關(guān)鍵詞川東北地區(qū);四川盆地;大安寨段;侏羅系;頁巖層系;沉積相;頁巖油;有利層段
第一作者簡介 ,1987年出生,博士,儲層地質(zhì)學(xué),頁巖油氣地質(zhì)評價,E-mail: zhhswpu@163.com
中圖分類號P618.13文獻標(biāo)志碼A
DOI:10.14027/j.issn.1000-0550.2023.063
CSTR: 32268.14/j.cjxb.62-1038.2023.063
0 引言
頁巖油是指賦存于富有機質(zhì)頁巖層系中的石油,一般無自然產(chǎn)能或低于工業(yè)石油產(chǎn)量下限,需采用特殊工藝和技術(shù)措施才能獲得工業(yè)石油產(chǎn)量[-3]。四川盆地下侏羅統(tǒng)主要發(fā)育東岳廟段、大安寨段和涼高山組二段(涼二段)3套黑色頁巖。其中大安寨段黑色頁巖最為發(fā)育,是侏羅系頁巖油勘探目的層之一。大安寨段油氣勘探始于1958年,目的層段為介殼灰?guī)r段(圖1b),以尋找裂縫一孔隙型油藏為目標(biāo),先后發(fā)現(xiàn)了公山廟、蓮花、金華、中臺山與蓮池五個油田,累計產(chǎn)油 432.58×104 t。2019年以來,開始針對大安寨段中部黑色頁巖進行頁巖油勘探,但多口井測試產(chǎn)量均較低,有利層段不落實。
早侏羅世四川盆地為典型的陸內(nèi)坳陷湖盆,大安寨段沉積于淡水湖泊環(huán)境,缺乏陸源粗粒碎屑的注入,發(fā)育泥頁巖與介殼生物灰?guī)r混積沉積8]。前人對大安寨段巖石類型、沉積相及致密油儲層特征[12-15]等方面開展了大量相關(guān)研究,但這些研究關(guān)注
的重點是作為致密油儲層的介殼灰?guī)r,對半深湖一深湖區(qū)頁巖層系中各類巖性的垂向序列、互層規(guī)律及頁巖油的源儲品質(zhì)關(guān)注較少。目前,大安寨段頁巖油儲層巖相組合的劃分方案雖然較多,但一般都以各類互層巖性的厚度作為參考標(biāo)準(zhǔn)[16-18],未考慮沉積特征及源儲配置關(guān)系。
本文選取川東北地區(qū)達州鐵山金窩(107.3741558°E,31.2299147°N)、重慶梁平福祿鎮(zhèn)(107.9100464°E,30.6284299°N) 大安寨段野外露頭為研究對象(圖1a),開展薄片、X射線衍射全巖、有機地球化學(xué)等測試,劃分頁巖層系的巖相類型,總結(jié)不同巖相垂向序列,基于巖相序列開展頁巖油源儲配置分析,結(jié)合首次發(fā)現(xiàn)的頁巖油油苗產(chǎn)出特征,為大安寨段頁巖油有利層段的優(yōu)選提供參考依據(jù)。
區(qū)域地質(zhì)背景
研究區(qū)位于四川盆地東北部,其構(gòu)造位置屬于川東高陡斷褶帶,發(fā)育了一系列東北一西南向延伸和隔擋式分布的大型復(fù)背斜和復(fù)向斜,構(gòu)成了現(xiàn)今川東地區(qū)“隔擋式”的構(gòu)造格局。
晚三疊世,在印支運動的影響下,四川盆地演化逐漸為陸相盆地,盆地四周為龍門山古陸、大巴山古陸、康滇古陸及雪峰山古陸[19-21]。早侏羅世為穩(wěn)定的淡水湖泊沉積,發(fā)育自流井組和白田壩組,二者為同期異相關(guān)系。自流井組由下至上可分為珍珠沖段、東岳廟段、馬鞍山段及大安寨段。其中珍珠沖段及馬鞍山段發(fā)育泥巖夾細砂巖、粉砂巖,東岳廟段和大安寨段主要發(fā)育介殼灰?guī)r和泥頁巖。
大安寨段沉積期盆地周緣構(gòu)造活動減弱,缺乏陸源碎屑供給,造成盆地坳陷速率大于沉積速率,最終導(dǎo)致四川盆地侏羅系最大湖盆的形成。平面上川中一川東一帶廣泛發(fā)育半深湖一深湖亞相,介殼灘呈環(huán)狀圍繞半深湖分布8(圖1a)。大安寨段地層厚度一般介于 60~110m ,根據(jù)巖性特征,可進一步劃分為大一、大二和大三3個亞段(圖1b)。大安寨段沉積期湖盆經(jīng)歷了一個完整的湖侵一湖退旋回,其中大二亞段為最大水進期,黑色頁巖最為發(fā)育。
2 巖相類型
基于達州鐵山金窩剖面、重慶梁平福祿鎮(zhèn)剖面大安寨段野外及薄片資料,考慮成分、粒度將該地區(qū)大安寨段頁巖層系巖相類型劃分為灰?guī)r、泥頁巖和粉砂巖一砂巖3類。其中灰?guī)r根據(jù)結(jié)構(gòu)和組分,泥頁巖根據(jù)顏色和成分進一步細分,共劃分出介殼灰?guī)r等6亞類及若干小類,各類巖相特征如下。
2.1 介殼灰?guī)r
根據(jù)顆粒和灰泥含量可細分為介殼灰?guī)r、泥晶介殼灰?guī)r和含泥/泥質(zhì)介殼灰?guī)r(圖2a,b)。介殼灰?guī)r顆粒含量 90% 以上,以雙殼類殼體為主,殼厚 0.2~ 0.8mm ,殼長 2~10mm ,偶見少量腹足類、介形類和輪藻,生物種群具有分異度低,豐度高特征。介殼平行疊置排列,形態(tài)完整,玻纖結(jié)構(gòu),為安靜環(huán)境下介殼原地或近原地自然分解堆積而成。介殼間泥晶方解石含量大于 10% 時形成泥晶介殼灰?guī)r,也可以充填泥質(zhì) (gt;5% 形成含泥或泥質(zhì)介殼灰?guī)r。其中泥質(zhì)介殼灰?guī)r多以薄層或紋層出現(xiàn),多見于相對低能的灘翼沉積。
2.2 介屑灰?guī)r
介屑灰?guī)r中的顆粒仍以雙殼類為主,但殼體保存不完整,破碎或雜亂排列,分選差。介屑間泥晶方解石和泥質(zhì)含量更高(圖 2c~e )。介屑灰?guī)r厚度一般達數(shù)厘米且橫向不穩(wěn)定,與下伏地層突變接觸。破碎介殼、排列雜亂、碎屑間含量較高的泥晶方解石或泥質(zhì)反映了介殼被改造或搬運,突然卸載以及缺乏淘洗的沉積過程,多為重力流產(chǎn)物[8-9]。
2.3 結(jié)晶灰?guī)r
常見于大一、三亞段,多由介殼灰?guī)r或介屑灰?guī)r強烈重結(jié)晶形成,手標(biāo)本呈褐色(圖2f),鏡下方解石晶體直徑 0.1mm~2cm ,強烈的重結(jié)晶使得介殼形態(tài)模糊不清(圖 2g )。泥質(zhì)含量極低,說明為持續(xù)淘洗的高能環(huán)境產(chǎn)物,一般形成于灘核,厚度數(shù)厘米至數(shù)米,變化較大(圖2f,g)。
(a)介殼灰?guī)r,介殼較完整,水平排列,梁平福祿鎮(zhèn)剖面,大二亞段,單偏光;(b)泥質(zhì)介殼灰?guī)r,介殼完整,介殼間黏土充填,梁平福祿鎮(zhèn)剖面,大二亞段,單偏光;(c)泥質(zhì)介屑灰?guī)r,介殼破碎,雜亂排列,泥質(zhì)充填,梁平福祿鎮(zhèn)剖面,大二亞段,單偏光;(d)介屑灰?guī)r,介屑間主要充填亮晶方解石膠結(jié)物,梁平福祿鎮(zhèn)剖面,大二亞段,單偏光;(e)介殼質(zhì)頁巖與泥質(zhì)介屑灰?guī)r,梁平福祿鎮(zhèn)剖面,大二亞段;(f)褐色結(jié)晶灰?guī)r,粗晶方解石,鐵山金窩剖面,大三亞段; Π(Πg) 結(jié)晶灰?guī)r,晶粒結(jié)構(gòu),鐵山金窩剖面,大三亞段,單偏光;(h)泥晶灰?guī)r,晶粒結(jié)構(gòu),梁平福祿鎮(zhèn)剖面,大二亞段,單偏光
2.4 泥晶灰?guī)r
泥晶灰?guī)r類中的灰泥含量大于 50% ,介殼及泥質(zhì)含量低(圖2h)。根據(jù)介殼含量,將該類巖相分為含介殼泥晶灰?guī)r、介殼質(zhì)泥晶灰?guī)r和泥晶灰?guī)r3種類型。顆粒主要為雙殼類或介形類,其中介形蟲殼小且薄,雙殼殼體一般雜亂分布,殼體多不完整,晶粒結(jié)構(gòu),層厚一般 10~20cm 。
2.5 泥頁巖
泥頁巖是大安寨段主要巖石類型之一,根據(jù)顏色、介殼及粉砂質(zhì)含量,可劃分為灰黑色頁巖、灰黑色含介殼/介殼質(zhì)頁巖,紫紅色泥巖和灰綠色粉砂質(zhì)泥巖。
黑色頁巖:多見于大二亞段、大一亞段下部,質(zhì)純,基質(zhì)中介殼含量低,但常夾介殼紋層或方解石充填的裂縫(小于 1cm ,圖3a),礦物類型以黏土為主,其次為石英,鈣質(zhì)含量極低,滴酸不起泡,有機質(zhì)含量一般介于 0.7%~2.0% ,厚度為 0.1~1.5m ,黑色頁巖多形成于半深湖一深湖相的安靜低能還原環(huán)境。
灰黑色含介殼/介殼質(zhì)頁巖:縱向上常分布于灰黑色頁巖和介殼灰?guī)r之間(圖3b),介殼含量較高,一般大于 10% ,介殼個體保存完整,多為雙殼類殼體。單層厚度變化較大,一般幾厘米至幾十厘米,厚者可達 1.1m ,有機質(zhì)含量較灰黑色頁巖低,一般介于0.5%~1.0% ,形成于安靜、低能環(huán)境,水體略淺于前者,多為介殼灘與半深湖過渡區(qū)沉積。
粉砂質(zhì)泥巖:多見于大三底部或大一上部,粉砂質(zhì)含量較高,灰色或灰綠色(圖3c),含少量介殼,介殼破碎不完整(圖3d)。形成于靠岸的淺湖區(qū),水淺且富氧,水動力條件強于灰黑色頁巖。
紫紅色泥巖:多以薄層(小于 10cm 形式出現(xiàn)于灰黑色頁巖、灰黑色含介殼/介殼質(zhì)頁巖中(圖3e,f,質(zhì)純且無粒序變化,與上下突變接觸。另外,在薄層介屑灰?guī)r層界面附近也觀察到 1cm 左右的紫紅色泥巖。頁巖顏色一般與碳含量以及鐵的氧化有關(guān),隨著Fe3+/Fe2+ 比值增加,頁巖顏色由綠灰色過渡為紫色再到紅色22。這類薄層紫紅色泥巖可能為淺水氧化區(qū)泥質(zhì)沉積物在重力流作用下搬運至深水區(qū)卸載沉積形成,也可能是泥巖與底層氧化水長時間接觸形成。
(a)黑色頁巖,介殼含量低,發(fā)育方解石充填縫,鐵山金窩剖面,大二亞段;(b)介殼質(zhì)頁巖,與下伏介殼灰?guī)r突變接觸,梁平福祿鎮(zhèn)剖面,大二亞段;(c)灰綠色中層粉砂巖、灰綠色泥質(zhì)粉砂巖及灰綠色粉砂巖質(zhì)泥巖,鐵山金窩剖面,大二亞段;(d)粉砂質(zhì)泥巖,含少量介殼,鐵山金窩剖面,大一亞段,單偏光;(e)紫紅色含介殼泥巖,介殼破碎,梁平福祿鎮(zhèn)剖面,大一亞段;(f)黑色頁巖夾薄層紫紅色泥巖,突變接觸,鐵山金窩剖面,大一亞段; 粉砂巖,重力流沉積,含雜亂排列的介殼(白色箭頭),鐵山金窩剖面,大一亞段;(h)灘壩砂巖,含大量的生物擾動構(gòu)造(白色箭頭),鐵山金窩剖面,大一亞段;(i)細砂巖,灘壩成因,鐵山金窩剖面,大一亞段,單偏光
2.6 粉砂巖—砂巖
粉砂巖一砂巖主要分布于大一亞段,厚度一般小于 1m ,可識別出重力流砂巖和淺湖灘砂。前者雜色、灰綠色,鐵山剖面發(fā)育厚度為 60cm ,與下伏地層突變接觸,含雜亂排列的介殼碎屑(圖 3g ,碎屑粒徑多為粉砂一細砂級,分選較差,雜基含量高,甚至超過 15% 。淺湖灘砂多為薄層一中層灰綠色細砂巖(圖3h,i),層狀分布,分選較好,可見生物擾動構(gòu)造,一般出現(xiàn)于大一亞段上部。
3 巖相組合類型
在海相沉積中,由于碳酸鹽沉積物的堆積速率快,因此其沉積物往往反復(fù)多次地達到并超過海平面,形成多個向上變淺的巖相序列。這種厚幾十厘米至幾米的向上變淺序列被認(rèn)為是高頻率海平面變化旋回的產(chǎn)物,又叫“米級旋回\"[23-25]。Goodwinetal.[24]于1985年提出用間斷加積旋回(PunctuatedAggradationalCycles,簡稱PAC旋回)機制來解釋地層堆積模式。PAC旋回是一種在地層記錄中普遍存在的單一過程所代表的周期性發(fā)生的事件的產(chǎn)物。野外剖面及巖心觀察顯示,大安寨段湖相頁巖一介殼灰?guī)r混積層系中同樣發(fā)育類似的向上變淺的巖相序列。本次研究在淺湖、半深湖一深湖環(huán)境中共識別出6種向上變淺的分米級一米級的巖相序列(圖4,5)。
3.1頁巖一含介殼/介殼質(zhì)頁巖
主要分布于大二亞段的中部,下部為黑色頁巖,含少量紋層狀(單層厚度小于 0.5cm )不連續(xù)的介殼灰?guī)r,向上漸變?yōu)榛液谏闅べ|(zhì)頁巖,介殼分散分布。該序列沉積于半深湖一深湖環(huán)境(圖5),早期缺氧環(huán)境,沉積黑色頁巖,介殼含量低,后期湖平面下降,水體變淺且氧含量增加,底棲雙殼類生物逐漸增多。
3.2 頁巖一紋層/薄層介殼灰?guī)r
該序列常見于大二亞段,下部中厚層黑色頁巖向上過渡為黑色頁巖與紋層、薄層狀介殼灰?guī)r互層。介殼灰?guī)r泥質(zhì)含量高,與頁巖突變接觸,介殼殼體大小混雜,雜亂一半平行排列,橫向厚度不穩(wěn)定,具有重力流沉積特征。該序列一般形成于半深湖環(huán)境,且靠近介殼灘區(qū)域,淺湖相介殼灘為重力流提供物質(zhì)來源。
3.3 頁巖一中層介殼灰?guī)r
常見于大一亞段下部和大三亞段上部,由下部黑色頁巖、黑色頁巖夾紋層或薄層狀泥質(zhì)介殼灰?guī)r,向上變?yōu)橹袑咏闅せ規(guī)r。該序列下部黑色頁巖形成于半深湖缺氧環(huán)境,少見介殼。上部中層介殼灰?guī)r為薄層介殼灘成因,其頂?shù)啄噘|(zhì)含量較中部重,具有復(fù)合粒序特征。
3.4 頁巖—瘤狀泥晶灰?guī)r
見于大一亞段中部,發(fā)育程度低。下部頁巖呈灰色,深灰色;上部灰色薄層泥晶灰?guī)r、瘤狀泥晶灰?guī)r,含少量介殼,厚度介于 10~40cm ,夾2\~3層1\~3cm 薄層泥巖。該序列為低能淺水灰坪一淺湖泥巖沉積,瘤狀灰?guī)r可能為干旱炎熱環(huán)境產(chǎn)物。
(a)頁巖—含介殼/介殼質(zhì)頁巖;(b)頁巖—紋層/薄層介殼灰?guī)r;(c)頁巖—中層介殼灰?guī)r;(d)頁巖—瘤狀泥晶灰?guī)r;(e)薄層頁巖—中厚層介殼灰?guī)r—結(jié)晶灰?guī)r;(f)中 厚層介殼灰?guī)r—粉砂巖/細砂巖 Fig.4Six types of upward shallowing lithofacies sequences from the Da'anzhai member in northeast Sichuan
3.5薄層頁巖一介殼灰?guī)r一結(jié)晶灰?guī)r
一般見于大一和大三亞段。下部偶見薄層頁巖,中部薄層一中層灰色介殼灰?guī)r,泥晶膠結(jié),泥質(zhì)含量低,但介殼未重結(jié)晶,上部為厚層褐色塊狀結(jié)晶灰?guī)r。該序列形成于淺湖相介殼灘沉積,反應(yīng)介殼灘的灘翼逐漸演化為高能灘核。
3.6 介殼灰?guī)r一粉砂巖/細砂巖
序列下部為泥質(zhì)介殼灰?guī)r或泥晶介殼灰?guī)r,厚度介于 10~50cm ,向上過渡為灰綠色的粉砂巖、粉砂質(zhì)細砂巖,雜基含量高,含介殼碎屑。該序列形成于淺湖相,介殼灘向陸一側(cè)區(qū)域。隨著水深變淺,淺湖介殼灘逐漸演化為濱淺湖相粉砂巖/細砂巖。
4不同巖相序列源儲特征
4.1 烴源條件
在巖相序列劃分基礎(chǔ)上,對大安寨段頁巖油的源儲品質(zhì)進行評價(圖6。梁平福祿鎮(zhèn)剖面黑色頁巖厚度、總有機碳及熱解分析顯示。
(1)單個序列中序列 ①~③ 的黑色頁巖最厚,平均厚度分別為 1.66m,1.15m 和 1.23m ,而序列 ④ ⑤ 只有 0.49m 和 0.21m ,序列 ⑥ 不發(fā)育黑色頁巖(圖6a)。
(2)累計厚度:序列 ③ 黑色頁巖的累計厚度最大,如福祿鎮(zhèn)剖面共發(fā)育 26.42m 黑色頁巖,其中序列 ③ 黑色頁巖的累計厚度 11.06m ,占 42% ,其次為序列 ① ,厚 6.62m ,占 25% ,序列 ② 為 4.59m ,占 17% ,序列 ④ ! ⑤ 分別為 2.45m 和 1.52m ,占比 9% 和 6% (圖6b)。
(3)有機碳含量及縱向變化:黑色頁巖較為發(fā)育的序列 ① , ③ ,平均TOC含量分別為 1.42%,1.31% 和0.99% ,而序列 ④ , ⑤ 為 0.65% 和 0.38% (圖6c)??v向上,單期序列內(nèi)部黑色頁巖的有機碳含量具有下高上低的趨勢,TOC隨介殼含量的增加逐漸減少(圖7)。
(4)有機質(zhì)類型:熱解數(shù)據(jù)顯示,大安寨段有機質(zhì)類型以Ⅱ、Ⅲ型為主,含少量I型。I型和Ⅱ型有機質(zhì)分布于序列 ① 元 ③ 中,序列 ④ , ⑤ 以II、IⅢ型為主。
4.2 儲集條件
本次研究結(jié)合前人成果,對6種巖相序列頁巖油的儲集性能進行了評價。新鮮巖心孔隙度測試顯示,大安寨段頁巖孔隙度最高,平均為 5.69% ,介殼灰?guī)r平均為 3.27%[14] ,隨介殼含量增加,孔隙度逐漸降低。本次補充了野外剖面介殼灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、結(jié)晶灰?guī)r以及粉砂巖的孔隙度分析。結(jié)果顯示,介殼灰?guī)r孔隙介于 2.5%~4.21% ,平均為 3.87% ,泥晶灰?guī)r孔隙度介于 1.22%~3.21% ,平均為 1.98% ,結(jié)晶灰?guī)r介于 2.1%~3.59% ,平均為 2.91% ,粉砂巖介于 0.69% 2.94% ,平均為 1.32% ,測試結(jié)果略高于巖心樣品,但趨勢一致(圖8)。
野外及巖心的孔隙度測試顯示,頁巖孔隙度高于灰?guī)r和粉砂巖。但針對大安寨段頁巖段的水平井壓裂測試并不理想,黑色頁巖孔徑小、紋層不發(fā)育、滲透率低,頁巖油的可動性差可能是重要原因。因此,尋找儲集條件較好的灰?guī)r夾層或裂縫層,是后期關(guān)注的重點。
野外觀察發(fā)現(xiàn)介殼灰?guī)r發(fā)育不同密度的節(jié)理縫。節(jié)理類型以剪節(jié)理為主,產(chǎn)狀穩(wěn)定延伸遠,節(jié)理面平直光滑,時有擦痕,多為未充填/半充填,常組成共軛X型節(jié)理系。節(jié)理一般分布于介殼灰?guī)r中,部分延伸至相鄰的介殼質(zhì)泥巖或泥質(zhì)介殼灰?guī)r中,延伸距離短。
野外露頭大量統(tǒng)計顯示節(jié)理密度與介殼灰?guī)r厚度呈反比(圖9),薄層介殼灰?guī)r節(jié)理往往密集發(fā)育,最大可達0.46條 /cm 。隨著厚度增加,節(jié)理密度呈指數(shù)快速下降,大于 20cm 之后,節(jié)理發(fā)育程度極低0 ≤0.05 條 /cm )。因此,薄層及部分中層( 10~20cm 的介殼灰?guī)r儲集性能更好。
5討論
5.1巖石組分對頁巖儲集性能的影響
大安寨段巖心及本次野外樣品的物性測試均顯示頁巖孔隙度好于介殼灰?guī)r。已有數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示,孔隙度與黏土含量呈正相關(guān),與碳酸鹽含量呈負(fù)相關(guān),與有機質(zhì)基本不相關(guān)4。黏土晶間孔雖然孔徑小但密集發(fā)育(圖10a),貢獻了主要的儲集空間,因此孔隙度與黏土含量正相關(guān);介殼灰?guī)r中方解石晶間
孔形成于埋藏成巖過程中的重結(jié)晶作用,孔徑大但是數(shù)量少(圖10b),占孔隙體積比例小[14],因此隨碳酸鹽含量增加,孔隙度減小。干酪根處于高成熟生油階段0 R 小于 1.2% ),尚未進人大量有機孔發(fā)育階段,加之有機質(zhì)的吸附和溶脹作用2,有機孔發(fā)育程度低,同時大安寨段黑色頁巖有機質(zhì)含量偏低(一般 1% 22% ),因此有機質(zhì)含量與孔隙度幾乎沒有相關(guān)性。
由于大安段黑色頁巖富含黏土,缺少紋層導(dǎo)致其滲流能力差,壓裂測試效果不理想,并不是良好的頁巖油儲層。主要原因與頁巖沉積環(huán)境有關(guān):大安寨段沉積期湖盆為淡水、半咸水環(huán)境[],不利于結(jié)晶方解石紋層的形成,導(dǎo)致紋理縫等高滲通道缺乏。缺乏陸源砂質(zhì)供應(yīng),生屑灘持續(xù)發(fā)育,半深湖、深湖區(qū)多以富黏土頁巖為特征,頁巖黏土含量普遍高于45% ,不利于壓裂,因此黑色頁巖主要作為優(yōu)質(zhì)烴源巖供烴。
5.2微裂縫對優(yōu)質(zhì)儲集段的影響
大安寨段的灰?guī)r類型主要為介殼灰?guī)r,介殼是主要結(jié)構(gòu)組分,介殼方解石晶間孔隙連通性較差,微裂縫的溝通對改善儲滲能力至關(guān)重要[14.27-28]
密集的節(jié)理可作為高效的儲滲空間,共軛節(jié)理相互連通形成網(wǎng)狀縫網(wǎng),節(jié)理縫寬度多為微米級一毫米級,滲流能力強。節(jié)理一般垂直層面,在上覆地層壓力下,容易保持開啟狀態(tài),有效性好。節(jié)理也可作為黑色頁巖與介殼灰?guī)r的溝通通道,為埋藏期有機酸溶蝕提供通道。
手標(biāo)本及熒光掃描資料顯示,對于節(jié)理不發(fā)育的介殼灰?guī)r,熒光較強區(qū)域主要分布于介殼灰?guī)r一頁巖界面附近(圖11),介殼灰?guī)r內(nèi)部缺乏熒光顯示,說明油氣在介殼灰?guī)r內(nèi)的縱向運移是困難的,節(jié)理縫及兩側(cè)是野外油苗的主要賦存位置(圖12)。前人利用熒光圖像與單偏光融合技術(shù)分析了單個介殼[4,也顯示熒光較強區(qū)域主要分布于介殼邊緣以及介殼內(nèi)部微裂縫如解理縫或破裂縫附近。因此,裂縫對頁巖油儲層儲滲能力的改善至關(guān)重要。
沉積巖節(jié)理發(fā)育密度主要受控于巖性和地層厚度[29-31]。厚層介殼灰?guī)r節(jié)理密度小,薄層介殼灰?guī)r節(jié)理往往密集發(fā)育,有利于優(yōu)質(zhì)儲集段的發(fā)育。
5.3優(yōu)質(zhì)源儲與油苗分布關(guān)系
綜上所述,大安寨段頁巖油的優(yōu)質(zhì)烴源和優(yōu)質(zhì)儲層是分離的,不同巖相序列源儲差異較大。6種巖相序列中序列 ① 雖然發(fā)育黑色頁巖,但缺乏介殼灰?guī)r,微裂縫不發(fā)育,儲滲能力較差;序列 ② ) ③ 既發(fā)育黑色頁巖,也發(fā)育介殼灰?guī)r,且灰?guī)r厚度較薄,節(jié)理發(fā)育,是有利的源儲組合(圖13);序列 ④ , ⑥ 發(fā)育介殼灰?guī)r,但缺乏相鄰的優(yōu)質(zhì)黑色頁巖,這類巖相序列中的介殼灰?guī)r若要富集油氣,往往需要斷裂溝通下部烴源以及天然氣驅(qū)動石油運聚[32]。
上述認(rèn)識與野外油苗分布特征一致。本次研究在新鮮垮塌的大安寨段大二亞段露頭中,發(fā)現(xiàn)了大量的頁巖油油苗(圖12),特征如下。
(1)縱向上油苗分布于大二亞段。主要出現(xiàn)于薄層、中層的介殼灰?guī)r、泥質(zhì)介殼灰?guī)r中,屬于 ② ③ 類巖相序列,而黑色頁巖、含介殼頁巖未見油苗。
(2)野外頁巖油苗多呈斑塊狀平行分布,出現(xiàn)于介殼灰?guī)r節(jié)理面以及節(jié)理溝通的溶孔洞附近,有時可不規(guī)則侵染至相鄰的介殼質(zhì)頁巖中,證明節(jié)理微裂縫的重要作用。
6結(jié)論
(1)大安寨段為一套灰?guī)r一頁巖混合沉積層系,發(fā)育6種向上變淺的巖相序列: ① 頁巖—含介殼/介殼質(zhì)頁巖 ② 頁巖一紋層/薄層介殼灰?guī)r、 ③ 頁巖一中層介殼灰?guī)r、 ④ 頁巖—瘤狀泥晶灰?guī)r、 ⑤ 薄層頁巖一介殼灰?guī)r—結(jié)晶灰?guī)r ⑥ 介殼灰?guī)r一粉砂巖/細砂巖。
(2)不同巖相序列的烴源巖與儲層品質(zhì)差異大。序列 ① , ③ 黑色頁巖最為發(fā)育,烴源品質(zhì)最佳;單期序列內(nèi),黑色頁巖TOC呈現(xiàn)向上遞減趨勢。頁巖孔隙度高于灰?guī)r和粉砂巖,但孔徑較小、滲透率低?;?guī)r中構(gòu)造裂縫(節(jié)理縫)發(fā)育,裂縫密度隨單層厚度增加呈指數(shù)下降,薄層至中層灰?guī)r發(fā)育的序列 ② ( ④具有更好的儲集性能。
(3)大安寨段沉積于淡水一半咸水環(huán)境,陸源砂質(zhì)供應(yīng)有限,黑色頁巖富黏土礦物而貧石英碎屑,可壓裂性差,主要作為優(yōu)質(zhì)烴源巖提供烴。發(fā)育微裂縫的介殼灰?guī)r夾層,可作為頁巖油氣富集層段。綜合評價認(rèn)為,巖相序列 ② 和 ③ 具有最優(yōu)的烴源巖一儲層配置條件,是頁巖油勘探開發(fā)的有利層段。
致謝感謝四位評審專家及編輯部老師的建設(shè) 性意見。
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Abstract:[Objective] To understand the sedimentary characteristics of shellimestone-shale mixed strata in the Da'anzhai member of Sichuan Basin and its influenceon favorable shale oil horizon.[Methods]Field profiles in Dazhou Tieshan Jinwoand Liangping Fuluzhen of the northeast Sichuan Basin were studied.The lithologyand sequence,source and reservoir quality,and favorable strata of the Da'anzhai member were evaluated in detail by using rock thin sections,X-ray diffaction(XRD)whole rock and organic geochemical analyses.[Results](1) The Da’anzhai member isasetof limestone-shalemixed strata,and diffrent lithologies are superimposed inanorderly way to forma variety of upward shalower sequences.From shalow lake to semi-deep lake-deep lake,six kinds of upward shallower decimeter to meter lithofacies sequences are identified: ① shale-shell shale, ② shale-thin shell limestone, ③ shale-mediumshelllimestone, ④ shale-nodularmicrite, ⑤ thin shale-shell limestone-crystalline limestone,and ⑥ shellimestone-siltstone/fine sandstone.(2)Thequalityof sourceand reservoir varies greatlyamong diferent lithologic sequences. Black shales in sequence ① ③ are developed with the best source quality. The organic carbon contentof black shales ina singlesequence shows atrend of higher and lower organiccarbon content,and total organic carbon(TOC)gradually decreases with the increase of shellimestone.Diferent lithologic properties vary greatly. The porosityof shaleis higher than thatof limestoneandsiltstone,buttheclaycontent is high,the pore size is small,and the seepage capacityispoor.Limestone easilydevelops joint fractures,andthedensityofjoints decreases exponentially with the increase of limestone thickness.Therefore,Sequence ② ④ developed middle and thin layer limestone has beterreservoir performance.(3)The fieldoil seedling shows thatthe shaleoil reservoirof the Da’anzhai member is characterized bythe separation of sourceand reservoirand thin high-qualityreservoir.The shaleoil sepages inthe field are mainlydistributednear the joints of themedium-thin layer shellimestone.Thefavorable reservoir is primarilycontrolldby the sedimentary conditions,micro-fractures,and configurationof source and reservoir.[Conclusions] Sequences ② and ③ have the best source and reservoir configuration conditions,which are favorable intervals for shale oil.
Key words:northeast Sichuan;Sichuan Basin;Da’anzhai member;Jurassic;shale layer;sedimentary facies; shaleoil;favorable intervals