市凹陷白果灣組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖TOC 等值線圖Fig.7 TOC contour map of organic-rich shale of Baiguowan Formation in Mishi Sag

2.2.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

為滿足商業(yè)開(kāi)發(fā)的需求，頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)成熟度至少應(yīng)處于成熟階段[15]。實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析表明:米市凹陷白果灣組泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)成熟度主要呈現(xiàn)北高南低、西高東低的分帶特征。在米市凹陷南部，如普格1井、海子河壩白果灣組Ro僅為1.78%和1.65%，仍處于生氣高峰階段，米市凹陷東部邊緣，沿烏科鄉(xiāng)—阿俄幾乃—特洛莫—白日算—烈日第—達(dá)布村，Ro穩(wěn)定在1.79%～2.09%之間，無(wú)明顯變化，向東至昭覺(jué)凹陷，Ro進(jìn)一步降低至1.1%左右。在米市凹陷北部，從落布卜西—三河口—烈日地—依木拉達(dá)，Ro分別為1.50%、2.20%、2.80%和3.85%，顯示出由東向西、由南向北逐漸增大的趨勢(shì)（圖8）。在無(wú)大套白堊系覆蓋的條件下，顯示了米市凹陷異常高的地溫梯度，區(qū)域地質(zhì)資料分析表明，米市凹陷西北緣瀘沽—冕山一帶二疊紀(jì)分布眾多小范圍的輝長(zhǎng)巖、輝綠巖，到了三疊紀(jì)，熱液向西北冕寧一帶活動(dòng)，形成大范圍的冕寧花崗巖，該區(qū)白果灣組熱演化異常與該區(qū)三疊紀(jì)異常的古地溫背景是有關(guān)的。

圖8 米市凹陷白果灣組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖Ro 等值線圖Fig.8 Ro contour map of organic-rich shale of Baiguowan Formation in Mishi Sag

2.3 儲(chǔ)集條件

2.3.1 巖礦特征

白二段、白三段泥頁(yè)巖礦物成分統(tǒng)計(jì)表明，泥頁(yè)巖總體具有高黏土礦物、中等石英含量、低長(zhǎng)石含量的特征（圖9），普遍不含或只含少量碳酸鹽礦物及鐵質(zhì)，黏土礦物以伊利石為主。其中，石英含量介于6%～62%，平均含量為34%，黏土礦物含量介于37%～89%，平均含量為60%，含少量長(zhǎng)石、碳酸鹽礦物及菱鐵礦。

圖9 米市凹陷白果灣組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖礦物組分三角圖Fig.9 Triangle map of mineral composition of organicrich shale of Baiguowan Formation in Mishi Sag

黏土礦物類型包含伊利石、伊/蒙混層、綠泥石和高嶺石。伊利石含量介于40%～67%，伊/蒙混層含量介于8%～30%，綠泥石含量介于15%～22%，高嶺石含量介于1%～8%。埋藏成巖環(huán)境下，可發(fā)生蒙脫石和高嶺石的綠泥石化與伊利石化作用，所有樣品中均無(wú)綠/蒙混層礦物，表明在米市凹陷內(nèi)蒙脫石的綠泥石化作用不發(fā)育。蒙脫石具有很好的懸浮力，常與伊利石相伴沉積，蒙脫石的伊利石化過(guò)程是埋藏成巖的常見(jiàn)特征。伊/蒙混層礦物作為蒙脫石發(fā)生伊利石化的間層礦物，凹陷內(nèi)伊/蒙混層中的蒙脫石含量較少，總體以伊利石為主，表明蒙脫石的伊利石化作用十分發(fā)育。一般而言，伊利石是黏土礦物中最穩(wěn)定的物相，伊利石含量增加，有機(jī)質(zhì)成熟度亦表現(xiàn)為升高的趨勢(shì)，高嶺石含量與有機(jī)質(zhì)成熟度的關(guān)系則表現(xiàn)為相反的趨勢(shì)，伊/蒙混層與綠泥石的含量與有機(jī)質(zhì)成熟度的相關(guān)性不明顯（圖10）。

圖10 主要黏土礦物與有機(jī)質(zhì)成熟度關(guān)系Fig.10 Relationship between main clay minerals and Ro of organic matter

2.3.2 儲(chǔ)集物性

米市凹陷白果灣組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖樣品孔滲實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果顯示，孔隙度主要分布在2.48%～9.37%之間（圖11）。滲透率則主要分布在0.001～0.1mD之間，沒(méi)有超過(guò)1mD 的樣品（圖12）。根據(jù)NBT 14001—2015 頁(yè)巖氣藏描述技術(shù)規(guī)范及GB/T 31483—2015頁(yè)巖氣地質(zhì)評(píng)價(jià)方法來(lái)看，白果灣組泥頁(yè)巖孔隙度較高，滲透率較低，綜合來(lái)看屬于較好的儲(chǔ)層。

圖11 米市凹陷白果灣組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙度分布圖Fig.11 Porosity distribution of organic-rich shale of Baiguowan Formation in Mishi Sag

圖12 米市凹陷白果灣組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖滲透率分布圖Fig.12 Permeability distribution of organic-rich shale of Baiguowan Formation in Mishi Sag

2.3.3 孔隙結(jié)構(gòu)

泥頁(yè)巖的顯微孔隙結(jié)構(gòu)是影響頁(yè)巖氣賦存狀態(tài)和儲(chǔ)氣性能的關(guān)鍵因素[16-17]。富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖的孔徑結(jié)構(gòu)分布是從微孔（1～10nm）、小孔（10～100nm）、中孔（100～1000nm）到大孔（大于1000nm）的連續(xù)分布。壓汞分析資料表明白果灣組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙具雙峰分布特點(diǎn)，以微孔—小孔和大孔為主，尤以微孔—小孔占優(yōu)勢(shì)（圖13），壓汞曲線上表現(xiàn)為進(jìn)汞和退汞整體重合較好，僅在低壓情況下存在曲線不重合現(xiàn)象，由此指示了泥巖中較大孔隙主要為開(kāi)放孔，這與泥巖中存在少量的微裂隙也有一定的關(guān)系，較小孔隙主要為半封閉孔，細(xì)頸瓶孔較少。

圖13 米市凹陷白果灣組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖壓汞曲線圖Fig.13 Mercury-injection curve of organic-rich shale of Baiguowan Formation in Mishi Sag

2.3.4 儲(chǔ)集空間

頁(yè)巖作為致密儲(chǔ)層，由于其原生孔隙提供的儲(chǔ)集空間相對(duì)有限，主要的儲(chǔ)集空間由不同演化階段發(fā)育的次生孔隙所提供[18-21]。對(duì)米市凹陷樣品進(jìn)行氬離子拋光—掃描電鏡分析，結(jié)果表明，白果灣組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖中微孔隙十分發(fā)育，主要的微孔隙類型為粒緣縫、溶蝕孔、層間縫、有機(jī)質(zhì)孔和有機(jī)質(zhì)裂縫。其中有機(jī)質(zhì)孔和有機(jī)質(zhì)裂縫占7%～9%，有機(jī)質(zhì)孔孔徑為5～100nm（圖14a、b）。黏土礦物層間縫和粒緣縫占37%～48%，層間縫、粒緣縫孔徑一般在0.5～1.5μm，且連通性較好（圖14c、d）。粒間孔、溶蝕孔占40%～48%，直徑多在0.1～2.5μm（圖14e、f）。廣泛發(fā)育的有機(jī)質(zhì)孔、有機(jī)質(zhì)裂縫和層間縫由于連通性好，可以形成相互連通的孔隙網(wǎng)絡(luò)，為頁(yè)巖氣提供大量的儲(chǔ)集空間。

圖14 米市凹陷白果灣組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖掃描電鏡分析Fig.14 Scanning electron microscope photos of organic-rich shale of Baiguowan Formation in Mishi Sag

2.4 含氣性

頁(yè)巖氣聚集的一個(gè)重要參數(shù)是含氣豐度，即每噸頁(yè)巖的含氣量[22-23]，含氣量主要包括吸附含氣量與游離含氣量，其大小直接影響著頁(yè)巖氣藏的經(jīng)濟(jì)可采價(jià)值。米市凹陷內(nèi)鉆井均為老井，由于缺乏現(xiàn)場(chǎng)解析資料，本文利用等溫吸附實(shí)驗(yàn)分析白果灣組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖的含氣性。

等溫吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示（圖15），在溫度60℃、壓力20MPa 下（相當(dāng)于埋深2000m，壓力系數(shù)1.0），不同地區(qū)頁(yè)巖吸附量變化范圍較大，在1.17～4.25m3/t之間，這主要與地表樣品巖溶孔隙發(fā)育不均有關(guān)，況且各樣品有機(jī)碳含量變化較大，原本的吸附性能本就有所差異。但總體上，米市凹陷白果灣組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖具有較好的含氣性特征。

圖15 米市凹陷白果灣組頁(yè)巖等溫吸附實(shí)驗(yàn)Fig.15 Isothermal adsorption curve of shale of Baiguowan Formation in Mishi Sag

2.5 保存條件

西昌盆地位于大涼山地區(qū)，地貌上總體表現(xiàn)為高山峽谷地貌。西昌盆地的區(qū)域構(gòu)造演化和地質(zhì)背景與四川盆地西部有較大的相似性。盆地自基底形成以來(lái)經(jīng)歷了多階段構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)今主要發(fā)育南北向構(gòu)造，以低緩開(kāi)闊褶皺為主，是喜馬拉雅期構(gòu)造產(chǎn)物。因此，西昌盆地并非地貌盆地，而是受后期構(gòu)造強(qiáng)烈改造、隆升剝露形成的中生代殘留盆地。各凹陷主要由走滑—沖斷帶相隔，地層緩傾（凹陷中心常呈近水平發(fā)育），構(gòu)造樣式表現(xiàn)為寬緩—開(kāi)闊褶皺[24]。

米市凹陷地下構(gòu)造繼承了地表構(gòu)造復(fù)雜性，受盆緣斷裂沖斷作用的影響，米市凹陷邊緣構(gòu)造變形強(qiáng)烈，構(gòu)造發(fā)育，斷層較多（圖16a），褶皺常表現(xiàn)為緊閉—閉合褶皺，地層近于直立，局部發(fā)生倒轉(zhuǎn)。凹陷西側(cè)受安寧河斷裂影響，構(gòu)造相對(duì)發(fā)育，背斜分布零星，規(guī)模較小;凹陷中心構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，斷層相對(duì)較少;米市復(fù)式向斜東側(cè)，因受普雄—四開(kāi)斷裂的影響，構(gòu)造十分發(fā)育，背斜分布較多，規(guī)模大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。從米市凹陷西昌—昭覺(jué)構(gòu)造剖面平衡恢復(fù)來(lái)看，評(píng)估的最小縮短率約為8%（圖16b），凹陷主要的構(gòu)造縮短由盆緣的逆沖帶貢獻(xiàn)，構(gòu)造變形較弱的區(qū)域主要集中于凹陷內(nèi)部?？傮w上看，米市凹陷內(nèi)雖然發(fā)育多條斷層，但整個(gè)米市復(fù)式向斜的形態(tài)尚完整，保存條件仍然較好。

圖16 米市凹陷西昌—昭覺(jué)構(gòu)造剖面及平衡恢復(fù)圖（剖面位置見(jiàn)圖1）Fig.16 Structural section and balanced restoration section of Xichang-Zhaojue in Mishi Sag (section location is in Fig.1)

3 陸相氣層特征對(duì)比

通過(guò)與國(guó)內(nèi)主要陸相頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)地區(qū)鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)探區(qū)長(zhǎng)7段、長(zhǎng)9段和山西組，四川盆地元壩、涪陵地區(qū)大安寨段和東岳廟段，阜新盆地沙海組的富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖厚度、埋深、TOC、Ro、有機(jī)質(zhì)類型、脆性礦物含量和含氣量等關(guān)鍵參數(shù)對(duì)比，分析認(rèn)為，米市凹陷白果灣組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖的有機(jī)碳含量、有機(jī)質(zhì)類型、含氣量等參數(shù)與山西組、長(zhǎng)7段、大安寨段及東岳廟段富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖相近，但厚度、有機(jī)質(zhì)成熟度和脆性礦物含量等關(guān)鍵參數(shù)占優(yōu)（表1），目前，山西組、大安寨段及東岳廟段等陸相富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖均已獲得工業(yè)氣流，表明米市凹陷白果灣組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖也具備良好的頁(yè)巖氣勘探潛力，是下一步值得勘探的重點(diǎn)層系之一。

表1 典型陸相盆地頁(yè)巖氣基本地質(zhì)特征參數(shù)對(duì)比表Table 1 Comparison of basic geological parameters of typical continental shale gas

4 勘探潛力

4.1 有利區(qū)優(yōu)選

依據(jù)中國(guó)頁(yè)巖氣地質(zhì)評(píng)價(jià)方法，結(jié)合米市凹陷實(shí)際情況，利用富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖發(fā)育條件、地球化學(xué)條件、儲(chǔ)層條件、含氣性、保存條件和開(kāi)發(fā)條件等參數(shù)[42-44]，采用多因素疊加法開(kāi)展西昌盆地米市凹陷上三疊統(tǒng)白果灣組頁(yè)巖氣有利區(qū)優(yōu)選和評(píng)價(jià)（表2）。根據(jù)選區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)選出白果灣組頁(yè)巖氣有利區(qū)5 個(gè)（圖17）。

圖17 米市凹陷白果灣組頁(yè)巖氣有利區(qū)優(yōu)選圖Fig.17 Favorable area for shale gas exploration of Baiguowan Formation in Mishi Sag

表2 中國(guó)陸相頁(yè)巖氣選區(qū)參考標(biāo)準(zhǔn)（據(jù)文獻(xiàn)[42-44]修改）Table 2 Reference standard for continental shale gas screening in China (modified after reference[42-44])

4.2 資源量

資源量計(jì)算采用概率體積法[45]。計(jì)算公式為

式中Q——頁(yè)巖氣地質(zhì)資源量，108m3;

A——頁(yè)巖分布面積，km2;

h——頁(yè)巖有效厚度，m;

ρ——頁(yè)巖密度，t/m3;

q——頁(yè)巖總含氣量，m3/t。

根據(jù)條件概率取值原則，主要獲得各參數(shù)P50概率下的賦值，然后利用蒙特卡羅軟件實(shí)現(xiàn)概率乘積運(yùn)算，得到各有利區(qū)白果灣組頁(yè)巖氣資源量。

特爾果有利區(qū)面積為123km2，P50資源量為732×108m3;七里壩有利區(qū)面積為217km2，P50資源量為1128×108m3;樂(lè)伍有利區(qū)面積為150km2，P50資源量為153×108m3;四開(kāi)有利區(qū)面積為427km2，P50資源量為447×108m3;西昌北有利區(qū)面積為109km2，P50資源量為231×108m3。

米市凹陷白果灣組有利區(qū)總面積為1026km2，P50總資源量為2691×108m3，其中，特爾果和七里壩有利區(qū)為米市凹陷頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)潛力最大的區(qū)塊。

5 結(jié)論

（1）米市凹陷白果灣組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖較發(fā)育，有機(jī)碳含量適中、有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅲ型、熱演化程度適中、脆性礦物含量較高、孔隙度較高、含氣性較好，具備頁(yè)巖氣形成的有利地質(zhì)條件。

（2）較之于國(guó)內(nèi)已獲得工業(yè)氣流的陸相泥頁(yè)巖，米市凹陷白果灣組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖在厚度、熱演化程度和脆性礦物含量等關(guān)鍵參數(shù)上優(yōu)于山西組、長(zhǎng)7段、大安寨段及東岳廟段富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖，TOC、有機(jī)質(zhì)類型、含氣量等參數(shù)類似，表明米市凹陷白果灣組具有良好的頁(yè)巖氣勘探潛力，是實(shí)現(xiàn)米市凹陷頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)突破的重點(diǎn)層系之一。

（3）米市凹陷白果灣組頁(yè)巖氣資源豐富，有利區(qū)總面積為1026km2，P50總資源量為2691×108m3，其中，特爾果和七里壩有利區(qū)勘探開(kāi)發(fā)潛力最大，是下一步頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)區(qū)塊。