中圖分類(lèi)號(hào)：P618.13 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Abstract： In order to determine the shale oil resource potential of Da'anzhai Member，Jurassic Ziliujing Formation of Sichuan basin， the hydrocarbon generation potential，reservoir property，oil content，and shale oil mobility conditions were comprehensively evaluated by FE - SEM，CLSM，Hemeasured porosity and permeability， N₂ adsorption，and rock pyrolysis experiments. The results show that the hydrocarbon generation potential is poor，reaching mature to high mature stage，and oil and gas coexist in the Da'anzhai Member. The intercalated limestone is dense. The inter-calite pore conectivity is poor. The foliation fracture，interlayer fracture，and calcite cleavage constitute the main occurrence space of shale oil. The oil content of foliated clay shale is good，and fracture development is the premise of shale oil mobility and high yield. Verticaly，the fractures of the interbedded combination of shale and limestone are relatively developed，making it the preferred sweet spot for shale oil. Layered structures are conducive to the formation of bedding planes. Layered shale has exploration potential in areas with high levels of thermal evolution. Based on the organic mater abundance，oil property，and lithofacies combinations，it is proposed that the northern Yilong and southern Dazhou are favorable exploration areas for interlayer type shale oil. While the areas between Yilong and Dazhou are favorable exploration areas for pure shale type shale oil.

Key words： shale oil; enrichment mechanism； hydrocarbon generation potential; favorable area Da'anzhai Member; Ziliujing Formation; Sichuan basin

0 引言

隨著北美頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)取得的重大突破，非常規(guī)頁(yè)巖油氣已成為全球能源產(chǎn)業(yè)鏈的重要組成部分，其戰(zhàn)略價(jià)值和能源安全意義日益凸顯。中國(guó)陸相頁(yè)巖油地質(zhì)資源量超過(guò) 800×10⁸ t，頁(yè)巖氣地質(zhì)資源量達(dá) 105.7×10¹²m^3[1-3] ，實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖油氣的大規(guī)?？沙掷m(xù)開(kāi)發(fā)，對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源安全意義重大。

基于國(guó)內(nèi)外成功的勘探和開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，四川盆地侏羅系頁(yè)巖層系因其豐富的資源量和較高的成熟度，被公認(rèn)為具備良好的頁(yè)巖油氣開(kāi)發(fā)地質(zhì)條件。其中，自流井組大安寨段頁(yè)巖的展布范圍較廣、有機(jī)碳含量較高、在致密油勘探時(shí)的產(chǎn)能最大，被認(rèn)為是四川盆地最有利的頁(yè)巖油氣開(kāi)發(fā)層系[4]?；诖?，中石化、中石油相繼在大安寨段部署多口風(fēng)險(xiǎn)探井，目前已在川東北的LA1井和LX1井取得頁(yè)巖油的重要突破，在川北的巴中地區(qū)獲得了頁(yè)巖氣的產(chǎn)能，證實(shí)了大安寨段良好的勘探潛力。

四川盆地大安寨段雖已取得頁(yè)巖油氣點(diǎn)上的突破，但總體上還處于勘探初期階段。前人對(duì)大安寨段地質(zhì)條件進(jìn)行過(guò)系列研究，提出了淡水湖盆體系下的沉積相類(lèi)型及巖相劃分方案[5-6]，建立了湖相頁(yè)巖的沉積過(guò)程與富集模式[7-8]，明確了頁(yè)巖油的主要富集空間及其影響因素[9]，探究了天然裂縫發(fā)育特征及其對(duì)油氣富集與保存的影響[10]，但對(duì)頁(yè)巖油氣有利甜點(diǎn)區(qū)段的研究還沒(méi)能達(dá)成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。如：胡宗全等[11]研究認(rèn)為源-儲(chǔ)耦合條件好的優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖段是頁(yè)巖油的甜點(diǎn)層段；張本健等[12]發(fā)現(xiàn)縱向上有頁(yè)巖向介殼灰?guī)r排烴的趨勢(shì)，互層型巖相組合相較于純頁(yè)巖儲(chǔ)層更有利于頁(yè)巖油流動(dòng)和產(chǎn)出；祝海華等[13]提出薄層、中層的介殼灰?guī)r、泥質(zhì)介殼灰?guī)r中節(jié)理發(fā)育，利于油氣滲流，為頁(yè)巖油的有利層段。本文以四川盆地侏羅系自流井組大安寨段頁(yè)巖油為研究對(duì)象，采用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡、激光共聚焦掃描電鏡、氨測(cè)孔滲、 N₂ 吸附和巖石熱解等實(shí)驗(yàn)方法開(kāi)展生烴潛力、儲(chǔ)集性、含油性特征，以及頁(yè)巖油可動(dòng)性綜合評(píng)價(jià)，并在此基礎(chǔ)上明確頁(yè)巖油的富集主控因素，提出頁(yè)巖油的甜點(diǎn)區(qū)段，以指導(dǎo)大安寨段頁(yè)巖油的后續(xù)勘探與開(kāi)發(fā)。

1 地質(zhì)背景

四川盆地位于中國(guó)西南部，是在印度板塊與歐亞板塊之間碰撞，揚(yáng)子板塊整體隆升后形成的大型負(fù)向構(gòu)造[14]。大安寨段經(jīng)歷了四川盆地早侏羅世最大規(guī)模的湖侵，發(fā)育了侏羅系最主要的烴源巖[9]其總體為一清水、淡水湖盆。從平面上看（圖1a），南部至營(yíng)山一帶為其沉積中心，在淺湖中發(fā)育規(guī)模介殼灘[15]。經(jīng)過(guò)多幕次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)今大安寨段埋深處于 2 500～3 500m 之間，沉降中心位于川北的巴中地區(qū)和川東的涪陵一帶，埋深達(dá)到 3 000m 以上，已經(jīng)達(dá)到了生干氣階段[16]

大安寨段厚度在 60～100m 之間，由底部至頂部沉積演化經(jīng)歷了淺湖、半深湖后，又折回淺湖、濱湖，形成了一套完整的湖侵一湖退旋回（圖1b）。根據(jù)沉積演化，自下而上劃分為大三、大二和大一共3個(gè)亞段，大二亞段又可劃分為a、b、c三個(gè)小層[15]大三亞段厚度為 5～15m ，主要發(fā)育淺湖亞相生屑灘微相，巖性以厚層塊狀褐灰色介殼灰?guī)r為主。大二亞段厚度為 35～60m ，為一套半深湖亞相沉積，主要由半深湖泥和重力流微相構(gòu)成，巖性以厚層暗色泥頁(yè)巖為主，不同小層存在差異。其中，大二亞段a小層通常為黑色頁(yè)巖與泥質(zhì)介殼灰?guī)r不等厚互層；大二亞段b小層以黑色含介殼頁(yè)巖夾薄層泥質(zhì)介殼灰?guī)r為主；大二亞段c小層通常為厚層塊狀黑色頁(yè)巖。大一亞段厚度為 20～30m ，在其上部偶見(jiàn)砂巖與灰?guī)r為主體的濱湖亞相混合坪與泥/砂坪微相沉積，其中下部主要發(fā)育淺湖亞相介殼灘及灘間洼地微相，巖性主要為灰白色塊狀介殼灰?guī)r和介殼頁(yè)巖。

2 頁(yè)巖生烴潛力

頁(yè)巖的生烴潛力越大，則頁(yè)巖層系的含油性越好。國(guó)內(nèi)外高產(chǎn)頁(yè)巖層系通常具有高有機(jī)質(zhì)豐度、高熱演化程度的地質(zhì)特征[17-18]。四川盆地大安寨段頁(yè)巖的 w （TOC）為 0.05%～5.58% ，平均為1.35% ， w（S₁+S₂） 為 0.04～74.31mg/g ，平均為4.31mg/g ，有機(jī)質(zhì)豐度處于中一好的標(biāo)準(zhǔn)（圖2a）。國(guó)內(nèi)外典型頁(yè)巖層系以I和 II₁ 型有機(jī)質(zhì)為主[19-23]，而大安寨段頁(yè)巖主要為 I 型有機(jī)質(zhì)，只有極少量的

圖1四川盆地大安寨段沉積相和地層特征

Fig.1Sedimentary facies and stratigraphic characteristics of the Da'anzhai Member in Sichuan basin

I型有機(jī)質(zhì)（圖2b），生烴潛力較差。大安寨段頁(yè)巖的成熟度較高， R_ogt;1.3%（R_o 為鏡質(zhì)體反射率）的比例高達(dá) 60% ，目前處于成熟—高成熟階段（圖2c）。較差的有機(jī)質(zhì)類(lèi)型與較高的成熟度組合，決定了大安寨段頁(yè)巖油具有低密度 （0.76～0.84g/cm³. ）、高氣油比 （gt;500m³/t） 的典型特征。

3 頁(yè)巖儲(chǔ)層特征

大安寨段頁(yè)巖孔隙以黏土礦物晶間孔（圖3a）和方解石晶間孔（圖3b）為主，發(fā)育少量有機(jī)質(zhì)孔（圖3c）和黃鐵礦晶間孔（圖3d）。頁(yè)巖中灰質(zhì)條帶較為致密，方解石溶蝕孔欠發(fā)育，晶間孔相互獨(dú)立，孔隙連通性差；與介殼毗鄰的泥質(zhì)條帶中發(fā)育大量的黏土礦物基質(zhì)孔，孔隙定向排列，連通性較好（圖3e、f。除此之外，大安寨段頁(yè)巖中還發(fā)育頁(yè)理縫（圖 3g ）、紋層縫（圖3h）和方解石解理縫（圖3i）等微裂縫，此類(lèi)裂縫系統(tǒng)本身可作為頁(yè)巖油的儲(chǔ)集空間，亦對(duì)孔隙的連通具有重要價(jià)值。

氦測(cè)孔隙度和滲透率顯示，大安寨段總體上為低孔低滲致密儲(chǔ)層，孔隙度主要分布于 0.51%～ 8.17% ，平均為 3.71% ，滲透率為 （ 0～1.04）× 10^-3μm² ，平均為 0.10×10^-3μm² ?？紫抖扰c黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)（圖4a），而與鈣質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈負(fù)相關(guān)（圖4b），氮?dú)馕娇左w積亦與黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)具有強(qiáng)相關(guān)性（圖4c）；表明介殼灰?guī)r的儲(chǔ)集性較差，黏土礦物基質(zhì)孔提供了頁(yè)巖油的主要儲(chǔ)集空間。

N₂ 吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖5）顯示，隨著灰質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，回滯環(huán)形態(tài)由 H₂ 型過(guò)渡到 H₄ 型，孔徑增加但總孔體積減小，尤其是介殼灰?guī)r的孔徑較大，但總孔體積較小，這從微觀上解釋了頁(yè)巖物性較灰?guī)r好的原因。

4頁(yè)巖含油性特征

大安寨段頁(yè)巖的熱解 w（S₁） 分布于 0～ 9.47mg/g 之間，平均為 1.31mg/g，? w （氯仿瀝青“A”）分布于 0.01%～0.89% 之間，平均為 0.23% 。相較于鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7段[24]、吉木薩爾凹陷蘆草溝組[25]、渤海灣盆地孔店組與沙河街組[26-27]和松遼盆地青山口組[28]，大安寨段頁(yè)巖層系的含油性較差。

選取10塊大安寨段巖石樣品做抽提前后熱解分析，以對(duì)頁(yè)巖的含油性進(jìn)行輕烴恢復(fù)與重?zé)N校正[29-31]。結(jié)果顯示，不同巖相的輕烴恢復(fù)系數(shù) （K_q） （20和重?zé)N校正系數(shù) （K_z ）存在差異：黏土質(zhì)頁(yè)巖（包括頁(yè)理狀黏土質(zhì)頁(yè)巖和塊狀含介殼黏土質(zhì)頁(yè)巖）的 K_q 和 K_z 值較高，平均值分別為1.452和0.349；混積巖類(lèi)（包括層狀介殼頁(yè)巖、紋層狀含介殼頁(yè)巖和層狀泥質(zhì)介殼灰?guī)r等）的 K_q 和 K_z 值次之，平均值分別為1.414和0.288；而塊狀（泥質(zhì)）介殼灰?guī)r的 K_q 和 K_z 值較低，平均值分別為1.309和0.279。分析認(rèn)為：不同巖相 K_q 和 K_z 值的差異性與其物性有關(guān)，物性越好，原始含烴量越高，后期烴散失量亦越高。將相關(guān)系數(shù)代入式（1），恢復(fù)不同巖相頁(yè)巖的原始含油量，從結(jié)果（圖6）來(lái)看，頁(yè)理狀黏土質(zhì)頁(yè)巖的含油性較好，總含油量 （Q） 平均值達(dá)到 5.83mg/g ；混積巖類(lèi)的含油性次之， Q 平均值為 3.80mg/g ;塊狀含介殼黏土質(zhì)頁(yè)巖和塊狀（泥質(zhì)）介殼灰?guī)r的含油性較低， Q 平均值分別為1.39 和 0.37mg/g 。

Q=K_qw（S₁）+K_zw（S₂）

式中： Q 為校正后的總含油量； K_q 和 K_z 分別為熱解 中輕烴恢復(fù)系數(shù)和重?zé)N校正系數(shù)。 K_q 為抽提前后 τ∪（S₀+S₁） 的差值與抽提前 w（S₀+S₁ ）的比

a.頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度判識(shí)圖版;b.頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類(lèi)型判識(shí)圖版;c.頁(yè)巖鏡質(zhì)體反射率頻率分布直方圖。

圖2四川盆地大安寨段頁(yè)巖生烴潛力評(píng)價(jià)

圖3四川盆地大安寨段頁(yè)巖油儲(chǔ)集空間類(lèi)型

Fig.3Reservoir space types of shale oil in Da'anzhai Member of Sichuan basin

a.孔隙度與黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系;b.孔隙度與鈣質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系；c. N₂ 吸附孔體積與黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系。

圖4四川盆地大安寨段儲(chǔ)層物性與礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系

Fig.4Relationship between physical properties and mineralcontent of reservoirs in Da'anzhai Member of Sichuan b

5 頁(yè)巖油的賦存與可動(dòng)性

頁(yè)巖油研究的核心任務(wù)是評(píng)價(jià)頁(yè)巖油的可動(dòng)

圖5四川盆地大安寨不同巖相典型樣品的 N₂"吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖6輕烴恢復(fù)和重?zé)N校正后大安寨段不同巖相的含油性對(duì)比直方圖

性[32-33]。前文研究表明，大安寨段頁(yè)巖層系中黏土質(zhì)頁(yè)巖的儲(chǔ)集性和含油性較混積巖和灰?guī)r好，但純頁(yè)巖儲(chǔ)層為納米級(jí)孔喉系統(tǒng)，流體與周?chē)橘|(zhì)之間存在巨大的吸附力和分子間作用力，一般不能自由流動(dòng)[34-35]

激光共聚焦掃描電鏡顯示，輕烴（紅色）主要賦存在頁(yè)理縫（圖7a、b）、方解石解理縫（圖7c、d）和紋層縫（圖7e、f等微裂縫系統(tǒng)中，而重?zé)N（藍(lán)色）主要賦存在基質(zhì)孔中（圖7b、f）。借助圖像處理軟件對(duì)激光共聚焦照片進(jìn)行定量分析，發(fā)現(xiàn)微裂縫欠發(fā)育的黏土質(zhì)頁(yè)巖中（圖7e）游離烴與束縛烴占比約為1：5 ;微裂縫發(fā)育的黏土質(zhì)頁(yè)巖中（圖7a）此比值升高至 1：4 ；而解理縫發(fā)育的方解石脈體中（圖7c）上述比值可達(dá)到 4：5 ，說(shuō)明微裂縫發(fā)育對(duì)頁(yè)巖油的可動(dòng)至關(guān)重要。野外剖面觀察亦發(fā)現(xiàn)，頁(yè)巖中的厘米級(jí) （1～5cm） 灰?guī)r夾層中沿節(jié)理縫有油氣滲出（圖7g，h） ，指示大安寨段這套灰泥組合型頁(yè)巖層系裂縫發(fā)育是油氣可動(dòng)與高產(chǎn)的前提。

6 頁(yè)巖油的富集有利區(qū)段

6.1 頁(yè)巖油的縱向甜點(diǎn)段

大安寨段表現(xiàn)出明顯的沉積旋回特性，自大三亞段至大一亞段構(gòu)成了一個(gè)完整的湖進(jìn)一湖退旋回。根據(jù)洪海濤等[36]對(duì)大安寨段巖相的劃分標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)巖相及其組合在垂向上的變化規(guī)律分析（圖8），表明塊狀（泥質(zhì)）介殼灰?guī)r（A）主要分布于大一亞段和大三亞段；層狀泥質(zhì)粉砂巖（B）主要分布于大一亞段中上部，在湖盆邊部的大二亞段a小層亦可見(jiàn)；層狀介殼頁(yè)巖（C）主要分布在大一亞段中下部和大二亞段a小層；塊狀含介殼黏土質(zhì)頁(yè)巖（D）主要發(fā)育在大二亞段c小層；頁(yè)理狀黏土質(zhì)頁(yè)巖（E）和紋層狀含介殼頁(yè)巖（F）主要發(fā)育在大二亞段b小層。根據(jù)巖相之間的空間配置關(guān)系，又可將大安寨段整體上劃分為I—VI共六類(lèi)巖相組合（圖8）。

大二亞段a小層至大一亞段中下部發(fā)育的Ⅲ、Ⅳ型巖相組合，可作為頁(yè)巖油的首選甜點(diǎn)段。該組合不僅直接接收下伏富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖供烴，而且在頁(yè)灰界面處發(fā)育層間縫[37-38]，加之頁(yè)巖和灰?guī)r間互分布，利于形成構(gòu)造縫和節(jié)理縫[39]。中石油西南油氣

a.RA1井 ，2 455.1m ，頁(yè)理狀黏土質(zhì)頁(yè)巖激光共聚焦照片;b.照片a的三維重建結(jié)果，輕質(zhì)油賦存于頁(yè)理縫;c.RA1井， 2451.8m ，層狀泥質(zhì)介殼灰?guī)r激光共聚焦照片；d.照片c的三維重建結(jié)果，輕質(zhì)油賦存于方解石解理縫；e.RA1井， 2 442.7m ，塊狀含介殼黏土質(zhì)頁(yè)巖激光共聚焦照片；f.照片e的三維重建結(jié)果，輕質(zhì)油賦存于紋層縫;g、h.川東鐵山剖面大二亞段露頭照片。

圖8四川盆地大安寨段巖相及巖相組合在縱向上的發(fā)育特征

Fig.8Lithofacies，lithofacies asociations，and their longitudinal development characteristics inDa'anzhai Memberof Sichuar basin

田分公司近期探獲的LX1井即屬于此類(lèi)甜點(diǎn)。此外，大二亞段b小層發(fā)育的 ΔV 型巖相組合含油性好，含油飽和度指數(shù) （I_os，I_os=S₁/TOC×100%） 達(dá)到100mg/g 以上，紋層狀構(gòu)造利于形成頁(yè)理縫，在熱演化程度高、地層壓力大的地區(qū)亦可作為頁(yè)巖油的勘探目標(biāo)。中石油西南油氣田分公司前期探獲的LA1井即屬于此類(lèi)甜點(diǎn)。

6.2 頁(yè)巖油的平面有利區(qū)

通過(guò)對(duì)四川盆地侏羅系自流井組大安寨段平面上100余口井的 w （TOC）、巖相組合類(lèi)型及實(shí)測(cè) R 0數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)湖盆沉積中心位于南充一儀隴一營(yíng)山一帶，頁(yè)巖 z?（TOC） 圍繞沉積中心呈環(huán)帶狀展布（圖 9a ），以 w（TOC）gt;1.5% 作為富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖下限[37，40]，面積達(dá)到 2.6×10⁴km² ；有機(jī)質(zhì)成熟度由南向北逐級(jí)增加，最高可達(dá) 2.0% 以上，以 R 。

為 0.9%.1.3% 和 1.8% 為界限可劃分為常規(guī)油、輕質(zhì)油、揮發(fā)油-凝析氣和頁(yè)巖氣4個(gè)油品區(qū)（圖9b）；受沉積相平面分布的整體控制，并排除厚層介殼灰?guī)r（I組合）對(duì)其他巖相的影響，從沉積中心到湖盆邊部，巖相組合由V組合—Ⅲ組合—Ⅳ組合—VI組合一Ⅱ組合規(guī)律變化（圖9c）。

聯(lián)合有機(jī)質(zhì)豐度、熱演化程度和優(yōu)勢(shì)巖相組合，可在平面上劃分頁(yè)巖油的甜點(diǎn)區(qū)[41-42]。結(jié)果（圖9d）表明：研究區(qū)儀隴以北與達(dá)州以南位于Ⅲ、 N 組合內(nèi)， w（TOC）gt;1.5% ， R_ogt;1.3% ，為互層型頁(yè)巖油的首選勘探有利區(qū)；儀隴與達(dá)州之間位于 ΔV 組合內(nèi)， . R_ogt;1.3% ，為純頁(yè)巖型（紋層型）頁(yè)巖油的首選勘探有利區(qū)；其他 z0（TOC）gt; 1.5%.1.3%gt;Rgt;0.9% 的Ⅲ、 N 組合相帶，為互層型頁(yè)巖油的后期遠(yuǎn)景勘探區(qū)。

7結(jié)論

1）大安寨段頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)豐度較低，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型主要為Ⅱ型，目前處于成熟一高成熟階段。相對(duì)較差的有機(jī)質(zhì)類(lèi)型與較高的成熟度組合，決定了大安寨段頁(yè)巖油具有密度低、氣油比高的典型特征。

2）大安寨段介殼灰?guī)r較為致密，方解石溶蝕孔欠發(fā)育，孔隙連通性差，頁(yè)巖油的富集與可動(dòng)條件不如黏土質(zhì)頁(yè)巖與混積巖。頁(yè)理縫、方解石解理縫和紋層間縫等裂縫系統(tǒng)是頁(yè)巖油可動(dòng)的前提。

3）大二亞段a小層至大一亞段中下部發(fā)育互層型巖相組合，儀隴以北與達(dá)州以南為此類(lèi)頁(yè)巖油的首選勘探有利區(qū)。大二亞段b小層發(fā)育紋層構(gòu)造利于形成頁(yè)理縫，儀隴與達(dá)州之間可作為純頁(yè)巖型（紋層型）頁(yè)巖油的勘探有利區(qū)；其他 w（TOC）gt;1.5% 1.3%gt;Rgt;0.9% 的Ⅲ、 N 組合相亦具有互層型頁(yè)巖油的勘探潛力。

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