黔北上二叠统龙潭组泥页岩含气性及影响因素分析＊

邓恩德

黔北上二叠统龙潭组泥页岩含气性及影响因素分析＊

邓恩德

（贵州省煤层气页岩气工程技术研究中心，贵州 贵阳 550081）

基于参数井岩心编录资料，结合气测录井、泥页岩现场含气量解析、有机地球化学、X-射线衍射分析、等温吸附等测试分析工作，对黔北金沙地区泥页岩含气特征及泥页岩吸附能力影响因素进行分析。结果表明，气测录井显示龙潭组泥页岩具有良好的含气性，泥页岩现场解析总含气量较高，介于0.82～2.52 m3/t，平均为 1.38 m3/t；泥页岩吸附气含量为1.50～3.28 m3/t，平均为2.16 m3/t，具有良好的吸附性能；龙潭组泥页岩的吸附气含量与TOC、黏土矿物、石英含量呈正相关关系，影响程度依次递减，与有机质成熟度先呈正相关再转为负相关。

黔北；龙潭组；页岩气；吸附性能

页岩气是一种自生自储的非常规天然气[1]。根据泥页岩沉积特点，可以划分为海相页岩气、陆相页岩气及海陆过渡相页岩气。目前，海相页岩气已经获得重大突破，相继在四川长宁-威远、重庆涪陵、云南昭通等地实现工业开发[2]，陆相页岩气在鄂尔多斯盆地延长组获得工业气流[3]，海陆过渡相龙潭组页岩气进展相对缓慢，只开展了一些前期研究工作，暂未获得重大突破。本文以黔北金沙地区海陆过渡相龙潭组为研究对象，基于实施的参数井资料，结合气测录井、现场解析、地化测试、X-射线衍射分析、等温吸附等实验结果，开展泥页岩含气特性研究，并分析其影响因素，以期深化对该地区海陆过渡相页岩气含气特征的认识。

1 地质概况与采样

研究区主要以发育北北东、北东向褶皱和断裂为特征，自中二叠世以来，形成了一套海陆过渡相龙潭组地层[4]。岩性主要为泥页岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩及煤层，纵向上可见泥页岩、砂岩、煤层频繁交替出现。由于野外露头样品遭受风化剥蚀严重，难以反映页岩层系实际情况，需要结合参数井钻井资料及钻井岩心样品进行研究工作。

本文基于金沙地区实施的龙潭组参数井JC1井相关钻井资料，结合获取的实验数据开展龙潭组泥页岩含气性研究，并分析其影响因素。

2 泥页岩含气特性

2.1 气测录井

研究区实施的参数井JC1井龙潭组煤系地层厚度约 130 m，从气测录井分析结果可以看出，龙潭组层段煤层和砂泥岩气测显示出较大的差异，煤层气测全烃值和甲烷值明显高于砂泥岩，其中煤层的全烃值为2.85%～14.48%，平均为8.55%；甲烷值为1.05%～11.33%，平均为6.26%；砂泥岩气测全烃值为0.17%～12.04%，平均为5.18%；气测甲烷值为0.03%～10.06%，平均为3.08%。整体而言，龙潭组气测显示结果较好。

2.2 现场解析

现场解析是反映目的层系含气性最直观的方法，它通过模拟地层温度条件来反映泥页岩（砂岩）的含气性特征。现场解析总含气量包括三部分，即解吸气、损失气、残余气，解吸气和残余气可以通过仪器测试直接获取，损失气需要通过USBM直线法和多项式曲线法进行线性回归求得。

本次测试共取7个泥页岩（含粉砂质泥岩）样品进行现场解析实验，经计算解吸气含量加回推损失气量以及实验测得残余气量，得到总含量为0.82～2.52 m3/t，平均为 1.38 m3/t，整体含气量较高。共取14个粉砂岩（含泥质粉砂岩）样品进行现场解析实验，经计算解吸气含量加回推损失气量以及实验测得残余气量，得到总含量为0.32～1.45 m3/t，平均为0.81 m3/t，整体含气量中等偏低。

2.3 等温吸附

JC1井泥页岩样品等温吸附曲线如图1所示。等温吸附实验能够反映泥页岩的吸附性能，通过图1可以看出，泥页岩吸附气含量为1.50～3.28 m3/t，平均为2.26 m3/t。整体上表现出具有良好的吸附性能。

3 泥页岩含气性影响因素

页岩气的含气量主要包括吸附气、游离气。龙潭组矿物成分主要为黏土矿物和石英，黏土矿物含量高，其气体赋存状态主要为吸附气。因此主要通过分析泥页岩饱和吸附量的影响因素来分析龙潭组页岩气含气性的影响因素，泥页岩吸附性能的影响因素很多，主要包括有机碳含量（TOC）、有机质成熟度（Ro）、矿物成分等。

龙潭组有机碳含量（TOC）与吸附气量关系如图2所示。龙潭组泥页岩TOC含量普遍较高，为0.56%～9.58%，平均为3.97%。TOC含量与页岩饱和吸附气含量之间呈良好的正相关关系，相关系数大，从图2可以看出TOC含量越高，泥页岩的饱和吸附量越大。有机碳含量是影响泥页岩吸附能力最重要的一个因素。有机质成熟度（Ro）对页岩的吸附能力同样有着一定的影响，主要表现为吸附气含量随着Ro的增加先逐渐增加，到达一定值时再逐渐减小。

图1 JC1井泥页岩样品等温吸附曲线

图2 龙潭组有机碳含量（TOC）与吸附气量关系

龙潭组泥页岩的矿物成分主要为黏土矿物、石英、少量的长石、方解石等，黏土矿物含量高。矿物成分对泥页岩饱和吸附气量有较大的影响。黏土矿物成分以伊/蒙间层矿物、伊利石为主，其次为绿泥石，含少量的高岭石和蒙皂石，黏土矿物成分的差异性影响其吸附性能，不同成分吸附性能由高到低依次为：蒙皂石、伊/蒙混层、高岭石、绿泥石、伊利石[5]。

通过研究证明，黏土矿物和石英矿物含量均与吸附气含量呈良好的正相关关系，即黏土矿物含量越高其吸附性能越好，石英矿物越高其吸附性能亦越好，正相关系数黏土矿物大于石英，可以看出黏土矿物对吸附能力的影响要高于石英矿物。

4 结论

黔北上二叠统龙潭组气测录井显示出良好的含气性，气测全烃值为0.17%～12.04%，平均为5.18%，气测甲烷值为0.03%～10.06%，平均为3.08%；现场解析实验结果显示泥页岩总含气量较高，为0.82～2.52 m3/t，平均为1.38 m3/t，泥质粉砂岩总含气量中等偏低，为0.32～1.45 m3/t，平均为0.81 m3/t；等温吸附结果显示泥页岩具有良好的吸附性能，泥页岩吸附含气量为1.50～3.28 m3/t，平均为2.26 m3/t。龙潭组泥页岩吸附性能的影响因素多样，主要包括TOC、Ro、黏土矿物含量、石英含量等。有机碳含量是影响泥页岩吸附性能最为重要的因素，有机碳含量与饱和吸附量呈正相关关系，相关系数大；有机质成熟度对饱和吸附气含量表现为先增后减；黏土矿物和石英含量均与饱和吸附量呈正相关关系，但黏土矿物影响更大。

［1］张金川，金之钧，袁明生.页岩气成藏机理和分布［J］.天然气工业，2004（7）：15-18.

［2］马永生，蔡勋育，赵培荣.中国页岩气勘探开发理论认识与实践［J］.石油勘探与开发，2018，45（4）：561-574.

［3］王香增，范柏江，张丽霞，等.陆相页岩气的储集空间特征及赋存过程——以鄂尔多斯盆地陕北斜坡构造带延长探区延长组长7段为例［J］.石油与天然气地质，2015（4）：651-658.

［4］贵州省地矿局.贵州省区域地质志［M］.北京：地质出版社，1987.

［5］党伟，张金川，黄潇，等.陆相页岩含气性主控地质因素——以辽河西部凹陷沙河街组三段为例［J］.石油学报，2015（12）：1516-1530.

P618.13

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.02.026

2095－6835（2020）02－0078－02

邓恩德（1990—），男，湖南邵阳人，硕士研究生，工程师，研究方向为非常规油气资源勘查及评价。

中国地质调查局资助项目（编号：12120114020201-05）

〔编辑：严丽琴〕