黔西北地区海相与海陆过渡相页岩气发育条件对比研究

2020年第6期/总第300期
页岩气作为一种典型的非常规天然气,具有自生自储的特点,烃类气体赋存状态主要为吸附态和游离态,及少量的溶解态气体[1]。

自2004年中国开展页岩气勘探开发研究工作以来,正如火如荼地发展,在海相龙马溪地层取
得重大突破,成功实现商业化开采[2-3];但海陆过渡相尚未获得工业突破,主要开展了一些理论研究
[4]。

本文以黔西北地区海相龙马溪组和海陆过渡相
龙潭组为研究对象,从岩矿物成分、有机地化、孔隙度渗透率、微观孔隙类型等方面开展页岩气发育地质条件对比研究,以期丰富该地区页岩气发育地质理论。

1地质背景
黔西北地区主体位于黔中隆起区和滇黔北部坳陷区,大地构造位置上属
扬子板块,构造上主要发育北北东向、北东向褶皱[5]。

区域上在上奥陶世-下志留世时期广泛沉积了一套海相龙马溪组地层,地层厚度变化较大,岩性主
摘要
为研究海相与海陆过渡相页岩气发育地质条件特征的差异性,以黔西北地区海相龙马溪组和海陆过渡相龙潭组为研究对象,基于钻井岩心样品、野外露头样品资料及测试结果,从岩性组合、矿物组成、有机地球化学、储集物性等方面开展对比研究。

研究结果表明:龙潭组石英的含量平均为44.6%,黏土矿物含量平均为44.5%,龙潭组黏土矿物含量平均为56.6%,石英矿物含量平均为30.2%,黏土矿物含量高;龙马溪组机质类型主要为Ⅰ型和Ⅱ1型,有机碳含量较高,均处于过成熟早期阶段,龙潭组富有机质类型主要为Ⅲ型,有机碳含量高,处于高成熟-过成熟早期阶段;龙马溪组和龙潭组孔隙度和渗透率均非常低,龙马溪组发育有大量的有机质气泡孔,及溶蚀孔和黏土矿物粒间孔;龙潭组发育有粒间孔、晶间孔和少量的有机质气泡孔。

关键词
黔西北;海相龙马溪组;海陆过渡相龙潭组;页岩气;发育条件
中图分类号:P618.13文献标识码:A
DOI :10.19694/ki.issn2095-2457.2020.06.98
黔西北地区海相与海陆过渡相页岩气发育条件对比研究
邓恩德
石富伦
基金项目：
贵州省应用基础研究计划重大项目（黔科合JZ 字[2014]2005）。

邓恩德
1990.01—/男/湖南邵阳人/汉族/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/贵州省煤层气页岩气工程技术研究中心(贵阳550081)
石富伦
贵州省油气勘查开发工程研究院(贵阳550004)
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要为炭质页岩、泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩等,底部层段为富有机质页岩层段,为深水陆棚相沉积;在上二叠世广泛沉积了一套海陆过渡相龙潭组地层,地层厚度大,地层岩性变化频繁,砂、泥、煤交替出现,具有良好的页岩气发育条件。

2矿物组成
矿物组成通过全岩及黏土X射线衍射分析获取,黔西北地区龙马溪组泥页岩样品的矿物成分主要为石英和黏土矿物,部分碳酸盐矿物和少量的长石、黄铁矿,其中石英的含量在17.2%~64.5%,平均44.6%,黏土矿物含量在31.2%~55.1%之间,平均为44.5%,碳酸盐矿物5.5%~16.7%之间,平均为8,7%(图1);黏土矿物成分以伊利石和伊/蒙混层矿物为主,及少量的高岭石和绿泥石。

龙潭组矿物成分主要为黏土矿物和石英,黏土矿物含量高,及少量的长石、方解石、黄铁矿、菱铁矿,黏土矿物含量介于35.1%~66.2%之间,平均为56.6%,石英矿物含量介于27.2%~55.6%之间,平均为30.2%,黏土矿物成分主要为伊/蒙混层矿物,一定量的伊利石及少量的绿泥石,相较于海相龙马溪组最典型的特点是黏土矿物含量高、石英含量低。

3有机地球化学
3.1有机质类型
富有机质页岩有机质类型的不同会影响到干酪根的生烃潜力,相较于Ⅰ型和Ⅱ型干酪根,Ⅲ干酪根表现出典型的富碳贫氢的特征,有机质主要来源于陆生生物,尽管有机碳含量高,但生烃潜力相对较低[6]。

实验测试分析结果显示,龙马溪组有机质类型主要为Ⅰ型和Ⅱ1型,干酪根显微组分主要为腐泥组;龙潭组有机质类型主要为Ⅲ型,干酪根显微组分主要为镜质组和惰质组。

3.2有机碳含量
有机碳含量在一定程度上可以反映有机质的生烃潜力,通过样品测试结果可知,龙马溪组富有机质泥页岩有机碳含量变化范围较大,介于0.56%-6.73%之间,主体上处于1.00%-3.00%之间,平均为1.56%(图2),整体上有机碳含量较高,且结合有机质类型为Ⅰ型和Ⅱ1型可看出龙马溪组生烃能力较强;龙潭组富有机质泥页岩有机碳含量相较于龙马溪组要高,最高可达16.60%,主体介于1.00%-10.00%之间,平均为5.20%
(图2),但由于龙潭组为Ⅲ型干酪根,生烃潜力较弱,高有机碳含量亦较难生成大量的烃类气体。

图1黔西北地区龙马溪组和龙潭组泥页岩样品矿物成
分
图2黔西北地区龙马溪组和龙潭组泥页岩样品有机碳含量分布频率图
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3.3有机质成熟度
有机质成熟度能反映干酪根处于生烃阶段和生烃类型,通过镜质体反射率(Ro)来判断有机质成熟程度,富有机质泥页岩样品实验测试结果显示:龙马溪组Ro 介于2.46%-2.91%之间,平均2.66%,均处于过成熟早期阶段,大量生成烃类气体;龙潭组富有机质泥岩Ro 介于1.56%-2.67%之间,平均2.38%,处于高成熟-过成熟早期阶段。

4储集物性特征
4.1孔渗性
泥页岩孔隙能够为烃类气体提供大量的存储空间,气体形态主要为游离气。

孔隙度、渗透率对储层的含气性有着重要的影响作用。

通过覆压孔渗实验可以测试富有机质泥页岩样品的孔渗特性,实验结果显示:龙马溪组的孔隙度介于0.5%~6.1%之间,平均为2.5%,孔隙度非常的低,渗透率介于0.00625×10-3μm2~0.01761×10-3μm2之间,平均为0.02011×10-3μm2,渗透率也极低;
龙潭组的孔隙度介于0.2%~9.6%之间,平均为2.6%,隙度非常的低,渗透率介于0.00014×10-3μm2~ 0.011620×10-3μm2之间,平均为0.012×10-3μm2,渗透率也非常的低,特别低的孔隙度、渗透率一定程度上有利于气体的保存。

4.2孔隙类型
泥页岩微观孔隙极其发育、类型多样,通过对黔西北地区采集的富有机质泥页岩样品进行氩离子抛光扫描电镜实验来观察微观孔隙类型,通过镜下观察到的结果显示:龙马溪组发育有大量的有机质气泡孔、矿物溶蚀形成的溶蚀孔和黏土矿物粒间孔;龙潭组发育有大量的粒间孔,有黏土矿物间粒间孔、草莓状黄铁矿晶簇形成的晶间孔,及少量的有机质气泡孔,可能由于Ⅲ干酪根显微组分以镜质组为主,使得有机质孔发育相对较少。

5结论
(1)黔西北地区海相龙马溪组富有机质泥页岩矿物成分主要为石英和黏土矿物,石英的含量平均为44.6%,黏土矿物含量平均为44.5%;海陆过渡相龙潭组富有机质泥页岩矿物成分主要为黏土矿物和石英,黏土矿物含量平均为56.6%,石英矿物含量平均为30.2%,黏土矿物含量高。

(2)龙马溪组富有机质泥页岩有机质类型主要为Ⅰ型和Ⅱ1型,有机碳含量较高,主体上处于1.00%-3.00%之间,平均为1.56%,有机质均处于过成熟早期阶段;龙潭组富有机质泥页岩有机质类型主要为Ⅲ型,有机碳含量高,主体介于1.00%-10.00%之间,平均为5.20%,有机质处于高成熟-过成熟早期阶段。

(3)龙马溪组和龙潭组富有机质泥页岩的孔隙度和渗透率均非常低,龙马溪组发育有大量的有机质气泡孔,及溶蚀孔和黏土矿物粒间孔;龙潭组发育有粒间孔、晶间孔和少量的有机质气泡孔。

参考文献
[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,(07):15-18.
[2]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.石油勘探与开发,2010,(06):641-653.
[3]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(04):561-574.
[4]王中鹏,张金川,孙睿,刘昌为,杜晓瑞,卢亚亚.西页1井龙潭组海陆过渡相页岩含气性分析[J].地学前缘,2015,22(02):243-250.
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