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1、 年 第 l l 6期 J 3 地 质 论 评 G E O L O G I C A L R E V I E W V N o l 2 2N o 1 川东南地区五峰组一龙马溪组页岩气成藏条件分析 冯 动 军 胡 宗 全 高 波 彭 勇 民 杜 伟 1 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院 北京 1 0 0 0 8 3 2 中国石化页岩油气勘探开发重点实验室 北京 1 0 0 0 8 3 内容提要 上奥陶统五峰组 O W 一下志留统龙马溪组 S f 是川东南地区页岩气勘探开发的重要层系 利用 钻井 测井 地震及分析化验等资料 明确了川东南地区具有较好的页岩气成藏条件 该区位于深水陆棚有利沉积
2、相带 优质页岩 T O C 2 0 厚度大 介于2 0 5 0 m之间 呈北东一南西向展布 有宜宾一泸州和石柱一建南两个 厚度中心 有机质丰度高 平均 T O C 2 0 热演化程度适 中 2 0 R o 2 O 厚度 的大小是页岩气资源午 度高低的重要 影 响因素 张金川 等 2 0 0 8 从北 东一南西向连井剖面分析来看 纵向 I 贝岩 主要 分 布在五峰组一龙马溪组下部层段 而优质页岩 J lJ 主 要发育在五峰组一龙马溪组底部地层 直峰组以黑 色 含放射虫碳质页岩或硅质页岩为主 页岩厚 度 一 般在 5 1 0 n l 之间 其顶部发育 了一层厚约 l i i 1 左 右的介壳厌岩或
3、泥灰岩 龙马溪组下部 以深灰色一 黑色纹层状碳质页岩或粉砂质碳质页岩火放射虫碳 质页岩为主 平面上受沉积相带控制 峰组一龙 马溪组贞岩呈北东一南西 向带状展布 发育两 个厚 度中心 一是川南地 区的宜宾一泸州一带 厚度一般 6 0 l 2 0 m 其 中优质页岩厚 2 0 5 0 n 1 l一 足鄂西一 渝东地区 的石柱一建南一带 页岩厚度一 般 4 0 1 0 0一 n 其 中优质页岩厚度介于 2 0 4 5 I l l 图 1 2 2页岩地球化学特征 页岩的有机地球化学特征 不仅影响到贞 气 l 0 4 O O 1川 I 东南地 区龙马溪组 F部优质页岩段沉积卡 H 及厚度展布图 F 1
4、Se n d i me n t a t i u n f a c i e s a n d t hi c k ne s s o f hi g h q u a l i t y s ha l e o f L o we r l x n g ma x i Fo r ma t i o n i n s o u t h e a s t S i I I U a l l b a s i n 第 6期 冯动军等 川东南地区五峰组一龙马溪组页岩气成藏条件分析 3 0 25 20 嘲I l 5 如 l O O 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 TOC 图 2川东南地区五峰组一龙马溪组页岩 T O C含量
5、分布图 F i g 2 S h a l e T OC d i t r i b u t i o n ma p o f W u f e n g F o r ma t i o n L o n g ma x i F o r ma t i o n i n s o u t h e a s t S i c h u a n b a s i n 的生成 而且还影响到页岩储层的物性和含气量 进 而对页岩气的富集起到控制作用 聂海宽等 2 0 0 9 李艳芳等 2 0 1 5 利用 L E C O C S 2 0 0碳硫 分析仪对研究 区页岩 有机碳含量进行测定 先用盐酸去除样 品中的无机 碳 然后燃烧使总有机碳转
6、化成二氧化碳 再 以红外 检测总有机碳含量 采用标准是 G B T 1 9 1 4 5 2 0 0 3 分析误差 0 0 2 分析 由中石化无锡石油地质实 验中心完成 对川东南地区五峰组一龙马溪组 8 3 8 个钻井页岩样 品分析表明 页岩平均有机碳含量达 到 2 5 3 主 要介 于 1 0 4 0 图 2 纵 向 上 富含有机质 的页岩主要分布于五峰组一龙马溪 组下部 有机质丰度具有 自下向上逐渐变低 的特点 图 3 平面上 高有机碳含量 区主要位于黑色页 岩的沉积 中心 具川南一黔北和鄂西一渝东两个 有 机碳含量高值 区 图4 干酪根碳 同位素用 D E L T A P L U S X
7、L稳定 同位 素质谱仪测定 采用 P D B标准 分析误差 0 6 实验 由中石化无锡石油地质实验 中心完成 页岩干 T 0C 测 井T OC 地 层 系 统 井 深 岩性 m O 6 O 6 4320 一 43 30 4 3 4 0 i 封 玺 l I 下 龙 4 s s o J蓝 马 i 留 溪 4 3 6 0 i I 统 组 i l 43 7 4 8 o 疆 4 3 9 0 疆 暖 目 目 4 4 4 0 萋 上 奥 五峰组 1 陶统 涧 草 4 4 1 0 喜 油 蛆 l I 图 3南页 1 井五峰组一龙马溪组 有机碳含量分布图 Fi g 3 TOC di t r i b ut i o
8、 n ma p o f W u f e n g Fo rm a t i o n L o n gma x i Fo r ma t i o n i n NY1 we l l 酪根碳 同位素 8 c 值 指示 了生烃母质类 型 高 波 2 0 1 5 研 究 区 目的层 页岩 8 c 普遍 小 于 一 2 8 e 表 1 有机质类型 以 I 型 腐泥 型 和 I I 型 腐殖腐泥型 为主 生烃母质主要为低 等浮游生物 的藻类体 张鹏等 2 0 1 5 镜质组反射 率 R o 是 国际上公认 的标定有 机 质成熟度的一项独立指标 但不适用于富含沥青而 缺乏镜 质 组 的下 古生 界 烃 源岩评 价 腾
9、 格 尔等 2 0 0 7 对该类烃源岩需先求取沥青质反射率 然后 表 1川东南地 区五峰组一龙 马溪组页岩 干酪根碳 同位素值统计表 T a b l e 1 S h l a e k e r o g e n 8 1 3 C 1 s t a t i s t i c s o f Wu f e n g F o r ma t i o n L o n g ma x i F o r ma t i o n i n s o u t h e a s t S i c h u a n b a s i n 0 井号 N面名称 层位 颜色 岩性 最 大值 最小值 平均值 样品数 焦页 1井 上奥陶统五峰组一 下志留统龙
10、 马溪组 黑色泥岩 一 2 9 2 2 9 3 一2 9 3 2 兴文县麒麟乡 上奥陶统五峰组一 下志留统龙 马溪组 黑色页岩 2 9 3 3 0 1 2 9 9 1 0 綦江县安稳 上奥陶统五峰组一 下志留统龙 马溪组 黑色页岩 2 7 8 3 0 6 2 9 0 3 4 习水 良村吼滩 上奥陶统五峰组一 下志留统龙马溪组 黑色页岩 3 O 7 2 5 6 2 9 1 2 O 武隆县罗家坝 上奥 陶统五峰组一下志留统龙马溪组 黑色页岩 3 O 2 2 9 O 2 9 6 5 武隆县 白石村 上奥 陶统五峰组一下志留统龙马溪组 黑色页岩 2 8 7 一2 9 O 2 8 8 5 4川东南地 区
11、 峰组一龙 马溪组有 饥碳含量等值线图 Fi g 4 TOC c o nt o u l ma p o f W u f e ng Fo r ma t i o n I o n g ma x i Fo l ma t i o n i n s o ut he a s l Si c h ua n b as i n 再通过计算转换成镜质组 反射率 来判定有机质成 熟度 有机质成熟度用 MP V I l I 显微光度计测定 采 用 S Y T 5 1 2 4 2 0 1 2测定标准 分析 误差 2 分析 由中石化尤锡石油地质实验 中心完成 通过埘川东 南地 区 6 7个钻井页岩样品测试分析表明 研究区热 演化
12、程度适 中 尺 平 均值 一般 介于 2 0 3 0 表 2 存在鄂西一渝东和宜宾一泸州两个 值大 于 3 0 的地 区 2 3 页岩储层特征 2 3 1 页岩 岩石 矿物 学特 征 页岩矿物组成用 D 8 A D V A N C E X射线衍射 仪 进行测定 采用 S Y T 5 1 6 3 2 0 1 0标准 分 析由巾百 化无锡石油地质实验 中心完成 川东南地 区五峰 组一龙马溪组 页岩 中的矿物组成主要有硅质矿物 表 2川东南地区五峰组一龙马溪组页岩 R o值统计表 T a b l e 2 S h a l e R o s t a t i s t i c s o f Wu f e n g
13、 F o r ma t i o n L o n g ma x i F o r ma t i o n i n s o u t h e a s t S i c h u a n b a s i n I 井 刮 f i f 称 层位 颜色 岩性 最大仇 最小值 平均值 样 数 焦页 I外 卜 陶统五峰组一下 留统龙 屿溪组 黑 色泥 岩 3 1 3 2 2 2 6 5 9 Y S 1 0 8 1 蜒陶统五峰绀一下志留统龙 屿溪绀 黑也页岩 粉砂质 页柑 4 1 0 2 2 O 2 9 6 2 2 丁页 2蚪 I 陶统五峰组一 F 志留统龙 溪组 黑 色贞岩 2 9 4 2 9 4 2 9 4 l 南页
14、 1 f 囔 l 陶统 峰纰一 志留统龙 溪组 黑色页岩 2 8 3 2 0 3 2 4 l 1 7 页 I井 奥陶统 五峰绀一下志留统龙 码溪组 黑色页岩 2 8 8 2 3 3 2 6 6 7 威 2 0 1片 f 兜陶统五峰纠i 一下志留统 龙 5 溪组 黑 色页岩 2 7 0 2 6 4 2 6 8 3 i 1 0 4 I 奥陶统五峰绀一 下志留统 龙 溪组 黑色页岩 3 9 2 2 6 9 3 5 8 8 第 6期 冯动军等 川东南地区五峰组一龙马溪组页岩气成藏条件分析 60 50 40 删 3 O 缸 2 0 陋 l 0 O 昭1 0 4 威 页 l 仁 页1 丁 页l 南 页1
15、焦 页l 彭页 1 石英 碳 酸盐 岩 粘 士 q ua r t z c a r bo na t e r o c ks c l a y 图 5川 I 东南地区五峰组一龙马溪组 页岩矿物组成对比图 F i g 5 S ha l e mi n e r a l c o nt r a s t ma p o f W u f e n g Fo r ma t i o n L o n g ma x i F o r m i o n i n s o u t h e a s t S i c h u a n b a s i n 粘土矿物和其 他非粘土类矿物 包括黄铁矿 碳酸 盐矿物等 硅质矿物来源有陆源碎屑硅 成岩过
16、 程 中的生物成因硅和粘土矿物转换而形成的硅质 页岩储层中主要 以成岩过程 中的生物成 因硅为主 赵建华等 2 0 1 5 样 品分析揭示从北东方 向的焦 石坝 彭水 南川 丁山地区向南部的仁怀 昭通地区 及西部的威远地区石英 和粘土含量逐渐降低 碳酸 盐岩含量逐渐升高 图5 说明水体自北东向南西 水体逐渐变浅 川东南地区钻井揭示 的优质页岩段 脆性矿物含量普遍 较高 有利于 页岩储层的后期压 裂改造 2 3 2 页岩储集空间类型 在页岩储层中 孔隙载体除了矿物或岩屑颗粒 杂基和胶结物之外 还有固态有机质 它是有机质孔 发育的主要载体 通过氩离子抛光扫描电镜观察分 析 五峰组一龙马溪组页岩储层样品的有机质 中发 育大量的微米一纳米级孔隙 储集空问可分为有机 质孔 无机孔和微裂缝 有机质孔包括 固体沥青 内 有机质孔 藻类体内有机质孔及生物碎屑 内有机质 孔 沥青内有机质孔为迁移有机质 在页岩成油阶段 以液态烃石油的形式充注到无机矿物孔隙 主要为 粒间孔隙 之中 J a r v i e e t a 1 2 0 0 7 单个有机质体 积越大 内部有机孔数量越多 孔径越大 连通性越 好 是页
