浅析川东北达州地区自流井组页岩气成藏条件

杨远萍

浅析川东北达州地区自流井组页岩气成藏条件

杨远萍

（四川省煤田地质局一三七队，四川 达州 635000）

本文通过野外调查、采样、实验测试及搜集大量资料等工作手段，获取关键的地球化学、物性参数等，对川东北达州地区中下侏罗统自流井组大安寨断和东岳庙段页岩气的成藏条件进行了综合分析研究。结果表明，区内页岩气的富集主要受泥页岩的有机碳含量、有机质热成熟度、生烃潜量及地层压力等因素控制，区内该组镜质体反射率Ro平均为1.005%、有机碳含量TOC平均为0.68%、生烃潜量平均为1.80mg/g，整体表现出研究区地化条件一般，但局部地区偏好，具备页岩气形成的有利条件；沉积相控制了页岩的物性特征及矿物组分特征，具备页岩气勘探开发及储层改造的必要条件。

川东北；达州；自流井组；页岩；储层

达州地区位于四川盆地川东北部，行政区属达州市（图1），近年来该区内中层、深层常规天然气获得重大突破，但对浅层的天然气研究较少，但是在常规天然气井钻遇浅层的录井、测井资料显示，自流井组大安寨段和东岳庙段有一定的油气显示，本文针对浅层中下侏罗统自流井组页岩气成藏条件进行分析研究，探索达州地区浅层页岩气资源潜力。

图1 研究区位置

1 区域地质特征

1.1 构造

达州地区位于上扬子陆块四川陆内盆地，跨南大巴山盖层逆冲带、川北压陷盆地、川中陆内拗陷盆地和华蓥山滑坡褶皱带四个四级构造单元。南大巴山盖层逆冲带发育一系列弧形构造形迹主要有石塘坝-添子城复背斜、井溪坝向斜、红花-龙洞背斜等；川北压陷盆地构造和断裂均发育规模小，不明显；川中陆内坳陷盆地构造简单，发育开阔低缓的背、向斜构造形迹，如税家槽背斜、丰乐场向斜、铁头垭背斜及太平寨背斜、渠县向斜等；华蓥山滑脱褶皱带构造复杂，发育华蓥山复式背斜、渡市向斜、铁山背斜、黄金口背斜、铁山—大竹向斜、铜锣峡背斜、亭子铺向斜、七里峡背斜、温泉井背斜、凉风垭背斜、明月峡背斜等多条背、向斜构造，断裂也发育较多，属达州地区重要成矿区带。

1.2 泥页岩分布特征

根据达州地区中下侏罗系自流井组野外露头及以往钻井显示，本次研究的自流井组两套暗色泥页岩在区内分布范围较广、连续稳定，中下侏罗统地层在研究区的北部南大巴山盖层逆冲带以北地区被剥蚀。研究区内自流井组两套暗色泥页岩厚度较大，其中东岳庙段暗色泥页岩厚度在0~40m之间，主体埋藏深度范围在1 200～2 800m，厚度大于30m的区域主要位于研究区南部和西部，分布范围较少，大安寨段暗色泥页岩厚度在0~90m之间，平均36.5m，主体埋藏深度范围在800～1600m之间，沉积中心位于宣汉以北区域，最大厚度达到90m左右，次沉积中心位于研究区南部—大竹东南部，最大厚度达40m左右，西南部偏中部地区厚度也达到40m左右。

1.3 沉积特征

在中下侏罗统东岳庙时期，受印支运动晚幕影响，川东北地区快速抬升之后构造活动相对稳定，研究区东北部发育了滨湖、浅湖沉积，主要表现为滨湖沉积；在马鞍山期的沉积水体逐步加深，大面积发育了滨浅湖亚相沉积，在平昌—罗江以西南向发育半深湖亚相沉积；大安寨时期基本继承了马鞍山时期的沉积格局，研究区竹峪—固军一线发育三角洲前缘沉积，向盆地内部过渡为前三角洲—浅湖—半深湖沉积，在浅湖的相对低能水动力带局部发育了浅湖泥灰沉积，在浅湖—半深湖区则主要发育大套泥页岩夹泥灰岩，在浅湖过渡带附近局部出现深灰色的薄介壳灰岩与薄层泥灰岩互层。该时期东北部物源供给加大，主要是受到南秦岭挤压推覆作用而影响米仓山—大巴山的缓慢抬升，使得该期大量沉积物从东北缘搬运至盆内。

2 有机地球化学特征

2.1 有机质类型

根据研究区内不同地区中下侏罗统自流井组大安寨段、东岳庙段样品的镜下显微组分及组成特征分析，结果表明两套暗色泥页岩的有机质类型主要为Ⅱ2型和Ⅲ型干酪根。

2.2 有机碳含量（TOC）

研究区内中下侏罗统自流井组不同地区黑色页岩样品的有机碳分析测试表明，页岩有机碳含量小于1%的样品数占分析总数的77%，有机碳含量大于1%的样品数量占分析总数的23%，其中有机碳含量大于2%的样品数仅占分析总数的8%（图2），这表明研究区该套页岩有机碳含量大于1%的分布较少，反映其原始生烃潜力较弱，且变化范围较大，一般为0.13%~2.62%，平均为0.62%。

图2 达州地区中下侏罗统样页岩有机碳含量分布直方图

2.3 热演化程度（Ro）

区内中下侏罗统自流井组不同地区黑色页岩样品有机质成熟度分析测试表明，成熟度一般为0.81%～1. 31%，平均为1.04%（图3），测试样品中Ro介于0.6%~1.0%之间的占46%，介于1.0%~2.0%之间的占54%。这表明整个研究区内两套暗色泥页岩热演化程度处于成熟—高成熟阶段，页岩处于生气高峰期。

图3 达州地区中下侏罗统自流井组各地区页岩样品成熟度分布直方图

2.4 生烃潜量

岩石热解参数分析的目的是定量检测岩石中的含烃量。其中总烃含量指S0、S1、S2的总和，S0为气态烃含量，代表C1-C7的轻烃含量；S1为游离烃含量，代表了已生成但未运移走的液态烃（C7以后）残留量；S2为干酪根可裂解生成的烃含量；S1+S2代表生烃潜量，可反映源岩的生烃能力。自流井组两套不同地区的有机质页岩样品岩石热解实验分析测试表明，其页岩生烃潜量一般为0.04~10.94 mg/g，平均为1.56mg/g，其中大于2 mg/g之间的占15%。表明这两套页岩的生烃潜量一般，局部稍好。

3 储层特征

3.1 泥页岩储层物性特征

研究区自流井组两套泥页岩储层物性较好，据不同区域野外样品测试结果显示两套暗色泥页岩孔隙度在3.51%~20.3%之间，平均为10.6%；从所有样品的分布频率上看，孔隙度分布在5%~10%之间的占全部样品的40%，分布在大于10%的则占全部样品的50%。渗透率主要分布在0.001 9~0.013md之间，平均0.007 9md，大部分样品的渗透率小于0.01md。样品中渗透率小于0.005md的占30%，分布在0.005~0.01md区间的占30%，分布在0.01~0.02md区间的占40%，没有大于0.02md的样品。

3.2 矿物成分

区内两套暗色泥页岩矿物成分主要以石英、碳酸盐和粘土矿物为主，长石次之，其中石英含量平均在27.1%、碳酸盐含量平均为13%、粘土矿物含量平均为48.8%，长石和黄铁矿等矿物含量所占比例较小。粘土矿物主要包括伊利石、高岭石、绿泥石和伊蒙混层等。

3.3 储集空间类型

区内泥页岩主要发育微、纳米级的孔隙，这是与常规储层的重要区别之一，同时也是制约页岩气有效勘探开发关键的因素。通过对该区页岩样品进行了高分辨率电镜扫描分析、薄片观察和矿物成分鉴定等实验，结合页岩剖面观察，发现研究区中生界页岩储层的储集空间类型主要包括孔隙和裂缝两大类，并按孔隙在页岩内的发育及其分布特征，将孔隙分为粒间孔、粒内孔和溶蚀孔3大类（图4）。

图4 达州地区自流井组两套暗色泥页岩孔隙特征

4 含气性特征

由于区内此前未做有页岩气工作，通过搜集常规天然气井资料分析表明，在钻遇自流井组两套泥页岩层段均有天然气显示，所以本次研究的油气显示特征主要是通过两套目的层段泥页岩样品的等温吸附实验展示。

为探讨达州地区中生界页岩的吸附性能，本文采用类似煤的高压等温吸附实验方法，使用美国的TER-TEK ISO-300型自动等温吸附仪，参照GB/T 19560-2004标准，在近似地层温度的条件下，对研究区中生界泥页岩样品进行等温吸附实验，建立吸附气量与压力、温度的关系模型。根据兰格缪尔等温吸附公式理论计算出表征泥页岩对试验气体的吸附特性的各项参数，并描绘出等温吸附曲线。

图5 达州地区中生界页岩等温吸附曲线

根据兰格缪尔等温吸附公式，在近似地层温度（30℃）和压力（10Mpa）条件下，自流井组页岩吸附气量（最大吸附能力）在0.17～1.74m3/t之间，平均为0.96 m3/t（图5）。表明这两套页岩的吸附能力一般，饱和吸附量达到1.74 m3/t。这与美国福特沃斯盆地Barnett页岩相比，吸附能力稍弱。

5 结论

1）研究区内构造条件复杂，在北部和东北部地层剥蚀严重，自流井组两套暗色泥页岩主要出露于研究区内背斜两翼区域，累计厚度约在30～120m之间，埋深最深达到2800m左右，均在4500m以浅，满足工业开采深度条件。

2）两套目次层有机质类型基本为干酪根Ⅱ2和少量Ⅲ型；有机碳含量局部含量>1.5%，基本沿沉积中心分布，热演化程度适中，处于成熟-高成熟期，生烃能力较强，矿物成分主要石英等脆性矿物含量平均达到45%以上，粘土矿物含量较高；泥页岩颗粒细小、致密，孔比表面积较大，均具有大孔发育较少、微孔发育较多，低孔隙度、低渗透率、喉道细、连通性差的特征。

3）区内自流井组两套目的层泥页岩段局部气显示活跃，储层物性较好，具有原来的储层特征，初步评价页岩气层局部发育较好的页岩气层，具备较好的勘探潜力。

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Simple Analysis of Shale Gas Formation Conditions in the Ziliujing Formation in Dazhou, Northeast Sichuan

YANG Yuan-ping

(No. 137 Geological Team, Sichuan Bureau of Coal Geology, Dazhou, Sichuan 635000)

Geochemical and geophysical data indicate that concentration of shale gas in the Ziliujing Formation in Dazhou was controlled by organic carbon content, maturity of organic matter, hydrocarbon potential of the argillutite and formation pressure. Reflectance of vitrinite (Ro) is 1.005%, organic carbon content is 0.68% and hydrocarbon potential is 1.8 mg/g. Sedimentary facies got the physical property and mineral composition of the shale under control. Therefore, the Ziliujing Formation in Dazhou hasthe necessary conditions for shale gas exploration and development and reservoir reformation.

northeast Sichuan; Dazhou; Ziliujing Formation; shale gas; reservoir

2018-09-25

杨远萍（1986-），女，四川江油人，工程师，主要从事固体矿产及油气地质工作

P618.130.2

A

1006-0995（2019）03-0407-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2019.03.012