普光地区中侏罗统自流井组大安寨段页岩气资源潜力分析

桂 红

（中国石化中原油田分公司勘探开发研究院，河南 濮阳 457000）

0 引言

页岩气作为一种非常规资源，已经得到众多油气公司、科研机构与高等院所的广泛关注。随着我国页岩气商业开发的陆续成功，陆相页岩油气、海陆过渡相页岩气也逐渐受到众多非常规油气工作者的青睐[1-2]。普光地区下侏罗统发育一套陆相自流井组大安寨段地层，泥页岩分布范围比较广，基本全区都分布，而且发育十分稳定，具备良好的勘探开发地质条件，但是目前我国大部分学者对普光地区下侏罗统陆相页岩气的研究工作进展缓慢、程度不是十分深入，因此对该地区下侏罗统陆相页岩气资源潜力进行分析与研究是一项十分迫切和重要的工作。

本文研究工区为普光探区，位于四川盆地川东北地区川东断褶带东北段，目标层位是下侏罗统自流井组大安寨段。通过对大安寨段泥页岩的储层特征进行分析与研究，以此为基础对该层段的页岩气资源潜力进行初步评价，从而为该地区下步页岩气勘探开发提供一定的技术支撑和参考。

1 区域地质背景

研究工区位于四川盆地的东北部，从构造上而言，位于川东断褶带的东北地区，为大巴山褶皱冲断带的双重叠加构造区，在地质地貌上主要由一系列轴面倾向南东或北西的背、向斜及与之平行的断裂组成，具有“三隆三坳”的构造格局，呈NNE和NE向展布[2-3]。

研究工区的下侏罗统自流井组陆相暗色泥页岩发育比较好，分布在3个层段：①东岳庙段；②大安寨段；③珍珠冲段的上部，其中第二段发育比较好，而且分布面积非常大，另外，中部大二亚段的页岩发育也十分稳定，厚度大约为15-25m。

2 含气页岩分布

根据研究工区目的层的野外露头及过路井全烃分析可以看出，暗色泥页岩分布面积十分大，而且全区发育也比较稳定。大安寨段暗色泥页岩的分布十分稳定，连续性比较好，厚度大约为35-45m；大一亚段以互层为主，岩性主要有2种：①暗色泥页岩；②灰色介壳灰岩，页岩分布的面积比较小，而且连续性较差，也不是很稳定，同时累积厚度也比较小，大约为10-15m，仅分布于普光地区南部雷音铺构造带；大二亚段黑色页岩纵向发育连续、平面展不稳定、连续，累积厚度介于15-25m之间，最大厚度27.5m，自北向南逐渐增厚。受到隆洼相间格局控制，向斜区大安寨段埋深普遍在2300-3600m，高陡带大安寨段埋深普遍在500-2300m之间。

3 含气页岩地化特征

3.1 页岩有机质丰度

沉积环境控制了岩石中有机质丰度高低，有机碳高值区往往代表了沉积中心，发育有大套、厚层的灰黑色-黑色页岩。在湖泊沉积环境中，半深湖-深湖相是灰黑色页岩发育的有利相带[2-3]。有机质丰度不但是烃源岩生烃能力的评价指标，而且是对页岩气有利区以及有利层段进行优选的重要指标。对目的层段的泥页岩有机碳含量进行分析，结果如表1（P291）所示。从表中可知：有机碳含量位于1.0-2.0%之间的样品比例大于45%，有机碳含量大于2.0%的样品比例达到15%。页岩有机碳含量约为0.15-2.48%，平均为1.04%，属于中等烃源岩，原始生烃的潜力也比较好。按根据国标：GB/T 31483-2015，普光地区大安寨段大二亚段为页岩气发育有利层段（图1，291）。

表1 泥页岩与Barnett页岩矿物组成对比表

图1 有机碳含量频率直方图

3.2 有机质类型及成熟度

如果泥页岩的母质来源、有机质类型、热演化阶段都不相同，而有机质丰度一致，其生烃潜力以及产物性质都存在非常大的差异[3-4]。因此，要想科学认识页岩气的资源潜力，就应该对页岩层段的有机质类型和热演化程度进行分析与评价。一般而言，有机质类型的评价方法为干酪根显微组成分析测试法。结合样品测试的结果，大安寨段暗色泥页岩的有机质类型主要分为 3种：①Ⅱ1型（占比20%）；②Ⅱ2型（占比72%）；③Ⅲ型，生油气能力较强。

镜质体反射率（Ro）是一种十分常用的标定烃源岩热演化程度的重要指标，同时也是一种页岩气地质评价的重要指标[3-4]。根据样品测试的结果可知，大安寨段镜质体反射率（Ro）位于1.95-2.13%之间，平均为2.01%，位于高成熟-过成熟演化阶段。

4 含气页岩矿物特征

在暗色泥页岩及其薄夹层中，页岩气主要的存在形式有2种：①吸附态；②游离态。前者大部分都吸附于黏土矿物、有机质的表面，后者大部分赋存于各种孔隙、微裂缝之中。对于页岩储层而言，商业性页岩气藏受到多种因素的影响，如甲烷吸附性能、孔隙类型以及裂缝发育情况等，页岩的矿物成分在很大程度上可以直接决定页岩气藏的丰度[4-5]。

海相龙马溪组页岩气勘探开发实践表明，有机质具备较大的微孔隙体积，且有机质含量通常与微孔（孔径<2nm）呈正相关性，对页岩气的吸附性能也具有非常大的影响；而脆性矿物常常决定了岩石的可压裂性，并且在压裂改造过程中容易形成诱导缝、增大压裂体积，进而提高页岩气藏的渗流能力，从而达到有效开发页岩气藏的目的。因此，页岩储层的矿物成分分析对页岩气的富集条件、资源评价以及压裂改造措施评价均具有一定的辅助作用。

根据大安寨段X衍射实验分析结果可知，该套页岩矿物的主要组成为黏土矿物，石英及碳酸盐次之，还存在比较少的长石、黄铁矿等物质，整体来看，大安寨段页岩碳酸盐含量+长英质矿物含量超过50%，具备较好的压裂改造条件（表1）。根据Barnett页岩的开发经验可知，页岩气层脆性矿物的含量>50%通常可以获得比较好的压裂改造效果和较高的产能水平，因此对比而言，普光地区大安寨段页岩压裂的潜力比较好。

5 结论

（1）普光地区自流井组大安寨段主要发育两套暗色页岩：①大一亚段；②大二亚段，页岩的连续厚度>15m的分布面积比较大，并且往南页岩的厚度逐渐增大，向斜区的埋藏深度主要为2300-3700m。

（2）大二亚段的总有机碳含量平均为1.04%，最高可达2.48%，属于中等烃源岩，有机质类型主要为II型，镜质体反射率（Ro）平均为2.01%，处于高成熟-过成熟的演化阶段，具有良好的页岩气勘探潜力。

（3）大安寨段页岩中脆性矿物含量平均为61%，矿物类型主要有2种：①石英；②碳酸盐矿物，黏土矿物的含量平均为35%，具有比较好的压裂潜力。