王同;熊亮;徐猛;董晓霞;周瑞琦;付晓宁
【摘 要】根据川南地区绵阳—长宁拉张槽3口井的源储实验资料研究表明，川南地区筇竹寺组具有有机质丰度高、富有机质页岩厚度大、演化程度高、高脆性等特征，经历多期构造运动改造，B1井区保存条件较好。微观储集空间分为有机孔、无机孔（黏土矿物晶间孔、脆性矿物粒间孔、粒内溶蚀孔及黄铁矿晶间孔）和微裂缝（构造微缝、成岩收缩缝和溶蚀缝）3大类，并可进一步细分为9种类型，孔隙形态表现为细颈墨水瓶广体孔含少量狭缝形孔和平板、楔形缝2种结构，孔径分布复杂，以中孔为主，少量微孔及大孔。优质页岩孔容、BET比表面积较大，为页岩游离气及吸附气提供良好的储集吸附空间。其孔隙类型与分布特征的差异主要受有机碳含量、成熟度、成岩作用、孔隙流体压力的控制。%Experimental source-reservoir data from three wells in the Mianyang-Changning intracratonic sag in the southern Sichuan Basin showed that the Qiongzhusi Formation in the study area features high TOC, thick black shale, high maturity, and high brittleness. Although the southern Sichuan Basin has experienced multiple episodes of tectonic movement, the B1 well block still has favorab le preservation conditions. Micro⁃reservoir space includes organic pores, inorganic pores ( intercrystal pores in clay minerals, intergranular pores and intra⁃granular dissolution pores in brittle minerals, and intergranular pores in pyrites), and micro⁃cracks ( micro⁃structural seams, diagenetic shrinkage joints and dissolution seams) , and can be further subdivided into 9 types. Most of the pores have narrow necks, and some are slit type holes. Fractures are tablet or wedge shaped. Mesopores were abundant , and there also exist micropores and macropores. High quality shales have high entrance and BET specific surface area, which is favorable for the preservation of free and adsorbed gas. TOC, maturity, diagenesis and pore fluid pressure determined the difference of pore type and distribution.
【期刊名称】《石油实验地质》
【年(卷),期】2016(038)002
【总页数】8页(P197-203,210)
【关键词】微观储集空间;孔隙结构;筇竹寺组;下寒;页岩气;川南地区
【作 者】王同;熊亮;徐猛;董晓霞;周瑞琦;付晓宁
【作者单位】成都理工大学 能源学院，成都 610059;中国石化 西南油气分公司，成都 610016;中联煤层气有限责任公司 太原分公司，太原 030000;中国石化 西南油气分公司，成都 610016;四川省煤田地质工程勘察设计研究院，成都 610072;中国石化 西南油气分公司，成都 610016
【正文语种】中 文
【中图分类】TE122.2+3
随着美国页岩气革命的成功，中国也加快了页岩气勘探开发的步伐。近年来，在四川盆地海相页岩下寒筇竹寺组的勘探展现出良好的前景，A1井直井压裂产气2.88×104 m3/d，B1HF井产气5.95×104 m3/d。早寒武世多期海侵及兴凯地裂运动形成的绵阳—长宁拉张槽,为筇竹寺组黑页岩沉积提供了充足的可容纳空间[1-2]。针对川南地区筇竹寺组具有埋深适中、厚度大、有机质丰度高、生烃潜力大、含气性好等优点，及有机质孔隙较低、热演化程度高的不足[3-6]，本文主要基于拉张槽内及其西侧的3口井，从矿物
allen试验岩石学特征、有机地球化学特征、储层特征等方面对筇竹寺组开展系统研究，以期指导筇竹寺组勘探目标的选择。
四川盆地筇竹寺组沉积主要受控于桐湾运动及兴凯地裂运动[7]。晚震旦世末期，受桐湾运动挤压作用，四川盆地整体抬升，绵阳—长宁灯影组顶部遭受溶蚀，形成50～100 km的侵蚀谷。兴凯运动发生构造反转，使得侵蚀谷进一步拉张沉降，形成南北走向的拉张槽(克拉通内坳陷)，并发育了麦地坪组、筇竹寺组黑页岩。拉张槽对川南地区筇竹寺组具有明显的控制作用，由西至东厚度呈薄—厚—薄变化特征，沉积相表现为浅水陆棚—深水陆棚—浅水陆棚的过渡(图1)。综上所述，筇竹寺期川南地区总体位于黑页岩沉积的有利区带。
根据川南地区筇竹寺组110个样品X射线衍射分析，其矿物主要以硅质矿物(石英、长石)为主，平均含量51%；黏土矿物次之，平均含量42.5%，其中黏土矿物以伊蒙混层(36.6%)、伊利石(45.9%)为主，绿泥石(11.67%)、高岭石(5.8%)次之，未见蒙脱石；碳酸盐矿物含量较少，仅10%(图2)。高TOC优质页岩段，硅质矿物可高达65%，黏土矿物仅25%，碳酸盐矿物含量6.4%，为高脆性段。 B1井筇竹寺组5个页岩样品干酪根镜检分析，腐泥无定形含量为92.48%～99.37%，无结构itat大赛
甲酸钾海相镜质组含量为0.63%～6.27%，未见镜质组、壳质组、惰质组。分析结果显示筇竹寺组黑页岩干酪根类型主要为I型腐泥型干酪根，生烃潜力好。
对于古生界烃源岩热成熟度的判断一直存在争议，主要原因有以下4点：①泥盆纪之后才出现高等植物[8]，干酪根镜检反映其烃源岩有机质来源均为海洋浮游植物(藻类)和细菌，不存在镜质组；②Rb(沥青质反射率)换算Ro，不同地区换算标准通常存在差异；③在高热演化程度下，岩石热解法易受样品污染物影响，不易测得可靠的Tmax；④黏土矿物成岩演化分析仅能划分成熟阶段，并不能定量判断成熟度。针对古生界烃源岩成熟度判断指标存在的缺陷，对3口井19个沥青质反射率样品、71个岩石热解Tmax数据及45个黏土矿物XRD分析，综合判断筇竹寺组热成熟度。
对于筇竹寺组高演化程度的烃源岩而言，岩石热解法所测得的Tmax，基本为奇值，Tmax<400 ℃。造成该现象的原因在于烃源岩转化率一般高达90%，导致热解烃S2值较低，使其易受到样品污染物产生的热解“假峰”掩盖，测得S2峰值温度Tmax偏低[9]。而通过大量实验数据分析S2呈双峰显示，通过岩石热解气相谱仪分析S2第一个峰为钻井液、固体沥青等热解产生的峰值，第二个峰才是真实S2热解烃。因此，据C1井62个岩屑样品热解实验，排除钻井液污染产生“假峰”的影响，统计出Tmax一般为520～530 ℃(图3)。
由于缺乏镜质体，通常测得沥青质反射率(Rb)，根据Ro=0.618Rb +0.4[10]换算等效镜质体反射率Ro。A1井16个样品Ro为2.36%～2.67%，B1井6个样品Ro为2.35%～2.64%(图3)。露头剖面麦地坪、范店10块露头样品Ro平均值为3.34%，长宁地区Ro在3.9%～5.5%。
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成岩作用强度与热演化程度具有良好的对应关系[11]。不同成岩阶段对应不同的黏土矿物成分。根据页岩黏土矿物XRD分析，主要以伊利石(45.9%)、伊蒙混层(35.6%)为主，其中伊蒙混层中混层比为9.2%；少量绿泥石(11.67%)、高岭石(5.8%)，不含蒙脱石。黏土矿物组合反映了黏土矿物成岩演化程度高。这与沥青质反射率换算及热解实验反映的筇竹寺组处于过成熟阶段结论一致。
根据3口井筇竹寺组121个页岩样品数据，TOC一般为0.6%～4.89%。拉张槽两侧地区富有机质页岩厚度为15～80 m，其中3口井的高伽马优质页岩段在过成熟背景下，烃源岩转化率一般高达90%。TOC含量高达1.06%～4.89%，平均为2.01%。TOC高值区位于拉张槽，达3%～5%，向拉张槽两侧逐渐降低。
川南地区在地史演化过程中历经了多期隆升剥蚀与沉降[12]。筇竹寺组黑页岩在加里东晚期构造运动导致盆地区域性不均一抬升与剥蚀作用，使得寒武系烃源岩生烃作用趋于停
滞；印支期，区域性构造快速沉降，埋深加大，使得大部分寒武系烃源岩进入生烃高峰；燕山晚期，筇竹寺组埋深达到最大，热演化程度高，进入干气阶段，同时盆地整体持续隆升，烃源岩一方面裂解成气，另一方面发生运移调整；喜马拉雅期，盆地整体隆升，导致筇竹寺组黑页岩埋藏变浅，隆起高点向威远构造迁移，金石构造为次级隆起，金石构造筇竹寺组上覆地层未遭受剥蚀，保存条件较好(图4)。
基于川南地区B1井氩离子抛光扫描电镜观察，脉冲孔渗、比表面积及孔径分布测定，参考前人对页岩孔隙类型的分类及对筇竹寺组储层的研究[13-14]，认为川南筇竹寺组页岩储集空间可归纳为有机质孔隙、无机质孔隙和微裂缝3大类。
有机质孔隙是筇竹寺组页岩储层主要的储集空间。有机质大多呈团块状、条带状分布在矿物颗粒中，如黄铁矿晶间、黏土矿物层间。有机质孔多呈蜂窝状(图5a，b)、线状、串珠状及复杂网状(图5c)等。
无机孔类型多样，主要可归纳为黏土矿物晶间孔、脆性矿物粒间孔、粒内溶蚀孔及黄铁矿晶间孔。新菠萝灰粉蚧
(1)黏土矿物晶间孔。发育较为普遍，主要发育于片状黏土矿物堆积中。伊利石常呈薄层片状或纤维状，片层之间易发育狭缝形孔或楔形孔(图5d，f)，有的区域可见黏土矿物晶间孔与有机质孔伴生、连通，并在某种程度上具有微裂缝的作用。
(2)脆性矿物粒间孔。脆性矿物粒间孔主要发育在脆性矿物(石英、长石、方解石等)颗粒周围，呈不规则状、串珠状或分散状(图5g)，主要存在于少量的脆性矿物颗粒之间。
(3)粒内溶蚀孔。粒内溶蚀孔发育在颗粒内部(图5h)，数量较多，呈分散状。以长石及方解石溶蚀孔最为常见，发育在颗粒内部的溶蚀孔连通性差，通过人工造缝也很难将大多数孔连接起来，对页岩气储集的贡献不大。
(4)黄铁矿晶间孔。页岩中黄铁矿以单晶状、草莓状集合体出现，草莓状黄铁矿多发育在富有机质页岩层段，其集合体紧密排列的晶体间存在微孔隙，孔径为100～800 nm。有的孔孤立地发育在黄铁矿集合体内部，相互不连通(图5b)；有的孔直径较大，与黏土矿物晶间孔伴生、连通(图5e)。筇竹寺组页岩中黄铁矿发育，但黄铁矿晶间孔发育较少，晶间多充填有机质，其对页岩气的储集有较大的积极作用。
微裂缝发育，可归纳为构造微缝、成岩收缩缝和溶蚀缝3种，以构造微缝为主。构造微缝受构造作用控制形成，延伸规模较大，缝宽变化较大，0.4～2 μm，裂缝面比较平整规则(图5i，j)，总体较非构造缝规模大，连通性好。成岩收缩缝和溶蚀缝规模一般较小，未贯穿样品观测视域范围，缝宽0.4～2 μm，形状不规则(图5k)。溶蚀缝在样品中观测较少，主要表现为沿颗粒边缘形成的不规则微裂缝(图5l)。
扩散方程
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