鄂西来凤地区上奥陶统—下志留统龙马溪组富有机质页岩储层特征—

第31卷第3期2017年 6月资源环境与工程Resources Environment & EngineeringVol .31,No .3June . ,2017鄂西来凤地区上奥陶统_下志留统龙马溪组富有机质页岩储层特征—以龙潭坪剖面为例王登\余江浩\李雄伟\吴龙\徐海洋2(1.湖北省地质调查院，湖北武汉430034; 2.湖北省地质局第八地质大队，湖北襄阳441002)摘要：在野外观测的基础上，通过薄片鉴定、地球化学分析、X -衍射分析、物性测量、扫描电镜观察和等温吸附模拟等多种方法，对鄂西来凤地区龙潭坪剖面龙马溪组富有机质页岩储层特征进行研究。

研究表 明，龙潭坪龙马溪组富有机质页岩厚度较大，达51. 8 m ，有机碳含量高，介于0.80%〜6.55%，平均值为 2.70%，热演化程度高，处于高一过成熟阶段；脆性矿物含量丰富，平均值为59.0%;多种孔隙类型及裂 缝发育；等温吸附实验表明吸附气量为1.83〜3.54 m 3/t ，平均值为2.68 m 3/t ，气体吸附能力强。

综合认 为，鄂西来凤地区龙马溪组富有机质页岩储层条件好，具有良好的页岩气勘探前景。

关键词：来凤地区；龙马溪组；页岩；储层特征；页岩气中图分类号：T E 132.2文献标识码：AD O I ：10. 16536/j. cnki. issn. 1671 -1211.2017.03.012页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中， 以吸附和游离态为主要存在方式的一种非常规天然气[1_9]〇龙马溪组富有机质泥页岩是上扬子地区下古生界 主力烃源岩之一，具有厚度大、分布广的特点[113]。

渝页1井、宁201井、来地1井等的钻探已经证实龙马 溪组泥页岩具有很好的页岩气显示或工业气流发现， 其中宁201井所在的长宁区块现已成为中国页岩气商 业开发示范区之一，勘探潜力巨大[12_13]。

本文在野外 露头剖面观测的基础上，从泥页岩厚度、有机碳含量、 矿物组成和物性等多方面对龙潭坪剖面龙马溪组页岩 储层特征进行深入分析，以期为该区下一步页岩气勘 探提供依据。

1剖面地质特征龙潭坪剖面位于恩施州来凤县大河镇，在大地构 造背景上属于上扬子地块的宜都一鹤峰复背斜带两河 口向斜西翼（图1)。

剖面地层自下而上依次为上奥陶 统宝塔组、上奥陶统一下志留统龙马溪组和下志留统 新滩组，其中龙马溪组出露完整，顶底界面清晰。

龙马 溪组采用《湖北省岩石地层》[14]所述定义，是指整合于文章编号：1671 -1211(2017)03 -0295 -05宝塔组瘤状灰岩之上，新滩组黄绿色页岩之下的一套 富含笔石的黑色页岩、炭质页岩、硅质页岩，包括俗称 的五峰组与原龙马溪组黑色页岩段之和。

根据剖面和 镜下薄片观察结果，可将本剖面龙马溪组泥页岩划分为3种岩相类型，即页岩、粉砂质页岩、硅质页岩。

整收稿日期：2016 -09 -28;改回日期：2017-01-05资助项目：“中南地区页岩气资源调查评价”项目下设子项目（编号：12120114049901)。

作者简介：王登（1987 -)，男，工程师，矿产普查与勘探专业，从事页岩气地质调查与勘探工作。

E -m a il: w362311767@ 数字出版网址：h ttp ://W w ic n k /kcm s/detail/42.1736.X.20170517.1757.036.htm l 数字出版日期：2017 -05 -1717:57296资源环境与工程2017 年图2鄂西来凤龙潭坪剖面龙马溪组沉积相综合柱状图Fig. 2Synthesis histogram of Longmaxi Formation of Laifeng Longtanping section in western Hubei1.瘤状灰舍;2.硅质见岩;3.炭质災耑;4.粉砂质页岩;5.页岩。

2有机地化特征2.1有机碳含量龙潭坪剖面龙马溪组页岩厚度较大，连续性好，达51.8 m (图2);整体T 0C 含量较高，介于0. 80%〜6. 55%，平均值2. 70% (图3)，T 0C 含量> 2%的样品占70%以上，T 0C 含量> 2%的页岩厚度达29. 9 m ，表 明龙马溪组页岩具有良好的生烃物质基础。

该剖面龙 马溪组灰黑色页岩T 0C 含量具有明显的纵向向上降 低的特征，即中下部灰黑色页岩T 0C 含量相对较高，T 0C 介于2. 45%〜6.55%，平均值3.47%，而上部灰黑色页岩相对较低，介于〇.8〇%〜 2. 19%，平均值1.54% Q 这一变化特征与沉积相及古水深变化一致，即中下部深水陆棚相页岩有机碳含量较高，向上水深 逐渐变浅，过渡到浅水陆棚相页岩，其有机碳含量有降 低趋势，反映了深水陆棚相与有机碳含量呈明显正相 关，也揭示了深水陆棚相是富有机质泥页岩发育的有利 相带规律。

2.2有机质热演化程度下古生界缺乏来源于高等植物的标准镜质组％]，本次采集的下古生界样品富含沥青，采用换算等效镜 质体反射率评价成熟度。

本次实测的龙潭坪剖面龙马 溪组页岩样品值整体较高（图3)，介于2. 06%〜 3.05%，平均值2. 63%，达到高一过成熟阶段，都已进 入生气阶段，有利于页岩气的生成。

3储层特征3.1矿物组成特征龙潭坪剖面页岩样品的全岩X 衍射分析表明，龙马溪组富有机质页岩中粘土矿物含量介于38.0%〜 44.0%，平均含量为41. 0% (图4);脆性矿物含量为 56.0%〜62.0%，平均含量为59.0%。

脆性矿物中，石 英含量最高，介于83. 93%〜88. 71%，平均含量为 86.92%，其次为钾长石和钠长石，未见碳酸盐岩矿 物，微含黄铁矿p 北美Barnett 页岩脆性矿物含量一 般在40.0%〜60. 0%，粘土矿物较少[16]。

与之相 比，龙潭坪剖面龙马溪组页岩在脆性矿物含量上与Barnett 页岩相似，高含量的脆性矿物有利于后期的 压裂改造。

条剖面龙马溪组岩性自下而上呈现粉砂含量增加的趋 套深水陆棚环境沉积物（图2)。

势，水平顧減财觀鋪，额触辅，为M地层系统层统组新滩组1211109下龙8马7留溪6统组54上3奥陶2宝统塔组1浅水\棚浅海陆棚深水陆棚滞留盆地第3期 王登等：鄂西来凤地区上奥陶统一下志留统龙马溪组富有机质页岩储层特征—以龙潭坪剖面为例297<11〜22〜33 〜4<0.01 0.1-0.01 0.1-1>1孔隙度/% 渗透率/10_3um2图5龙潭坪剖面龙马溪组孔隙度和渗透率分布频率Fig. 5Porosity and permeability distribution frequency of LongmaxiFormation in Longtanping section4含气性特征页岩含气性直接决定页岩气资源潜力，主要包括页岩储层中的吸附气、游离气和溶解气等[17_2°]16研究 区钻遇龙马溪组页岩的钻井较多，见不同程度的页岩气显示，花果坪复向斜带上的H 2井龙马溪组气测产 气量3. 0 m 3/d ，完井40余年井口仍见天然气不断冒 出;LD 2井在钻进过程中见明显的气侵现象，现场解吸 气总含量平均为1.72 m 3/t 。

以上钻井气显示表明研 究区龙马溪组页岩存在天然气，本文通过等温吸附实 验进一步表征其含气性特征。

分析结果表明（图7)， 龙马溪组模拟的吸附气量介于1.83〜3.54 m 3/t ，平均图4龙潭坪剖面龙马溪组页岩矿物组成Fig. 4Mineral composition of Shale in Longmaxi Formation inLongtanping section3.2页岩物性特征根据龙潭坪剖面所取9个样品统计结果表明，龙 马溪组页岩样品孔隙度介于1.23%〜2.87%，平均值 为1.94% (图3，图5);渗透率介于0. 19 x 10-3〜1.62x 10 -3，2,平均值为 0.598 x 10 _3，2;密度 2. 55 〜 2.57 g /m 3,平均值为2.56 g /m 3。

表明龙潭坪剖面页 岩基质孔隙发育，具有一'定的储、渗能力。

3.3孔隙类型扫描电镜结果分析表明，龙潭坪剖面龙马溪组页 岩主要发育粒间孔、粒内溶孔、有机质孔和微裂缝4种 类型$其中，粒间孔主要包括粘土颗粒间孔隙，一般为 100〜400 n m 不等（图6-a );粒内溶孔主要包括石英溶孔、钾长石溶孔和钠长石溶孔，一般为50〜400 n m ，也有个别达1〜1.5 p m (图6-a 、c 、d );有机质孔隙一般为■粘土 ■石英■LTPP4-D1LTPP3-D1 H图3龙潭坪剖面龙马溪组页岩地球化学和物性特征Geochemical and physical properties of Longmaxi Formation shale in Longtanping section200 n m 左右（图6-e );微裂缝主要有有机质与粘土颗粒间裂缝，石英颗粒内裂缝宽度一般在20 n m 左右，大 者可达0.8 p m (图6-f )。

L0•0«0•0• 86 4 2沴/#截oo o6 4 2%/#駿298资源环境与工程2017 年-拟合线.实测数据246810121416压力P/MPa图7龙潭坪剖面泥页岩样品等温吸附实验结果Fig. 7I s o t h e r m a l a dso r p t i o n test results of m u d s t o n e a n d shale s a m p l e s in L o n g t a n p i n g S ec tio n值2.68 m 3/t ，吸附气含量较高，吸附能力较强。

(c )石英粒内溶孔，内部孔隙<100nm(d )钠长石粒内溶孔，孔隙1〜1.5 um(e)有机质内孔隙 （f )石英内部微裂缝，宽度20nm图6龙潭坪剖面龙马溪组富有机质页岩孔隙特征Fig. 6P o r e characteristics of organic-rich shale of L o n g m a x i F o r m a t i o n in L o n g t a n p i n g section2-,5结论(1) 龙潭坪剖面龙马溪组富有机质页岩具有厚大、连续性好的特点。

其厚度为51.8 m ,其中T 0C 含 量>2%的优质页岩厚度达29.9 m 。

(2)龙潭坪剖面龙马溪组灰黑色页岩具有有机含量高、成熟度高等特点。

T 0C 含量介于0.80%〜 6.55%，平均值2.70%值介于2. 06〜3.05%，平均值2.63%，处于高一过成熟阶段，生气条件好。