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西昌盆地白果湾组泥页岩储层特征及主控因素

客昆 秦建华 牟必鑫 陈杨 魏洪刚 周家云 龚大兴 赖杨 赵安坤 刘治成 客达

客昆, 秦建华, 牟必鑫, 陈杨, 魏洪刚, 周家云, 龚大兴, 赖杨, 赵安坤, 刘治成, 客达. 西昌盆地白果湾组泥页岩储层特征及主控因素[J]. 沉积学报, 2023, 41(2): 619-632. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2021.097
引用本文: 客昆, 秦建华, 牟必鑫, 陈杨, 魏洪刚, 周家云, 龚大兴, 赖杨, 赵安坤, 刘治成, 客达. 西昌盆地白果湾组泥页岩储层特征及主控因素[J]. 沉积学报, 2023, 41(2): 619-632. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2021.097
QIE Kun, QIN JianHua, MOU BiXin, CHEN Yang, WEI HongGang, ZHOU JiaYun, GONG DaXing, LAI Yang, ZHAO AnKun, LIU ZhiCheng, QIE Da. Properties and Main Influences of Mud Shale Reservoir in the Baiguowan Formation, Xichang Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2023, 41(2): 619-632. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2021.097
Citation: QIE Kun, QIN JianHua, MOU BiXin, CHEN Yang, WEI HongGang, ZHOU JiaYun, GONG DaXing, LAI Yang, ZHAO AnKun, LIU ZhiCheng, QIE Da. Properties and Main Influences of Mud Shale Reservoir in the Baiguowan Formation, Xichang Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2023, 41(2): 619-632. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2021.097

西昌盆地白果湾组泥页岩储层特征及主控因素

doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2021.097
详细信息
    作者简介:

    客昆,男,1987年出生,硕士,工程师,沉积地质、非常规油气资源评价,E-mail: 907775446@qq.com

    通讯作者:

    秦建华,男,研究员,沉积地质、地球化学,E-mail: 913473816@qq.com

  • 中图分类号: P618.13

Properties and Main Influences of Mud Shale Reservoir in the Baiguowan Formation, Xichang Basin

  • 摘要: 海陆过渡相富有机质泥页岩已在国内多个区块取得重要突破,以西昌盆地上三叠统白果湾组富有机质泥页岩为研究对象,基于岩性特征,运用铸体薄片观察、厚度对比、有机地化、全岩X射线衍射、孔隙度、渗透率、扫描电镜、高压压汞、低温N2吸附等技术手段,综合分析西昌盆地上三叠统泥页岩储层特征及其主控因素。结果表明:西昌盆地上三叠统白果湾组富有机质泥页岩有机碳含量介于0.3%~2.21%,平均为1.02%,有机质类型为Ⅱ2型和Ⅲ型;有机质成熟度介于1.02%~3.87%。富有机质泥页岩的厚度介于30~110 m,脆性矿物含量较高,为11%~77%,平均为40.5%。孔隙度介于1.28%~9.02%,平均为4.03%,渗透率在(0.001 7~0.146)×10-3 μm2之间,平均为0.03×10-3 μm2。比表面积介于6.25~13.7 m2/g,平均为10.17 m2/g,平均孔径为6.66~9.79 nm。有机碳含量与孔隙度具正相关性,研究区内泥页岩有机质演化程度分布不均,孔隙度与有机质成熟度之间具有正相关性,脆性矿物含量与孔隙度之间具微弱的正相关性,黏土矿物含量与孔隙度之间具有微弱的负相关性。总体而言,西昌盆地上三叠统白果湾组富有机质泥页岩储层具有良好的页岩气基础地质条件,具有较大的勘探与开发潜力。
  • 图  1  研究区上三叠统白果湾组采样点及综合柱状图

    Figure  1.  Sample collection points and comprehensive histogram of the Upper Triassic Baiguowan Formation in the study area

    Fig.1

    图  2  研究区上三叠统白果湾组地层厚度对比图[18]

    Figure  2.  Stratum thickness correlation diagram of the Upper Triassic Baiguowan Formation in the study area[18]

    Fig.2

    图  3  研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩矿物组分三角图

    Figure  3.  Triangle diagram of mineral components in organic⁃rich shale of the Upper Triassic Baiguowan Formation in the study area

    Fig.3

    图  4  研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩黏土矿物分布图

    Figure  4.  Clay mineral distribution map for organic⁃rich shale in the Upper Triassic Baiguowan Formation in the study area

    Fig.4

    图  5  研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩粒间孔扫描电镜图

    (a)TLMP菱铁矿粒间孔;(b)YMLDP钠长石颗粒与黏土矿物之间的粒缘孔、缝;(c)ZGJP片状伊利石集合体发育的层间缝

    Figure  5.  SEM image of intergranular pore in organic⁃rich shale of the Upper Triassic Baiguowan Formation in the study area

    Fig.5

    图  6  研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩粒内孔扫描电镜图

    (a)YMLDP溶蚀孔;(b)YMLDP钠长石颗粒溶蚀孔具平直边缘;(c)MCQP黄铁矿铸模孔(团窝状黄铁矿集中分布,部分黄铁矿晶粒遭受溶蚀)

    Figure  6.  SEM image of intergranular pore in organic⁃rich shale in the Upper Triassic Baiguowan Formation in the study area

    Fig.6

    图  7  研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩有机质孔扫描电镜图

    (a)ZD1井,855.50 m,有机质孔;(b)ZD1井,766.45 m,有机质孔;(c)ZGJP有机质孔

    Figure  7.  SEM image of organic pores in Upper Triassic organic⁃rich shale in the Baiguowan Formation in the study area

    Fig.7

    图  8  研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩微裂缝发育特征

    (a)YMLP被方解石充填的微裂缝;(b)ZGJP被石英及有机质充填的微裂缝;(c)YZHP被方解石充填的微裂缝

    Figure  8.  Microfracture development in organic⁃rich shale of the Upper Triassic Baiguowan Formation in the study area

    Fig.8

    图  9  研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩压汞曲线与孔径关系图

    Figure  9.  Mercury injection curve vs. pore size for organic⁃rich shale of the Upper Triassic Baiguowan Formation in the study area

    Fig.9

    图  10  研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩比表面积随孔径变化关系图

    Figure  10.  Specific surface area vs. pore size in organic⁃rich shale of the Upper Triassic Baiguowan Formation in the study area

    Fig.10

    图  11  研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩沉积特征

    (a)ZGJP黑色粉砂质泥岩;(b)ZD1井,871.55 m,植物叶片化石;(c)团窝状黄铁矿零星分布于黑色粉砂质泥岩中

    Figure  11.  Sedimentary characteristics of the Upper Triassic Baiguowan Formation organic⁃rich shale in the study area

    Fig.11

    图  12  有机碳含量与孔隙比表面积、孔隙体积关系图

    Figure  12.  Relationships between organic carbon content and pore specific surface area and pore volume

    Fig.12

    图  13  孔隙度与有机碳含量、成熟度、脆性矿物含量、黏土矿物含量关系

    (a)孔隙度与有机碳含量关系;(b)孔隙度与有机质成熟度关系;(c)孔隙度与脆性矿物含量关系;(d)孔隙度与黏土矿物含量关系

    Figure  13.  Relationships between porosity and organic carbon content, maturity, brittle mineral content and clay mineral content

    Fig.13

    表  1  研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩有机地化数据

    样品编号显微组分含量/%干酪根数(TI)干酪根类型TOC/%Ro/%
    腐泥组壳质组镜质组惰质组
    NNBP069~7773.017~2420.506~76.509.5~19.814.6520.68~1.030.862.96~2.972.97
    TLMP055~6357.529~3532.758~1811.75-9.5~-1.8-5.552/Ⅲ1.11~-1.641.351.82~2.132.02
    AEP052~5855.529~3733.757~1410.75-13.5~-4.3-8.350.59~1.40.991.69~2.411.99
    EEGP063~7165.524~2926.755~107.751.3~12.54.9621.13~1.541.411.02~1.551.22
    TDP062~7065.525~3128.005~76.000.8~11.36.0521.02~1.131.081.05~1.101.08
    YMPM082~8985.55~97.006~97.5025.3~-34.830.0520.76~1.010.893.85~3.873.86
    YGP072~7574.018~2019.006~87.0013.0~17.315.7720.41~1.280.911.14~1.751.41
    HQWP0~206.769~8980.01~31.3010~1512.0023.8~43.834.0020.33~2.091.032.49~2.702.61
    HZHBP049~5953.629~4035.209~1411.20-17~-4.4-10.860.3~2.210.921.36~2.421.88
    注:73为平均值。
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    表  2  研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩氮气吸附法测量孔隙结构数据

    剖面名称样品编号BET孔隙比表面积/(m2/g)BJH孔隙比孔容/(cm3/g)BET孔隙直径/nm
    NNBPNNBP-410.620.0259.41
    NNBP-37.170.0168.75
    NNBP-213.690.0308.57
    ZBYGPZBYGP-412.930.0207.21
    ZBYGP-38.340.0208.46
    ZGJPZGJP-410.070.0228.44
    ZGJP-36.250.0169.79
    ZGJP-28.300.0136.97
    ZGJP-113.700.0216.66
    DBCPDBCP-39.040.0198.56
    DBCP-211.780.0237.83
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  • [1] 邹才能,董大忠,王社教,等. 中国页岩气形成机理、地质特征及资源潜力[J]. 石油勘探与开发,2010,37(6):641-653.

    Zou Caineng, Dong Dazhong, Wang Shejiao, et al. Geological characteristics, formation mechanism and resource potential of shale gas in China[J]. Petroleum Exploration and Development, 2010, 37(6): 641-653.
    [2] Bowker K A. Barnett shale gas production, Fort Worth Basin: Issues and discussion[J]. AAPG Bulletin, 2007, 91(4): 523-533.
    [3] 张大伟,李玉喜,张金川,等. 全国页岩气资源潜力调查评价[M]. 北京:地质出版社,2012:1-135.

    Zhang Dawei, Li Yuxi, Zhang Jinchuan, et al. Investigation and evaluation of shale gas resource potential in China [M]. Beijing: Geological Publishing House, 2012: 1-135.
    [4] 康玉柱. 中国非常规泥页岩油气藏特征及勘探前景展望[J]. 天然气工业,2012,32(4):1-5.

    Kang Yuzhu. Characteristics and exploration prospect of unconventional shale gas reservoirs in China[J]. Natural Gas Industry, 2012, 32(4): 1-5.
    [5] 邹才能,董大忠,杨桦,等. 中国页岩气形成条件及勘探实践[J]. 天然气工业,2011,31(12):26-39.

    Zou Caineng, Dong Dazhong, Yang Hua, et al. Conditions of shale gas accumulation and exploration practices in China[J]. Natural Gas Industry, 2011, 31(12): 26-39.
    [6] 郭彤楼. 涪陵页岩气田发现的启示与思考[J]. 地学前缘,2016,23(1):29-43.

    Guo Tonglou. Discovery and characteristics of the Fuling shale gas field and its enlightenment and thinking[J]. Earth Science Frontiers, 2016, 23(1): 29-43.
    [7] Ross D J K, Bustin R M. Characterizing the shale gas resource potential of Devonian-Mississippian Strata in the western Canada sedimentary basin: Application of an integrated formation evaluation[J]. AAPG Bulletin, 2008, 92(1): 87-125.
    [8] Loucks R G, Reed R M, Ruppel S C, et al. Morphology, genesis, and distribution of nanometer-scale pores in siliceous mudstones of the Mississippian Barnett shale[J]. Journal of Sedimentary Research, 2009, 79(12): 848-861.
    [9] Chalmers G R L, Bustin R M, Power I M. Characterization of gas shale pore systems by porosimetry, pycnometry, surface area, and field emission scanning electron microscopy transmission electron microscopy image analyses: Examples from the Barnett, Woodford, Haynesville, Marcellus, and Doig Units[J]. AAPG Bulletin, 2012, 96(6): 1099-1119.
    [10] 田巍,彭中勤,白云山,等. 湘中涟源凹陷石炭系测水组页岩气成藏特征及勘探潜力[J]. 地球科学,2019,44(3):939-952.

    Tian Wei, Peng Zhongqin, Bai Yunshan, et al. Reservoir characteristics and exploration potential of Lower Carboniferous shale gas in Lianyuan Sag, central Hunan[J]. Earth Science, 2019, 44(3): 939-952.
    [11] 王庆波,刘若冰,魏祥峰,等. 陆相页岩气成藏地质条件及富集高产主控因素分析:以元坝地区为例[J]. 断块油气田,2013,20(6):698-703.

    Wang Qingbo, Liu Ruobing, Wei Xiangfeng, et al. Geologic condition of shale gas accumulation in continental facies and main controlling factors of enrichment and high production: Taking Yuanba district as an example[J]. Fault-Block Oil & Gas Field, 2013, 20(6): 698-703.
    [12] 叶军,曾华盛. 川西须家河组泥页岩气成藏条件与勘探潜力[J]. 天然气工业,2008,28(12):18-25.

    Ye Jun, Zeng Huasheng. Pooling conditions and exploration prospect of shale gas in Xujiahe Formation in Western Sichuan Depression[J]. Natural Gas Industry, 2008, 28(12): 18-25.
    [13] 周德华,焦方正. 页岩气“甜点”评价与预测:以四川盆地建南地区侏罗系为例[J]. 石油实验地质,2012,34(2):109-114.

    Zhou Dehua, Jiao Fangzheng. Evaluation and prediction of shale gas sweet spots: A case study in Jurassic of Jiannan area, Sichuan Basin[J]. Petroleum Geology & Experiment, 2012, 34(2): 109-114.
    [14] 王永炜,高胜利,高潮. 鄂尔多斯盆地延长探区陆相页岩气勘探[J]. 地质科技情报,2014,33(6):88-98.

    Wang Yongwei, Gao Shengli, Gao Chao. Continental shale gas exploration and discussion on issues related to geological theory in Yanchang exploration area, Ordos Basin[J]. Geological Science and Technology Information, 2014, 33(6): 88-98.
    [15] 王香增,高胜利,高潮. 鄂尔多斯盆地南部中生界陆相页岩气地质特征[J]. 石油勘探与开发,2014,41(3):294-304.

    Wang Xiangzeng, Gao Shengli, Gao Chao. Geological features of Mesozoic continental shale gas in south of Ordos Basin, NW China[J]. Petroleum Exploration and Development, 2014, 41(3): 294-304.
    [16] 姜呈馥,程玉群,范柏江,等. 陆相页岩气的地质研究进展及亟待解决的问题:以延长探区上三叠统延长组长7段页岩为例[J]. 天然气工业,2014,34(2):27-33.

    Jiang Chengfu, Cheng Yuqun, Fan Bojiang, et al. Progress in and challenges to geologic research of terrestrial shale in China: A case study from the 7th member of the Upper Triassic Yanchang Fm in the Yanchang exploration block, Ordos Basin[J]. Natural Gas Industry, 2014, 34(2): 27-33.
    [17] 何建华,丁文龙,李瑞娜,等. 黄骅坳陷中区和北区沙河街组陆相页岩气形成条件及资源潜力[J]. 油气地质与采收率,2016,23(1):22-30.

    He Jianhua, Ding Wenlong, Li Ruina, et al. Forming condition of the continental shale gas of Shahejie Formation in the central-north Huanghua Depression and its resource prospect[J]. Petroleum Geology and Recovery Efficiency, 2016, 23(1): 22-30.
    [18] 杨威,魏国齐,金惠,等. 西昌盆地上三叠统白果湾组沉积相与油气勘探前景[J]. 天然气工业,2020,40(3):13-22.

    Yang Wei, Wei Guoqi, Jin Hui, et al. Sedimentary facies and oil and gas exploration prospect of the Upper Triassic Baiguowan Formation in the Xichang Basin[J]. Natural Gas Industry, 2020, 40(3): 13-22.
    [19] 唐勇,覃建雄. 四川西昌盆地三叠系沉积环境分析[J]. 四川地质学报,2007,27(2):92-95.

    Tang Yong, Qin Jianxiong. Research on Triassic sedimentary environment in the Xichang Basin, Sichuan[J]. Acta Geologica Sichuan, 2007, 27(2): 92-95.
    [20] 客昆,秦建华,牟必鑫,等. 西昌盆地上三叠统白果湾组富有机质泥页岩沉积岩相古地理与孔隙特征[J]. 沉积与特提斯地质,2020,40(3):140-150.

    Kun Qie, Qin Jianhua, Mou Bixin, et al. Sedimentary lithofacies paleogeography and pore characteristics of the organic-rich mud shale of the Upper Triassic Baiguwan Formation in Xichang Basin[J]. Sedimentary Geology and Tethyan Geology, 2020, 40(3): 140-150.
    [21] 刘树根,李国蓉,郑荣才. 西昌盆地油气保存条件研究[J]. 成都理工大学学报(自然科学版),2004,31(6):575-581.

    Liu Shugen, Li Guorong, Zheng Rongcai. Study on petroleum maintenance condition in Xichang Basin, China[J]. Journal of Chengdu University of Technology (Science & Technology Edition), 2004, 31(6): 575-581.
    [22] 于炳松. 页岩气储层的特殊性及其评价思路和内容[J]. 地学前缘,2012,19(3):252-258.

    Yu Bingsong. Particularity of shale gas reservoir and its evaluation[J]. Earth Science Frontiers, 2012, 19(3): 252-258.
    [23] 刘丽华,徐强,范明祥. 西昌盆地构造特征和含油气条件分析[J]. 天然气工业,2003,23(5):34-38.

    Liu Lihua, Xu Qiang, Fan Mingxiang. Structural features and oil-gas bearing conditions in Xichang Basin[J]. Natural Gas Industry, 2003, 23(5): 34-38.
    [24] 刘树根,李国蓉,郑荣才. 西昌盆地上三叠统储层特征研究[J]. 天然气工业,2004,24(2):14-17.

    Liu Shugen, Li Guorong, Zheng Rongcai. Research on the reservoir characteristics of Upper Triassic in Xichang Basin[J]. Natural Gas Industry, 2004, 24(2): 14-17.
    [25] 王运生,李云岗. 西昌盆地的形成与演化[J]. 成都理工学院学报,1996,23(1):85-90.

    Wang Yunsheng, Li Yungang. Formation and evolution of the Xichang Basin[J]. Journal of Chengdu Institute of Technology, 1996, 23(1): 85-90.
    [26] Liu S G, Luo Z L, Dai S L, et al. The uplift of the Longmenshan Thrust Belt and subsidence of the west Sichuan Foreland Basin[J]. Acta Geologica Sinica, 1996, 9(1): 16-26.
    [27] Chalmers G R L, Bustin R M. Lower Cretaceous gas shales in northeastern British Columbia, Part I: Geological controls on methane sorption capacity[J]. Bulletin of Canadian Petroleum Geology, 2008, 56(1): 1-21.
    [28] 董大忠,邹才能,李建忠,等. 页岩气资源潜力与勘探开发前景[J]. 地质通报,2011,30(2/3):324-336.

    Dong Dazhong, Zou Caineng, Li Jianzhong, et al. Resource potential, exploration and development prospect of shale gas in the whole world[J]. Geological Bulletin of China, 2011, 30(2/3): 324-336.
    [29] 陈更生,董大忠,王世谦,等. 页岩气藏形成机理与富集规律初探[J]. 天然气工业,2009,29(5):17-21.

    Chen Gengsheng, Dong Dazhong, Wang Shiqian, et al. A preliminary study on accumulation mechanism and enrichment pattern of shale gas[J]. Natural Gas Industry, 2009, 29(5): 17-21.
    [30] 李延钧,刘欢,张烈辉,等. 四川盆地南部下古生界龙马溪组页岩气评价指标下限[J]. 中国科学(D辑):地球科学,2013,43(7):1088-1095.

    Li Tingjun, Liu Huan, Zhang Liehui, et al. Lower limits of evaluation parameters for the Lower Paleozoic Longmaxi shale gas in southern Sichuan province[J]. Science China (Seri. D): Earth Sciences, 2013, 43(7): 1088-1095.
    [31] 龙鹏宇,张金川,唐玄,等. 泥页岩裂缝发育特征及其对页岩气勘探和开发的影响[J]. 天然气地球科学,2011,22(3):525-532.

    Long Pengyu, Zhang Jinchuan, Tang Xuan, et al. Feature of muddy shale fissure and its effect for shale gas exploration and development[J]. Natural Gas Geoscience, 2011, 22(3): 525-532.
    [32] Martineau D F. History of the Newark East field and the Barnett shale as a gas reservoir[J]. AAPG Bulletin, 2007, 91(4): 399-403.
    [33] Ambrose R J, Hartman R C, Diaz-Campos M, et al. New pore-scale considerations for shale gas in place calculations[C]//Presented at the SPE unconventional gas conference. Pittsburgh, Pennsylvania, USA: SPE, 2010: 1-15.
    [34] 陈尚斌,朱炎铭,王红岩,等. 川南龙马溪组页岩气储层纳米孔隙结构特征及其成藏意义[J]. 煤炭学报,2012,37(3):438-444.

    Chen Shangbin, Zhu Yanming, Wang Hongyan, et al. Structure characteristics and accumulation significance of nanopores in Longmaxi shale gas reservoir in the southern Sichuan Basin[J]. Journal of China Coal Society, 2012, 37(3): 438-444.
    [35] 李昂,石文睿,袁志华,等. 涪陵页岩气田焦石坝海相页岩气富集主控因素分析[J]. 非常规油气,2016,3(1):27-34.

    Li Ang, Shi Wenrui, Yuan Zhihua, et al. Main factors controlling marine shale gas accumulation in Jiaoshiba shale gas field of Fuling area[J]. Unconventional Oil & Gas, 2016, 3(1): 27-34.
    [36] 戴方尧. 川东—湘西地区龙马溪组与牛蹄塘组页岩孔隙与页岩气赋存机理研究[D]. 武汉:中国地质大学,2018.

    Dai Fangyao. The study of pores characteristics and shale gas occurrence of Longmaxi and Niutitang Formation in east of Sichuan and west of Hunan area[D]. Wuhan: China University of Geosciences, 2018.
    [37] 谢晓永,唐洪明,王春华,等. 氮气吸附法和压汞法在测试泥页岩孔径分布中的对比[J]. 天然气工业,2006,26(12):100-102.

    Xie Xiaoyong, Tang Hongming, Wang Chunhua, et al. Contrast of nitrogen adsorption method and mercury porosimetry method in analysis of shale’s pore size distribution[J]. Natural Gas Industry, 2006, 26(12): 100-102.
    [38] 赵志根,唐修义. 低温氮吸附法测试煤中微孔隙及其意义[J]. 煤田地质与勘探,2001,29(5):28-30.

    Zhao Zhigen, Tang Xiuyi. Study of micropore in coal by low-temperature nitrogen adsorption method and its significance[J]. Coal Geology & Exploration, 2001, 29(5): 28-30.
    [39] 刘顺喜. 海陆过渡相泥页岩储层特征及其沉积控制机理:以织纳煤田龙潭组为例[D]. 徐州:中国矿业大学,2018.

    Liu Shunxi. Reservoir characteristics and sedimentary control mechanism of the marine-continental transitional mud shale: A case of the Longtan Formation in Zhina coalfield[D]. Xuzhou: China University of Mining and Technology, 2018.
    [40] Choquette P W, Pray L C. Geologic nomenclature and classification of porosity in sedimentary carbonates[J]. AAPG Bulletin, 1970, 54(2): 207-250.
    [41] 王鹏,吴亮亮,耿安松,等. 矿物组成及孔隙结构特征对川东南五峰组—龙马溪组页岩封闭能力的影响[J]. 地球化学,2018,47(6):661-674.

    Wang Peng, Wu Liangliang, Geng Ansong, et al. Influence of compositions and pore structure on sealing capacity of Wufeng-Longmaxi Formation shale from southeast Sichuan Basin[J]. Geochimica, 2018, 47(6): 661-674.
    [42] Heath J E, Dewers T A, McPherson B J O L, et al. Pore networks in continental and marine mudstones: Characteristics and controls on sealing behavior[J]. Geosphere, 2011, 7(2): 429-454.
    [43] Sutton S J, Ethridge F G, Almon W R, et al. Textural and sequence-stratigraphic controls on sealing capacity of Lower and Upper Cretaceous shales, Denver Basin, Colorado[J]. AAPG Bulletin, 2004, 88(8): 1185-1206.
    [44] 杨超,张金川,唐玄. 鄂尔多斯盆地陆相页岩微观孔隙类型及对页岩气储渗的影响[J]. 地学前缘,2013,20(4):240-250.

    Yang Chao, Zhang Jinchuan, Tang Xuan. Microscopic pore types and its impact on the storage and permeability of continental shale gas, Ordos Basin[J]. Earth Science Frontiers, 2013, 20(4): 240-250.
    [45] 聂海宽,张金川. 页岩气储层类型和特征研究:以四川盆地及其周缘下古生界为例[J]. 石油实验地质,2011,33(3):219-225,232.

    Nie Haikuan, Zhang Jinchuan. Types and characteristics of shale gas reservoir: A case study of Lower Paleozoic in and around Sichuan Basin[J]. Petroleum Geology and Experiment, 2011, 33(3): 219-225, 232.
    [46] 冯小龙,敖卫华,唐玄. 陆相页岩气储层孔隙发育特征及其主控因素分析:以鄂尔多斯盆地长7段为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版),2018,48(3):678-692.

    Feng Xiaolong, Ao Weihua, Tang Xuan. Characteristics of pore development and its main controlling factors of continental shale gas reservoirs: A case study of Chang 7 member in Ordos Basin[J]. Journal of Jilin University (Earth Science Edition), 2018, 48(3): 678-692.
    [47] 魏祥峰,刘若冰,张廷山,等. 页岩气储层微观孔隙结构特征及发育控制因素:以川南—黔北XX地区龙马溪组为例[J] 天然气地球科学,2013,24(5):1048-1059.

    Wei Xiangfeng, Liu Ruobing, Zhang Tingshan, et al. Micro-pores structure characteristics and development control factors of shale gas reservoir: A case of Longmaxi Formation in XX area of southern Sichuan and northern Guizhou[J]. Natural Gas Geoscience, 2013, 24(5): 1048-1059.
    [48] 梁超,姜在兴,杨镱婷,等. 四川盆地五峰组—龙马溪组页岩岩相及储集空间特征[J]. 石油勘探与开发,2012,39(6):691-698.

    Liang Chao, Jiang Zaixing, Yang Yiting, et al. Characteristics of shale lithofacies and reservoir space of the Wufeng-Longmaxi Formation, Sichuan Basin[J]. Petroleum Exploration and Development, 2012, 39(6): 691-698.
    [49] 张晓明,石万忠,徐清海,等. 四川盆地焦石坝地区页岩气储层特征及控制因素[J]. 石油学报,2015,36(8):926-939,953.

    Zhang Xiaoming, Shi Wanzhong, Xu Qinghai, et al. Reservoir characteristics and controlling factors of shale gas in Jiaoshiba area, Sichuan Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2015, 36(8): 926-939, 953.
    [50] Lee J O, Kang I M, Cho W J. Smectite alteration and its influence on the barrier properties of smectite clay for a repository[J]. Applied Clay Science, 2010, 47(1/2): 99-104.
    [51] 孟庆峰,侯贵廷. 阿巴拉契亚盆地Marcellus页岩气藏地质特征及启示[J]. 中国石油勘探,2012,17(1):67-73.

    Meng Qingfeng, Hou Guiting. Characteristics and implications of Marcellus shale gas reservoir, Application Basin[J]. China Petroleum Exploration, 2012, 17(1): 67-73.
    [52] Curtis M E, Cardott B J, Sondergeld C H, et al. Development of organic porosity in the Woodford Shale with increasing thermal maturity[J]. International Journal of Coal Geology, 2012, 103: 26-31.
    [53] Jarvie D M, Hill R J, Ruble T E, et al. Unconventional shale-gas systems: The Mississippian Barnett Shale of north-central Texas as one model for thermogenic shale-gas assessment[J]. AAPG Bulletin, 2007, 91(4): 475-499.
    [54] Ross D J K, Bustin R M. The importance of shale composition and pore structure upon gas storage potential of shale gas reservoirs[J]. Marine and Petroleum Geology, 2009, 26(6): 916-927.
    [55] Hill D G, Nelson C R. Reservoir properties of the Upper Cretaceous Lewis Shale, a new natural gas play in the San Juan Basin[J]. AAPG Bulletin, 2000, 84(8): 1240.
    [56] 郗兆栋,田忠斌,唐书恒. 鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩气储层孔隙特征及影响因素[J]. 中国地质,2016,43(6):2059-2069.

    Xi Zhaodong, Tian Zhongbin, Tang Shuheng. Characteristics and main controlling factors of shale gas reservoirs in transitional facies on the eastern margin of Ordos Basin[J]. Geology in China, 2016, 43(6): 2059-2069.
    [57] 王琳,张金川,王宇,等. 延长探区山西组陆相页岩储层孔隙结构及孔隙发育主要影响因素[J]. 中国矿业,2018,27(10):152-157.

    Wang Lin, Zhang Jinchuan, Wang Yu, et al. Pore structure and its influence factors of lacustrine facies shale reservoirs in Shanxi Formation of Yanchang exploration area[J]. China Mining Magazine, 2018, 27(10): 152-157.
  • [1] 董济凯, 董春梅, 林承焰, 赵子茹.  湖相富有机质泥岩纹层组合类型及其储集意义——以济阳坳陷沙河街组泥页岩为例 . 沉积学报, 2024, (): -. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.131
    [2] 刘瑞崟, 周文, 徐浩, 周秋媚, 曹茜, 高雯璐, 宋威国, 蒋柯, 蒲飞龙, 杨国梁, 尚福华.  层序格架下构造—沉积分异对页岩气储层特征的控制 . 沉积学报, 2023, 41(5): 1478-1494. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.003
    [3] 苏加亮, 林良彪, 余瑜, 王志康, 李晔寒.  川西新场地区上三叠统须家河组二、四段物源及储层特征差异对比研究 . 沉积学报, 2023, 41(5): 1451-1467. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2022.142
    [4] 蔡光银, 蒋裕强, 李星涛, 孙莎莎, 付永红, 谷一凡, 王占磊, 季春海.  海陆过渡相与海相富有机质页岩储层特征差异 . 沉积学报, 2022, 40(4): 1030-1042. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2021.069
    [5] 芦飞凡, 谭秀成, 王利超, 唐青松, 肖笛, 董少峰, 苏成鹏, 潘政屹.  川中地区中二叠统栖霞组滩控岩溶型白云岩储层特征及主控因素 . 沉积学报, 2021, 39(2): 456-469. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2020.020
    [6] 唐雨, 张云峰, 胡林辉, 唐洪明, 徐亮, 陈思锜, 刘冬玺, 钟平强.  开江—梁平海槽西侧中东段长兴组台缘储层特征及差异性 . 沉积学报, 2021, 39(6): 1593-1608. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2021.096
    [7] 金鑫, 宋金民, 刘树根, 孙玮, 丁一, 邓双林, 许智雄, 徐宏远, 李立基, 李章畅, 郎悦竹, 冯梦媛, 谢国梁.  西昌盆地新基姑地区大箐组风暴岩特征及其地质意义 . 沉积学报, 2021, 39(4): 908-918. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2020.034
    [8] 赵迪斐, 郭英海, WangGeoff, 李冠霖, 曾春林, 焦伟伟.  层序地层格架及其对页岩储层发育特征的影响-以四川盆地龙马溪组页岩为例 . 沉积学报, 2020, 38(2): 379-397. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.043
    [9] 王淑萍, 王铸坤, 操应长, 王艳忠, 杜亮慧, 李宇志.  中深层砂砾岩储层控制因素与分类评价方法——以东营凹陷永1块沙四下亚段为例 . 沉积学报, 2019, 37(5): 1069-1078. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.047
    [10] 侯云超, 樊太亮, 王宏语, 史大海, 陈清棠, 杨润泽.  银额盆地拐子湖凹陷深层优质储层特征及形成机理 . 沉积学报, 2019, 37(4): 758-767. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.167
    [11] 赵帮胜, 李荣西, 覃小丽, 刘福田, 吴小力, 赵迪, 刘齐, 周伟.  鄂尔多斯盆地中部上古生界山西组页岩储层特征 . 沉积学报, 2019, 37(6): 1140-1151. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.054
    [12] 谭昭昭, 王伟明, 李文浩, 卢双舫, 何涛华, 程泽虎.  泌阳凹陷核桃园组三段富有机质泥页岩形成环境及发育模式 . 沉积学报, 2018, 36(6): 1256-1266. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.096
    [13] 郭颖, 王粤川, 韦阿娟, 吴昊明, 叶涛, 高坤顺, 曾金昌.  潜山内幕火山岩储层特征及控制因素——以渤海海域秦皇岛30A地区白垩系为例 . 沉积学报, 2017, 35(2): 343-357. doi: 10.14027/j.cnki.cjxb.2017.02.012
    [14] 李桥, 王艳忠, 操应长, 程鑫.  东营凹陷盐家地区沙四上亚段砂砾岩储层分类评价方法 . 沉积学报, 2017, 35(4): 812-823. doi: 10.14027/j.cnki.cjxb.2017.04.015
    [15] 张妮妮, 刘洛夫, 苏天喜, 戴琦雯, 赵园园.  库车坳陷东部下侏罗统致密砂岩储层特征及主控因素 . 沉积学报, 2015, 33(1): 160-169. doi: 10.14027/j.cnki.cjxb.2015.01.017
    [16] 李超, 朱筱敏, 朱世发, 耿名扬, 毕玉泉, 束青林, 徐福刚.  沾化凹陷罗家地区沙三下段泥页岩储层特征 . 沉积学报, 2015, 33(4): 795-808. doi: 10.14027/j.cnki.cjxb.2015.04.018
    [17] 白音查干凹陷桑合地区腾格尔组储层特征及主控因素分析 . 沉积学报, 2013, 31(2): 350-357.
    [18] 刘得文.  柴达木盆地乌南油田N12、N22碎屑岩储层特征及其影响因素分析 . 沉积学报, 2009, 27(4): 657-666.
    [19] 王峰.  鄂尔多斯盆地北部上古生界盒8储层特征及控制因素分析 . 沉积学报, 2009, 27(2): 238-245.
    [20] 于兴河, 郑浚茂, 宋立衡, 肖海燕, 张玉明.  构造、沉积与成岩综合一体化模式的建立——以松南梨树地区后五家户气田为例 . 沉积学报, 1997, 15(3): 8-13.
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-03-19
  • 修回日期:  2021-06-28
  • 录用日期:  2021-08-24
  • 网络出版日期:  2021-08-24
  • 刊出日期:  2023-04-10

目录

    西昌盆地白果湾组泥页岩储层特征及主控因素

    doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2021.097
      作者简介:

      客昆,男,1987年出生,硕士,工程师,沉积地质、非常规油气资源评价,E-mail: 907775446@qq.com

      通讯作者: 秦建华,男,研究员,沉积地质、地球化学,E-mail: 913473816@qq.com
    • 中图分类号: P618.13

    摘要: 海陆过渡相富有机质泥页岩已在国内多个区块取得重要突破,以西昌盆地上三叠统白果湾组富有机质泥页岩为研究对象,基于岩性特征,运用铸体薄片观察、厚度对比、有机地化、全岩X射线衍射、孔隙度、渗透率、扫描电镜、高压压汞、低温N2吸附等技术手段,综合分析西昌盆地上三叠统泥页岩储层特征及其主控因素。结果表明:西昌盆地上三叠统白果湾组富有机质泥页岩有机碳含量介于0.3%~2.21%,平均为1.02%,有机质类型为Ⅱ2型和Ⅲ型;有机质成熟度介于1.02%~3.87%。富有机质泥页岩的厚度介于30~110 m,脆性矿物含量较高,为11%~77%,平均为40.5%。孔隙度介于1.28%~9.02%,平均为4.03%,渗透率在(0.001 7~0.146)×10-3 μm2之间,平均为0.03×10-3 μm2。比表面积介于6.25~13.7 m2/g,平均为10.17 m2/g,平均孔径为6.66~9.79 nm。有机碳含量与孔隙度具正相关性,研究区内泥页岩有机质演化程度分布不均,孔隙度与有机质成熟度之间具有正相关性,脆性矿物含量与孔隙度之间具微弱的正相关性,黏土矿物含量与孔隙度之间具有微弱的负相关性。总体而言,西昌盆地上三叠统白果湾组富有机质泥页岩储层具有良好的页岩气基础地质条件,具有较大的勘探与开发潜力。

    English Abstract

    客昆, 秦建华, 牟必鑫, 陈杨, 魏洪刚, 周家云, 龚大兴, 赖杨, 赵安坤, 刘治成, 客达. 西昌盆地白果湾组泥页岩储层特征及主控因素[J]. 沉积学报, 2023, 41(2): 619-632. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2021.097
    引用本文: 客昆, 秦建华, 牟必鑫, 陈杨, 魏洪刚, 周家云, 龚大兴, 赖杨, 赵安坤, 刘治成, 客达. 西昌盆地白果湾组泥页岩储层特征及主控因素[J]. 沉积学报, 2023, 41(2): 619-632. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2021.097
    QIE Kun, QIN JianHua, MOU BiXin, CHEN Yang, WEI HongGang, ZHOU JiaYun, GONG DaXing, LAI Yang, ZHAO AnKun, LIU ZhiCheng, QIE Da. Properties and Main Influences of Mud Shale Reservoir in the Baiguowan Formation, Xichang Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2023, 41(2): 619-632. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2021.097
    Citation: QIE Kun, QIN JianHua, MOU BiXin, CHEN Yang, WEI HongGang, ZHOU JiaYun, GONG DaXing, LAI Yang, ZHAO AnKun, LIU ZhiCheng, QIE Da. Properties and Main Influences of Mud Shale Reservoir in the Baiguowan Formation, Xichang Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2023, 41(2): 619-632. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2021.097
      • 美国页岩气勘探开发取得的重大成果,对当今国际能源形势产生十分巨大影响[12]。受多旋回的构造演化影响,国内沉积盆地发育了海相、海陆过渡相以及陆相3类富有机质泥页岩层系[35],随着海相富有机质泥页岩在涪陵焦石坝、长宁、威远等区块取得重要突破[6],海陆过渡相泥页岩的研究也备受关注[710]。四川盆地东北部元坝区块下侏罗统大安寨段6井已获得工业性页岩气流,最高日产量达50.7×104 m3/d[11],川西坳陷上三叠统须家河组川合100井、川合137井、川合138井,获得工业页岩气流,最高日产量达20×104 m3/d[12],新页HF-2井日产1.2×104 m3/d[13];延长区块在延页平3井、柳坪171井、新57井均获得了日产量大于2 000 m3的工业气流[1416];渤海湾盆地新港57井日产13.7×104 m3/d[17],可见海陆过渡相泥页岩具有较大勘探潜力。

        目前国内学者已对西昌盆地上三叠统白果湾组泥页岩沉积相[1819]、孔隙特征[20]、保存条件[21]等方面做了一定研究,但针对白果湾组泥页岩储层特征的研究较少。泥页岩储层特征是影响页岩气聚集成藏的主要因素[22],因此对泥页岩储层特征的研究十分必要。本文以西昌盆地上三叠统白果湾组泥页岩为研究对象,通过26个野外剖面实测、242件样品的分析,结合泥页岩的岩性特征和厚度对比,开展铸体薄片观察、有机地化分析、全岩X射线衍射分析、孔隙度和渗透率分析、扫描电镜、高压压汞、低温N2吸附等实验,综合分析西昌盆地上三叠统富有机质泥页岩储层特征及主控因素,以期指导西昌盆地页岩气的勘探开发。

      • 西昌盆地为南北向展布的狭长构造盆地,位于扬子准地台西侧,横跨康滇台隆和川滇鄂台坳两个二级构造单元[23]。盆地的区域地质背景以及区域构造演化与邻区四川盆地西部具有较大的相似性[24],从构造演化上看,研究区在中新生代经历了两大发展阶段,即早—中三叠世的拉张阶段以及晚三叠世至今的挤压阶段,前者处于东西向拉张的构造环境,后者经历了东西向挤压及北西一南东向挤压的不同作用[25],盆地的局部构造大多是在燕山期—喜山期形成的[26]。西昌盆地东部以峨边断裂为界,西部以安宁河断裂为界,南部以则木河断裂为界,向部北延伸至大渡河附近[25]。盆地内断裂均呈南北向分布,自西向东依次发育安宁河—则木河断裂、黑水河断裂、石棉—昭觉断裂、汉源—甘洛断裂、峨边—美姑断裂,受构造演化的影响西昌盆地内发育甘洛凹陷、米市凹陷、麻姑山凹陷、美姑凹陷以及昭觉凹陷等5个次级构造单元(图1a)。

        图  1  研究区上三叠统白果湾组采样点及综合柱状图

        Figure 1.  Sample collection points and comprehensive histogram of the Upper Triassic Baiguowan Formation in the study area

        西昌盆地上三叠统白果湾组自下而上可分为四段,结合岩性及沉积构造特征可识别河流相、三角洲相以及湖泊相三种沉积相。富有机质泥页岩主要发育在白果湾组二段,岩性主要为深灰色—灰黑色薄中层状泥岩、灰黑色中层状粉砂质泥岩间夹深灰色薄层状粉砂岩,层面见植物化石,发育水平层理及波状交错层理,为浅湖亚相沉积[20]图1b)。

      • 系统采集西昌盆地26个野外露头剖面以及1口地质调查井上三叠统白果湾组富有机质泥页岩242件样品。有机地化实验:1)有机碳含量(TOC),依据标准GB/T 19145—2003《沉积岩中有机碳的测定》,采用CS-400碳硫测定仪进行测试分析;2)有机质类型,依据标准SY/T 5125—2014《透射光—荧光干酪根显微组分鉴定及类型划分方法》,采用偏光显微镜Axio Scope.A1进行测试分析;3)有机质成熟度(Ro),依据标准SY/T 5124—2012《沉积岩中镜质体反射率的测定方法》,采用偏光显微镜Axio Scope.A1、JM分光光度计MSP400进行测试分析。岩石学实验:X衍射矿物组分,依据标准SY/T 5163—2010《沉积岩中的黏土矿物和常见非黏土矿物X射线衍射分析方法》,采用荷兰帕纳科X'Pert Powder进行测试分析。物性试验:1)孔隙度,依据标准GB/T 5336—2006《岩心分析方法》,采用HKXD-V型氦孔隙度自动测定仪进行测试分析;2)渗透率,依据标准GB/T 5336—2006《岩心分析方法》,采用YCS-Ⅱ型煤和岩石渗透率测试仪进行测试分析;3)微观孔隙类型,依据标准SY/T 5162—2014 《岩石样品扫描电子显微镜分析方法》,采用ZEISS sigma300场发射扫描电镜进行分析测试;4)压汞实验,依据标准GB/T 21650.1—2008/ISO 15901-1:2005《压汞法和气体吸附法测定固体材料孔径分布和孔隙度》,采用麦克AUTOPORE 9500进行分析测试;5)低温氮气吸附脱附实验,依据标准SY/T 6154—1995《岩石比表面和孔径分布测定静态氮吸附容量法》,采用麦克MICROACTIVE FOR ASAP 2460进行分析测试。

      • 研究区内上三叠统白果湾组分布广泛,受构造演化的影响沉积厚度变化较大。结合钻井以及野外实测剖面统计,泥页岩厚度主要集中在20~110 m,沉积中心位于喜德1井—喜德3井—七坝1井附近,厚度在110 m左右。自沉积中心向东、向北泥页岩厚度均逐渐降低,向东至特洛莫剖面附近泥页岩厚度降至78 m,自沉积中心向北至乃拖附近泥页岩厚度降至82 m,至阿寨附近泥页岩厚度降至30 m(图2)。

        图  2  研究区上三叠统白果湾组地层厚度对比图[18]

        Figure 2.  Stratum thickness correlation diagram of the Upper Triassic Baiguowan Formation in the study area[18]

      • 富有机质泥页岩有机质类型、有机质丰度、有机质成熟度是控制页岩气聚集、成藏的主要因素[2],为了直观地认识研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩基础地质条件,通过样品采集进行实验分析(表1)。

        表 1  研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩有机地化数据

        样品编号显微组分含量/%干酪根数(TI)干酪根类型TOC/%Ro/%
        腐泥组壳质组镜质组惰质组
        NNBP069~7773.017~2420.506~76.509.5~19.814.6520.68~1.030.862.96~2.972.97
        TLMP055~6357.529~3532.758~1811.75-9.5~-1.8-5.552/Ⅲ1.11~-1.641.351.82~2.132.02
        AEP052~5855.529~3733.757~1410.75-13.5~-4.3-8.350.59~1.40.991.69~2.411.99
        EEGP063~7165.524~2926.755~107.751.3~12.54.9621.13~1.541.411.02~1.551.22
        TDP062~7065.525~3128.005~76.000.8~11.36.0521.02~1.131.081.05~1.101.08
        YMPM082~8985.55~97.006~97.5025.3~-34.830.0520.76~1.010.893.85~3.873.86
        YGP072~7574.018~2019.006~87.0013.0~17.315.7720.41~1.280.911.14~1.751.41
        HQWP0~206.769~8980.01~31.3010~1512.0023.8~43.834.0020.33~2.091.032.49~2.702.61
        HZHBP049~5953.629~4035.209~1411.20-17~-4.4-10.860.3~2.210.921.36~2.421.88
        注:73为平均值。
      • 研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩样品镜检分析显示,干酪根显微组分以壳质组为主,含量介于49%~89%,平均为63.8%,其次为镜质组,含量介于1%~40%,平均为26.1%,惰质组含量较少,为5%~18%,平均为9.5%,腐泥组含量最少,为0~20%,平均为0.6%,干酪根类型指数(TI)介于-17~43.8,平均为3.5,有机质类型主要为Ⅱ2型和Ⅲ型(表1)。

      • 有机碳既是页岩吸附气的主要载体,又是页岩生烃量的重要因素,直接影响着页岩吸附气的含量以及生烃强度[27]。国内部分学者将泥页岩有机碳含量下限值定为1.0%[2830]。西昌盆地上三叠统白果湾组富有机质泥页岩有机碳含量介于0.3%~2.21%,平均为1.02%(表1),高于泥页岩TOC评价指标(1.0%),具有较好的勘探潜力。

      • 研究区内上三叠统白果湾组富有机质泥页岩有机质成熟度(Ro)分布不均,喜德、美姑地区Ro值较高,为2.96%~3.87%,已达到过成熟晚期阶段;越西地区Ro值介于1.69%~2.41%,平均为2.01%,有机质处于成熟阶段—过成熟阶段;昭觉一带Ro值相对较低,为1.02%~2.16%(表1),处于未成熟到过成熟早期阶段。

      • 研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩矿物组分较为复杂,以石英、黏土矿物为主,含少量长石、方解石、白云石、黄铁矿,矿物组分存在较大差异,北部甘洛地区石英含量较高介于50%~71%,平均为63.57%,黏土矿物含量介于21%~47%,平均为34.33%,碳酸盐矿物(方解石、白云石)含量较少,为0~4%,平均为2.1%;中部喜德—美姑一带石英含量介于28%~69%,平均为37.8%,黏土矿物含量较高,介于31%~74%,平均为58.3%,碳酸盐矿物(方解石、白云石)含量较低,为0~31%,平均为2.8%;南部布拖一带,石英含量介于11%~63%,平均为40.79%,黏土矿物含量介于33%~89%,平均为56.91%,碳酸盐矿物含量较低,为0~11%,平均为2.3%(图3),研究区内脆性矿物含量均大于40%,有利于页岩气的压裂。

        图  3  研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩矿物组分三角图

        Figure 3.  Triangle diagram of mineral components in organic⁃rich shale of the Upper Triassic Baiguowan Formation in the study area

        富有机质泥页岩黏土矿物主要为伊利石、高岭石、绿泥石、伊/蒙混层,其中,伊利石含量介于10%~88%,平均为60.2%,高岭石含量介于0~36%,平均为8.1%,绿泥石含量介于5%~59%,平均为21.9%,伊/蒙混层含量介于0~30%,平均为9.8%(图4)。

        图  4  研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩黏土矿物分布图

        Figure 4.  Clay mineral distribution map for organic⁃rich shale in the Upper Triassic Baiguowan Formation in the study area

      • 研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩孔隙度在1.28%~9.02%之间,平均为4.03%,其中小于2%的占14.4%,孔隙度介于2%~4%的占42.8%,孔隙度介于4%~6%的占28.6%,介于6%~8%的占7.1%,介于8%~10%的占7.1%。渗透率变化较大,为(0.001 7~0.146)×10-3 μm2,平均为0.03×10-3 μm2,其中,渗透率介于(0.001~0.01)×10-3 μm2的占80%,渗透率介于(0.01~0.1)×10-3 μm2的占10%,渗透率介于(0.1~1)×10-3 μm2的占10%,渗透率大于1×10-3 μm2的无。富有机质泥页岩孔隙度与渗透率具有一定的正相关性,渗透率随孔隙度的增大而增大。

      • 运用扫描电镜识别出西昌盆地上三叠统白果湾组富有机质泥页岩发育粒间孔、粒内孔、有机质孔三种孔隙类型。

        (1) 粒间孔

        粒间孔主要包括矿物颗粒与矿物颗粒粒间孔(图5a)、矿物颗粒与片状黏土矿物粒缘孔缝(图5b)、片状黏土矿物与片状黏土矿物层间缝(图5c)。由于矿物颗粒与片状黏土矿物大小不一、形态各异,导致粒间孔孔径分布范围较广,粒间孔孔径介于0.1~5 μm,粒间孔连通性较好,既可作为页岩气的运移通道又可作为页岩气的储集空间。

        图  5  研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩粒间孔扫描电镜图

        Figure 5.  SEM image of intergranular pore in organic⁃rich shale of the Upper Triassic Baiguowan Formation in the study area

        (2) 粒内孔

        粒内孔是黑色泥岩矿物颗粒内发育的孔隙,以溶蚀孔为主,且种类较多,常见于碳酸盐岩颗粒溶蚀孔(图6a)、钠长石颗粒溶蚀孔(图6b)、黄铁矿晶粒溶蚀后形成的铸模孔(图6c),溶蚀孔孔径分布范围主要为0.1~6 μm,连通性较好。

        图  6  研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩粒内孔扫描电镜图

        Figure 6.  SEM image of intergranular pore in organic⁃rich shale in the Upper Triassic Baiguowan Formation in the study area

        (3) 有机质孔

        有机质孔是有机质在生烃过程中形成的孔隙,不同区域,甚至同一颗有机质的不同部位发育的有机质孔,在数量、孔径、形态等方面存在巨大差异[31]。西昌盆地上三叠统白果湾组富有机质泥页岩有机质孔孔径分布不均,形态各异,孔径主要为0.2~5 μm,部分孔壁较为圆滑,在昭觉一带有机质孔发育较好,且具有较好的连通性,在ZGJP剖面附近富有机质泥页岩有机质孔发育较差,有机质孔零星分布(图7c)。

        图  7  研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩有机质孔扫描电镜图

        Figure 7.  SEM image of organic pores in Upper Triassic organic⁃rich shale in the Baiguowan Formation in the study area

      • 微裂缝即可作为页岩气的运移通道又可作为页岩气的储集空间[3132]。研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩中微裂缝较为发育,充填物主要为方解石、石英,部分微裂缝中充填少量有机质,缝宽主要为0.01~0.1 mm(图8),可作为页岩气良好的储集空间。

        图  8  研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩微裂缝发育特征

        Figure 8.  Microfracture development in organic⁃rich shale of the Upper Triassic Baiguowan Formation in the study area

      • 富有机质泥页岩的微观孔隙结构对页岩气储存状态及储气性能有着直接影响[3334]。纳米级孔喉是富有机质泥页岩的主要孔喉类型,所占比例超过总孔喉数量的85%[35],孔喉直径主要为0.005~0.1 μm[8],富有机质泥页岩孔径极其微小,利用高压压汞法不易将汞压入富有机质泥页岩的微孔[36],且容易因压力过高造成人为微裂隙,对实验结果造成较大影响[3738],可利用低温液氮分析法测定富有机质泥页岩孔径小于100 nm的孔隙。与压汞实验相比,低温液氮吸附实验不存在高压下孔隙结构发生压缩、变形和破裂所导致的误差,能精确地表征纳米级孔隙结构特征[39]。本文同时运用高压压汞法和低温N2吸附法,分析研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩孔径分布特征,按文献[40]的划分方案,把1~10 nm认定为微孔、10~100 nm认定为小孔、100~1 000 nm认定为中孔、大于1 000 nm认定为大孔。

      • 研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩孔径分布范围较广,且不同区域内分布不一,孔隙具双峰分布特点。当进汞压力介于0.01~0.1 MPa时,进汞饱和度随压力的增加而增加,表明微米级大孔隙发育较好;当进汞压力在0.1~10 MPa时,进汞量变化较小,表明50~1 000 nm的大孔发育较差;当进汞压力在10~100 MPa时,进汞量大量增加,表明中孔发育较好。退汞率达78.14%,表明孔吼连通性较好(图9)。

        图  9  研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩压汞曲线与孔径关系图

        Figure 9.  Mercury injection curve vs. pore size for organic⁃rich shale of the Upper Triassic Baiguowan Formation in the study area

      • 研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩比表面积(BET法)介于6.25~13.7 m2/g,平均为10.17 m2/g;总孔体积分布(BJH法)介于0.013~0.029 cm3/g,平均为0.02 cm3/g;平均孔径(BET法)介于6.66~9.79 nm,平均为8.24 nm(表2)。

        表 2  研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩氮气吸附法测量孔隙结构数据

        剖面名称样品编号BET孔隙比表面积/(m2/g)BJH孔隙比孔容/(cm3/g)BET孔隙直径/nm
        NNBPNNBP-410.620.0259.41
        NNBP-37.170.0168.75
        NNBP-213.690.0308.57
        ZBYGPZBYGP-412.930.0207.21
        ZBYGP-38.340.0208.46
        ZGJPZGJP-410.070.0228.44
        ZGJP-36.250.0169.79
        ZGJP-28.300.0136.97
        ZGJP-113.700.0216.66
        DBCPDBCP-39.040.0198.56
        DBCP-211.780.0237.83

        孔隙的比表面积在1.48~20 nm的孔径范围内具双峰、三峰分布特征,峰值主要出现在1.48~6 nm,少量出现在10~20 nm,结合比表面积随孔径的分布规律可以看出,孔隙以1.48~6 nm的微孔为主,10~20 nm之间的小孔次之(图10),泥页岩的微孔具有较强的自封闭能力,且其封闭能力受构造作用的影响较小[4143]。研究区内上三叠统白果湾组富有机质泥页岩具有良好的页岩气储集空间。

        图  10  研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩比表面积随孔径变化关系图

        Figure 10.  Specific surface area vs. pore size in organic⁃rich shale of the Upper Triassic Baiguowan Formation in the study area

      • 富有机质泥页岩储层特征主要受沉积环境、有机碳含量、有机质成熟度、矿物组分等因素影响[4448],本文主要从沉积环境以及有机碳含量、有机质成熟度、脆性矿物含量、黏土矿物含量对孔隙度大小的影响进行探讨。

      • 沉积环境为储层提供物质基础,直接影响着储层的基础地质条件,不同的沉积环境下沉积的富有机质泥页岩有所差异,古气候、古水深以及沉积相类型等直接影响其发育特征[49]。西昌盆地上三叠统富有机质泥页岩主要发育在白果湾组二段(图11a),层面见大量植物叶片化石(图11b),偶见零星分布的黄铁矿(图11c),有机碳含量普遍大于1%,为浅湖亚相沉积。

        图  11  研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩沉积特征

        Figure 11.  Sedimentary characteristics of the Upper Triassic Baiguowan Formation organic⁃rich shale in the study area

      • (1) 有机碳含量对物性的影响

        有机碳含量既是烃源岩生烃的主要因素之一,也直接控制着有机质孔的发育[5051]。有机质孔以微米—纳米级孔隙为主,可为页岩气的聚集提供良好储集空间。研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩孔隙比表面积、有机碳含量,与孔隙体积和有机碳含量均具有良好的正相关性(图12)。孔隙度与有机碳含量呈正相关性(图13a),表明有机碳含量是富有机质泥页岩孔隙度大小的重要控制因素。

        图  12  有机碳含量与孔隙比表面积、孔隙体积关系图

        Figure 12.  Relationships between organic carbon content and pore specific surface area and pore volume

        图  13  孔隙度与有机碳含量、成熟度、脆性矿物含量、黏土矿物含量关系

        Figure 13.  Relationships between porosity and organic carbon content, maturity, brittle mineral content and clay mineral content

        (2) 有机质成熟度对物性的影响

        Woodford页岩样品有机质孔在液态窗阶段较少,进入气态窗后有机质孔数量快速增加[52]。通过对北美Barnett盆地页岩样品有机质成熟度进行模拟可知,当有机质成熟度由0.55%增至1.4%时,泥页岩样品因有机质分解产生4.3%的孔隙体积[53],但有机质孔并非一直随着成熟度的增加而增加,当有机质成熟度达到一定界限值后,有机质孔出现减少的情况[52]。焦石坝地区富有机质泥页岩有机质成熟度为2.2%~3.13%,处于有机孔隙生成的最佳阶段[49]。研究区大部分区域富有机质泥页岩有机质演化程度较高,处于成熟—过成熟晚期阶段,孔隙度与有机质成熟度之间具有微弱的正相关性,而在昭觉一带富有机质泥页岩有机质成熟度介于1.0%~1.5%,孔隙度与有机质成熟度具有较好的正相关性(图13b),表明有机质在生烃过程中形成了部分有机质孔,在一定程度上提高了富有机质泥页岩的孔隙度。

        (3) 脆性矿物含量对储层物性的影响

        脆性矿物的含量对富有机质泥页岩孔隙的发育以及后期储层压裂改造有重要的影响[5455]。研究区上三叠统富有机质泥页岩脆性矿物含量与孔隙度之间呈微弱的正相关性(图13c),表明脆性矿物含量的增加在一定程度上可以适当增强富有机质泥页岩的抗压实能力,有利于富有机质泥页岩中孔隙的保存[56]

        (4) 黏土矿物含量对储层物性的影响

        黏土矿物在脱水转化过程中产出大量层间水,形成黏土矿物层间孔、缝,同时伊利石转化过程中同样会产生大量微孔隙[57](不规则片状黏土矿物层间缝、粒缘孔缝以及粒间孔),这些孔隙对孔隙度贡献较大[56]。然而,研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩黏土矿物含量与孔隙度之间具有微弱的负相关性(图13d),可能是微小的黏土矿物颗粒充填了部分孔隙,堵塞孔喉所致。

      • (1) 研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩厚度普遍大于40 m,有机碳含量高于陆相页岩气评价指标,有机质类型以Ⅱ2型为主,有机质演化程度较高,主要处于成熟—过成熟晚期阶段。

        (2) 研究区上三叠统白果湾组富有机质泥页岩脆性矿物含量介于11%~77%,平均为40.5%,有利于页岩气的压裂。孔隙度主要介于2%~6%,占总孔隙度的71.4%,渗透率介于(0.001 7~0.146)×10-3 μm2,平均为0.03×10-3 μm2,渗透率随孔隙度的增大而增大,泥页岩比表面积介于6.25~13.7 m2/g,平均为10.17 m2/g,平均孔径介于6.66~9.79 nm。

        (3) 沉积环境直接影响储层的基础地质条件,研究区上三叠统富有机质泥页岩发育在白果湾组二段,为浅湖亚相沉积,有机碳含量直接影响孔隙比表面积及孔隙体积的大小,同时也是孔隙度大小的重要控制因素。区内泥页岩孔隙度与有机质成熟度及脆性矿物含量均具有正相关性,与黏土矿物含量具有微弱的负相关性。

        (4) 西昌盆地上三叠统白果湾组富有机质泥页岩,不仅具有良好生烃条件和物性特征,还发育了丰富的页岩气储集空间类型,同时还具备适合于后期压裂改造的脆性矿物含量,具有较大的勘探与开发潜力。

    参考文献 (57)

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