李 亞 鐘佳倚 汪 華 戴 鑫 安虹伊

1.中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院 2.中國(guó)石油西南油氣田公司勘探事業(yè)部

0 引言

中二疊統(tǒng)茅口組是四川盆地勘探開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)層系之一，對(duì)其開(kāi)展大規(guī)?？碧绞加?953 年[1]。早期茅口組的油氣勘探以尋找裂縫型、縫洞型碳酸鹽巖氣藏為主，重點(diǎn)集中于茅口組中上部，在蜀南地區(qū)相繼發(fā)現(xiàn)了宋家場(chǎng)、陽(yáng)高寺、自流井等一系列高產(chǎn)氣田[2]；近年來(lái)在南充—廣安—涪陵地區(qū)茅口組二段（簡(jiǎn)稱茅二段）層狀孔隙型白云巖儲(chǔ)層[3-5]、川西—蜀南地區(qū)茅口組四段（簡(jiǎn)稱茅四段）—茅二段巖溶儲(chǔ)層的研究與勘探中陸續(xù)取得新進(jìn)展、新突破[6-7]。

同時(shí)，盆地內(nèi)茅一段的油氣勘探也取得了一定的成果，數(shù)口井完鉆測(cè)試獲得工業(yè)氣流，部分井投產(chǎn)后有產(chǎn)量貢獻(xiàn)。例如，TT1 井測(cè)試獲氣30.01×104m3/d；W61 井測(cè)試獲氣23.15×104m3/d，累產(chǎn)氣約1 000×104m3；W118 井測(cè)試獲氣18.4×104m3/d，累產(chǎn)氣近0.25×108m3；X3 井測(cè)試獲氣2.8×104m3/d，累產(chǎn)氣近1×108m3，目前仍在間歇生產(chǎn)。老井復(fù)查成果顯示，茅一段鉆井顯示活躍，僅川東茍西—臥龍河—板東地區(qū)鉆穿茅一段的130 余口井中見(jiàn)錄井顯示60 口、86 井次（包括氣侵40 井次、井噴9 井次、井涌19 井次、氣測(cè)異常1 井次、井漏18 井次，放空2 井次），表明茅一段具有一定的含氣性。然而由于茅一段巖性以泥晶生屑灰?guī)r、含泥質(zhì)泥晶灰?guī)r為主，有機(jī)質(zhì)、泥質(zhì)含量高，具有一定的供烴能力，故前期多作為烴源層考慮，而對(duì)其儲(chǔ)集性能方面的研究較為欠缺[8]。

隨著四川盆地茅一段油氣勘探的深入，近期不同學(xué)者分別對(duì)川東涪陵[9-11]、川中合川—潼南[12]、川東南[13-14]等地區(qū)的茅一段沉積特征、碳酸鹽巖儲(chǔ)層巖性、物性及儲(chǔ)集空間類型特征等進(jìn)行了一定的研究，認(rèn)為川東地區(qū)茅一段含泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r生烴條件較好，盡管非均質(zhì)性較強(qiáng)，但部分巖性仍具有一定的儲(chǔ)集能力。儲(chǔ)集空間以微孔隙、微裂縫和無(wú)機(jī)孔等基質(zhì)孔隙為主，與傳統(tǒng)茅口組中上部的大型巖溶縫洞型儲(chǔ)層有較大差異，川東地區(qū)茅一段儲(chǔ)層具備進(jìn)一步勘探開(kāi)發(fā)的潛力。

但由于專層井較少，地質(zhì)資料缺乏，目前對(duì)茅一段的巖性特征、儲(chǔ)集能力、儲(chǔ)集空間類型及主控因素、含油氣地質(zhì)條件等基本儲(chǔ)層特征的認(rèn)識(shí)仍然有限，制約了勘探開(kāi)發(fā)工作。為探索川東地區(qū)茅一段是否具備非常規(guī)天然氣的勘探潛力，中國(guó)石油股份公司在重慶長(zhǎng)壽地區(qū)鉆探風(fēng)險(xiǎn)探井——XT1 井。該井于2022 年完鉆，取得了第一手鉆井、錄井、測(cè)井資料。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)巖心物性測(cè)試、薄片鑒定分析、掃描電鏡分析、有機(jī)地球化學(xué)分析等技術(shù)手段，綜合開(kāi)展礦物巖石學(xué)和地球化學(xué)分析，明確了茅一段的儲(chǔ)集能力、儲(chǔ)層特征及烴源特征，為川東地區(qū)茅一段的沉積背景、儲(chǔ)層及烴源特征等基礎(chǔ)性研究提供支撐，為該層系天然氣的進(jìn)一步勘探提供理論依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

四川盆地處于上揚(yáng)子板塊西北側(cè)，為揚(yáng)子板塊的一個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元，在印支期已具盆地雛形，后經(jīng)喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)全面褶皺，形成現(xiàn)今構(gòu)造形貌，是一個(gè)海相碳酸鹽臺(tái)地沉積和陸相碎屑巖沉積疊合的大型含油氣盆地[15]。中二疊統(tǒng)沉積階段，四川盆地構(gòu)造演化逐漸平緩，在石炭紀(jì)末期形成的準(zhǔn)平原化基底上接受廣泛海侵[14]，在下二疊統(tǒng)梁山組填平補(bǔ)齊的基礎(chǔ)上形成中二疊統(tǒng)棲霞組和茅口組兩套連續(xù)沉積的海相碳酸鹽巖地層[16]。茅口組沉積早期，盆地經(jīng)歷了一次廣泛海侵，海平面迅速上升至最高點(diǎn)，受棲霞組沉積末期的西高東低沉積古地貌影響，形成了水體由南向東逐漸加深的緩坡型碳酸鹽巖臺(tái)地相沉積[12]，川東地區(qū)主要處于水體深度較大的外緩坡亞相[17-18]。

受中二疊世末期東吳運(yùn)動(dòng)抬升影響，茅口組頂部地層遭受不同程度的剝蝕，風(fēng)化殼發(fā)育，殘余厚度為130 ～350 m，可進(jìn)一步劃分為四段，即茅一段、茅二段、茅三段、茅四段，各段分述如下。

底部茅一段在盆地內(nèi)保存完整，未接受暴露剝蝕作用，厚40 ～120 m（圖1）；川西南部自貢—樂(lè)山一帶最薄，厚度約為40 ～60 m（圖1）；向川西北及川東方向增厚，在廣元—巴中及重慶—忠縣附近形成2 個(gè)厚值區(qū)，厚度大于100 m（圖1）。本段巖性主要為深灰—灰黑色泥質(zhì)生屑灰?guī)r、有機(jī)質(zhì)泥質(zhì)灰?guī)r、生屑泥晶灰?guī)r及泥灰?guī)r等，泥質(zhì)含量較高，局部夾黑色頁(yè)巖、燧石結(jié)核和團(tuán)塊。泥晶生屑灰?guī)r與含泥質(zhì)泥晶生屑灰?guī)r、有機(jī)質(zhì)泥質(zhì)生屑灰?guī)r或泥灰?guī)r互層形成的眼球狀構(gòu)造（圖2a），是茅一段最典型的巖石結(jié)構(gòu)類型，該類巖石稱為“眼球狀灰?guī)r”或“瘤狀灰?guī)r”[18-19]。眼球狀灰?guī)r由“眼球”與“眼皮”組成，二者宏觀及鏡下特征差異明顯?！把矍颉辈糠诸伾^淺，多為灰色—深灰色、成分較純的石灰?guī)r，呈層狀、透鏡狀或瘤狀，順層分布，厚數(shù)厘米至數(shù)十厘米，泥質(zhì)含量低（圖2b、圖2c）；“眼皮”則顏色較深，為深灰色—灰黑色的含泥質(zhì)泥晶生屑灰?guī)r、泥灰?guī)r等，厚度不均，包裹“眼球”而呈波狀起伏的紋層狀（圖2b、圖2c），內(nèi)部介形蟲(chóng)、腕足等片狀生屑碎片發(fā)育，有定向排列趨勢(shì)[20-21]。

圖1 四川盆地二疊系茅一段地層厚度等值線圖與茅口組單井綜合柱狀圖

圖2 茅一段“眼球狀灰?guī)r”野外及巖心照片

茅一段自上而下可劃分為a、b、c 等3 個(gè)亞段，各亞段巖性電性特征區(qū)別明顯（圖1b）。

茅一a 亞段自然伽馬曲線一般呈鋸齒狀中高值（20 ～1 000 API），電阻率較低，內(nèi)部夾泥質(zhì)層，自然伽馬升高，對(duì)應(yīng)電阻率降低，井徑曲線平整，密度曲線無(wú)明顯變化；該亞段“眼球狀灰?guī)r”較為發(fā)育。

茅一b亞段為頂部自然伽馬由尖峰高值降低（由140 API 降為50 API）、電阻率增高（由100 Ω·m升為10 000 Ω·m）而呈箱型的生屑灰?guī)r薄層，厚5 ～15 m 不等，可作為地層劃分對(duì)比標(biāo)志層。

茅一c 亞段自然伽馬曲線主要也呈指狀中高值，聲波時(shí)差總體無(wú)明顯變化，電阻率低，“眼球狀灰?guī)r”亦發(fā)育且含泥質(zhì)泥晶生屑灰?guī)r厚度相對(duì)較大，與下伏棲霞組的厚層塊狀灰?guī)r可明顯區(qū)分開(kāi)。

茅二段以灰—深灰—灰黑色厚層塊狀泥晶灰?guī)r、顆?；?guī)r為主，局部夾白云巖，自然伽馬曲線中上部為箱狀較低值，向下逐漸升高為鋸齒狀較高值。

茅三段主要為灰白—淺灰色泥晶顆?；?guī)r、亮晶顆?；?guī)r，自然伽馬曲線呈箱狀低值，電阻率高，局部地區(qū)與茅二段頂部低值段不易區(qū)分。

頂部茅四段巖性主要為深灰—灰黑色泥晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r和含泥質(zhì)灰?guī)r，自然伽馬曲線呈鋸齒狀高值，電阻為刺刀狀降低，盆地內(nèi)僅川西南、川東南等局部地區(qū)殘留。

1.2 XT1 井茅一段巖性特征

XT1 井茅一段厚85 m（圖3），巖性整體以中層狀、中—薄層狀深灰—灰黑色含泥質(zhì)泥晶生屑灰?guī)r、泥灰?guī)r與灰—深灰色中厚—厚層狀泥晶生屑灰?guī)r、含泥質(zhì)泥晶生屑灰?guī)r為主，含綠藻、?、有孔蟲(chóng)及腕足等生物碎屑，局部可見(jiàn)白云石化，掃描電鏡中可見(jiàn)有機(jī)質(zhì)。巖心可見(jiàn)泥晶生屑灰?guī)r及含泥質(zhì)泥晶灰?guī)r互層的“眼球狀構(gòu)造”（圖2c、圖4a、圖4b）。其中“眼球”為含生屑泥晶灰?guī)r、泥晶生屑灰?guī)r，顏色相對(duì)較淺，為較純凈的石灰?guī)r，泥質(zhì)含量低、不顯層理，生屑以藻類、腕足類、有孔蟲(chóng)和?類等為主（圖4d），可見(jiàn)斑點(diǎn)狀、團(tuán)塊狀或條帶狀滑石，較為致密（圖4a、圖4b）；而“眼皮”顏色較深，為含泥質(zhì)泥晶生屑灰?guī)r（圖4c），顆粒含量較高，含量通常高于25%，生屑以介殼類為主，缺乏藻類，定向排列（圖4e），部分生屑被滑石交代，分選差，有定向排列趨勢(shì)，也可見(jiàn)透鏡狀滑石順層分布（圖4f）。另外，“眼球狀構(gòu)造”在茅一c 亞段主要表現(xiàn)為“眼皮”層厚，而間隔的“眼球”層較?。s0.05 ～0.15 m）；中上部以厚層塊狀泥晶生屑灰?guī)r段為主，“眼皮”層較薄且間隔的“眼球”層較厚（多在0.5 ～1.0 m），“眼皮”層相對(duì)欠發(fā)育。

圖3 XT1 井茅一段錄井綜合柱狀圖

圖4 XT1 井茅一段巖性特征圖

巖心中局部可見(jiàn)云化現(xiàn)象，形成云質(zhì)灰?guī)r或灰質(zhì)白云巖，白云石多為半自形—自形狀，晶粒大小分異較小，以介于60 ～100 μm 的粉晶為主，部分具霧心亮邊特征，呈不均勻分散狀分布在泥晶灰?guī)r中（圖4d），為埋藏期白云石化作用形成。

另外，與二疊系其他層段不同，茅一段有大量滑石發(fā)育，含量可達(dá)8.5%[22]?；趲r心中主要呈灰黑—黑色致密團(tuán)塊狀、條帶狀或透鏡狀不均勻分布，其中在含泥質(zhì)泥晶灰?guī)r中多呈順層狀；滑石團(tuán)塊直徑或條帶寬度小于1.5 cm，一般在0.5 ～1.0 cm左右；硬度低，手摸有明顯的滑感，為富鎂的層狀硅酸鹽黏土礦物?；陔娮语@微鏡下單偏光呈不均勻的淺黃—淺褐色（圖4h），團(tuán)塊邊部顏色略深；正交光下呈致密狀集合體，干涉色最高可達(dá)三級(jí)橙（圖4i）?；趻呙桦婄R下呈較致密的片狀、纖維狀集合體。另外含泥質(zhì)泥晶灰?guī)r中還可見(jiàn)大量片狀滑石，交代生屑體腔內(nèi)部物質(zhì)、交代生物殼體，或聚集于方解石基質(zhì)顆粒間，體積較小，鏡下薄片中不可辨別，但滑石的存在使被交代的生物碎屑在電子顯微鏡下呈淺褐色或黃色（圖4f），并導(dǎo)致泥質(zhì)泥晶灰?guī)r整體在鏡下略呈褐色而與其他層系灰?guī)r略有不同。由中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院分析實(shí)驗(yàn)中心完成的XT1 井巖心樣品全巖X 衍射結(jié)果顯示，本段碳酸鹽巖含量在53.5%～96.4%之間，黏土礦物含量在3.0%～35.5%之間，因此巖性仍為泥晶生屑灰?guī)r、含泥質(zhì)泥晶生屑灰?guī)r或泥灰?guī)r，不同于前人認(rèn)為的茅一段“眼皮灰?guī)r”巖性為泥灰?guī)r夾頁(yè)巖。

對(duì)于茅一段眼球狀灰?guī)r的成因，前人觀點(diǎn)有一定的差異，目前國(guó)內(nèi)主流觀點(diǎn)認(rèn)為是沉積和成巖共同作用的結(jié)果[19,23]，且“眼皮”形成于比“眼球”更為缺氧的環(huán)境中[24]，為受到峨眉山大火成巖省火山活動(dòng)造成缺氧環(huán)境而形成[25]。同時(shí)，火山噴發(fā)前頻繁的地震活動(dòng)引發(fā)水流動(dòng)蕩，使當(dāng)時(shí)尚未固結(jié)的茅一段軟沉積物遭受間歇性破壞[14]，而由于不同組分的混合形態(tài)不同，沉積物的成分和產(chǎn)狀存在差異，疊加后期差異壓實(shí)、差異壓溶等成巖作用[19,26]，最終形成具有特殊沉積構(gòu)造的眼球狀灰?guī)r。

對(duì)于茅一段滑石的成因，有學(xué)者認(rèn)為是由地層中的海泡石隨埋藏深度的增加，地層溫度、壓力的增大而轉(zhuǎn)化形成。二疊紀(jì)處于峨眉地裂運(yùn)動(dòng)中期，此時(shí)揚(yáng)子臺(tái)地內(nèi)部和邊緣斷裂發(fā)育，火山和熱液活動(dòng)給海水中帶來(lái)了大量硅、鎂礦物，一方面富硅鎂流體與海水混合后直接沉積形成海泡石，另一方面富鎂碳酸鹽巖與硅質(zhì)熱流體接觸，在熱液活動(dòng)驅(qū)動(dòng)下交代形成海泡石[27]。

2 儲(chǔ)層特征

2.1 儲(chǔ)層巖性

研究結(jié)果表明，茅一段地層中，以含泥質(zhì)泥晶生屑灰?guī)r或泥灰?guī)r為主的“眼皮灰?guī)r”儲(chǔ)集物性相對(duì)較好，具有一定的儲(chǔ)集能力，為主要的儲(chǔ)集巖類型。

2.2 儲(chǔ)集物性

XT1 井茅一段巖性較致密，以低—特低孔、低—特低滲為主，儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)。83 個(gè)巖心柱塞樣液體飽和法孔隙度分布范圍0.17%～7.59%，平均1.63%（圖5a）；87 個(gè)巖心柱塞樣氦氣孔隙度分布范圍0.24%～6.98%，平均1.39%（圖5b），與液體飽和法孔隙度變化趨勢(shì)一致；柱塞樣滲透率分布范圍0.001 4 ～1.720 0 mD，平均0.083 0 mD（圖5c）。

圖5 XT1 井茅一段巖心柱塞樣物性分布直方圖

分析表明巖心物性與巖性之間存在一定相關(guān)性。35 個(gè)“眼皮灰?guī)r”柱塞樣氦氣法孔隙度分布范圍0.24%～6.98%，平均2.07%，孔隙度大于2.0%的樣品占37.1%（圖6a）；52 個(gè)“眼球灰?guī)r”柱塞樣氦氣法孔隙度分布范圍為0.24%～3.41%，平均0.93%，孔隙度大于2.0%的樣品占5.8%（圖6a）。34 個(gè)“眼皮灰?guī)r”柱塞樣滲透率分布范圍0.000 31 ～0.260 00 mD，平均0.010 00 mD，滲透率介于0.001 00 ～1 mD之間的樣品占55.8%（圖6b）；48 個(gè)“眼球灰?guī)r”柱塞樣滲透率分布范圍0.000 14 ～1.720 00 mD，平均0.083 00 mD（圖6b）。從孔隙度—滲透率相關(guān)性交會(huì)圖上看，樣品受到裂縫一定的影響（圖6c），部分“眼皮灰?guī)r”樣品顯示出較強(qiáng)的孔滲相關(guān)性，為孔隙型儲(chǔ)層的表現(xiàn)；而“眼球灰?guī)r”基質(zhì)滲透率低，孔滲相關(guān)性較差，但有裂縫影響而使個(gè)別樣品滲透率較高。綜上所述，“眼皮灰?guī)r”的物性相對(duì)優(yōu)于“眼球灰?guī)r”。

圖6 XT1 井茅一段巖心不同巖性柱塞樣品物性分布及關(guān)系圖

根據(jù)全巖X 衍射結(jié)果，XT1 井茅一段共有3 處白云巖發(fā)育段，白云石含量可達(dá)50%～70%（圖3），形成灰質(zhì)白云巖。對(duì)于白云石化能否顯著改善物性，將全巖X 衍射結(jié)果中白云石含量與孔隙度作相關(guān)性交會(huì)圖（圖7），可見(jiàn)二者之間沒(méi)有明顯的線性關(guān)系，說(shuō)明白云石含量不是影響XT1 井儲(chǔ)層物性的直接原因。另外，掃描電鏡分析表明，XT1 井取心段有機(jī)質(zhì)主要發(fā)育在黏土礦物中，呈彌散狀分布，少見(jiàn)團(tuán)塊狀有機(jī)質(zhì)，因此有機(jī)質(zhì)孔欠發(fā)育，對(duì)物性的貢獻(xiàn)也相對(duì)較小。

圖7 XT1 井茅一段白云石含量與孔隙度關(guān)系圖

2.3 儲(chǔ)集空間類型

巖心及鏡下薄片觀察表明，XT1 井茅一段儲(chǔ)集空間類型多樣，以黏土礦物孔隙、微裂縫、溶蝕微孔等微孔隙為主，次為溶洞、微裂縫等。

2.3.1 黏土礦物孔隙

XT1 井茅一段微觀孔隙空間在鑄體薄片中較難觀察，為了進(jìn)一步明確其儲(chǔ)集空間特點(diǎn)，應(yīng)用FIB—SEM 雙束掃描電子顯微鏡（型號(hào)為Helios NanoLab 650）開(kāi)展微觀孔隙特征分析。實(shí)驗(yàn)中加速電壓選擇10 kV，束流選擇5 nA，能夠有效識(shí)別儲(chǔ)層中的微納米孔隙。結(jié)果顯示，茅一段眼皮灰?guī)r中有大量滑石孔縫發(fā)育，為海泡石在埋藏成巖過(guò)程中受溫度及壓力增大的影響、發(fā)生結(jié)構(gòu)塌陷而向滑石轉(zhuǎn)化，晶體體積變小所形成[10,12]?；淮迹▓D8a）或在生屑顆粒間的灰泥基質(zhì)中有大量片狀滑石聚集，結(jié)構(gòu)較為疏松，在滑石集合體內(nèi)部、集合體與顆?；蚧夷嗷|(zhì)間發(fā)育大量微孔隙或滑石層間縫（圖8b、圖8c），縫寬50 ～1 000 nm，不僅提供了儲(chǔ)集空間，還溝通基質(zhì)微孔，提高了滲透率。由于眼皮灰?guī)r中這種結(jié)構(gòu)疏松的滑石的大量發(fā)育，貢獻(xiàn)了大量?jī)?chǔ)集空間，因此，滑石孔縫成為眼皮灰?guī)r中主要的儲(chǔ)集空間類型之一。

圖8 XT1 井茅一段儲(chǔ)集空間類型特征圖

而生屑灰?guī)r中雖然有斑點(diǎn)狀、團(tuán)塊狀或條帶狀滑石發(fā)育，但掃描電鏡分析顯示，這類滑石晶體間排列較為緊密，晶間孔隙不發(fā)育（圖9a、圖9b、圖9c），故對(duì)儲(chǔ)層物性幾乎沒(méi)有貢獻(xiàn)。分析認(rèn)為，團(tuán)塊狀滑石物性較差，XT1 井茅一段儲(chǔ)層物性與滑石含量之間不存在線性相關(guān)（圖9d）。

圖9 XT1 井團(tuán)塊狀滑石的巖心、鏡下及物性特征圖

2.3.2 溶蝕微孔

掃描電鏡下還可見(jiàn)XTI 井茅一段的溶蝕微孔發(fā)育，為灰?guī)r中生屑顆粒、白云巖、方解石、滑石等礦物顆粒、灰泥基質(zhì)內(nèi)部或顆粒、晶體之間的溶蝕孔隙（圖8b），孔隙形態(tài)不規(guī)則，邊界不平整，以納米～微米級(jí)為主，孔徑多在50 ～1 500 nm。溶蝕微孔多發(fā)育于泥質(zhì)泥晶灰?guī)r中，電子顯微鏡下難以觀察。

2.3.3 溶洞、裂縫

XT1 井茅一段宏觀儲(chǔ)集空間較少，以溶蝕孔洞及裂縫為主（圖8d、圖8e、圖8f）。裂縫可分為構(gòu)造縫和溶蝕縫，溶洞及裂縫密度縱橫向上不均一，早期構(gòu)造縫多數(shù)已被方解石、硅質(zhì)或?yàn)r青等半—全充填，晚期縫常呈未充填或半充填狀態(tài)。眼皮灰?guī)r中宏觀裂縫或溶洞較為少見(jiàn)。

綜上所述，XT1 井茅一段的儲(chǔ)層特征與其他以孔隙型白云巖或孔隙—孔洞型灰?guī)r為主的海相碳酸鹽巖儲(chǔ)層、以有機(jī)質(zhì)孔為主的頁(yè)巖儲(chǔ)層均不同，是一種特殊類型的儲(chǔ)集層。其儲(chǔ)集物性主要來(lái)自于“眼皮灰?guī)r”中片狀滑石的貢獻(xiàn)，因此茅一段眼皮灰?guī)r厚度越大，泥晶灰?guī)r基質(zhì)中及交代生物的片狀滑石越多，越有利于儲(chǔ)層的大規(guī)模發(fā)育。

3 烴源特征

3.1 有機(jī)質(zhì)豐度及成熟度

XT1 井茅一段巖心104 個(gè)樣品的總有機(jī)質(zhì)含量（TOC）測(cè)試值為0.04% ～1.66%，平均值為0.49%。但眼皮灰?guī)r與眼球灰?guī)r兩種巖性的TOC值差異較大（圖10a）：40 個(gè)眼皮灰?guī)r樣品的TOC介于0.17%～1.63%，平均為0.86%，TOC＞0.5%的占65%（圖10b），可成為有效碳酸鹽巖烴源巖[12]；而64 個(gè)眼球灰?guī)r樣品的TOC介于0.04%～1.66%，平均為0.35%，TOC＞0.5% 的樣品僅占20.3%（圖10c），基本不具備生烴能力。這與川中地區(qū)HP1、HS3 及川東地區(qū)JY66-1 等井巖心TOC測(cè)試分析結(jié)果一致[12,28]，說(shuō)明茅一段的烴源貢獻(xiàn)整體以“眼皮灰?guī)r”為主。另外，根據(jù)天然氣組成分析結(jié)果，XT1 井茅一段天然氣CH4含量高、C2H6含量低，為不含硫化氫的干氣；δ13C1介于-31.2‰～-33.9‰，δ13C2介于-29‰ ～-38.8‰，為典型的油型氣；川東地區(qū)茅一段鏡質(zhì)體反射率分布范圍1.8% ～3.4%，主體在1.9% ～2.5%，整體處于過(guò)成熟階段，熱演化程度較高，有利于天然氣生成。

圖10 XT1 井茅一段巖性TOC 分布直方圖

3.2 氣源分析

川東地區(qū)茅口組氣源具有混源特征。前人研究成果顯示，源于志留系龍馬溪組烴源巖的川東石炭系δ13C2較輕，主要分布在-38.0‰～-34.6‰（平均-36.5‰）[29]。而川東地區(qū)茅口組天然氣δ13C2則比石炭系重，分布于-35.8‰ ～-28.1‰（平均-32.81‰）[29]，前人研究認(rèn)為是混入了一定比例的茅一段烴源所致[30]，而其中茅一段天然氣δ13C2最重，來(lái)自于茅一段自身的比例最高[31]。因此結(jié)合巖性特征，川東地區(qū)茅一段天然氣為混源，除了志留系烴源巖的貢獻(xiàn)之外，主要來(lái)源為其自身的含泥質(zhì)泥晶生屑灰?guī)r及泥灰?guī)r，即“眼皮灰?guī)r”。

3.3 烴源巖條件

川東地區(qū)茅一段眼皮灰?guī)r厚度相對(duì)較大，在重慶—涪陵地區(qū)存在厚值區(qū)，約在35 ～50 m，遠(yuǎn)大于盆地其他地區(qū)（0 ～20 m）。茅一段泥灰?guī)r烴源生氣強(qiáng)度分布范圍為6×108～30×108m3/km2，整體形成“東北高、西南低”的分布形態(tài)，川東和川北地區(qū)大于20×108m3/km2，發(fā)育川東和川北兩個(gè)生氣中心[29]。由此可見(jiàn)XT1 井所在的川東地區(qū)茅一段具備有機(jī)質(zhì)豐度較高、烴源巖厚度較大、生氣強(qiáng)度高的有利生烴條件。

4 含氣性

四川盆地鉆穿茅一段的井，氣顯示十分活躍，由于茅一段下部微裂縫、微孔隙多發(fā)育，因此各類氣測(cè)顯示主要集中在茅一段下部，并具有平面上連續(xù)分布的特點(diǎn)[22]。XT1 井鉆井過(guò)程中也具有良好的錄井顯示，導(dǎo)眼井茅一段鉆遇四次氣測(cè)異常，均發(fā)育在眼皮灰?guī)r中，厚度在1 ～2.5 m 之間，全烴最高可達(dá)14%。為進(jìn)一步探索XT1 井茅一段儲(chǔ)層的含油氣性，在該井茅一段中下部眼皮灰?guī)r發(fā)育段進(jìn)行了水平改造。水平段實(shí)鉆800 m，鉆進(jìn)過(guò)程中亦見(jiàn)良好的氣顯示，其中眼皮灰?guī)r見(jiàn)氣測(cè)異常10次，厚度在1 ～5 m 之間，并有三段全烴峰值超過(guò)20%，分別為32.5%、40.2%和25.2%。該井完鉆初測(cè)獲氣4.46×104m3/d。另外，川東地區(qū)茅一段壓力系數(shù)較大，如X3 井茅一段測(cè)試獲氣2.8×104m3/d，油壓24.7 MPa，壓力系數(shù)為2.11；DS1 井茅一段水平段長(zhǎng)864 m，對(duì)其中548 m 進(jìn)行酸壓改造，測(cè)試獲氣22.55×104m3/d，壓力系數(shù)為1.14。氣井測(cè)試產(chǎn)量及壓力情況表明川東地區(qū)茅一段儲(chǔ)層含氣性好，油氣保存條件也較好，其直接蓋層為茅口組自身的致密灰?guī)r。

5 勘探潛力

川東地區(qū)茅一段有自身作為烴源巖供烴的能力，加上志留系烴源，氣源豐富，具有有機(jī)質(zhì)豐度較高、烴源巖厚度較大、生氣強(qiáng)度高的“三高”特征；物性分析表明最有利的儲(chǔ)集巖類型為廣泛發(fā)育的含泥質(zhì)泥晶生屑灰?guī)r及泥灰?guī)r，儲(chǔ)集空間主要為片狀滑石形成的晶間微孔及微裂縫，溶洞及裂縫的貢獻(xiàn)較少，XT1 井孔隙度低于2%的樣品占63%，具有典型的低孔、低滲致密儲(chǔ)層特征。綜合分析認(rèn)為，茅一段特殊類型泥灰?guī)r具備一定的供烴及儲(chǔ)集能力，具有原位富集、源內(nèi)成藏的地質(zhì)特點(diǎn)。

四川盆地除川西南地區(qū)之外，茅一段厚度普遍大于60 m，川東地區(qū)發(fā)育厚值區(qū)，且眼球狀構(gòu)造尤其是眼皮灰?guī)r十分發(fā)育，泥質(zhì)含量較高、顏色偏深，因此川東地區(qū)是尋找茅一段泥灰?guī)r氣藏的有利區(qū)域，現(xiàn)階段研究認(rèn)為重慶—忠縣地區(qū)的含油氣地質(zhì)條件最為優(yōu)越。結(jié)合前人對(duì)茅口組常規(guī)儲(chǔ)層的理論認(rèn)識(shí)與勘探實(shí)踐[22,27-28]，川東地區(qū)茅一段泥灰?guī)r儲(chǔ)層勘探有利分布面積大于2×104km2，預(yù)測(cè)資源量超過(guò)2 000×108m3，勘探潛力大，是重要的非常規(guī)油氣勘探領(lǐng)域，體現(xiàn)了四川盆地“常非并舉”的勘探方向。

6 結(jié)論

1）川東地區(qū)茅一段沉積水體環(huán)境較深，XT1井以中層狀、中—薄層狀深灰—灰黑色含泥質(zhì)泥晶生屑灰?guī)r、泥灰?guī)r與中厚層—厚層狀灰—深灰色泥晶生屑灰?guī)r、含泥質(zhì)泥晶生屑灰?guī)r為主，“眼球狀構(gòu)造”發(fā)育，茅一段中下部眼皮灰?guī)r厚度較大。

2）四川盆地茅一段因發(fā)育大量滑石，使眼皮灰?guī)r在鏡下整體略呈深褐色而與其他層系灰?guī)r略有不同。全巖X 衍射結(jié)果顯示，茅一段黏土礦物含量在3.0%～35.5%之間，因此巖性仍為灰?guī)r或泥灰?guī)r，與前人認(rèn)為的茅一段“眼皮灰?guī)r”泥質(zhì)含量高、巖性為泥灰?guī)r夾頁(yè)巖存在一定差異。

3）XT1 井茅一段為低孔低滲儲(chǔ)層，其中眼皮灰?guī)r物性較好，主要儲(chǔ)集空間類型為片狀滑石晶間微孔、微裂縫；眼球灰?guī)r儲(chǔ)集性能較差，多為非儲(chǔ)層；茅一段的儲(chǔ)層特征與其他孔隙型或孔隙—孔洞型的碳酸鹽巖儲(chǔ)層、以有機(jī)質(zhì)孔為主的頁(yè)巖儲(chǔ)層均不同，是一種特殊類型的儲(chǔ)集層，其儲(chǔ)集物性主要來(lái)自于片狀滑石的貢獻(xiàn)。

4）川東地區(qū)茅一段具備有機(jī)質(zhì)豐度較高、烴源巖厚度較大、生氣強(qiáng)度高的有利生烴條件。茅一段氣藏具有自生自儲(chǔ)、多元供烴、源儲(chǔ)共存、巖性控藏、大面積層狀分布的特點(diǎn)，勘探有利分布面積大于2×104km2，預(yù)測(cè)資源量超2 000×108m3，具有較大的勘探潛力。