長(zhǎng)寧地區(qū)優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)層非均質(zhì)性及主控因素

喬 輝，賈愛(ài)林，賈成業(yè)，位云生，袁 賀

中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 海淀 100083

引 言

近年來(lái)，北美地區(qū)在頁(yè)巖成藏理論、“甜點(diǎn)區(qū)”選擇、水平井鉆井、壓裂改造等方面取得了巨大的理論技術(shù)進(jìn)步，極大地促進(jìn)了頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)[1-5]。中國(guó)的頁(yè)巖氣也取得了重大突破，發(fā)展迅速，目前中國(guó)南方海相頁(yè)巖已處于初步規(guī)模開(kāi)發(fā)的階段[6-7]。隨著中國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的深入，開(kāi)發(fā)中存在的一些問(wèn)題日益突出，例如氣藏微幅構(gòu)造和非均質(zhì)性導(dǎo)致區(qū)塊內(nèi)部，甚至同一個(gè)平臺(tái)，氣井產(chǎn)能和動(dòng)態(tài)參數(shù)差異較大。目前，威遠(yuǎn) 長(zhǎng)寧示范區(qū)水平井平均測(cè)試產(chǎn)量較高，但存在測(cè)試產(chǎn)量參差不齊，單井產(chǎn)量差異大等問(wèn)題。除了工程上的影響因素外，地質(zhì)上對(duì)儲(chǔ)層認(rèn)識(shí)不清是制約頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的重要因素。因此，研究頁(yè)巖儲(chǔ)層非均質(zhì)特征及主控因素是后續(xù)頁(yè)巖氣賦存機(jī)理及產(chǎn)能差異研究的關(guān)鍵。前人對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)層特征及主控因素開(kāi)展了相關(guān)研究工作[8-14]。蒲泊伶等[8]通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)對(duì)川南地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖有利儲(chǔ)層的有機(jī)碳、礦物成分、儲(chǔ)集空間類(lèi)型及含氣性進(jìn)行了研究，并認(rèn)為該頁(yè)巖儲(chǔ)層發(fā)育的控制因素為沉積環(huán)境、礦物組成和有機(jī)質(zhì)發(fā)育特征。郭英海等[9]認(rèn)為在微觀尺度下，頁(yè)巖儲(chǔ)層具有較強(qiáng)的非均質(zhì)性，提出了“頁(yè)巖儲(chǔ)層微觀非均質(zhì)控氣”理論。王秀平等[10]以川南及鄰區(qū)龍馬溪組地層為研究對(duì)象進(jìn)行成巖作用研究，認(rèn)為成巖作用對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層具有重要影響。

鑒于研究區(qū)優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)層及其主控因素的認(rèn)識(shí)還不夠全面清楚，因此，本文利用大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)縱向上細(xì)分的不同小層優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)層的非均質(zhì)性特征進(jìn)行研究，系統(tǒng)總結(jié)優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖的控制因素對(duì)油田開(kāi)發(fā)顯得尤為重要，可為后續(xù)研究及開(kāi)發(fā)工作提供了有力的技術(shù)支撐。

1 地質(zhì)概況

長(zhǎng)寧區(qū)塊主體構(gòu)造為長(zhǎng)寧背斜，位于四川盆地南部的川南拗中隆低陡褶皺帶（圖1a）?？v向上，龍馬溪組頁(yè)巖沉積處于加里東構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)期，該期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍，發(fā)育多期沉積旋回。頁(yè)巖地層包括五峰組及龍馬溪早期的龍一1亞段及龍一2亞段。龍一1亞段存在較強(qiáng)的非均質(zhì)性，自下至上又可依次劃分為龍一、龍一、龍一及龍一等4個(gè)小層（圖1b）。

五峰組及龍馬溪組早期階段為深水陸棚沉積環(huán)境，發(fā)育一套黑色碳質(zhì)頁(yè)巖、硅質(zhì)頁(yè)巖和黑色頁(yè)巖沉積組合，有機(jī)質(zhì)豐度，筆石發(fā)育，為優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)層[8，12]，厚度約36～48 m。開(kāi)發(fā)區(qū)塊鉆探資料顯示，五峰-龍馬溪組下部的龍一1亞段的這套黑色碳質(zhì)、硅質(zhì)頁(yè)巖分布穩(wěn)定、有機(jī)質(zhì)含量高、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試含氣量高，主體埋深小于3 000 m，是目前中國(guó)南方海相頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的主力層系。龍一2亞段沉積環(huán)境為淺水陸棚沉積，主要巖性為深灰色泥頁(yè)巖、灰色泥巖和粉砂質(zhì)泥巖，筆石含量明顯降低，有機(jī)質(zhì)相對(duì)不發(fā)育，地層厚度在105～200 m。

2 優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)層非均質(zhì)性特征

2.1 巖石礦物學(xué)特征

通過(guò)對(duì)研究區(qū)2口單井N1井和N3井296塊巖樣全巖衍射分析，頁(yè)巖礦物類(lèi)型主要為石英、長(zhǎng)石、黏土礦物、方解石、白云石和黃鐵礦等。五峰組-龍一1亞段石英、長(zhǎng)石及碳酸鹽礦物單井平均值在70.0%以上，以硅質(zhì)礦物及方解石為主，顯示了良好的可壓裂性特征；黏土礦物含量相對(duì)較低，平均24.5%，伊利石、綠泥石和伊蒙混層為研究區(qū)的主要黏土礦物?？v向上，各小層的礦物含量變化也較明顯，說(shuō)明縱向上儲(chǔ)層的非均質(zhì)性較強(qiáng)。其中，龍一、龍一小層硅質(zhì)平均含量高達(dá)61.9%、61.6%，其他小層硅質(zhì)含量為43.9%～59.0%（圖2）。

圖2 五峰—龍馬溪組下部各小層礦物含量分布圖Fig.2 Mineral content distribution of Wufeng-lower Longmaxi Formation,Changning Block

2.2 有機(jī)地化特征

根據(jù) N1、N3、N9井 82塊樣品的分析測(cè)試數(shù)據(jù)，長(zhǎng)寧地區(qū)五峰組-龍馬溪組下部地層有機(jī)質(zhì)含量 TOC在 0.20%～7.50%，平均3.36%?？v向上，各小層的TOC含量差異較大，非均質(zhì)性較強(qiáng)。自下至上五峰組、龍一1亞段的 1、2、3、4小層及龍一2亞段的有機(jī)碳含量分布在：3.10%～4.70%、3.70%～7.50%、3.20%～4.10%、2.30%～5.30%、1.90%～2.80%、0.20%～1.60%。五峰組-龍一1亞段TOC含量平均為3.40%，最高可達(dá)7.50%。而龍一2亞段TOC值明顯變小，TOC在0.20%～1.60%，平均為0.80%?？v向上，龍一小層TOC值最高，其次為龍一小層，然后為五峰組和龍一小層，龍一小層最低（圖3）。

圖3 五峰-龍馬溪組下部TOC含量分布圖Fig.3 TOC content distribution of Wufeng–lower Longmaxi Formation,Changning Block

對(duì)N1井巖芯樣品進(jìn)行干酪根鏡檢分析，平均腐泥組含量大于80%，為典型I型干酪根，局部II1型。寧201井五峰組—龍一1亞段干酪根碳同位素一般為-27.92‰～-30.78‰，可以判斷干酪根類(lèi)型為I型，與干酪根結(jié)果一致。由于I型干酪根缺乏鏡質(zhì)組，常利用瀝青反射率來(lái)?yè)Q算鏡質(zhì)組反射率的方法測(cè)定，研究區(qū)五峰組-龍馬溪組底部有機(jī)質(zhì)成熟度平均為2.60%。有機(jī)質(zhì)反射率均達(dá)到高-過(guò)成熟階段，以產(chǎn)干氣為主。

2.3 儲(chǔ)集空間及物性特征

利用巖芯、露頭、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡及顯微薄片鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)五峰-龍馬溪組底部的頁(yè)巖儲(chǔ)層發(fā)育多種類(lèi)型孔隙，包括基質(zhì)無(wú)機(jī)孔、有機(jī)孔和裂縫3大類(lèi)。其中，無(wú)機(jī)孔主要有粒間孔、粒內(nèi)孔、溶蝕孔和晶間孔等（圖4a，圖4b，圖4c），有機(jī)孔（圖4d）主要與有機(jī)質(zhì)的含量及其熱演化程度有關(guān)，裂縫主要有構(gòu)造縫、頁(yè)理縫、溶蝕縫及成巖收縮縫等多種類(lèi)型（圖4e，圖4f）。

圖4 龍馬溪組優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類(lèi)型Fig.4 The types of shale gas reservoir space of Longmaxi Formation

N1井和N3井229塊巖芯樣品物性數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，長(zhǎng)寧地區(qū)五峰組到龍馬溪組下部取芯段的孔隙度介于0.73%～10.25%，平均為4.19%?？v向上，該段儲(chǔ)層的孔滲也存在較強(qiáng)的非均質(zhì)性。從上至下，龍一2亞段、龍一、龍一、龍一、龍一及五峰組的孔隙度分布區(qū)間分別為：0.89%～6.24%、1.96%～10.26%、3.83%～9.48%、3.01%～8.54%、2.56%～6.26%、0.73%～7.68%。五峰組-龍一1亞段孔隙度平均為5.44%，而龍一2亞段孔隙度平均為3.60%。龍一1亞段龍一小層孔隙度值最高，其次為龍一、龍一小層，然后為龍一小層，五峰組孔隙度最低（圖5）。

圖5 五峰—龍馬溪組下部孔隙度分布圖Fig.5 Porosity distribution of Wufeng–lower Longmaxi Formation,Changning Block

2.4 含氣性特征

在頁(yè)巖儲(chǔ)層中，天然氣主要有吸附態(tài)和游離態(tài)兩種存在方式[15-16]。在頁(yè)巖氣田開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)，頁(yè)巖儲(chǔ)層的總含氣量主要借鑒煤層氣的解吸法求取，分別測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的解吸氣量、殘余氣量和損失氣量，三者總和即為總含氣量。實(shí)驗(yàn)室常采用等溫吸附實(shí)驗(yàn)法計(jì)算頁(yè)巖吸附氣量[17]。由于頁(yè)巖儲(chǔ)層的特殊性，巖電實(shí)驗(yàn)很難進(jìn)行，并且研究區(qū)黃鐵礦相對(duì)發(fā)育，黃鐵礦導(dǎo)電性造成測(cè)井測(cè)得的地層電阻率不準(zhǔn)確，采用阿爾奇等經(jīng)典公式計(jì)算游離氣含量存在一定的問(wèn)題，目前尚未有專(zhuān)門(mén)針對(duì)頁(yè)巖氣的含氣飽和度計(jì)算方法，因此游離氣含量一般采用解析法測(cè)得的總含氣量減去等溫吸附法計(jì)算的吸附氣含量獲得[17]。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和實(shí)驗(yàn)室測(cè)定結(jié)果均表明，五峰組-龍馬溪組下部?jī)?chǔ)層具有較好的的含氣性，且縱向上各小層的含氣性差異較大（表1）。

表1 川南現(xiàn)場(chǎng)解析法總含氣量測(cè)試數(shù)據(jù)表Tab.1 Total gas content data obtained by field analytical method_______________________________________________________________inSouth_Sichuan

長(zhǎng)寧地區(qū)五峰組—龍馬溪組下部含氣量為 0.55%～4.19%，其中龍一2亞段總含氣量在0.55%～2.47%，平均為1.53%，五峰組和龍一1亞段4個(gè)小層含氣量較高，總含氣量在1.27%～4.19%，平均為2.74%。五峰組和龍一1亞段各小層平均含氣量均大于2 m3/t，龍一小層含氣量最高，其次為龍一和龍一小層，龍一小層含氣量最低。

3 儲(chǔ)層發(fā)育的主控因素

3.1 沉積條件

3.1.1 沉積環(huán)境

優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)層的形成需要特定的沉積條件。王玉滿等[18]通過(guò)分析地化資料總結(jié)了長(zhǎng)寧地區(qū)頁(yè)巖地層的沉積模式，優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖主要形成于處于持續(xù)緩慢沉降階段的深水陸棚中心地帶，沉積環(huán)境為弱—半封閉的還原環(huán)境，古生產(chǎn)力水平較高。研究區(qū)地化資料顯示，五峰組-龍馬溪組底部的P2O5/TiO2比值較高，在0.20～0.85（平均為0.37），表明該地層具有較高的生產(chǎn)率。且該期構(gòu)造穩(wěn)定，沉積速度緩慢，為2.33～9.29 m/Ma。志留紀(jì)早期該區(qū)域主要經(jīng)歷了兩期海平面升降變化，筆石等生物經(jīng)歷了繁盛—衰退變化過(guò)程。

巖芯和測(cè)井資料分析可見(jiàn)，龍馬溪組底部的龍一1亞段主要發(fā)育兩套富筆石的碳質(zhì)頁(yè)巖夾一套硅質(zhì)頁(yè)巖，為該區(qū)有利的頁(yè)巖發(fā)育層段。該地層主體為深水陸棚沉積環(huán)境[8，12]，水體穩(wěn)定，黃鐵礦較發(fā)育，為較強(qiáng)的還原環(huán)境，對(duì)有機(jī)質(zhì)及頁(yè)巖的頁(yè)理發(fā)育十分有利。統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，頁(yè)巖層段中黃鐵礦含量與孔隙度、孔隙度與總含氣量均呈正相關(guān)關(guān)系（圖6a，圖6b），且儲(chǔ)層孔隙越發(fā)育，儲(chǔ)層的總含氣量越高，說(shuō)明較強(qiáng)的還原環(huán)境有利于優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)層的發(fā)育，為優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)層的形成提供了良好的沉積條件。

沉積環(huán)境對(duì)頁(yè)巖地層有機(jī)質(zhì)含量及礦物成分均有較大的影響，進(jìn)而影響儲(chǔ)層的物性及含氣性特征。研究認(rèn)為,有機(jī)碳含量是評(píng)價(jià)頁(yè)巖儲(chǔ)層的一個(gè)重要參數(shù)，其與頁(yè)巖氣總含氣量、吸附氣含量及儲(chǔ)層的孔隙度存在良好的正相關(guān)關(guān)系[12，14，17-18]。達(dá)到成熟階段以后，有機(jī)質(zhì)孔隙隨著干酪根的熱分解增大[19]。有機(jī)質(zhì)孔主要是生烴物質(zhì)排烴后殘留的孔隙和原油熱裂解形成的瀝青質(zhì)內(nèi)的微孔隙，它與其比表面為吸附態(tài)天然氣的賦存提供了吸附劑，也為游離氣的賦存提供了孔隙空間[20]。有學(xué)者通過(guò)對(duì)不同鏡質(zhì)體反射率的頁(yè)巖巖樣進(jìn)行掃描電鏡觀測(cè)和孔隙度測(cè)試，發(fā)現(xiàn)頁(yè)巖有機(jī)孔在生油窗內(nèi)較少，進(jìn)入生氣窗后有機(jī)孔隙快速增加，且在鏡質(zhì)體反射率Ro為3.6%時(shí)有機(jī)孔達(dá)到峰值，隨后有機(jī)孔隨著Ro的增加而減小[21]。

圖6 頁(yè)巖儲(chǔ)層參數(shù)間關(guān)系Fig.6 Relationship between key parameters of shale reservoir

研究區(qū)目的層段有機(jī)質(zhì)類(lèi)型主要為I型，具良好的生烴潛力，Ro在2.3%～3.3%，為有機(jī)孔隙生成的最佳時(shí)期，同時(shí)氬離子剖光掃描電鏡可觀察到該區(qū)優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)層段發(fā)育大量有機(jī)質(zhì)孔（圖4d）。通過(guò)N3井五峰組-龍馬溪組底部TOC與孔隙度及其與總含氣量之間的擬合發(fā)現(xiàn)，TOC與孔隙度及總含氣量之間均存在較好的正相關(guān)關(guān)系（圖6c，圖6d）。表明有機(jī)碳含量高的優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)層，有機(jī)質(zhì)納米孔發(fā)育，含氣量大，為優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)集層段。

3.1.2 礦物成分

頁(yè)巖儲(chǔ)層中的礦物成分與含量對(duì)儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率及含氣性影響較大。通過(guò)巖芯測(cè)試樣品的石英含量與與實(shí)測(cè)孔隙度資料分析發(fā)現(xiàn)，孔隙度與石英含量呈正相關(guān)關(guān)系（圖6e），且TOC含量隨著石英含量的增大而增大（圖6f），說(shuō)明石英為生物成因石英礦物，來(lái)源于較為豐富的硅質(zhì)生物，其間接增加了有機(jī)質(zhì)的含量[8，22]。研究區(qū)龍一、龍一小層硅質(zhì)平均含量高達(dá)61.9%、61.6%，其他小層硅質(zhì)含量為43.9%～59.0%，豐富的有機(jī)質(zhì)來(lái)源的石英和有機(jī)質(zhì)伴生，發(fā)育豐富的微孔隙和較大的比表面積，增加了頁(yè)巖中的可供頁(yè)巖氣吸附以及游離氣賦存的空間，同時(shí)石英等脆性礦物越發(fā)育，巖石脆性越好，越易形成天裂微裂縫，可有效改善儲(chǔ)層物性且有利于后期頁(yè)巖氣的壓裂改造[23]。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，黏土礦物含量與實(shí)測(cè)孔隙度不具備相關(guān)性，說(shuō)明五峰-龍馬溪組下部頁(yè)巖儲(chǔ)層的孔隙度主要由有機(jī)質(zhì)貢獻(xiàn)，黏土礦物含量雖然可以影響頁(yè)巖的吸附性及孔隙度，但由于研究區(qū)優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)集層段的黏土礦物含量低，其對(duì)儲(chǔ)層孔隙度及含氣量影響不明顯。

美國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)表明，其產(chǎn)氣層段儲(chǔ)層的脆性礦物含量較高，頁(yè)巖氣產(chǎn)量隨脆性礦物含量的增加而增大[4，8]。由于頁(yè)巖儲(chǔ)層黏土礦物成分與含量影響頁(yè)巖的吸附性及儲(chǔ)層的孔隙度，而脆性礦物也可影響儲(chǔ)層的孔隙度及巖石的脆性，且脆性礦物含量有利于形成天然裂縫及人工壓力后形成誘導(dǎo)縫，因此，不同的頁(yè)巖氣區(qū)塊，黏土礦與脆性礦物的比例多少最有利于優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖的形成及壓裂后天然氣的產(chǎn)出，應(yīng)與實(shí)際地質(zhì)條件相結(jié)合確定。

3.2 成巖作用

成巖作用是影響儲(chǔ)層發(fā)育的重要因素之一，它不僅控制儲(chǔ)層孔隙的發(fā)育和保存，同時(shí)對(duì)巖石的力學(xué)性質(zhì)也具有一定的影響[10，24-30]。有機(jī)質(zhì)熱成熟作用排出的天然氣是頁(yè)巖氣的主要來(lái)源，該過(guò)程中生成的大量有機(jī)孔增大了儲(chǔ)集層的孔隙度，提高了儲(chǔ)層的吸附能力[25]。在巖石薄片、掃描電鏡觀察及巖芯描述等研究的基礎(chǔ)上，認(rèn)為五峰-龍馬溪組頁(yè)巖儲(chǔ)層經(jīng)歷了多種類(lèi)型的成巖作用，包括壓實(shí)、膠結(jié)、交代、黏土礦物的轉(zhuǎn)化、溶蝕及有機(jī)質(zhì)熱成熟作用等。其中，壓實(shí)作用與膠結(jié)作用降低了頁(yè)巖儲(chǔ)層的孔隙度，有機(jī)質(zhì)熱成熟作用和溶蝕作用增大了儲(chǔ)層孔隙度，而黏土礦物的轉(zhuǎn)化作用和交代作用對(duì)儲(chǔ)層孔隙度的影響相對(duì)較小。

3.2.1 壓實(shí)作用與膠結(jié)作用

壓實(shí)作用是五峰-龍馬溪組頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙度低的最主要原因。泥頁(yè)巖最開(kāi)始沉積時(shí)主要為片狀結(jié)構(gòu)，其原始孔隙度可高達(dá)70%～80%[26]。在壓實(shí)過(guò)程中，黏土骨架垮塌，孔隙度迅速降低，隨著埋藏深度的增加，孔隙度最終降低到僅百分之幾[27]。五峰組-龍馬溪組下部頁(yè)巖地層常見(jiàn)的壓實(shí)作用識(shí)別標(biāo)志有黏土礦物與片狀礦物如云母等礦物的順層定向排列及顆粒的壓裂破碎等（圖7a）。

膠結(jié)作用是降低泥頁(yè)巖孔隙度的另一重要影響因素，常見(jiàn)的膠結(jié)物有硅質(zhì)膠結(jié)物、碳酸鹽膠結(jié)物和硫化物膠結(jié)物等。前人研究認(rèn)為硅質(zhì)膠結(jié)物主要有4方面的來(lái)源[27-28]。其中，硅質(zhì)膠結(jié)物主要為石英，石英主要以自生石英或次身加大的形式存在，也可以填隙物的形式出現(xiàn)。碳酸鹽膠結(jié)物主要為方解石和白云石。方解石膠結(jié)物一般形成時(shí)間較早，主要充填于孔隙或裂縫中，也可交代長(zhǎng)石等礦物顆粒（圖7b）。白云石膠結(jié)物呈自形-半自形晶，一般呈分散狀充填于裂縫中或交代早期礦物（圖7c）。大量全巖衍射實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，孔隙度與碳酸鹽礦物含量呈微弱的反比關(guān)系，證明碳酸鹽膠結(jié)物對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層的孔隙度具有一定的消極影響。膠結(jié)作用一方面減小儲(chǔ)層的孔隙度，造成儲(chǔ)層進(jìn)一步致密化，另一方面硅質(zhì)膠結(jié)物和碳酸鹽膠結(jié)物間接增加了頁(yè)巖儲(chǔ)層脆性礦物的含量，有利于后期的壓裂改造[27]。

3.2.2 溶蝕作用與有機(jī)質(zhì)熱成熟作用

溶蝕作用與有機(jī)質(zhì)熱演化過(guò)程中產(chǎn)生的酸性物質(zhì)有關(guān)[10，24]。有機(jī)質(zhì)熱演化過(guò)程中，干酪根發(fā)生熱裂解作用，最終產(chǎn)生大量的羧酸和CO2等酸性物質(zhì)，導(dǎo)致地層流體的pH值降低，溶解儲(chǔ)層中易溶解的礦物成分，形成次生溶蝕孔隙（圖7d，圖7e）。五峰-龍馬溪組下部頁(yè)巖儲(chǔ)層中含一定比例的長(zhǎng)石和碳酸鹽礦物等易溶組分，易被酸性物質(zhì)溶解，形成溶蝕孔隙，在一定程度上增大了儲(chǔ)層的孔隙度。但孔令明等認(rèn)為[27]龍馬溪組頁(yè)巖儲(chǔ)層的溶蝕作用總體并不十分發(fā)育，認(rèn)為頁(yè)巖地層是一個(gè)相對(duì)封閉的體系，其滲透率極低，地層中流體的流動(dòng)不暢導(dǎo)致H+不能及時(shí)更新且流體中沉淀物質(zhì)不能排出，阻礙了溶蝕作用的進(jìn)一步發(fā)生。

有機(jī)質(zhì)熱成熟作用對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層具有重要的意義。有機(jī)質(zhì)在達(dá)到生油氣門(mén)限條件后會(huì)大量生烴，是頁(yè)巖氣的物質(zhì)來(lái)源，同時(shí)有機(jī)質(zhì)生排烴過(guò)程中形成有機(jī)孔（圖7f），不但增大了孔隙度，且提高了儲(chǔ)層的吸附能力[10，27]。因此，在有機(jī)質(zhì)富集的優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)集層段，熱成熟作用對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層物性具有較大影響。但有機(jī)質(zhì)孔隙的形成需要一定的條件，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)鏡質(zhì)體反射率大于0.6%時(shí)，即有機(jī)質(zhì)開(kāi)始大量生油氣階段后，才會(huì)形成較多的有機(jī)孔。有機(jī)質(zhì)成熟度較低時(shí)，通常不存在或僅存在少量的有機(jī)孔[29]。Milliken等[30]研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)孔的形成與保存同時(shí)受有機(jī)質(zhì)熱成熟作用與壓實(shí)作用影響，當(dāng)巖石中有機(jī)質(zhì)含量較大且熱演化程度較高，有機(jī)孔特別發(fā)育且相互連通時(shí)，在上覆地層壓力作用下，部分孔隙垮塌，總孔隙度反而降低。

圖7 龍馬溪組頁(yè)巖主要成巖作用類(lèi)型Fig.7 The main diagenesis types of Longmaxi gas shale

4 結(jié) 論

（1）川南地區(qū)優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)層具有較強(qiáng)的非均質(zhì)性。五峰組—龍馬溪組下部?jī)?chǔ)層的脆性礦物含量高，黏土含量相對(duì)較低，平均24.5%。TOC值普遍大于2.0%，平均為3.4%。龍一小層TOC值最高，其次為龍一小層，然后為五峰組和龍一小層，龍一小層最低。五峰組-龍馬溪組下部?jī)?chǔ)層的孔隙類(lèi)型多樣，包括無(wú)機(jī)孔、有機(jī)孔和裂縫，孔隙度在0.73%～10.25%，平均為4.19%?？v向上，龍一小層孔隙度值最高，其次為龍一，然后為龍一小層和龍一小層，五峰組孔隙度最低。儲(chǔ)層含氣量在0.55%～4.19%，五峰組和龍一1亞段4個(gè)小層含氣量較高，總含氣量為1.27%～4.19%，平均為2.74%，各小層平均含氣量均大于2 m3/t，龍一小層含氣量最高，其次為龍一和龍一小層，龍一小層含氣量最低。

（2）沉積條件是控制優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)層發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)。通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，明確TOC與孔隙度及總含氣量之間均存在較好的正相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明有機(jī)碳含量高的優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)層中有機(jī)質(zhì)納米孔發(fā)育，含氣量大?？紫抖扰c石英含量呈正相關(guān)且TOC含量隨著石英含量的增大而增大，說(shuō)明石英為生物成因石英礦物，來(lái)源于較為豐富的硅質(zhì)生物殘?bào)w。但黏土礦物含量與孔隙度不具備相關(guān)性，說(shuō)明五峰-龍馬溪組下部頁(yè)巖儲(chǔ)層的孔隙度主要由有機(jī)質(zhì)貢獻(xiàn)，黏土礦物含量含量低，其對(duì)儲(chǔ)層孔隙度及含氣量影響不明顯。

（3）成巖作用是影響頁(yè)巖儲(chǔ)層發(fā)育的另一重要因素。壓實(shí)作用和膠結(jié)作用降低了頁(yè)巖儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率，但碳酸鹽膠結(jié)物可提高頁(yè)巖儲(chǔ)層的脆性，有利于后期的壓裂改造。而溶蝕作用和有機(jī)質(zhì)熱成熟作用在一定程度上改善了頁(yè)巖儲(chǔ)層的物性。

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