從“源蓋控烴”探討四川盆地威遠地區(qū)深層頁巖氣田富集高產(chǎn)地質(zhì)因素

孫川翔，聶海寬，熊 亮，杜 偉，張光榮，陳 清，李東暉

1 頁巖油氣富集機理與有效開發(fā)國家重點實驗室；2 中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院；

3 中國石化集團頁巖油氣勘探開發(fā)重點實驗室；4 中國石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院；

5 中國地質(zhì)大學（北京）能源學院；6 中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所

0 前 言

四川盆地上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組率先實現(xiàn)頁巖氣勘探重大突破和大規(guī)模商業(yè)開發(fā)后，我國先后建成了涪陵、長寧、威遠、昭通、威榮和永川6 個頁巖氣田，截至2020 年獲得頁巖氣探明儲量超過2×1012m3，2020 年產(chǎn)量達200.7×108m3［1］。中國石化威榮深層頁巖氣田和中國石油威遠頁巖氣田均位于川西南威遠地區(qū)，展示了良好的資源潛力，成為我國深層頁巖氣（埋深大于3 500 m）未來產(chǎn)量快速增長的關(guān)鍵靶區(qū)［2］。近年來，針對該地區(qū)五峰組—龍馬溪組富有機質(zhì)頁巖沉積環(huán)境［3-4］、巖相［5］、儲層特征［6-7］、保存條件［8］、成藏富集規(guī)律［9-10］等方面的研究取得了明顯進展。通過典型鉆井分析，明確了深層頁巖氣富集高產(chǎn)的主控地質(zhì)因素［11］。但隨著氣田開發(fā)的不斷深入，發(fā)現(xiàn)不同鉆井的產(chǎn)量差別大，已取得的地質(zhì)認識尚不足以指導勘探開發(fā)部署，尤其是有關(guān)深層氣井穩(wěn)產(chǎn)能力和估算的最終可采儲量（EUR）方面的研究仍處于探索階段。與涪陵氣田焦石壩主體區(qū)中淺層氣井相比，威遠地區(qū)深層頁巖氣井試采產(chǎn)量高（一般大于20×104m3/d），但遞減快（第一年遞減率75%~80%）、單井EUR 低（平均小于0.5×108m3）。例如，威榮頁巖氣田WY1 井（埋深3 607 m）測試產(chǎn)量為17.20×104m3/d，WY23-1井（埋深3 850 m）測試產(chǎn)量為26.01×104m3/d，但截至2019年年底，累計產(chǎn)量僅分別為0.3×108m3和0.33×108m3。類似的氣井產(chǎn)量不及預期、經(jīng)濟有效動用難度大的問題在威遠地區(qū)頁巖氣田中普遍存在，排除工程因素，有關(guān)地質(zhì)因素的研究鮮有報道。

考慮到頁巖氣是一種自生自儲的非常規(guī)資源，基于威遠及鄰區(qū)頁巖氣田典型氣井資料，從“源蓋控烴”角度對研究區(qū)深層頁巖氣田富集高產(chǎn)地質(zhì)因素進行研究?！霸础敝父挥袡C質(zhì)頁巖。由于四川盆地五峰組—龍馬溪組頁巖有機質(zhì)豐度（2%~4%）、類型（腐泥型和腐殖-腐泥型）和成熟度（Ro介于2.3%~3.1%）總體差異小，通過常規(guī)方法劃分對比的不同地區(qū)富有機質(zhì)頁巖層段的差異甚微，因此基于前人成果［12-13］，選用筆石生物地層學方法開展富有機質(zhì)頁巖層段劃分對比及沉積展布研究［14-15］。“蓋”指三疊系膏鹽巖。通過討論區(qū)域蓋層在威遠地區(qū)的完整性進行頁巖氣保存條件評價。同時，對氣體賦存形式對威遠地區(qū)深層頁巖氣井遞減率的影響進行對比分析。在此基礎(chǔ)上，總結(jié)研究區(qū)深層頁巖氣田富集高產(chǎn)主控地質(zhì)因素，明確威遠地區(qū)深層頁巖氣田氣井開發(fā)效果與焦石壩、長寧地區(qū)存在差異的地質(zhì)原因，以期為威遠地區(qū)深層頁巖氣有利區(qū)預測提供科學依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

四川盆地是在上揚子準地臺基礎(chǔ)上發(fā)展起來的復雜疊合盆地，在漫長的地質(zhì)歷史時期，先后經(jīng)歷早古生代加里東運動、晚古生代海西運動、中生代燕山運動和新生代喜馬拉雅運動等多期、多方向的構(gòu)造活動，形成了現(xiàn)今的構(gòu)造格局［16］。在五峰組—龍馬溪組沉積時期，受廣西運動（加里東旋回末期）影響，四川盆地內(nèi)局部抬升形成多個古隆起和水下高地［17-18］，沉積中心主要分布在涪陵焦石壩頁巖氣田所在的鄂西渝東地區(qū)和長寧頁巖氣田所在的川南地區(qū)（圖1a）。研究區(qū)位于威遠構(gòu)造東南翼至自流井構(gòu)造之間的川中古隆起區(qū)南部，其內(nèi)包括威遠—自貢地區(qū)的水下高地（以下稱自流井水下高地）。受古隆起影響，威遠地區(qū)氣田埋深自西北向東南逐漸變大，介于2 000~4 000 m（圖1b）。

圖1 四川盆地威遠地區(qū)區(qū)域位置及龍馬溪組底界埋深等值線圖Fig.1 Location of the study area and contour map of buried depth of the bottom of Longmaxi Formation in Weiyuan area,Sichuan Basin

2 頁巖品質(zhì)

2.1 筆石帶地層劃分

富有機質(zhì)頁巖是頁巖氣富集的物質(zhì)基礎(chǔ)，其連續(xù)厚度與氣產(chǎn)量密切相關(guān)［12,19］。前人研究發(fā)現(xiàn)，頁巖中的筆石發(fā)育于特定時期的沉積環(huán)境中，筆石特征可為五峰組—龍馬溪組黑色頁巖的劃分和對比提供標準［20］。根據(jù)陳旭等［14］提出的五峰組—龍馬溪組底部筆石帶劃分序列，其13個筆石頁巖帶的代碼自下而上分別為WF1、WF2、WF3、WF4、LM1、LM2、LM3、LM4、LM5、LM6、LM7、LM8 和LM9，分別對 應Dicellograptus complanatus帶、Dicellograptuscomplexus帶、Paraorthograptus pacificus帶、Metabo?lograptus extraordinarius帶、Metabolograptus persculp?tus帶、Akidograptus ascensus帶、Parakidograptus acu?minatus帶、Cystograptus vesiculosus帶、Coronograptus cyphus帶、Demirastrites triangulatus帶、Lituigraptus convolutus帶、Stimulograptus sedgwickii帶 和Spi?rograptus guerichi帶?？紤]到前人已認識到WF2—LM4 筆石帶是頁巖氣富集高產(chǎn)層段［12-13］，本次研究主要針對威遠地區(qū)W202 井、WY29-1 井、WY23-1井、WY1 井、WY11-1 井共5 口典型井的WF2—LM4筆石帶頁巖的特征進行了研究，識別出Dicellogrptus

sp.、Cystograptus vesiculosus、Dimorphograptuscf. nan?kingensis和Demirastritessp.等筆石種類（圖2），并分析了五峰組下部WF2—WF3 筆石帶、五峰組觀音橋?qū)覹F4 筆石帶及龍馬溪組一段底部LM1—LM4 筆石帶頁巖的展布（圖3）。

圖2 威遠地區(qū)五峰組—龍馬溪組黑色頁巖代表性筆石化石巖心照片F(xiàn)ig.2 Core photographs showing representative graptolite fossil in the black shale of Wufeng Formation-Longmaxi Formation in Weiyuan area

（1）五峰組下部WF2—WF3筆石帶

晚凱迪期，受廣西運動影響，四川盆地由被動大陸邊緣向前陸盆地轉(zhuǎn)換，這一時期全球海平面上升，陸內(nèi)凹陷區(qū)水體深度甚至超過200 m，在大洋缺氧環(huán)境下盆地內(nèi)沉積中心發(fā)育深水相黑色頁巖。而在靠近川中古隆起的威遠地區(qū)，發(fā)現(xiàn)有鈣質(zhì)頁巖、灰?guī)r、砂巖等沉積，說明水體在該處變淺，且受古隆起和水下高地影響，頁巖厚度變化大。W202井WF2—WF3 筆石帶厚度為5.4 m，巖性為灰色泥灰?guī)r；向東至局部向斜地區(qū)，WY29-1 井、WY23-1井該段厚度分別為2.3 m、1.5 m，巖性為黑灰色碳質(zhì)頁巖；位于自流井水下高地的WY1 井，缺失黑色頁巖，發(fā)育一套泥質(zhì)粉砂巖沉積，厚約0.5 m，說明WY1 井位于凸起高點，距水面更近甚至有出露水面接受沖刷的可能性；而水下高地南側(cè)的WY11-1井，WF2—WF3筆石帶厚度增大為1.7 m（圖3）。

（2）五峰組觀音橋?qū)覹F4筆石帶

早赫南特期也稱為赫南特冰期，因全球氣溫驟降，大量海水結(jié)冰，導致全球海平面下降約100 m。在這一背景下，WF4 筆石帶對應深水沉積后的一次大范圍海退，盆地內(nèi)部總體上水體變淺，沉積盆地面積大幅縮小。同時，在廣西運動的影響下，古陸進一步抬升隆起，威遠地區(qū)水退迅速，使得該帶厚度變薄，而且大部分地區(qū)主要發(fā)育含介殼灰?guī)r，巖性較均一。位于川中古隆起南緣附近的W202 井，觀音橋?qū)覹F4 筆石帶厚度為0.4 m；WY29-1 井、WY23-1 井該段厚度分別為0.4 m 和0.3 m；而位于自流井水下高地中央的WY1 井出現(xiàn)觀音橋?qū)蛹肮P石帶的缺失現(xiàn)象（圖3），表明早赫南特期該區(qū)域未接受沉積或沉積后又被剝蝕掉；至WY11-1井，觀音橋?qū)雍穸茸優(yōu)?.4 m。

（3）龍馬溪組一段底部LM1—LM4筆石帶

晚赫南特期至早魯?shù)て?，全球冰川消融，海平面開始上升。隨著沉積盆地水體逐漸擴大，威遠地區(qū)水深加大，LM1—LM4筆石帶主要發(fā)育黑色、深灰黑色硅質(zhì)筆石頁巖夾少量砂質(zhì)泥巖。W202井該段厚度為4.5 m，向東逐漸變??；WY29-1井、WY23-1井厚度分別為4.2 m和3.8 m；而處于自流井水下高地之上的WY1 井則缺失LM1—LM3 筆石帶，LM4 筆石帶頁巖直接覆于凱迪階上部粉砂巖之上，厚度為1.8 m；至WY11-1井，LM1—LM4筆石帶增厚至2.6 m（圖3）。

2.2 頁巖品質(zhì)對比

2.2.1 深水陸棚相優(yōu)質(zhì)頁巖厚度

受川中古隆起和自流井水下高地控制，威遠地區(qū)五峰組—龍馬溪組有機質(zhì)頁巖在沉積古水深、水動力條件和水體氧化-還原環(huán)境等方面，與頁巖氣高產(chǎn)區(qū)涪陵焦石壩和長寧地區(qū)相比存在明顯差異，導致頁巖品質(zhì)不同，突出體現(xiàn)在WF2—LM4 筆石帶頁巖的厚度和巖性上。

焦石壩和長寧地區(qū)從晚凱迪期到早魯?shù)て谝恢碧幱诔练e中心，屬深水陸棚相。JY1 井和N203 井五峰組下部WF2—WF3 筆石帶厚度分別為4.5 m 和3.0 m，巖性以富有機質(zhì)黑色頁巖為主，硅質(zhì)含量高，以生物成因硅為主；TOC大于4%，且與生物成因硅呈明顯正相關(guān)性［21］。早赫南特期雖經(jīng)歷全球冰期和大規(guī)模海退，但該時期焦石壩和長寧地區(qū)地層持續(xù)沉降，造成水退較慢，五峰組觀音橋?qū)覹F4 筆石帶在JY1 井、N203 井的厚度為0.5~1.0 m，巖性為灰黑色低有機質(zhì)頁巖、泥質(zhì)灰?guī)r，說明沉積水體仍較深。隨著冰川消融，LM1—LM4 筆石帶沉積時期的水體加深，兩個地區(qū)頁巖層最大厚度超過25 m，巖性為富有機質(zhì)黑色頁巖，沉積于滯留水體底層的厭氧環(huán)境，在富氧的水體表層發(fā)育筆石、多細胞藻類等浮游生物。研究認為，來源于多細胞藻類的有機質(zhì)易于生成有機質(zhì)孔，其面孔率高達50%~80%，且連通性好，最有利于頁巖氣的賦存［22］?？碧介_發(fā)實踐證明，WF2—LM4 筆石帶頁巖對應于頁巖氣富集帶［23-24］。焦石壩地區(qū)JY1 井WF2—LM4 筆石帶厚度達26.1 m（表1），含氣量平均為6.03 m3/t，水平井壓后單井EUR為1.57×108m3。

在威遠地區(qū)，五峰組WF2—WF3 筆石帶整體較薄甚至缺失（圖3），僅LM1—LM4 筆石帶頁巖層沉積于水深相對較大、水動力弱、筆石化石發(fā)育的環(huán)境中，巖性以黑色碳質(zhì)頁巖和含灰硅質(zhì)頁巖為主，碳酸鹽礦物含量高，硅質(zhì)（以生物成因硅為主）含量總體偏低，TOC介于2%~3%，反映頁巖品質(zhì)不及焦石壩和長寧地區(qū)。W202 井筆石帶頁巖發(fā)育相對完整，推測局部水深相對較大，LM1—LM4筆石帶厚度為4.5 m（表1），含氣量為3.5 m3/t，EUR為0.5×108m3；向南、向東至WY29-1 井和WY23-1 井，LM1—LM4筆石帶減薄為3.8~4.2 m，含氣量介于3.4~3.5 m3/t，EUR 為（0.45~0.5）×108m3；靠近自流井水下高地凸起高點，處于區(qū)內(nèi)相對淺水區(qū)的WY1 井，多個筆石帶頁巖缺失或減薄，LM4筆石帶厚度為1.8 m，含氣量為2.2 m3/t，單井EUR 為0.35×108m3；至WY11-1 井，LM1—LM4筆石帶厚度為2.6 m，但該井靠近自流井水下高地南側(cè)斷層，斷層及次級裂縫發(fā)育導致頁巖氣發(fā)生部分散失，含氣量為2.7 m3/t，EUR為0.4×108m3。

表1 威遠、焦石壩及長寧地區(qū)優(yōu)質(zhì)頁巖特征參數(shù)和單井估算的最終可采儲量（EUR）統(tǒng)計Table 1 Statistics of characteristic parameters of high-quality shale and single-well estimated ultimate recovery (EUR)in Weiyuan,Jiaoshiba,and Changning areas

綜上所述，古地貌的高低差異和沉積水體的深淺很大程度上控制著威遠不同區(qū)域LM1—LM4筆石帶頁巖的品質(zhì)，進而造成含氣性和單井累產(chǎn)的差異。在距離水下高地較遠、古水深相對較大、水體還原性強的地區(qū)，LM1—LM4 筆石帶頁巖中優(yōu)質(zhì)頁巖連續(xù)厚度大，可以為頁巖氣富集提供良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.2.2 礦物組分與儲集特征

相比焦石壩和長寧建產(chǎn)區(qū)，威遠地區(qū)五峰組—龍馬溪組沉積水體較淺，頁巖中碳酸鹽礦物含量相對較高，以分散狀他形方解石和自形白云石為主，其含量、分布和溶蝕程度直接影響頁巖的儲集性能和頁巖氣富集［25-26］。

研究發(fā)現(xiàn)，威遠地區(qū)五峰組—龍馬溪組碳酸鹽礦物形成時間略早于生物成因硅［27］，主要是大規(guī)模生烴前沉積—同生階段膠結(jié)作用的產(chǎn)物［28］。以WY1 井為例，龍馬溪組碳酸鹽礦物含量平均達26.7%，遠高于JY1 井（平均含量為3.5%~6.0%）。在龍馬溪組底部碳酸鹽含量較低的層段（圖4a，虛線框范圍），生物成因硅與陸源碎屑硅尚能形成支撐格架抵抗壓實并保存儲集空間，與上部頁巖的孔隙結(jié)構(gòu)相比，中孔和大孔明顯更加發(fā)育（圖4b）?？梢姡妓猁}礦物含量高不利于硅質(zhì)格架的形成，對原始孔隙的保存不利。

圖4 威遠地區(qū)WY1井龍馬溪組頁巖礦物組分特征Fig.4 Mineral compositions of shale of Longmaxi Formation of Well WY1 in Weiyuan area

碳酸鹽礦物化學性質(zhì)活潑，易受地層流體影響而產(chǎn)生次生溶蝕孔。溶蝕孔隙的發(fā)育會影響頁巖氣富集和保存［29-30］。溶蝕孔的成因和形成時間不同，造成頁巖含氣性變化不同。在成巖階段早期形成的溶蝕孔，主要為干酪根熱解形成有機酸溶蝕的結(jié)果，具有孔隙連通性好，常被瀝青充填等特征，在增大頁巖孔隙度的同時有利于頁巖氣富集。而成巖階段晚期出現(xiàn)的溶蝕孔，可能為受燕山期構(gòu)造抬升或現(xiàn)今大氣水淋濾影響，地層水中碳酸含量升高而發(fā)生溶蝕所致。由于時間上晚于生烴高峰期，晚期溶蝕孔雖增加了儲層孔隙度，但對頁巖氣富集起到不同程度的破壞作用［31］。對WY1 井龍馬溪組黑色頁巖樣品進行掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，碳酸鹽礦物溶蝕孔主要發(fā)育在礦物粒內(nèi)和/或粒間，多數(shù)溶蝕孔隙呈孤立分散狀分布，連通性較差，其內(nèi)未發(fā)現(xiàn)充填物，形狀呈圓形、三角形或多邊形（圖5），反映受壓實作用影響小，孔隙沒有發(fā)生明顯變形?；赪Y1井頁巖儲集特征（孔隙度高）和生產(chǎn)動態(tài)特征（游離氣含量較高，氣井試采產(chǎn)量高，但壓降快、EUR 低）兩方面綜合分析，推斷溶蝕作用發(fā)生時間晚，屬于受外界因素影響導致地層水中碳酸含量升高而形成的溶蝕孔，反映出氣藏保存條件變差，頁巖氣遭到一定程度的破壞。

圖5 威遠地區(qū)WY1井龍馬溪組頁巖碳酸鹽礦物溶蝕孔掃描電鏡照片F(xiàn)ig.5 SEM photos of dissolution pores of carbonate minerals in shale of Longmaxi Formation of Well WY1 in Weiyuan area

3 蓋層與保存條件

3.1 蓋 層

頁巖氣藏是源儲蓋一體的非常規(guī)氣藏。與北美海相頁巖層系處于克拉通或前陸盆地等相對簡單的構(gòu)造背景不同，我國南方海相層系經(jīng)歷了多期次疊加構(gòu)造改造，頁巖氣保存條件復雜［32-33］。如果單純基于“源控論”評估四川盆地海相頁巖層系，則無法解釋在頁巖儲層品質(zhì)差異不大的情況下，各地區(qū)勘探效果差別較大的現(xiàn)象。因此，討論蓋層和保存條件有利于進一步明確頁巖氣藏的富集特征。對于四川盆地五峰組—龍馬溪組頁巖氣藏來說，中下三疊統(tǒng)膏鹽巖（或泥巖）塑性強、分布廣，厚度最大達600 m，其發(fā)育地區(qū)可形成一定的壓力封閉，被認為是良好的區(qū)域蓋層，但由于各地區(qū)構(gòu)造抬升剝蝕強度和時間不同，導致蓋層完整性和儲層自封閉性差異較大［12,34］。N203 井所在的長寧地區(qū)保存了部分下三疊統(tǒng)嘉陵江組膏鹽巖，氣藏壓力系數(shù)高，可達2.0。在威遠地區(qū)，近川中古隆起的地層后期抬升幅度大，三疊系膏鹽巖蓋層條件差：膏鹽巖厚度明顯較小，介于50~100 m［35］；古隆起核部的W201井上覆膏鹽巖已剝蝕至中三疊統(tǒng)雷口坡組（T2l），該處壓力系統(tǒng)遭到破壞，氣井壓力系數(shù)僅0.94；在W202井處已剝蝕至上三疊統(tǒng)須家河組（T3x），氣藏壓力系數(shù)為1.2；在遠離川中古隆起的侏羅系覆蓋區(qū)，埋深超過3 500 m，氣藏壓力系數(shù)較高：WY1 井壓力系數(shù)為1.79，W204井壓力系數(shù)為1.96，W205井壓力系數(shù)為2.0（圖6）。這反映了古地貌高低差異在一定程度上影響了蓋層封閉能力和油氣保存條件。

圖6 川中古隆起及周緣地層出露和五峰組—龍馬溪組地層壓力系數(shù)分布Fig.6 Exposed strata and pressure coefficient of Wufeng Formation-Longmaxi Formation in Middle Sichuan paleo-uplift and its periphery

3.2 地層水

關(guān)于四川盆地及其周緣下古生界海相地層的保存條件，除考慮前人研究較多的頁巖氣藏富集程度、構(gòu)造改造強度外［36-38］，對于判識性指標的分析也十分必要。地層水特征主要受到蓋層封閉性、抬升幅度、斷裂活動及大氣水下滲深度等因素影響，是反映氣藏蓋層封閉性和油氣保存“現(xiàn)實表現(xiàn)”的直接指標［22］。在研究區(qū)自流井水下高地附近，WY1井水平段壓裂改造投產(chǎn)后，返排液總礦化度測試結(jié)果沒有發(fā)生明顯變化，介于25.1~28.3 g/L（表2），反映地層水礦化度偏低，且低于盆地外彭水地區(qū)常壓氣井PY1 井（30.0~54.6 g/L）、PY3 井（38.0~53.6 g/L）。陳安定指出威遠地區(qū)頁巖氣田形成于加里東時期，在志留紀末期地層受到抬升破壞，地層水較活躍［39］。WY1井臨近自流井水下高地凸起高點，頁巖地層在構(gòu)造改造過程中被抬升至接近或出露地表，加之該井附近可能存在斷層溝通作用，影響儲層垂向封閉性，地下水與地表水發(fā)生了弱水交替，使得原始地層水礦化度發(fā)生變化。

表2 威遠地區(qū)WY1井五峰組—龍馬溪組地層水化學特征Table 2 Hydrochemical characteristics of Wufeng Formation-Longmaxi Formation of Well WY1 in Weiyuan area

據(jù)此推測自流井高地附近頁巖氣保存可能受到了不利影響，使“生烴超壓”頁巖氣藏遭受一定程度的破壞，這也是WY1井的含氣量和壓力系數(shù)相比周圍井區(qū)偏低的原因。

4 頁巖氣賦存形式

頁巖氣賦存狀態(tài)主要包括游離氣和吸附氣2種類型，其中游離氣含量決定了頁巖氣藏的初始產(chǎn)能，而吸附氣含量很大程度上決定了頁巖氣藏穩(wěn)產(chǎn)的時間［40］。前人研究認為，頁巖的甲烷吸附能力在埋深介于900~1 800 m 時達到最高值，此后隨著深度增大，溫度和壓力升高，頁巖的甲烷吸附能力逐漸降低，游離氣占比增加［41］。同時，頁巖孔隙作為頁巖氣賦存的載體，很大程度上影響著游離氣與吸附氣比例［42］。與焦石壩中淺層頁巖氣藏相比，威遠地區(qū)深層頁巖氣藏平均埋深增加500~1 200 m，孔隙類型與焦石壩中淺層頁巖氣藏沒有顯著差異，龍馬溪組頁巖孔隙度甚至略高于焦石壩地區(qū)，但在孔隙結(jié)構(gòu)上，微孔（小于2 nm）、介孔（2~50 nm）在威遠地區(qū)深層頁巖中占比更低，約為焦石壩地區(qū)中淺層頁巖的2/3 至1/2。這是由于隨著埋藏深度的增加，上覆地層壓力會明顯增大，小孔徑孔隙更容易受到與埋深密切相關(guān)的較高上覆地層壓力的影響。小孔徑孔隙具有更大的比表面積，因此小孔徑孔隙占比的降低，在一定程度上降低了深層頁巖的吸附氣含量。

以美國墨西哥灣沿岸Texas 盆地Haynesville 頁巖為代表的氣藏以游離氣占主導（78%~86%），氣藏埋深大（3 048~4 115 m）、壓力高（壓力系數(shù)為1.87），初始產(chǎn)氣速率大，為（27.0~54.5）×104m3/d，但遞減快（75%~80%）。而以美國西南部Fort Worth 盆地Bar?nett 頁巖為代表的氣藏游離氣占比相對較低（50%~61%），氣藏埋深較淺（1 981~2 926 m）、壓力低（壓力系數(shù)為0.8~1.1），具有較低的產(chǎn)氣速率，為（5.4~7.0）×104m3/d，但穩(wěn)產(chǎn)開采時間可達30~40 a。威遠地區(qū)深層頁巖氣藏以游離氣為主，占比為76%~84%，與上述Haynesville 氣藏類似，氣井具有初始產(chǎn)量高，但遞減快的特點，第一年遞減率達75%~80%。綜合分析認為，威遠地區(qū)深層頁巖氣藏游離氣占主導的頁巖氣賦存形式，很大程度上決定了試采產(chǎn)量高但遞減快的氣井生產(chǎn)特征。

5 頁巖氣甜點區(qū)

前述研究表明，LM1—LM4 筆石帶頁巖連續(xù)厚度總體較小是決定威遠地區(qū)深層頁巖氣井EUR 較低的首要因素。與焦石壩和長寧地區(qū)相比，威遠地區(qū)富有機質(zhì)頁巖沉積環(huán)境受川中古隆起和自流井水下高地等古地貌因素影響大，沉積古水深相對較淺，LM1—LM4筆石帶頁巖連續(xù)厚度小，礦物組分中碳酸鹽含量高，對頁巖儲集性不利。在蓋層和保存條件方面，研究區(qū)地層受后期改造強烈，上覆三疊系蓋層不完整，五峰組—龍馬溪組頁巖溶蝕孔隙發(fā)育，地層水礦化度相對較低，這些均表明保存條件受到破壞?！霸瓷w控烴”條件、頁巖氣賦存形式的差異，加之氣藏埋深大，使得儲層改造難度高，這是威遠地區(qū)氣井初始產(chǎn)量高，但穩(wěn)產(chǎn)能力較差、遞減快、累產(chǎn)低的綜合地質(zhì)原因。建議在勘探選區(qū)時重點尋找深水陸棚相LM1—LM4 筆石帶頁巖沉積厚度大、上覆三疊系蓋層完整性和封閉性較好的地區(qū)作為頁巖氣甜點區(qū)，同時應注重采用適應于深層頁巖氣地質(zhì)條件的壓裂改造技術(shù)和配套工具。

6 結(jié) 論

（1）受川中古隆起和自流井水下高地控制，四川盆地威遠地區(qū)上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組沉積水體相對較淺，不同時期發(fā)育的筆石帶頁巖出現(xiàn)不同程度的減薄或缺失。LM1—LM4筆石帶頁巖總體厚度小，巖性為黑色含灰碳質(zhì)頁巖和含灰硅質(zhì)頁巖，碳酸鹽礦物含量高，硅質(zhì)礦物含量低，儲層抗壓實能力較弱；碳酸鹽礦物溶蝕孔隙發(fā)育，且形成于干酪根最大生油期之后，不利于頁巖氣富集。

（2）威遠地區(qū)五峰組—龍馬溪組蓋層和保存條件也受古地貌高低差異的影響。臨近川中古隆起核部，三疊系膏鹽巖蓋層受剝蝕較嚴重，頁巖氣井壓力系數(shù)明顯較低；位于自流井水下高地的WY1井地層水礦化度較低，是構(gòu)造抬升幅度大、地下水與地表水發(fā)生交替的結(jié)果，對原始“生烴超壓”頁巖氣藏保存不利。

（3）威遠地區(qū)深層頁巖氣藏埋深大、溫度和壓力高，比表面積較大的微孔、介孔等小孔徑孔隙受較高上覆地層壓力影響占比降低，造成頁巖的甲烷吸附能力降低，氣體賦存形式以游離氣為主，這是威遠地區(qū)深層頁巖氣井產(chǎn)量遞減快的重要地質(zhì)原因。

（4）距離川中古隆起或自流井水下高地較遠、古水深相對較大、水體還原性強的區(qū)域，具有深水陸棚相LM1—LM4 筆石帶優(yōu)質(zhì)頁巖連續(xù)厚度大、局部構(gòu)造相對穩(wěn)定且蓋層完整性和封閉性較好等特征，是五峰組—龍馬溪組頁巖氣勘探開發(fā)的有利區(qū)。