渝東南盆緣轉(zhuǎn)換帶常壓頁(yè)巖氣儲(chǔ)層非均質(zhì)性特征及主控因素

潘仁芳 李笑天 金吉能 朱正平 孟江輝

1.長(zhǎng)江大學(xué)非常規(guī)油氣湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心 2.油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

0 引言

中國(guó)已成為繼美國(guó)和加拿大之后，第3個(gè)實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣商業(yè)性開發(fā)的國(guó)家[1-2]。四川盆地是世界上最早發(fā)現(xiàn)和利用天然氣的地區(qū)[3]，在常規(guī)天然氣繼承性發(fā)展的基礎(chǔ)上，近年在涪陵、長(zhǎng)寧和威遠(yuǎn)等地區(qū)頁(yè)巖氣的發(fā)現(xiàn)和生產(chǎn)無疑是非常成功的亮點(diǎn)。但除了這幾個(gè)重點(diǎn)區(qū)域外，其他地區(qū)投入與產(chǎn)出并不成比例，規(guī)模開發(fā)仍面臨極大困境。橫向（區(qū)域上）和縱向（層間）非均質(zhì)性、宏觀和微觀非均質(zhì)性是影響儲(chǔ)層含氣性和可改造性的關(guān)鍵因素。

近年來，涉及儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究的內(nèi)容和方法主要包括：①在等時(shí)地層格架中分析頁(yè)巖儲(chǔ)層在礦物組成、黃鐵礦含量、沉積構(gòu)造、有機(jī)質(zhì)豐度等方面的結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性[4]；②從微觀尺度對(duì)孔隙及孔隙結(jié)構(gòu)的研究[5-9]；③通過氬離子拋光—場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡、高壓壓汞、低溫氮吸附等實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段，利用極差、突進(jìn)系數(shù)、變異系數(shù)、孔隙度、總孔容、孔比表面積、核磁共振弛豫時(shí)間等參數(shù)來表征頁(yè)巖孔隙非均質(zhì)性[10-12]；④利用頁(yè)巖CT掃描圖像的數(shù)字處理技術(shù)研究頁(yè)巖礦物組分的分布特征，試圖通過建立礦物組分含量與分形維數(shù)之間的關(guān)系來表征其非均質(zhì)特征[13]。

在頁(yè)巖氣領(lǐng)域性的研究方面，江凱禧等[14]通過平面、層內(nèi)和微觀3個(gè)方面較全面地分析了四川盆地下寒武統(tǒng)筇竹寺組泥頁(yè)巖非均質(zhì)性特征，Borkloe等[15]對(duì)四川盆地威201井區(qū)筇竹寺（九老洞）組的巖石骨架、有機(jī)質(zhì)和含氣性的分析；王香增等[16]通過巖心觀測(cè)、薄片觀察、脈沖滲透率測(cè)試、有機(jī)碳含量測(cè)試、氣體組分分析、結(jié)合測(cè)井解釋對(duì)鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組陸相頁(yè)巖巖性、地球化學(xué)參數(shù)、微觀孔隙結(jié)構(gòu)、力學(xué)參數(shù)等非均質(zhì)特征進(jìn)行系統(tǒng)的研究。

渝東南盆緣轉(zhuǎn)換帶位于四川盆地東南部，包括南川向斜、桑柘坪向斜、武隆向斜、道真向斜等。面積為1.3×104km2，預(yù)計(jì)頁(yè)巖氣可采資源量為14 578×108m3。其中，南川向斜相對(duì)改造弱、保存條件較好、埋深適中，頁(yè)巖氣資源量為914×108m3，是高產(chǎn)地區(qū)；桑柘坪向斜頁(yè)巖氣資源量為2 178×108m3，武隆向斜頁(yè)巖氣資源量為7 037×108m3，道真向斜頁(yè)巖氣資源量為4 080×108m3。目前已完鉆的彭頁(yè)1HF井、彭頁(yè)2HF井、彭頁(yè)3HF井、彭頁(yè)4HF井測(cè)試日產(chǎn)氣量介于1.5×104～3.8×104m3；武隆向斜分別于2015年和2017年部署了隆頁(yè)1井和隆頁(yè)2井，測(cè)試日產(chǎn)氣量分別為4.6×104m3和9.22×104m3。

從目前已鉆采的情況看，渝東南盆緣轉(zhuǎn)換帶具有很好的資源潛力，但由于其特殊位置和地質(zhì)背景，有別于四川盆地內(nèi)部的其他區(qū)塊，地層呈常壓特征，加之非均質(zhì)性強(qiáng)，給經(jīng)濟(jì)高效開采帶來難度。鑒于目前該地區(qū)上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組頁(yè)巖氣儲(chǔ)層非均質(zhì)性的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)還有待深入，筆者從頁(yè)巖儲(chǔ)層的巖石骨架（基質(zhì)礦物、有機(jī)質(zhì)）、儲(chǔ)集空間兩個(gè)方面來探究區(qū)內(nèi)五峰組—龍馬溪組儲(chǔ)層的非均質(zhì)性特征，并分析其非均質(zhì)性的主要控制因素。

1 地質(zhì)背景

渝東南盆緣轉(zhuǎn)換帶位于武陵褶皺帶，橫跨武隆—利川復(fù)向斜和中央復(fù)背斜，構(gòu)造走向呈北北東向展布，為川東南—湘鄂西“槽—擋”過渡區(qū)，受彭水—建始斷層、大千斷層、茶園斷層和胡家園斷層等斷裂的控制，形成了以北東向復(fù)向斜與復(fù)背斜相間分布的構(gòu)造格局（圖1）。在構(gòu)造演化上，早燕山期到中燕山期受到江南—雪峰陸內(nèi)造山的持續(xù)擠壓作用，區(qū)內(nèi)產(chǎn)生多期斷層；晚燕山期開始隆升并遭受剝蝕致使泥盆系、石炭系缺失，喜馬拉雅期由于太平洋板塊俯沖及印度板塊向歐亞板塊碰撞擠入雙重影響，整體迅速隆升致使古近系地層缺失，從而形成了現(xiàn)今構(gòu)造面貌和地層格局?？傮w上，渝東南盆緣轉(zhuǎn)換帶主力頁(yè)巖氣層為五峰組—龍馬溪組，發(fā)育了大套的黑色硅質(zhì)頁(yè)巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，沉積相可細(xì)分為深水陸棚相和淺水陸棚相（圖1）。可劃分為9個(gè)小層，并歸于上、中、下3個(gè)亞段，由于五峰組較薄，研究中將其歸于龍一下亞段。其中下亞段（1～5小層）埋深4 379.93～4 412.67 m，中亞段（6～7小層）埋深4 349.03～4 379.93 m，上亞段（8～9小層）埋深4 307.23～4 349.03m。

2 巖石骨架的非均質(zhì)性

頁(yè)巖的骨架由基質(zhì)礦物和有機(jī)質(zhì)組成，基質(zhì)礦物包括黏土礦物與脆性礦物。對(duì)于富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖，純泥巖段不易開采，脆性礦物含量高的細(xì)粒巖層本身易發(fā)育天然裂縫并有利于壓裂改造，是好的產(chǎn)層；頁(yè)巖氣的主要吸附載體是黏土礦物與有機(jī)質(zhì)，在有機(jī)質(zhì)含量相同的情況下，黏土礦物含量與吸附的氣體含量成正比，且隨壓力的增大吸附的氣體增加速率越大[17]；有機(jī)質(zhì)中大量的納米級(jí)孔隙是頁(yè)巖氣的主要儲(chǔ)集空間，也有學(xué)者認(rèn)為黏土礦物中鋁硅酸鹽的開放孔隙增大頁(yè)巖總孔隙度是主因[18]。因此，研究礦物骨架和有機(jī)質(zhì)的非均質(zhì)性對(duì)認(rèn)識(shí)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)氣層段意義重大。

圖1 渝東南盆緣轉(zhuǎn)換帶構(gòu)造與五峰組—龍馬溪組綜合柱狀圖

2.1 礦物組成

頁(yè)巖的礦物組分多樣，顆粒大小參差不齊，一般以細(xì)粒物質(zhì)為主，整體上表現(xiàn)出較強(qiáng)的非均質(zhì)特性。從南頁(yè)1井龍馬溪組近80 m頁(yè)巖段90塊樣品進(jìn)行全巖X射線衍射的分析結(jié)果來看：礦物組成主要包括碎屑類礦物和黏土礦物，碎屑類礦物以脆性礦物石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、方解石、白云石、黃鐵礦為主，黏土礦物包括伊蒙混層、伊利石、高嶺石和綠泥石（圖2）。剖面上自下而上石英含量呈明顯減少趨勢(shì)，其他碎屑礦物含量比例相對(duì)較小，變化也參差不齊，表現(xiàn)不甚明顯；黏土礦物含量呈明顯增多趨勢(shì)（圖2-a）。

黏土礦物含量自下而上明顯增多，其中伊蒙混層和綠泥石含量占明顯增多優(yōu)勢(shì)，伊利石相對(duì)含量在減小，高嶺石呈零星間斷式分布（圖2-b）。

各小層黏土礦物及脆性礦物含量分布統(tǒng)計(jì)分析表明，9個(gè)小層的黏土礦物含量從下至上呈遞增趨勢(shì)，但其中伊利石含量呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，脆性礦物總量也呈遞減趨勢(shì)，其中主要脆性礦物石英含量遞減明顯。

圖2 五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖礦物組成分布圖

6～9小層的方解石含量整體偏高，1～5小層整體較低；而后者的黃鐵礦含量則整體高于前者，反映了下部沉積環(huán)境還原性強(qiáng)，有利于有機(jī)質(zhì)的保存。

上述特征表明：龍一下亞段優(yōu)于上覆的中、上亞段的巖石骨架特征在于黏土礦物中具有頁(yè)巖氣吸附優(yōu)勢(shì)[19]的伊利石明顯偏高，前者在黏土礦物中占比高于65%，后者小于60%，有利于頁(yè)巖氣的吸附；前者石英等脆性礦物的全巖占比大于60%，后者小于60%，更有利于儲(chǔ)層的壓裂改造。同時(shí)，下亞段沉積環(huán)境更強(qiáng)的還原性成就了其更好地保存條件。

2.2 有機(jī)質(zhì)含量及演化

南頁(yè)1井龍馬溪組樣品有機(jī)質(zhì)類型及鏡質(zhì)體反射率（Ro）測(cè)試數(shù)據(jù)分析表明：有機(jī)質(zhì)類型為腐泥型，鏡質(zhì)體反射率介于2.26%～2.83%，平均值為2.51%，整體差異較小，演化程度偏高（圖3）。

65塊樣品的地球化學(xué)測(cè)試分析表明：五峰組—龍馬溪組龍一段樣品總有機(jī)碳含量（TOC）介于0.04%～7.74%，平均值為2.26%，從下至上9個(gè)小層的變化規(guī)律為增大—減小—增大—減小—增大，但總的趨勢(shì)為減小，且存在明顯的非均質(zhì)性（圖3）。

龍一下亞段具有高有機(jī)碳含量、高孔隙度、較大比表面積和BET平均孔直徑（圖3），具有自生自儲(chǔ)的有利儲(chǔ)集條件。前人研究成果表明：有機(jī)碳含量改變頁(yè)巖包括顏色、密度、抗風(fēng)化能力、放射性和硫含量等理化性質(zhì)，也在一定程度上制約其中裂縫的發(fā)育程度，并進(jìn)一步控制頁(yè)巖的含氣量[20]，實(shí)際樣品的統(tǒng)計(jì)分析表明：含氣量與總有機(jī)碳含量呈明顯的正相關(guān)性，總有機(jī)碳含量每增加一個(gè)百分點(diǎn)，每噸泥頁(yè)巖大約增加0.5 m3含氣量（圖4）。分析結(jié)果表明，龍一下亞段較中、上亞段具有更好的頁(yè)巖氣自生自儲(chǔ)條件，中、上亞段成為下亞段最好的區(qū)域蓋層，這在遭受多期構(gòu)造嚴(yán)重改造的盆緣轉(zhuǎn)換帶尤其重要。

圖3 南頁(yè)1井五峰組—龍馬溪組儲(chǔ)層地球化學(xué)特征柱狀圖

圖4 TOC與含氣量關(guān)系圖

2.3 巖石力學(xué)性質(zhì)

巖石力學(xué)參數(shù)反映巖石在外力作用下所表現(xiàn)出的物理性質(zhì)，是頁(yè)巖氣井壓裂改造設(shè)計(jì)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。利用縱、橫波測(cè)井資料或在沒有橫波測(cè)井資料的情況下重構(gòu)橫波數(shù)據(jù)可計(jì)算評(píng)價(jià)頁(yè)巖儲(chǔ)層的泊松比、楊氏模量等參數(shù)。一般來講，泊松比小、楊氏模量大的地層脆性好，有利于壓裂改造。

通過測(cè)井資料計(jì)算得到A井的泊松比和楊氏模量，龍一下亞段泊松比介于0.17～0.31（圖3），平均值為0.21，楊氏模量介于33.23～69.33 GPa，平均值為42.35 GPa；中、上亞段泊松比介于0.16～0.27，平均值為0.23，楊氏模量介于31.18～46.44 GPa，平均值為37.66 GPa。龍一下亞段的脆性明顯好于中、上亞段。

礦物組分與有機(jī)質(zhì)含量的縱向變化導(dǎo)致龍馬溪組頁(yè)巖的巖石力學(xué)參數(shù)表現(xiàn)出較強(qiáng)的非均質(zhì)性，龍一下亞段的高脆性礦物含量決定了其巖石物理參數(shù)與上覆中、上亞段的差異。

3 儲(chǔ)集空間的非均質(zhì)性

頁(yè)巖中納米級(jí)孔隙是游離氣和吸附氣賦存的載體，其孔隙類型多，發(fā)育位置、分布狀態(tài)、孔徑大小均受到礦物組分微觀非均質(zhì)性的控制[4]。氬離子拋光掃描電鏡結(jié)果表明，該地區(qū)龍馬溪組納米級(jí)孔隙主要發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔隙、脆性礦物孔隙和微裂縫等3種儲(chǔ)集空間類型。

3.1 孔隙類型及大小

本地區(qū)主要發(fā)育屬次生孔隙的有機(jī)質(zhì)孔，孔徑從小于2 nm的微孔到大于50 nm的宏孔都有，最大者接近1 000 nm。其形態(tài)呈現(xiàn)多樣：平面上為圓狀、橢圓狀和不規(guī)則狀（圖5-a），空間上為管狀喉道連接，形成復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，時(shí)間上主要發(fā)育在成巖晚期[21]。

黃鐵礦多與有機(jī)質(zhì)及黏土礦物伴生，形成晶間孔（圖5-b）；脆性礦物粒內(nèi)溶蝕孔較少發(fā)育（圖5-c），孔徑最大可達(dá)523 nm，小孔孔徑不足100 nm；脆性礦物粒間原生孔和粒間溶蝕孔，多被有機(jī)質(zhì)充填，充填的有機(jī)質(zhì)后期生烴演化為有機(jī)質(zhì)孔（圖5-d）。

3.2 微裂縫及狀態(tài)

微裂縫一般未被充填，形態(tài)以平直狀、彎曲狀、不規(guī)則狀最為常見（圖6-a），微裂縫多發(fā)育在有機(jī)質(zhì)邊緣、黏土礦物邊緣、顆粒礦物與其他組分接觸部位等，張開距離較小，礦物層間縫、解理縫（圖6-b、c）多被有機(jī)質(zhì)充填。

上述3種儲(chǔ)集空間類型，不僅孔隙形態(tài)組合差異產(chǎn)生非均質(zhì)性，而且孔隙的發(fā)育程度及分布差異也產(chǎn)生較強(qiáng)的非均質(zhì)性，而微裂縫的發(fā)育更使其復(fù)雜化了（圖6-a、d）。

3.3 孔隙結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性

孔隙及其喉道是頁(yè)巖氣賦存和運(yùn)移的主要空間和通道，其大小、類型及分布決定頁(yè)巖氣富集能力和儲(chǔ)層滲流能力，孔隙結(jié)構(gòu)是頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙性、滲流性和有效性評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。

通過氮?dú)馕椒ǚ治鰜砭_表征五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖的微觀孔隙結(jié)構(gòu)，43個(gè)樣品分析的測(cè)試結(jié)果表明：龍一段孔隙結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為3種類型，雖其吸附曲線整體都呈反“S”形，但其孔體積密度峰值分布卻具有明顯的差異性（圖7），進(jìn)一步比照國(guó)際純化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）的孔隙類型與吸附回線分類標(biāo)準(zhǔn)[22]分析發(fā)現(xiàn)如下。

39個(gè)樣本表現(xiàn)為Ⅰ類，微孔、介孔、宏孔均有分布（圖7-a），比照吸附回線類型進(jìn)一步劃分為H2型（圖8）?？紫督Y(jié)構(gòu)呈無規(guī)則（無定形），儲(chǔ)集空間則以不同孔徑階段的平行板狀裂縫為主，同時(shí)含有部分一端或者兩端開放的楔形孔和“V”形孔隙，是非均質(zhì)性強(qiáng)的一類。

2個(gè)樣本表現(xiàn)為Ⅱ類，為微孔和介孔貢獻(xiàn)（圖7-b），比照吸附回線類型進(jìn)一步劃分為H1型（圖8）。表明孔隙結(jié)構(gòu)類型以圓柱狀孔為主，孔徑分布圖顯示其微孔體積大部分介于0.006～0.012 cm3/g，反映出Ⅱ類的孔結(jié)構(gòu)尺寸和排列十分規(guī)則。

圖5 五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖孔隙發(fā)育特征圖

2個(gè)樣本表現(xiàn)為Ⅲ類，由介孔和宏孔貢獻(xiàn)，基本無微孔（圖7-c）。比照吸附回線類型進(jìn)一步劃分為H3型（圖8）。這類孔隙的開放程度越大，吸附曲線上升越快，其吸附曲線在達(dá)到較大壓力后，吸附量迅速上升，表明孔隙結(jié)構(gòu)以一端開口的平板縫、裂縫和楔形結(jié)構(gòu)為主，在達(dá)到一定壓力后孔隙的開放性會(huì)有較大提升。

上述分析表明，以微孔、介孔、宏孔均有分布的I類樣本占據(jù)了總樣本的90%以上，分別以微孔和宏孔為特征的兩端樣本之和的占比小于10%，可見其孔隙結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)多元性特征。

孔隙結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性還體現(xiàn)在孔徑的差異及孔隙各參數(shù)的變化上。頁(yè)巖中的有機(jī)質(zhì)孔徑遠(yuǎn)小于無機(jī)質(zhì)的平均孔徑，無機(jī)孔孔徑范圍一般介于200～500 nm[23-24]。該地區(qū)無機(jī)孔孔徑最大523 nm（圖5-c）；有機(jī)質(zhì)中納米級(jí)孔隙分布范圍差異較大，最小孔小于2 nm（圖7-c），最大可達(dá)1 000 nm（圖5-a）。主要孔徑分布為3.21～5.15 nm（圖3），平均值為4.03 nm。

孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)BET比表面積和BET單點(diǎn)孔體積顯示，五峰組—龍馬溪組樣品比表面積值介于5.19～34.90 m2/g，平均值為17.15 m2/g，BET單點(diǎn)孔體積值介于0.007～0.028 cm3/g，平均值為0.017 cm3/g。其縱向變化關(guān)系（圖3）可以看出龍一下亞段的比表面積與單點(diǎn)孔體積均高于中、上亞段。

4 儲(chǔ)層非均質(zhì)性控制因素

4.1 構(gòu)造因素

區(qū)域上，渝東南盆緣轉(zhuǎn)換帶經(jīng)歷了海西—印支期伸展、燕山早—中期總體擠壓背景下的伸展裂陷及喜馬拉雅期擠壓變形等3個(gè)構(gòu)造演化階段，形成了伸展—收縮—轉(zhuǎn)化的早古生代原特提斯擴(kuò)張—消亡（加里東旋回）、晚古生代—三疊紀(jì)古特提斯擴(kuò)張—消亡（海西—印支旋回）和中、新生代新特提斯擴(kuò)張—消亡（燕山—喜馬拉雅旋回）等3個(gè)巨型旋回[10]。

圖6 五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖裂縫及孔隙發(fā)育特征圖

多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)伴隨的沉積構(gòu)造演化形成了多期復(fù)雜構(gòu)造成因縫。在局部或區(qū)域構(gòu)造剪切應(yīng)力的作用下，頁(yè)巖儲(chǔ)層的韌性剪切所形成的高角度剪切縫（高導(dǎo)縫）常與斷層或褶皺相伴生，而在張性伸展或構(gòu)造擠壓的作用下，平行頁(yè)巖層面的剪切應(yīng)力產(chǎn)生沿層面的順層滑動(dòng)而形成滑脫裂縫。高導(dǎo)縫在該地區(qū)目的層段較為發(fā)育（表1），其多向性變化進(jìn)一步增加了儲(chǔ)層的非均質(zhì)性，并使其復(fù)雜化。

4.2 沉積環(huán)境

渝東南盆緣轉(zhuǎn)換帶頁(yè)巖發(fā)育在晚奧陶世晚期—志留紀(jì)早期，經(jīng)歷了2個(gè)完整的海進(jìn)—海退沉積旋回，五峰組沉積早期為海進(jìn)—高水位體系域，此期四川盆地及周緣整體處于深水陸棚相，沉積了一套黑色硅質(zhì)頁(yè)巖[25]，發(fā)育大量放射蟲、筆石等；早志留世中晚期進(jìn)入海退旋回，沉積了一套介殼泥灰?guī)r。

龍馬溪組沉積早期，再次發(fā)生大面積較長(zhǎng)時(shí)期海侵，沉積了一套以深灰—黑色硅質(zhì)頁(yè)巖、頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖為主的細(xì)粒沉積，黃鐵礦和筆石較為發(fā)育，有機(jī)質(zhì)類型以腐泥型為主、有機(jī)碳含量高。

龍馬溪組沉積晚期，該地區(qū)持續(xù)緩慢海退，由半深水陸棚逐步向淺水陸棚相沉積，巖性粒度變粗，顏色變淺，筆石等化石含量減少，區(qū)域上厚度形成較大差異，介于120～240 m[26]。

沉積環(huán)境不同，造成不同的巖性組合、礦物組成和有機(jī)質(zhì)豐度，而巖性、礦物、有機(jī)質(zhì)豐度的變化又制約了頁(yè)巖的孔隙和裂隙的發(fā)育[27]，進(jìn)而影響了儲(chǔ)層的非均質(zhì)性。

4.3 成巖作用

渝東南盆緣轉(zhuǎn)換帶的多種成巖作用類型對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層的孔隙成因類型和孔滲特征所形成的非均質(zhì)性和形貌特征構(gòu)成了顯著影響[28]。機(jī)械壓實(shí)是破壞性成巖作用，礦物的交代和溶蝕、有機(jī)質(zhì)的熱演化和黏土礦物的轉(zhuǎn)化是主要的建設(shè)性成巖作用。

機(jī)械壓實(shí)作用伴隨成巖作用的全過程，造成原生孔從減少到消失，易變形礦物多形成線接觸或凹凸接觸縫（圖6-a），在很大程度上形成了對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)和形態(tài)的改變。

圖7 五峰組—馬溪組頁(yè)巖氮?dú)馕?脫附曲線與孔徑分布特征圖

黃鐵礦的交代作用在該地區(qū)普遍發(fā)育（圖5-b、6-a、b），部分晶間孔被有機(jī)質(zhì)充填。

無機(jī)脆性礦物（包括方解石、鉀長(zhǎng)石、石英）的溶蝕作用在一定程度上增強(qiáng)了孔隙的連通性，伴隨生烴過程中所形成的有機(jī)酸還會(huì)強(qiáng)化這種作用，更由于脆性礦物分布的非均勻性和有機(jī)酸對(duì)礦物的選擇性溶蝕，促使了儲(chǔ)層非均質(zhì)性的進(jìn)一步加強(qiáng)（圖5-c）。

有機(jī)孔的發(fā)育狀況受有機(jī)質(zhì)的熱演化成熟度的控制，隨著有機(jī)質(zhì)向烴類的轉(zhuǎn)化而形成更多的孔隙空間。熱裂解實(shí)驗(yàn)表明，消耗35.00%的有機(jī)質(zhì)可形成約4.90%的有效儲(chǔ)集空間[29]，因本區(qū)目的層段已普遍達(dá)到較高的熱演化程度，其有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育的多寡主要與原巖地層的有機(jī)質(zhì)豐度差異有關(guān)。

黏土礦物轉(zhuǎn)化是通過轉(zhuǎn)變自身孔隙形態(tài)、排出層間水來改造其孔隙及其結(jié)構(gòu)特征[8]，從而增強(qiáng)孔隙的非均質(zhì)性。

5 結(jié)論

圖8 孔隙類型與吸附回線分類（據(jù)陳尚斌等[22]修改）

表1 五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖裂縫參數(shù)表

1）渝東南盆緣轉(zhuǎn)換帶五峰組及龍一下亞段（優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖段）與其上部的龍一中亞段、上亞段在脆性礦物、黏土礦物含量、有機(jī)質(zhì)豐度、孔隙度和巖石力學(xué)特征等方面均存在較大差異，形成了特征明顯的縱向非均質(zhì)性。其特征表現(xiàn)為下部?jī)?yōu)質(zhì)頁(yè)巖段骨架脆性礦物含量高，儲(chǔ)集空間類型多樣、有機(jī)質(zhì)孔和微裂縫發(fā)育，孔隙形態(tài)、分布、孔徑、結(jié)構(gòu)易于氣體流動(dòng)。這些頁(yè)巖骨架與儲(chǔ)集空間的非均質(zhì)性是決定其優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的關(guān)鍵因素。

2）五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖氣儲(chǔ)層呈現(xiàn)的非均質(zhì)性是受沉積、成巖和構(gòu)造演化疊加控制的結(jié)果。早期深水陸棚相沉積的富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖是形成優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖的物質(zhì)基礎(chǔ)，沉積環(huán)境的時(shí)代變遷是導(dǎo)致其產(chǎn)物縱向非均質(zhì)性差異的先決條件，交代、溶蝕、有機(jī)質(zhì)成熟演化和黏土礦物轉(zhuǎn)化等成巖作用為后期主要的建設(shè)性因素、機(jī)械壓實(shí)作用為破壞性因素；多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的高導(dǎo)縫進(jìn)一步增強(qiáng)了儲(chǔ)層的非均質(zhì)性，并使其變得更為復(fù)雜。

3）優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖是由其骨架、儲(chǔ)集、滲流及保存條件綜合決定。龍一下亞段具有高脆性礦物含量所形成的巖石力學(xué)特征使其易于壓裂改造，強(qiáng)非均質(zhì)性所指示相對(duì)高的儲(chǔ)集空間和孔隙連通關(guān)系有利于頁(yè)巖氣的儲(chǔ)集和流動(dòng)，高演化程度對(duì)保存條件的更高要求。綜合認(rèn)為，龍一下亞段應(yīng)為下步頁(yè)巖氣開發(fā)的首選目的層系，平面上則以遠(yuǎn)離構(gòu)造相對(duì)活動(dòng)帶和深大斷裂為宜，區(qū)塊上優(yōu)選南川區(qū)塊。

成文中得到了中國(guó)石化華東油氣分公司勘探開發(fā)研究院何希鵬院長(zhǎng)的大力支持，在此表示衷心感謝。