河南海陸過渡相頁巖儲(chǔ)集特征及含氣性初探

張木辰 馮 輝 甕紀(jì)昌 王 鹍 邱慶倫 劉艷杰

頁巖氣是由連續(xù)的生物成因、熱成因或生物—熱成因形成的天然氣，是一種非常規(guī)天然氣[1]，其主體位于暗色泥頁巖或高碳泥頁巖中，以吸附或游離狀態(tài)為主要存在方式。截至目前，國內(nèi)外的頁巖氣勘查主要集中在海相頁巖，尚未見海陸過渡相頁巖氣勘查的公開報(bào)道。2014年，河南豫礦地質(zhì)勘查投資有限公司在我國南華北盆地實(shí)施鉆探首口海陸過渡相頁巖氣井——牟頁1井，獲得日產(chǎn)1 256 m3的穩(wěn)定氣流，這是國內(nèi)首次取得的海陸過渡相頁巖氣勘查的重大發(fā)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，于2016—2017年部署并實(shí)施了鄭東頁2井，通過壓裂試氣，在二疊系下統(tǒng)太原組頁巖層段取得了重要勘查進(jìn)展。但是對(duì)海陸過渡相頁巖氣勘探工程工藝、成藏機(jī)理、富集規(guī)律、儲(chǔ)集特征、含氣性等方面的認(rèn)識(shí)尚待深入，這將是一漫長的探索之路。筆者以此重大發(fā)現(xiàn)井為例對(duì)海陸過渡相頁巖儲(chǔ)集特征及含氣性進(jìn)行初步探討，以期對(duì)后續(xù)勘查工作有所指導(dǎo)[2-4]。

1 地層與巖石特征

1.1 地質(zhì)背景

南華北盆地位于東秦嶺—大別山構(gòu)造帶邊緣，華北地臺(tái)南部，橫跨華北地塊、華北地塊南緣構(gòu)造帶，并緊鄰北秦嶺褶皺帶，為一個(gè)在華北地臺(tái)基礎(chǔ)之上發(fā)育起來的中、新生代疊合盆地（圖1）。根據(jù)其內(nèi)部中新生界的展布特征，可以將其劃分為5個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元：開封拗陷、太康—宿縣隆起、周口—泗縣拗陷、蚌埠隆起以及信陽—合肥拗陷[1,6]。二疊系下統(tǒng)太原組下段沉積期，南華北盆地經(jīng)歷了由早期以濱?！訚上嗯c濱?！獫暫訚上嘟M合到晚期以海灣潟湖沼澤相與淺海相組合為主的轉(zhuǎn)變。到了太原組上段沉積期，沉積格局經(jīng)歷了以早期濱海潟湖沼澤相與遠(yuǎn)岸砂壩潟湖，沼澤相與海灣潟湖沼澤相組合，巖性主要為以頁巖、砂巖、石灰?guī)r為主，并夾有薄層煤線。二疊系下統(tǒng)山西組沉積期，研究區(qū)內(nèi)整體呈現(xiàn)為三角洲沉積體系景觀，其中山西組下段以潮坪沉積為主，主要發(fā)育頁巖、粉砂質(zhì)頁巖、砂巖、碳質(zhì)頁巖以及薄煤線，而山西組上段，則以三角洲平原體系為主體，主要發(fā)育細(xì)砂巖、暗色砂質(zhì)頁巖、頁巖以及薄煤線[6]。

1.2 地層與巖性

河南下二疊統(tǒng)太原組和山西組是中國典型的煤系地層，擁有世所罕見的煤炭產(chǎn)量。其中，太原組是一套海侵背景下發(fā)育的障壁海岸沉積，其下部以碳酸鹽巖建造為主，沉積環(huán)境主要發(fā)育局限臺(tái)地相，巖性以生物碎屑泥晶灰?guī)r和含生物碎屑泥晶灰?guī)r為主，反應(yīng)陸表?？傮w中等—低能的淺水沉積環(huán)境。而中上部則以碎屑巖建造為主，發(fā)育潮坪、混合坪和潟湖等沉積環(huán)境，巖性包括暗色泥頁巖、粉砂巖以及煤層[7-12]。整個(gè)太原組厚度介于30～175 m，厚度變化范圍較大，整體呈現(xiàn)東北厚而西南薄的特征。山西組則是由2種截然不同的沉積環(huán)境發(fā)育而成，與下伏太原組為整合接觸關(guān)系。

山西早期，在晚石炭世末期，海水逐漸退出，形成潟湖、遠(yuǎn)砂壩沉積環(huán)境，巖性以泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖以及煤層為主。山西組沉積晚期沉積環(huán)境則為以河流作用為主的淺水三角洲沉積體系，主要發(fā)育灰色、灰黑色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、中細(xì)粒砂巖、粉砂巖以及煤線（圖2）。地層沉積厚度介于50～130 m，盆地內(nèi)整體表現(xiàn)出東北厚西南薄的特點(diǎn)[13]。由圖2可以看出，下二疊統(tǒng)太原組和山西組地層垂向巖性變化頻繁，泥巖、砂巖、石灰?guī)r以及煤4種巖性頻繁互層，具有顯著韻律性特征，反映在基地緩慢沉降背景下海平面的頻繁變化。多種沉積體系交互發(fā)育，平面和垂向上沉積相變化較快，不過總體以水體變淺為特征。

圖1 南華北盆地北部區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及牟頁1井井位圖[5]

圖2 南華北盆地牟頁1井巖性柱狀圖（1 ft=0.304 8 m）

1.3 礦物組成特征

通過對(duì)牟頁1井泥頁巖樣品的全巖X射線衍射分析，將泥頁巖的礦物組成分為3類：陸源碎屑礦物（石英、長石）、黏土礦物和自生非黏土礦物（主要是碳酸鹽礦物，其次為硫酸鹽礦物等）。目的層（山西組、太原組）泥頁巖儲(chǔ)層的礦物成分以陸源碎屑礦物和黏土礦物為主，其次為碳酸鹽礦物和硫酸鹽礦物。2組泥頁巖在礦物組成上具有一定差異性，其中山西組泥頁巖儲(chǔ)層礦物成分以黏土礦物和石英為主，石英含量介于3%～52%，平均29.53%；黏土礦物介于35%～89%，平均55.53%。而太原組泥頁巖儲(chǔ)層礦物成分以黏土礦物和石英為主，石英含量介于6%～55%，平均37.33%；黏土礦物介于32%～64%，平均48.17%。

由牟頁1井X-射線衍射樣品分析結(jié)果可知，牟頁1井山西組黏土礦物以伊利石、高嶺石為主，含少量的綠泥石和伊蒙混層，伊利石含量介于0～98%，平均67.36%；高嶺石平均28.18%；伊蒙混層含量平均25.09%。太原組黏土礦物以伊利石、高嶺石和伊蒙混層為主，含少量的綠泥石。伊利石含量介于18%～51%，平均39.83%；高嶺石平均22.17%；伊蒙混層含量平均20.17%。

牟頁1井目的層（山西組、太原組）泥頁巖主要由黏土礦物和碎屑礦物組成（圖3），呈現(xiàn)此消彼長的趨勢(shì)，底部石英含量高，向上逐漸減少；黏土礦物主要由伊利石、伊—蒙混層和綠泥石組成，底部、頂部伊利石較少，向中部增加?？傮w而言，山西組與太原組底部脆性較好，且脆性礦物含量均很高，可壓裂性較好。

2 儲(chǔ)層特征

2.1 儲(chǔ)集空間類型

1）無機(jī)孔縫

圖3 牟頁1井巖石學(xué)特征參數(shù)剖面圖

牟頁1井太原組和山西組泥頁巖中的礦物主要由黏土和石英組成，存在大量的微沉積構(gòu)造，各種顆粒間的不完全膠結(jié)或后期成巖改造都會(huì)產(chǎn)生大量的無機(jī)孔隙和裂縫。其中，無機(jī)孔隙主要為礦物粒間孔和黏土礦物粒內(nèi)孔，而組成粒間孔的韌性礦物主要包括黏土的絮狀物、有機(jī)質(zhì)等，脆性礦物則主要為石英、長石、自生黃鐵礦等。裂縫則主要發(fā)育黏土礦物成巖收縮縫等。在掃描電鏡下，可以觀察到少量黃鐵礦顆粒之間的粒間孔隙。同時(shí)，在深埋藏下，也發(fā)育少量溶蝕孔，溶蝕礦物通常為黏土礦物和方解石（圖4）。

2）有機(jī)孔縫

圖4 牟頁1井太原組和山西組泥頁巖樣品粒間孔圖版

太原組和山西組泥頁巖樣品中，有機(jī)孔較少，但發(fā)育大量的有機(jī)質(zhì)生烴收縮縫。有機(jī)孔是有機(jī)質(zhì)在生烴過程中因有機(jī)酸溶解黏附礦物或在生烴膨脹力作用下突破有機(jī)質(zhì)表面而產(chǎn)生的孔隙，主要受有機(jī)質(zhì)成熟度和有機(jī)質(zhì)顯微組分的影響而存在差異，隨成熟度的升高有機(jī)孔發(fā)育規(guī)模和孔徑大小不斷提高，但當(dāng)Ro達(dá)到一定程度后有機(jī)質(zhì)孔隙反而會(huì)因壓實(shí)作用的增強(qiáng)而消失；另外，有機(jī)孔是有選擇的發(fā)育在不同的有機(jī)顯微組分中，Ⅲ型干酪根富含大量鏡質(zhì)體，而鏡質(zhì)體不易發(fā)育有機(jī)孔，且以微孔為主。牟頁1井山西組和太原組屬于Ⅲ型干酪根，且有機(jī)質(zhì)已處于過成熟階段，壓實(shí)作用較強(qiáng)，故目前可見的有機(jī)孔較少。有機(jī)質(zhì)微裂縫是有機(jī)質(zhì)在生烴過程中收縮形成的裂縫，是頁巖孔隙組成中很重要的部分，不僅為氣體的儲(chǔ)存提供空間，還為氣體的流通充當(dāng)一定的通道（圖5）。

2.2 物性特征

1）孔隙度

牟頁1井太原組和山西組樣品測(cè)試泥頁巖的孔隙度分布范圍0.3%～8.8%，平均為2.7%，其中2.0%～3.0%的孔隙度占主導(dǎo)地位，總體孔隙度較低。

2）滲透率

牟頁1井太原組和山西組樣品測(cè)試泥頁巖的滲透率分布在0.0 045～1.213 5 mD，平均為0.132 8 mD，其中0.001～0.1 mD占主導(dǎo)地位，總體滲透率較低。

大量數(shù)據(jù)的混沌擬合中，孔隙度和滲透率之間是不存在相關(guān)性的（圖6）。通過巖心觀察發(fā)現(xiàn)，部分頁巖樣品滲透率值明顯偏高，這是由頁巖樣品中的微裂縫導(dǎo)致的。因此，筆者對(duì)部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行了分類處理后，再分別進(jìn)行擬合，可看出孔滲之間均呈現(xiàn)出一定的正相關(guān)性（圖7），表明太原組和山西組頁巖樣品中孔隙較為發(fā)育，且連通性較好。

2.3 孔隙結(jié)構(gòu)特征

借助壓汞、低壓氮?dú)馕?脫附試驗(yàn)等多種方法全方位對(duì)頁巖儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了分析。

1）壓汞測(cè)試

從牟頁1井太原組和山西組泥頁巖儲(chǔ)層段的壓汞測(cè)試分析資料來看，該區(qū)樣品主要孔隙結(jié)構(gòu)特征：孔隙型，毛細(xì)管壓力曲線表現(xiàn)為低孔隙度、低滲透率，進(jìn)汞壓力大（大于10 MPa），大量進(jìn)汞的壓力普遍在20 MPa，孔喉半徑主要集中分布于2～25 nm。按照國際純粹與應(yīng)用化學(xué)協(xié)會(huì)（IUPAC）分類標(biāo)準(zhǔn)（孔隙度大于50 nm為大孔，孔隙度介于2～50 nm為中孔，孔隙度小于2 nm為微孔），該區(qū)頁巖孔隙類型以中孔為主。

圖5 太原組和山西組泥頁巖有機(jī)質(zhì)微裂縫圖版

圖6 孔隙度、滲透率關(guān)系圖

2）低壓氮?dú)馕健摳皆囼?yàn)

由樣品低壓氮?dú)馕健摳綔y(cè)定曲線的形態(tài)變化（表現(xiàn)出多種曲線類型的混合形式）可知，除黏土礦物和有機(jī)質(zhì)的單層或多層吸附外，還有其他孔隙介質(zhì)的存在。其次，吸脫附曲線中段呈現(xiàn)出分離的特點(diǎn)說明氣體在孔隙中發(fā)生了毛細(xì)凝聚現(xiàn)象，暗示中孔及大孔的存在；脫附回線的滯后現(xiàn)象表明孔隙呈開放狀態(tài)，根據(jù)曲線分離段的坡度，推斷樣品孔隙主要以四面開口的錐形平板孔（平板、墨水瓶為主。前人研究表明[14]，錐形平板孔的發(fā)育主要與黏土礦物層間粒內(nèi)孔或微裂縫有關(guān)，而圓筒孔則主要為頁巖中的有機(jī)質(zhì)孔，而這一現(xiàn)象也從另一方面反映出海陸過渡相頁巖主要發(fā)育無機(jī)孔隙，而有機(jī)孔發(fā)育較少。

圖7 分類后的孔隙度、滲透率關(guān)系圖

根據(jù)吸脫附實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到了牟頁1井太原組和山西組頁巖樣品的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)，泥頁巖BET比表面積1.2～19.2 m2/g，平均8.9 m2/g，變化范圍較大；孔直徑2.3～14.4 nm，平均9.1 nm。另根據(jù)BJH法計(jì)算統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，該井樣品中微孔、中孔、大孔均有分布。

2.4 儲(chǔ)層敏感性分析

由巖心敏感性實(shí)驗(yàn)結(jié)果（表1）可知，儲(chǔ)層存在中等偏強(qiáng)的水敏、酸敏，強(qiáng)堿敏，無速敏。儲(chǔ)層水敏、酸敏、堿敏感性強(qiáng)，外來流體對(duì)儲(chǔ)層傷害大，因此，在壓裂過程中應(yīng)選擇配伍性、適應(yīng)性較好的壓裂液體系，盡量降低其對(duì)儲(chǔ)層的傷害。

表1 牟頁1井頁巖膨脹率檢測(cè)結(jié)果一覽表

2.5 儲(chǔ)層物性發(fā)育控制因素分析

1）礦物組成與物性相關(guān)性分析

影響孔隙度大小的因素很多，包括受骨架顆粒粒度、有機(jī)質(zhì)含量、黏土礦物含量、溶蝕性成巖作用等多種因素控制。從孔隙度分別和黏土礦物、石英的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，孔隙度和黏土礦物含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，和石英含量呈正相關(guān)關(guān)系（圖8-a）。分析認(rèn)為，由于頁巖在原始沉積時(shí)，孔隙度很大，在后期的埋藏壓實(shí)、成巖等作用過程中，孔隙度會(huì)不斷變小。而石英為剛性礦物，抗壓能力較強(qiáng)，所以隨著頁巖石英含量的增大其原始孔隙保存就越好。

同樣對(duì)于滲透率而言，黏土礦物大量發(fā)育的層間孔縫會(huì)大大增強(qiáng)儲(chǔ)層的滲透性，因而表現(xiàn)為隨黏土礦物自生含量的增加，滲透率不斷增加，且在達(dá)到50%左右時(shí)趨于穩(wěn)定。滲透率與石英含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，主要原因依然是粒間孔之間缺乏連通性，且在深埋藏過程中，粒間孔基本壓實(shí)殆盡（圖8-b）；樣品滲透率的測(cè)定采用ULTRA-PERMTM200滲透率儀（儀器編號(hào)：KFSY/J95-031），為垂直方向滲透率。

2）TOC與物性相關(guān)性分析

孔隙度、滲透率與有機(jī)質(zhì)含量（TOC）均呈弱負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖9）。上已述及，南華北地區(qū)太原組和山西組海陸過渡相頁巖中的孔隙主要以無機(jī)孔縫為主，而有機(jī)孔縫則發(fā)育較少。因此，孔隙度與TOC之間的弱正相關(guān)關(guān)系可能與海陸過渡相頁巖有機(jī)質(zhì)孔隙發(fā)育較少有關(guān)，而孔隙并不十分發(fā)育的有機(jī)質(zhì)反而會(huì)在一定程度上堵塞孔隙喉道，降低儲(chǔ)層孔隙的連通性，使得滲透率與TOC呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系。

圖8 孔隙度、滲透率與無機(jī)礦物相關(guān)性分析圖

圖9 孔隙度、滲透率與TOC相關(guān)性分析圖

3）儲(chǔ)層主控因素綜合分析

以陸表海為沉積背景發(fā)育的太原組和山西組海陸過渡相頁巖是我國南華北乃至華北地區(qū)的一套重要的頁巖層系，其有機(jī)組成、無機(jī)組成以及成巖演化等均對(duì)頁巖的儲(chǔ)層發(fā)育特征有著重要的影響，而相互之間又有著千絲萬縷的關(guān)系。

受沉積環(huán)境及物源供應(yīng)影響，海陸過渡相頁巖中的黏土礦物含量普遍較高，而脆性礦物含量則相對(duì)較低。眾所周知，高黏土礦物含量會(huì)降低頁巖儲(chǔ)層的可壓裂性，影響頁巖氣后期開發(fā)，但同時(shí)高黏土礦物含量又能夠獲得較高的比表面積和大量的層間微孔，為頁巖氣的賦存提供更多的空間，獲得較高的氣量。因此，如何在可壓性和含氣量之間找到平衡是海陸過渡相頁巖氣勘探的重要研究內(nèi)容。

盡管海陸過渡相頁巖熱演化程度普遍較高，由于受有機(jī)質(zhì)類型影響，海陸過渡相頁巖有機(jī)質(zhì)孔普遍不發(fā)育，且孔徑普遍較小，但這并不意味著海陸過渡相頁巖的儲(chǔ)集能力較海相頁巖差。只是對(duì)于海陸過渡相頁巖而言，有機(jī)質(zhì)孔對(duì)于頁巖中天然氣賦存的貢獻(xiàn)較海相頁巖而言較小，而大量發(fā)育的無機(jī)孔縫對(duì)于頁巖氣賦存和滲流的貢獻(xiàn)則相對(duì)較大。無機(jī)粒內(nèi)孔、粒間孔以及大量發(fā)育的微裂縫是海陸過渡相頁巖主要的孔隙發(fā)育類型，而有機(jī)質(zhì)孔在頁巖氣富集過程中的作用可能并不如想象中的大。

3 有機(jī)地球化學(xué)特征

3.1 有機(jī)質(zhì)豐度

泥頁巖中總有機(jī)碳含量（TOC）是反映烴源巖中有機(jī)質(zhì)豐度的常用指標(biāo)之一。通過對(duì)牟頁1井175件頁巖巖心樣品的總有機(jī)碳含量測(cè)試分析后表明，山西組和太原組95%的泥巖巖心樣品有機(jī)碳含量介于0.5%～5.0%，平均有機(jī)碳含量為2.8%。其中山西組泥巖樣品有機(jī)碳含量介于0.5%～5.1%，平均有機(jī)碳含量為1.9%。而太原組泥巖樣品有機(jī)碳含量主要分布范圍為1.5%～2.0%，平均有機(jī)碳含量為2.5%，為中等—好烴源巖?？v向上來看，南華北地區(qū)下二疊統(tǒng)泥巖有機(jī)碳含量整體較高，且太原組泥巖的有機(jī)碳含量要高于山西組，且隨著埋藏深度的加大，有機(jī)碳含量有逐漸增加的趨勢(shì)，非均質(zhì)性較強(qiáng)。前人通過對(duì)我國泥巖類烴源巖有機(jī)質(zhì)發(fā)育主控因素及非均質(zhì)性研究后認(rèn)為，烴源巖中有機(jī)質(zhì)的非均質(zhì)分布主要受沉積環(huán)境所控制，其中古生產(chǎn)力和保存條件是主要因素[15]。

3.2 有機(jī)質(zhì)類型

筆者采用顯微組分和穩(wěn)定碳同位素兩種方法去判別牟頁1井山西組和太原組泥巖有機(jī)質(zhì)類型，以便相互補(bǔ)充和驗(yàn)證。其中，干酪根穩(wěn)定碳同位素測(cè)試結(jié)果表明，下二疊統(tǒng)山西組和太原組所測(cè)試泥巖干酪根穩(wěn)定碳同位素值介于－23.8‰～－25.4‰之間，除部分樣品的穩(wěn)定碳同位素大于－25‰而表現(xiàn)為Ⅱ2型干酪根以外，其余所有樣品均小于－25‰，為典型Ⅲ型干酪根。此外，太原組和山西組泥巖的有機(jī)質(zhì)類型指數(shù)（TI）同樣表明，除部分樣品的TI值大于0而表現(xiàn)出Ⅱ2型以外，其他所有泥巖樣品的TI指數(shù)均小于0，表現(xiàn)為Ⅲ型干酪根。整體來看，牟頁1井山西組和太原組泥巖中有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型為主，Ⅱ2型有機(jī)質(zhì)含量較少。其中惰質(zhì)組、鏡質(zhì)組和殼質(zhì)組是組成有機(jī)質(zhì)的主要顯微組分，其含量變化范圍大，這可能與煤系泥巖海陸過渡相沉積環(huán)境的頻繁變化有關(guān)。其中惰質(zhì)組含量占到有機(jī)質(zhì)顯微組分的5.6%～86.6%，平均含量為62.2%，而鏡質(zhì)組含量約為5.6%～77.0%，平均含量為25.4%，殼質(zhì)組含量最低，平均含量僅為12.4%，表明該區(qū)有機(jī)質(zhì)主要以陸源高等植物輸入為主，水生浮游生物較少甚至沒有，且太原組泥巖惰質(zhì)組含量（69.4%）要明顯高于山西組（56.4%）。

3.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

對(duì)于Ⅲ型干酪根而言，實(shí)測(cè)鏡質(zhì)體反射率（Ro）能夠很好地反映烴源巖中有機(jī)質(zhì)的成熟度。牟頁1井下二疊統(tǒng)山西組和太原組鏡質(zhì)體反射率均在3%以上，其中太原組和山西組泥巖實(shí)測(cè)鏡質(zhì)體反射率平均值分別達(dá)到3.51%和3.37%，處于過成熟階段。

按照烴類形成的一般模式，對(duì)于富含惰質(zhì)組的Ⅲ型干酪根而言，其在整個(gè)熱演化過程中以生氣為主，生油量極少甚至沒有，且當(dāng)烴源巖進(jìn)入成巖階段的晚期（Ro＞2.0%）以后，已經(jīng)生成的少量液態(tài)烴和重質(zhì)氣態(tài)烴也將裂解形成甲烷氣體。而當(dāng)有機(jī)質(zhì)鏡質(zhì)體反射率達(dá)到3.0%以上時(shí)，干酪根已無明顯的生烴能力。高熱演化程度同時(shí)表明河南地區(qū)海陸過渡相泥巖有機(jī)質(zhì)在熱演化過程中已經(jīng)生成了大量的天然氣。

4 頁巖含氣量

4.1 含氣量測(cè)定

頁巖含氣量指每噸頁巖中所含天然氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0℃，101.325 kPa）下的體積，筆者主要利用現(xiàn)場(chǎng)解析法[16]獲得的含氣量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)牟頁1井山西、太原組泥頁巖含氣量進(jìn)行分析。

牟頁1井實(shí)際鉆穿太原組、山西組地層厚度分別為91 m、86 m。現(xiàn)場(chǎng)共取解析樣品55塊，其中泥頁巖樣品36塊，其中山西組22塊、太原組14塊。通過對(duì)所取泥頁巖樣品進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)解析以及室內(nèi)測(cè)量分析得到泥頁巖總含氣量。根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，牟頁1井山西組泥頁巖含氣量介于0.85～3.70 m3/t，平均含氣量為1.82 m3/t；太原組泥頁巖含氣量介于1.09～4.30 m3/t，平均含氣量為2.64 m3/t?？梢钥闯觯M含氣量要優(yōu)于山西組，并且均高于美國泥頁巖含氣量底限（0.5～1.0 m3/t），表明其具有很好的勘探開發(fā)價(jià)值以及資源儲(chǔ)量前景。

4.2 有機(jī)質(zhì)對(duì)含氣量的影響

頁巖有機(jī)質(zhì)豐度對(duì)于評(píng)價(jià)頁巖氣資源潛力具有重要意義。一方面，頁巖高有機(jī)質(zhì)豐度、高有機(jī)質(zhì)成熟度能夠?yàn)轫搸r氣的生成奠定良好的物質(zhì)基礎(chǔ)及條件，另一方面，高有機(jī)質(zhì)豐度及成熟度還能夠?yàn)樗傻捻搸r氣提供更多的賦存空間。通過將頁巖有機(jī)質(zhì)豐度及成熟度與頁巖含氣量進(jìn)行擬合對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，河南山西組、太原組頁巖樣品有機(jī)質(zhì)豐度與頁巖含氣量呈明顯的正相關(guān)關(guān)系，成熟度與頁巖含氣量呈弱的正相關(guān)關(guān)系（圖10），表明河南山西、太原組海陸過渡相頁巖有機(jī)地化條件對(duì)頁巖含氣量明顯的控制作用，對(duì)于指導(dǎo)未來南華北盆地頁巖氣勘探方向及勘探有利區(qū)具有重要意義。

圖10 有機(jī)質(zhì)豐度、成熟度與含氣量相關(guān)性分析圖

5 結(jié)論

1）儲(chǔ)層礦物成分以黏土礦物和石英為主，黏土礦物以伊利石、高嶺石為主，含少量的綠泥石和伊蒙混層；儲(chǔ)層孔隙主要發(fā)育粒間孔、溶蝕孔、有機(jī)質(zhì)孔、生烴收縮縫；儲(chǔ)層具有低孔特低滲的特征，且受礦物組成影響明顯；儲(chǔ)層存在中等偏強(qiáng)的水敏、酸敏，強(qiáng)堿敏，無速敏。

2）頁巖的無機(jī)組成和有機(jī)組成控制了頁巖儲(chǔ)層的發(fā)育特征，包括儲(chǔ)層物性、含氣性以及可壓性等。

3）山西、太原組海陸過渡相頁巖具有高有機(jī)質(zhì)豐度、高熱演化程度特征，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型干酪根為主，且有機(jī)質(zhì)顯微組分具有高惰質(zhì)組的特點(diǎn)，而這一特點(diǎn)可能與物源供給、沉積環(huán)境以及搬運(yùn)距離等因素有關(guān)；

4）山西、太原組海陸過渡相頁巖現(xiàn)場(chǎng)解析含氣量整體較高，遠(yuǎn)高于規(guī)定的下限值，且太原組泥頁巖含氣量要高于山西組，與有機(jī)質(zhì)在縱向上的變化具有一致性。從含氣潛力的角度出發(fā)，太原組的資源潛力要明顯優(yōu)于山西組；

5）山西、太原組海陸過渡相頁巖含氣量受有機(jī)地化因素控制明顯，與TOC及成熟度Ro均呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)關(guān)系。

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