李進(jìn)

（中國(guó)石化中原油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南 濮陽 457001）

0 引言

近年來，四川盆地侏羅系千佛崖組頁巖氣、渤海灣盆地古近系沙河街組頁巖油及松遼盆地青山口組 “古龍” 頁巖油不斷取得重要突破，極大擴(kuò)展了我國(guó)陸相頁巖油勘探領(lǐng)域［1-6］。與四川盆地海相奧陶系五峰組—志留系龍馬溪組頁巖氣層相比，千佛崖組（又名涼高山組）頁巖油氣藏類型介于揮發(fā)性油藏和凝析氣藏之間，頁巖中含油、含氣也含水，且三者比例、滲流規(guī)律、賦存狀態(tài)隨著熱演化程度變化而愈加復(fù)雜。因此，對(duì)于四川盆地千佛崖組揮發(fā)性頁巖油藏-頁巖凝析氣藏而言，含水飽和度主控因素分析與測(cè)定尤為關(guān)鍵，直接影響了頁巖氣田儲(chǔ)量精細(xì)評(píng)價(jià)與開發(fā)部署。

相比千佛崖組頁巖油氣勘探進(jìn)展，針對(duì)不同油氣藏類型的千佛崖組陸相高黏土頁巖含水飽和度研究仍處于空白領(lǐng)域。因此，本文以普光頁巖凝析氣田風(fēng)險(xiǎn)探井普陸頁1 井的千佛崖組一段半深湖相泥頁巖為研究對(duì)象，開展有機(jī)質(zhì)豐度、全巖及黏土礦物組成、巖石物性及現(xiàn)場(chǎng)蠟封含水飽和度測(cè)試，重點(diǎn)探討低含凝析油頁巖凝析氣藏背景下湖相高黏土泥頁巖含水飽和度特征及其主控因素，探討研究區(qū)陸相頁巖氣藏中水賦存狀態(tài)與分布模式，為四川盆地及類似區(qū)塊的陸相頁巖氣游離氣儲(chǔ)量評(píng)價(jià)及開發(fā)部署提供理論支撐。

1 地質(zhì)概況

普光頁巖凝析氣田位于四川盆地川東高陡斷褶帶東北段，為大巴山褶皺沖斷帶的雙重疊加構(gòu)造區(qū)，區(qū)內(nèi)構(gòu)造整體呈北東東向延伸，北側(cè)為大巴山弧形褶皺帶，西側(cè)以華鎣山斷裂為界與川中平緩褶皺帶相接［5］。普光地區(qū)發(fā)育晚震旦世—侏羅紀(jì)地層，除泥盆紀(jì)地層外，各時(shí)代地層發(fā)育齊全。受四川盆地侏羅系3 次大規(guī)模湖侵影響，普光地區(qū)發(fā)育下侏羅統(tǒng)自流井組東岳廟段、大安寨段及中侏羅統(tǒng)千佛崖組（與涼高山組同階）3 套半深湖相—淺湖相富有機(jī)質(zhì)泥頁巖，其中千佛崖組一段頁巖品質(zhì)最好，累計(jì)厚度可達(dá)40～50 m。中侏羅世早期大規(guī)模湖侵事件使四川盆地大部分地區(qū)處于半深湖—深湖環(huán)境，整體呈南西高、北東低的古地理格局，普光地區(qū)以半深湖沉積為主，發(fā)育富有機(jī)質(zhì)泥頁巖［6］（見圖1）。普光地區(qū)PLY1 井中侏羅世千佛崖組一段沉積早期，以半深湖相富有機(jī)質(zhì)紋層狀頁巖沉積為主；沉積晚期，受到重力流事件影響，見灰黑色層狀泥巖、灰色塊狀泥巖夾粉—細(xì)砂巖（見圖2）。

圖1 川中—川東北地區(qū)千佛崖組千一段沉積相Fig.1 Sedimentary facies of first Member of Qianfoya Formation from central Sichuan to northeast Sichuan region

圖2 PLY1 井千佛崖組一段綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive histogram of first Member of Qianfoya Formation in Well PLY1

2 樣品采集與實(shí)驗(yàn)類型

本次研究的樣品選自于PLY1 井千一段系統(tǒng)取心段（3 340.00～3 482.00 m），共計(jì)46 件，均為鉆孔巖心樣品，采樣深度介于3 349.14～3 401.35 m，按巖性分類編號(hào)為S1-1—S1-46。樣品巖性分為三大類（見圖3）：紋層狀頁巖（S1-1—S1-20）、層狀泥巖（S1-21—S1-32）與塊狀泥巖（S1-33—S1-46）。

圖3 典型樣品巖性Fig.3 Typical sample lithologies

46 塊樣品總計(jì)配套完成總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)（TOC）、全巖礦物組成、基質(zhì)孔隙度、基質(zhì)滲透率（樣品S1-15，S1-22，S1-33 因裂縫發(fā)育，滲透率測(cè)試實(shí)驗(yàn)失?。┘艾F(xiàn)場(chǎng)蠟封含水飽和度等測(cè)試。所有測(cè)試分析工作均依照相關(guān)國(guó)標(biāo)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)完成。TOC 及全巖X 射線衍射分析由中國(guó)石化中原油田分公司實(shí)驗(yàn)中心完成；現(xiàn)場(chǎng)蠟封含水飽和度（按SY/T 5336—1996《巖心常規(guī)分析方法》執(zhí)行）、小巖樣泥頁巖物性測(cè)試，由中國(guó)石化有限公司石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究院實(shí)驗(yàn)中心完成，相關(guān)實(shí)驗(yàn)的儀器、環(huán)境與參數(shù)見參考文獻(xiàn)［5-7］。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 礦物組成及有機(jī)質(zhì)豐度

由于沉積微相差異，3 類樣品的礦物組成略有不同，有機(jī)質(zhì)豐度差異明顯，但共同特點(diǎn)為碳酸鹽礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)整體偏低，均小于5.0%。

紋層狀頁巖整體表現(xiàn)為高黏土礦物（質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于50%），高伊利石（35%～55%）、中綠泥石（20%～40%）、低伊/蒙混層（15%～25%）的特點(diǎn)，黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為55.85%，石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為30.64%，長(zhǎng)石質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為9.53%。TOC 介于0.69%～1.78%（平均1.27%），生烴潛力相對(duì)最好。

層狀泥巖樣品大部分表現(xiàn)為混積特點(diǎn)，石英、長(zhǎng)石及黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)均不超過50%，少部分樣品，如S1-27，S1-29，S1-30，S1-31，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為56.38%，54.80%，59.01%，58.15%。另外，層狀泥巖黏土礦物組成與紋層狀頁巖類似，均以高伊利石質(zhì)量分?jǐn)?shù)、中綠泥石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為主要特征。從TOC 角度看，層狀泥巖生烴潛力整體不如紋層狀頁巖，TOC 平均為0.67%，最高1.76%。

塊狀泥巖的全巖礦物組成與紋層狀頁巖相近，均以高黏土礦物（質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均54.03%）、高伊利石（平均48.75%）、中綠泥石（平均22.93%）及低伊/蒙混層（平均18.53%）為主要特點(diǎn)。相比紋層狀頁巖及層狀泥巖，塊狀泥巖生烴潛力最弱，TOC 介于0.14%～0.49%，平均為0.26%。

3.2 儲(chǔ)層物性

頁巖氣儲(chǔ)層物性是決定頁巖氣藏儲(chǔ)量規(guī)模、壓裂效果、開發(fā)部署及產(chǎn)能預(yù)測(cè)的關(guān)鍵要素［8-10］。從巖性來看，紋層狀頁巖、層狀泥巖及塊狀泥巖孔隙度特點(diǎn)與TOC 分布特點(diǎn)類似。在本次研究選取樣品中，紋層狀頁巖孔隙度最好（平均4.73%，N=20，N 為樣品個(gè)數(shù)，下同）、層狀泥巖其次（平均2.79%，N=12）、塊狀泥巖相對(duì)最差（平均2.36%，N=14）。另外，3 類巖性樣品均以特低滲儲(chǔ)層為主要特征，層狀泥巖滲透率最好（平均0.055 6×10-3μm3）、紋層狀頁巖其次（平均0.007 3×10-3μm3），塊狀泥巖最差（平均0.005 9×10-3μm3）。

3.3 含水飽和度特征

含水飽和度是決定頁巖氣藏（尤其是頁巖凝析氣藏-揮發(fā)性頁巖油藏）油氣產(chǎn)量、開發(fā)技術(shù)政策、游離烴儲(chǔ)量精確估算的關(guān)鍵參數(shù)，只有客觀描述并還原泥頁巖的初始含水飽和度才能反映油氣藏的真實(shí)情況［11-16］。從測(cè)試結(jié)果來看，紋層狀頁巖含水飽和度最低（平均61.03%）、層狀泥巖次之（平均83.23%），塊狀泥巖最低（平均91.66%），展示了高—特高含水飽和度的特點(diǎn)。與之相似的區(qū)塊為四川盆地昭通示范區(qū)海相龍馬溪組頁巖氣田，主力頁巖氣層含水飽和度介于63%～80%［17］。

對(duì)于該結(jié)果，筆者分析認(rèn)為有2 種原因疊加導(dǎo)致了高—特高含水飽和度現(xiàn)象：一是現(xiàn)場(chǎng)取心未采用密閉保壓取心，導(dǎo)致巖心出筒過程中受到溫壓變化、泥漿侵入等作用影響，水組分沿層理縫侵入引發(fā)含水飽和度系統(tǒng)性誤差；二是相比龍馬溪組頁巖（黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%～30%），該套頁巖氣層為高黏土地層，黏土礦物表面通常存在吸附態(tài)的水膜束縛水［18］，其先天含水飽和度就高于海相頁巖地層。

4 討論

4.1 高黏土頁巖儲(chǔ)層中水的賦存狀態(tài)

眾多學(xué)者對(duì)泥頁巖中水賦存狀態(tài)及賦存機(jī)制均有闡述，并有不同意見，如水劃分類型的名稱雜亂、混淆、稱謂不一，分類標(biāo)準(zhǔn)與刻度既相似又不全面［19-24］。

客觀來講，泥頁巖中的水都以水分子或水的離子形式存在，若依據(jù)水在礦物中的存在位置與相態(tài)分為吸附水（受分子作用力吸附在礦物顆粒表面，常壓下100 ℃全部逸出）、沸石水（特指沸石族礦物的中性水分子）、層間水（存在于層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物晶體內(nèi)的水分子）、結(jié)晶水（以水分子參與組成礦物晶格的水，100～200 ℃下脫離晶格）與結(jié)構(gòu)水（以H+、OH-及H3O+參與組成礦物晶格的水類型，極難脫出）［25］。若從頁巖氣鉆井角度出發(fā)，黏土水化是引起井壁失穩(wěn)的重要原因，根據(jù)水化過程可以進(jìn)一步分為表面水化下的強(qiáng)結(jié)合水（結(jié)合于黏土礦物表面，厚度不超過4 個(gè)水分子層，總厚度介于1.0～1.2 nm，屬固相）和滲透水化下的弱結(jié)合水（黏土膠粒擴(kuò)散層中的水分子，屬液相）［26］。

僅從上述水賦存認(rèn)識(shí)的差異就可以看出，泥頁巖中水的類型復(fù)雜、多元，劃分方式有明顯主觀性，劃分結(jié)果繁雜且沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，它們之間的異同點(diǎn)極難區(qū)分。因此，本文引用周龍政等［18］歸納總結(jié)的泥頁巖水賦存狀態(tài)認(rèn)識(shí)，即泥頁巖中存在4 類水：自由態(tài)的可動(dòng)水、體積充填狀態(tài)的毛管束縛水（沸石水+毛細(xì)水）、與黏土礦物及有機(jī)質(zhì)相關(guān)的水膜束縛水、礦物晶格內(nèi)部的結(jié)構(gòu)水，并根據(jù)研究區(qū)具體情況作進(jìn)一步闡述與深化。

筆者認(rèn)為對(duì)于湖相高黏土頁巖油氣層勘探開發(fā)而言，具有關(guān)鍵影響的水類型有2 種：一是水膜束縛水，水分子以表面吸附形式單層或多層吸附于孔隙壁、礦物顆粒表面及層間，占據(jù)了氣態(tài)烴的有效吸附位，既降低了甲烷/輕烴吸附于礦物表面的相對(duì)空間占比，又調(diào)整了原始的氣-固界面吸附形式，形成氣-液（水）-固（礦物）界面，改變甲烷/輕烴吸附特征發(fā)生［27］；二是可動(dòng)水，賦存于尺寸較大的層理縫、微裂縫或粒間孔中。多個(gè)學(xué)者提到，千佛崖組頁巖的典型特征是長(zhǎng)英質(zhì)紋層非常發(fā)育，層理縫及小尺度微裂縫發(fā)育程度高［7，9-10］。此外，石英粒間溶孔也能在普光頁巖中觀察到，說明研究區(qū)頁巖存在可動(dòng)水的賦存空間［5］。

而對(duì)于毛管束縛水及有機(jī)質(zhì)水膜水，筆者認(rèn)為這兩者對(duì)于湖相高黏土泥頁巖含水飽和度的影響可能微乎其微。一是由于研究區(qū)僅有個(gè)別泥頁巖樣品通過全巖X 衍射發(fā)現(xiàn)沸石族礦物（方沸石），但質(zhì)量分?jǐn)?shù)異常低（不到0.6%），不足以對(duì)含水飽和度造成較大影響；二是由于湖相高黏土泥頁巖TOC 最高僅1.78%，最低0.14%，先天TOC 過低導(dǎo)致干酪根質(zhì)量分?jǐn)?shù)過低。富含大量含氧官能團(tuán)的干酪根即使存在水膜束縛水、甚至有機(jī)質(zhì)孔隙內(nèi)部存在因毛細(xì)凝聚而成的毛管束縛水，也會(huì)因?yàn)樵颊急冗^低，導(dǎo)致TOC 對(duì)泥頁巖儲(chǔ)層整體含水飽和度的變化起不到控制作用。該推論可以從不同巖性條件下TOC 與含水飽和度的交會(huì)圖所呈現(xiàn)的無相關(guān)性特征來直接證實(shí)（見圖4）。三是毛管束縛水除了存在于沸石族礦物之外，還以體積充填形式賦存于尺寸小于10 nm 的孔隙喉道中［28-29］。從孔徑分布角度看，尺寸小于10 nm 的孔徑占比介于15%～20%，變化幅度較小并且未發(fā)現(xiàn)該類孔隙的孔體積占比與含水飽和度出現(xiàn)正相關(guān)的現(xiàn)象。另外，結(jié)構(gòu)水由于強(qiáng)不可動(dòng)性質(zhì)，此次研究不予考慮。

圖4 3 類巖性樣品TOC 與含水飽和度交會(huì)圖Fig.4 Crossplot of TOC and water saturation of three types of lithologic samples

4.2 高黏土泥頁巖含水飽和度主控因素

4.2.1 長(zhǎng)英質(zhì)礦物與含水飽和度的相關(guān)性

從長(zhǎng)英質(zhì)礦物（石英+長(zhǎng)石）質(zhì)量分?jǐn)?shù)與含水飽和度之間的相關(guān)性（見圖5）可以明顯觀察到，在細(xì)分巖性條件下，無論是紋層狀頁巖、層狀泥巖，還是塊狀泥巖，均表現(xiàn)出3 類脆性礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)與含水飽和度呈無相關(guān)性特點(diǎn)，決定系數(shù)R2普遍低于0.1。

圖5 3 類巖性樣品長(zhǎng)英質(zhì)礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)與含水飽和度交會(huì)圖Fig.5 Crossplot of felsic mass fraction and water saturation of three types of lithologic samples

由此可以推斷，在研究區(qū)湖相高黏土泥頁巖儲(chǔ)層中，可動(dòng)水（又稱自由水）至少不廣泛賦存于石英粒間溶蝕孔、長(zhǎng)石向黏土礦物轉(zhuǎn)化的粒內(nèi)溶蝕孔中。部分粒徑偏小的礦物溶蝕孔中可能賦存的毛管束縛水也應(yīng)極少，不影響泥頁巖儲(chǔ)層含水飽和度的高低。

4.2.2 紋層發(fā)育程度與含水飽和度的關(guān)系

通常來講，層理縫發(fā)育與水平紋層的密集發(fā)育有較強(qiáng)的相關(guān)性，主要原因是極細(xì)的紋層與泥質(zhì)、有機(jī)質(zhì)在微觀尺度上互層，形成大量弱結(jié)構(gòu)面，并容易在隨后的構(gòu)造應(yīng)力變化、黏土礦物轉(zhuǎn)化收縮過程中形成近乎水平的層理縫或低角度微裂縫［30］。因此，本次研究采用裸眼觀察的紋層發(fā)育密度代替層理縫發(fā)育密度，分析紋層狀頁巖儲(chǔ)層中可動(dòng)水在裂縫中賦存狀態(tài)與相對(duì)密度。

按TOC=1.0%和1.5%為閾值，將紋層狀頁巖樣品分為3 組，分別為低碳紋層狀頁巖巖相（TOC≤1.0%）、含碳紋層狀頁巖巖相（1.0%＜TOC≤1.5%）與中碳紋層狀頁巖巖相（TOC＞1.5%）。從交會(huì)圖來看（見圖6），低碳紋層狀頁巖的紋層發(fā)育密度與含水飽和度呈較弱的正相關(guān)性，說明存在一定程度的可動(dòng)水賦存于層理縫的現(xiàn)象。但對(duì)于含碳—中碳紋層狀頁巖，紋層發(fā)育密度與含水飽和度呈較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性，并且該特點(diǎn)在含碳紋層狀頁巖樣品中更為顯著，其決定系數(shù)（R2=0.85）明顯大于中碳紋層狀頁巖（R2=0.51）。

圖6 紋層狀頁巖樣品含水飽和度與裸眼下紋層發(fā)育密度交會(huì)圖Fig.6 Crossplot of water saturation and laminas development density with the naked eye of laminated shale samples

該現(xiàn)象的出現(xiàn)，一是可推斷可動(dòng)水在這2 類巖相的層理縫中少量存在甚至不存在；二是可以從斜率變化、TOC 變化推斷分析，隨著有機(jī)質(zhì)豐度增高，高長(zhǎng)英質(zhì)紋層密度所帶來的的良好成層性構(gòu)成微觀尺度上的多層剛性礦物骨架，在進(jìn)一步保護(hù)了各類孔隙的同時(shí)［31］，也為有機(jī)質(zhì)顆粒表面所吸附的水膜或多層水分子狀態(tài)的維持提供了必要條件與場(chǎng)所。換句話說，含碳—中碳紋層狀頁巖的含水飽和度有可能會(huì)略微升高，這一點(diǎn)對(duì)頁巖氣儲(chǔ)量評(píng)價(jià)與開采具有重要指示。

4.2.3 黏土礦物與含水飽和度的關(guān)系

一般來說，水分子在黏土礦物中會(huì)以各類方式賦存、富集并分異，這也是眾多學(xué)者對(duì)泥頁巖水賦存認(rèn)識(shí)不一、分類繁雜的重要原因。由于本次研究的主要目的是精細(xì)評(píng)價(jià)頁巖凝析氣藏中含水飽和度主控因素，而非研究其內(nèi)在機(jī)理，因此不作黏土礦物中不同水形式及賦存差異的深入討論。

從交會(huì)圖來看（見圖7），按低碳紋層狀頁巖、孔隙度小于4.0%的含碳—中碳紋層狀頁巖、孔隙度大于4.0%的含碳—中碳紋層狀頁巖、層狀泥巖及塊狀泥巖分類后，可以獲得研究區(qū)湖相泥頁巖儲(chǔ)層黏土束縛水賦存狀態(tài)與主控因素整體認(rèn)識(shí)。

（2）組織強(qiáng)化服務(wù)機(jī)制，將思想政治教育工作落實(shí)到各個(gè)企業(yè)，要提高自身洞察力和敏銳度，廣泛吸取群眾意見，以企業(yè)職工切身體會(huì)為基本依據(jù)，維護(hù)其正當(dāng)權(quán)益，掌握好指導(dǎo)、勸導(dǎo)、疏導(dǎo)的工作方式方法，促進(jìn)疑難問題的高效解決。

圖7 不同巖相黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)與含水飽和度交會(huì)圖Fig.7 Crossplot of clay minerals mass fraction and water saturation of different types of lithologic samples

對(duì)于低碳紋層狀頁巖而言，黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的下降伴隨著含水飽和度的上升（R2=0.460），一方面說明隨著黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，黏土束縛水在下降，不再是該類儲(chǔ)層中含水飽和度的主要貢獻(xiàn)者；另一方面說明隨著陸源碎屑的輸入，該類頁巖的長(zhǎng)英質(zhì)紋層占比上升，層理縫中可動(dòng)水比例增大，對(duì)儲(chǔ)層含水飽和度貢獻(xiàn)增強(qiáng)。裂縫中的可動(dòng)水、黏土礦物中的束縛水是低碳紋層狀頁巖含水飽和度的主控因素。

對(duì)于含碳—中碳紋層狀頁巖而言，按含碳與中碳2 種巖相分類評(píng)價(jià)后發(fā)現(xiàn)，黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)與含水飽和度之間無相關(guān)性，該規(guī)律與水主要賦存于無機(jī)孔隙中的主流認(rèn)識(shí)完全相悖。從油藏開發(fā)角度，一般束縛水飽和度越高，孔隙度越小，兩者存在負(fù)相關(guān)性［32-33］?；谠撚^點(diǎn)，筆者按頁巖氣藏儲(chǔ)層中孔隙度劃分標(biāo)準(zhǔn)2.0%，4.0%，6.0%將含碳—中碳紋層狀頁巖樣品重新分類。由于本次研究紋層狀頁巖樣品孔隙度介于2.5%～6.2%（高于6.0%的樣品僅2 個(gè)），因此，按孔隙度4.0%將含碳—中碳紋層狀頁巖分為2 個(gè)對(duì)照組，小于4.0%為低孔組，大于4.0%為中孔組。

由圖7 可見，低孔組的樣品黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)與含水飽和度表現(xiàn)出明顯的強(qiáng)正相關(guān)性，證實(shí)湖相低孔頁巖氣層與油藏極其相似，即在低孔儲(chǔ)層中黏土束縛水是高含水飽和度的主要來源，黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制著低孔儲(chǔ)層含水飽和度的變化規(guī)律。同時(shí)，將按孔隙度4.0%劃分的2 個(gè)對(duì)照組的紋層發(fā)育密度與含水飽和度再次分析，發(fā)現(xiàn)低孔組紋層狀頁巖的裸眼下紋層發(fā)育密度與含水飽和度之間具強(qiáng)負(fù)相關(guān)性（見圖8），進(jìn)一步證明了隨著含水飽和度快速上升，層理縫發(fā)育減弱、可動(dòng)水比例下降，黏土束縛水成為該類樣品含水飽和度的最主要貢獻(xiàn)者。

圖8 不同孔隙度紋層狀頁巖紋層發(fā)育密度與含水飽和度交會(huì)圖Fig.8 Crossplot of laminas development density and water saturation in different porosity of laminated shale

此外，雖然中孔組樣品黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)與含水飽和度之間同樣呈現(xiàn)正相關(guān)性（R2=0.520），但曲線斜率比低孔頁巖更緩。出現(xiàn)這類現(xiàn)象的原因：一是黏土束縛水是僅中孔組頁巖儲(chǔ)層的含水飽和度貢獻(xiàn)者之一，而不是主要貢獻(xiàn)者；二是通過中孔組孔隙度與含水飽和度之間的無相關(guān)性進(jìn)一步推導(dǎo)，相對(duì)較低的曲線斜率并非由于含油氣比例上升所致；三是分析圖8 的中孔組紋層發(fā)育密度與含水飽和度之間的弱負(fù)相關(guān)性，認(rèn)為層理縫內(nèi)部的可動(dòng)水也并非中孔組的主要貢獻(xiàn)者。因此，結(jié)合中孔組紋層狀頁巖普遍具備較高TOC、高熱演化以及富微孔—介孔特征，可以合理推斷中孔組的有機(jī)質(zhì)水膜在大量發(fā)育的有機(jī)質(zhì)微孔—介孔孔壁面以表面吸附形式大量賦存，因此對(duì)于中孔組而言，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)+黏土礦物是聯(lián)合控制含水飽和度的關(guān)鍵因素。

對(duì)于層狀泥巖樣品，通過黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)與含水飽和度之間的正相關(guān)性、TOC 與含水飽和度之間的無相關(guān)性及含水飽和度與脆性礦物之間的無相關(guān)性可以推斷出黏土束縛水是含水飽和度的主要貢獻(xiàn)者。對(duì)于塊狀泥巖樣品，由于本身特低TOC、極弱的裂縫發(fā)育程度、不發(fā)育的脆性礦物溶蝕孔，即使黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)與含水飽和度之間缺乏相關(guān)性，也能夠合理地推演出黏土束縛水是含水飽和度的主因。當(dāng)然，塊狀泥巖黏土礦物與含水飽和度的無相關(guān)性，可能是由于大量死孔、盲孔的發(fā)育以及低孔隙度，才導(dǎo)致含水飽和度整體呈現(xiàn)高于90%的現(xiàn)象。

4.3 湖相頁巖凝析氣藏不同巖相水賦存模式

基于4.2 節(jié)論述，同時(shí)以沉積環(huán)境與巖性巖相協(xié)同演變?yōu)橹骶€，筆者提煉出研究區(qū)湖相頁巖凝析氣藏下的不同巖相水賦存模式，以期為普光氣田的非常規(guī)勘探開發(fā)提供理論支持。

從沉積環(huán)境來講，塊狀泥巖→層狀泥巖→低碳紋層狀頁巖→低孔含碳—中碳紋層狀頁巖→中孔含碳—中碳紋層狀頁巖的巖相演化代表著水體逐漸加深、干旱寒冷環(huán)境（塊狀、混積特征）轉(zhuǎn)向溫暖濕潤(rùn)環(huán)境（紋層狀、高黏土特征）的季節(jié)性氣候變化。從4.2 節(jié)論述可知，先天物質(zhì)結(jié)構(gòu)組成在很大程度上影響了頁巖氣成藏后含水飽和度的差異，進(jìn)而出現(xiàn)了不同巖相中水的差異賦存模式。

塊狀泥巖沉積時(shí)，由于陸源碎屑輸入快且不穩(wěn)定，泥質(zhì)與少量高等植物伴隨著陸源碎屑在有氧—厭氧環(huán)境下快速混雜堆積，導(dǎo)致該類巖相中匱乏層狀結(jié)構(gòu)或頁理結(jié)構(gòu)，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)也極低，成巖后水賦存狀態(tài)以黏土束縛水為主。在地質(zhì)歷史時(shí)期，塊狀泥巖受到圍巖應(yīng)力及上覆壓力影響，快速完成排水及大量減孔，特低的孔隙度與不佳的儲(chǔ)層連通性使保存于巖體內(nèi)的剩余黏土束縛水飽和度異常高，同時(shí)，由于低TOC 特點(diǎn)，有機(jī)質(zhì)生烴增壓、增孔對(duì)含水飽和度的影響近乎于零，造成了現(xiàn)今塊狀泥巖巖相高含水飽和度及以黏土束縛水為主的水賦存特征。對(duì)于頁巖氣開發(fā)而言，該類巖相并非優(yōu)質(zhì)巖相，不利于氣井的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

相比塊狀泥巖，層狀泥巖沉積過程中陸源碎屑輸入的頻率逐漸穩(wěn)定（偶爾以重力流事件出現(xiàn)），泥質(zhì)與各類高等植物、浮游生物絡(luò)合并在厭氧—貧氧環(huán)境下沉降堆積。雖然TOC 相對(duì)較高，黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)略微降低，但以黏土束縛水為主的賦存模式依然存在，部分有機(jī)質(zhì)微孔可能存在有機(jī)質(zhì)水膜，層狀結(jié)構(gòu)間裂縫可能提供了可動(dòng)水賦存的場(chǎng)所。

隨著沉積水體逐漸加深，氣候逐漸溫暖潮濕，各類生物在貧氧—缺氧環(huán)境下緩慢堆積，季節(jié)性變化所形成的長(zhǎng)英質(zhì)紋層與溫暖濕潤(rùn)背景下的含有機(jī)質(zhì)泥巖在微觀尺度下薄互層。層理縫的密集發(fā)育提供了大量可動(dòng)水賦存空間，逐漸升高的黏土礦物顆粒表面吸附了大量束縛水，兩者共同決定了水賦存主要形式與空間。

當(dāng)沉積水體足夠深，氧化還原環(huán)境完全到達(dá)缺氧狀態(tài)時(shí)，水體出現(xiàn)氧化還原分層，大量有機(jī)質(zhì)沉降后得到有效埋藏，季節(jié)性氣候變化所提供的長(zhǎng)英質(zhì)紋層結(jié)構(gòu)在大量有機(jī)質(zhì)生烴排烴、增壓成孔階段構(gòu)成了先天的、空間上密集堆積的剛性骨架，很大程度上有效抵消了上覆應(yīng)力，分散了圍巖應(yīng)力對(duì)孔隙所造成的減孔效應(yīng)。局部地區(qū)紋層過密或有機(jī)質(zhì)豐度不夠、生烴增壓不足，進(jìn)一步誘發(fā)減孔效應(yīng)，造成相同環(huán)境下紋層狀頁巖的儲(chǔ)層非均質(zhì)性，形成低孔儲(chǔ)層。對(duì)于低孔儲(chǔ)層而言，黏土束縛水是頁巖中水的最主要賦存方式；對(duì)于中孔儲(chǔ)層，高TOC 所帶來的大量微孔—介孔以及黏土礦物晶片間介孔均是束縛水賦存的重要空間，有機(jī)質(zhì)水膜+黏土束縛水是該類巖相中水的主要賦存形式。

綜上所述，對(duì)于普光地區(qū)湖相低含凝析油頁巖凝析氣藏的勘探開發(fā)而言，有必要精細(xì)刻畫巖相及其展布，開展測(cè)井巖相精細(xì)識(shí)別與預(yù)測(cè)，并運(yùn)用三維地質(zhì)建模手段對(duì)單個(gè)井區(qū)搭建高分辨率巖相模型，重點(diǎn)描述低碳紋層狀頁巖及含碳中孔紋層狀頁巖2 類巖相展布特征；同時(shí)，井位部署與井軌跡設(shè)計(jì)要有選擇性地避開高黏土束縛水儲(chǔ)層及中—高TOC 條件下有機(jī)質(zhì)水膜+黏土束縛水儲(chǔ)層（微孔吸附水能力強(qiáng)，甲烷/輕烴的吸附位匱乏，影響穩(wěn)產(chǎn)效果）。

5 結(jié)論

1）不同類型巖相的水主要賦存方式有差異。紋層狀頁巖整體以有機(jī)質(zhì)水膜、黏土束縛水和層間可動(dòng)水為主，層狀泥巖以黏土束縛水和可動(dòng)水為主，塊狀泥巖則以黏土束縛術(shù)為主。

2）搭建了首個(gè)湖相高黏土泥頁巖差異化水賦存模式，并指出高黏土束縛水儲(chǔ)層及中—高TOC 條件下有機(jī)質(zhì)水膜+黏土束縛水儲(chǔ)層是不利勘探開發(fā)對(duì)象，而低碳紋層狀頁巖及含碳中孔紋層狀頁巖2 類巖相展布預(yù)測(cè)是該類氣田的開發(fā)首選。