关键词：
四川盆地南部
龙马溪组
深层
发育机理
非均质性
摘要：
中国四川盆地60%以上的页岩气资源都在3500 m以深的埋深范围内,随着勘探开发力度的加大,3500 m以深的页岩气正在逐步成为新的勘探开发接替层系。然而,目前对于深层页岩气的研究却十分滞后于中浅层,其间的挑战和困难源于权威而有实效的勘探理论以及指导方法尚处于研究和尝试阶段,其中沉积环境、富集模式、多尺度孔隙形成机制及演化规律等一系列地质理论还有待进一步深入研究。本文主要研究孔隙系统中的有机质孔隙,以往勘探表明有机质孔隙是中国南方海相页岩气储集层的主要孔隙类型,其发育程度和结构特征也是页岩气赋存的一项关键要素。然而,深层页岩有机孔隙的结构特征、发育机理、定量表征方法等并不完善。针对龙马溪组深层页岩有机孔隙空间特征的描述与分析,需要进一步地完善有机孔隙评价模式,在原有表征技术(方法)的基础上进行改进、创新,继而更加精细地刻画出多尺度有机孔隙特征,阐明深层页岩有机孔隙特征及衍生规律。
本文选取中国四川盆地南部泸州、大足地区龙马溪组典型探井的深层海相页岩为研究对象,并以川南长宁、威远地区的中浅层页岩作为比较对象。利用扫描电镜、压汞、低温气体吸附、核磁共振、测井等测试数据进行页岩有机孔隙表征及建立参数模型,形成一套普适性更强、精确度更高、尺度覆盖更广、分类更细的定量化评价技术,特别是建立了理想形状系数模型,该模型只考虑孔隙长轴和短轴的伸缩变化,以定量表征孔隙受到的压实程度及保存性;建立氮气吸附FHH—形状系数联立的多尺度分形维数,该方法实现了仪器数据统一化,提升了多尺度分形的可靠性及普适性;改进了有机孔隙度模型,在其刻度系数上进行了改进,解决了深层页岩有机孔隙度计算结果比实际值偏小的问题。同时,主要取得了以下成果与认识:
川南龙马溪组深层页岩的孔隙类型以有机孔为主,其中深层硅质页岩的有机孔最发育,约占总孔隙的80%。有机孔隙系统的发育及分布当中,深层更趋向于均衡化,而中浅层仅集中于中孔部分,占据了约70%的空间。深层页岩孔隙的发育程度主要受有机孔发育的控制,而有机质丰度和热演化作用则主要控制了有机孔隙的发育及演化,并且硅质(刚性)矿物的“保孔”作用也间接控制了有机孔隙的发育(保存)。在“超压保孔”与压实作用的耦合下,压实作用也会对有机孔发育形成一定程度的控制作用,可能加快有机孔隙的改造(发育),表现为孔隙在高热演化和挤压过程中发生孔隙合并现象。中浅层页岩受到这些控制影响因素要相对弱很多。
有机孔隙的发育程度又控制了深层页岩储集空间的复杂程度。深层页岩的有机质富集、类型多样化,它受到热演化作用、压实作用、刚性矿物接触关系等影响,导致其中的有机孔隙大量发育并且十分复杂,而中浅层页岩则受上述影响因素较少。整体而言,深层硅质页岩的孔隙结构最复杂。
龙马溪组海相页岩孔隙系统很强的非均质性造成了其结构十分复杂。页岩有机孔隙结构的复杂性又导致了川南龙马溪组有机孔横向非均质性较强,因此研究区块的储集空间具有很强的区域性。其中深层页岩有机孔隙具有最强的非均质性,而非均质性强弱受有机质丰度的影响,并且中孔及以上部分也一直在经历改造,包括压实改造、热演化“生烃成孔”等影响孔隙非均质性强弱。
川南龙马溪海相页岩孔隙的渗流能力主要由宏孔提供。深层页岩渗流能力比中浅层差,同时硅质页岩的渗流能力比粉砂质页岩差。
川南龙马溪组海相深层页岩中含有最多焦沥青化的有机质,其中的有机孔隙十分发育,孔隙间连通性好,但保存条件一般。这类有机质对应的有机孔类型对页岩气潜在贡献最大。结合深层页岩储层基本特征,利用有机孔隙度、有机孔隙度占有率、微观孔隙结构特征参数在川南龙马溪组深层页岩区域开展勘探有利区的预测与评价。结果证实南溪—泸州—永川一带是深层勘探最有利区,其次可能是合江—永川一带。然而,深层页岩优质储层的孔隙结构更加复杂,导致有机孔隙十分发育、储层质量最好的泸州—荣昌、合江—永川一带在高效开发方面可能是一个挑战。
通过深层海相页岩有机质孔隙空间多尺度特征及表征方法研究,以期为龙马溪组深层页岩气勘探提供指导和技术支撑。
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