普光地区千佛崖组陆相页岩气层系储层特征

普光地区千佛崖组陆相页岩气层系储层特征

王璟明

中国石化中原油田分公司勘探开发研究院    河南濮阳    457001

摘要：页岩气作为未来非常规石油发展的潜在接替领域，是一类重要的非常规油气资源，陆相页岩气层系具有沉积相变化频繁、粘土含量高和有机质成熟度低的特征制约页岩气的勘探开发程度。因此对于陆相页岩气储层的描述也迫在眉睫。本文以普光地区千佛崖组陆相页岩气层系为研究对象，基于钻井取心资料、扫描电镜、薄片以及低温氮气吸附和高压压汞等实验资料等对陆相页岩气层系的孔隙类型、孔喉结构等储层特征进行表征，取得以下认识：1）共识别出3类岩相：灰黑-黑色纹层状长英质页岩、灰黑色块状介壳泥岩及灰色薄层块状粉砂岩；2）孔隙类型以有机孔、无机孔和微裂缝为主；3）孔径以介孔和微孔为主，大孔次之。对陆相页岩气层系的水平段靶窗的优选和开发具有重大的指导意义。

关键词：普光气田；千佛崖组；页岩气层系；储层特征

一、前言

页岩气通常赋存于大套暗色页岩及其砂质、云质夹层等细粒沉积物中，孔隙空间以纳米级孔隙和裂缝为主，该类储层往往具有低孔隙度、特低渗等特征。中国页岩气资源潜力丰富，目前已经在四川盆地上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组建成多个千亿方规模的海相页岩大气田，并实现规模化商业开发。而广泛存在的陆相页岩，相较海相页岩，具有沉积相变频繁、非均质性强和储集层粘土矿物含量高等陆相细粒沉积特征，及有机质演化程度不高，有机孔发育程度低的特征，这些因素都导致陆相页岩气勘探开发难度大。因此，对陆相页岩气储层进行表征与描述对与陆相页岩气水平段靶窗的优选具有重大指导意义。

目前已发展了多种微观孔喉结构表征实验方法[1][2]，其中最常用的有流体注入法（如压汞法、核磁共振法、气体吸附法等）和图像分析法如扫描电镜法、CT法等）。通过这些方法可以对储层的微观孔隙结构（包括孔隙类型、大小分布、孔喉连通关系等）进行表征。

二、样品特征

普光地区位于川东高陡构造带东北段，北接大巴山弧形褶皱带，西连川中低缓褶皱带 [3]。本次在普光地区千佛崖组泥页岩层系选取27块样品，基于钻井取心资料、扫描电镜、薄片以及低温氮气吸附-高压压汞联测实验对储层进行表征。该区千佛崖组页岩气层系整体为半深湖沉积亚相，富有机质（TOC＞1.0%）页岩大面积分布。有机碳含量介于1.0%-2.5%，均值1.4%，有机质类型为Ⅱ1型。Ro介于1.95～2.09%，处于高-过成熟阶段，有利于页岩气生成富集；千佛崖组一段页岩矿物成分比较复杂，矿物成分以石英、粘土矿物为主，其中石英和粘土含量分别介于18.99%-36.63%、47.12%-68.67%，均值为29.12%和57.29%；碳酸盐含量较低，均值1.69%；脆性指数介于30.41-48.45%，平均39.19%，属中脆页岩；孔隙度介于2.5%～6.2%，平均为4.54%，中值4.9%，属于中孔储层。其中孔隙度2%～5%占比50.0%，5%～10%占比50.0%。该区内有效页岩储层渗透率介于0.0004mD～0.0386mD，均值0.0060mD，中值0.0023mD，属于特低渗页岩储层。

三、页岩气层系储层特征

1、岩性特征

基于矿物组成、沉积结构及颜色对该区陆相页岩气层系进行岩性综合判别，共识别出3类岩相：灰黑-黑色纹层状长英质页岩、灰黑色块状介壳泥岩及灰色薄层块状粉砂岩。

（1）灰黑色-黑色纹层状长英质页岩

灰黑色-黑色纹层状长英质页岩处于半深湖亚相水体能量最低的区域，水动力条件弱，基本较少受风暴流的影响，页理非常发育，该类岩相在该区稳定发育。具有高TOC、高孔隙度的特征，有机碳含量主要介于1.0%～2.5%，孔隙度主要介于3.9%～6.2%，硅质矿物含量一般介于15.7%～30.9%。该岩相为页岩气层有利的岩相类型。

（2）灰黑色块状介壳泥岩

灰黑色块状介壳泥岩主要出现于灰黑色纹层状长英质页岩段内部，属于半深湖亚相。通常表现出中有机碳含量、高孔隙度以及低硅质矿物含量的特征，TOC主要介于0.91%～1.72%，孔隙度主要介于2.5%～3.5%，硅质矿物含量主要介于19.9%～27.5%，其TOC和孔隙度含量变差，为页岩气层较有利的岩相类型。

（3）灰色薄层块状粉砂岩

受重力流事件影响，灰色薄层块状粉砂岩处于半深湖亚相水体能量最高的区域，水动力条件高，该区该类岩相稳定发育，主要发育在页岩气层中部。

2、孔隙类型

普光地区千佛崖组一段页岩主要储集空间为有机质孔、无机孔与微裂缝（图1）。

(a)PG107-H-3400.55m，有机孔；(b) PG107-H-3397.78m，粘土矿物片间孔；（c）PL2-3385.17m，黄铁矿晶间孔；(d)PG107-H-3396.38m，溶蚀孔；（e）PL2-3386.42m，层理缝（f）PG107-H-3397.78m，有机质收缩缝

图1  普光地区千佛崖组页岩气层系氩离子抛光扫描电镜特征。

其中，有机孔孔径大小不等，呈新月状、椭圆状、串珠状、近球型，少数呈狭缝状（如图1a）；无机孔主要为粘土矿物片间孔和黄铁矿晶间孔（图1b、c），其孔径主要分布在30～100nm，以线条状、三角状纳米级孔隙为主，且粘土矿物常与有机质伴生形成有机质-粘土矿物复合体。溶蚀孔多发育在长石、碳酸盐等可溶矿物内[4]（图1d）。

微裂缝主要包括构造成因的微裂缝、层理缝和有机质收缩缝（图1e、f），层理缝在该区页岩气层系较为发育。

3、孔隙结构

氮气吸附-压汞联合测试表明该区千佛崖组一段页岩孔径以介孔和微孔为主，大孔次之，介孔主要分布在2-50nm之间，孔径占比为59.8%；微孔＜2nm，孔径占比为30.3%；大于50nm孔径为大孔，孔径占比9.9%。此外，该区页岩储层的介孔以粗介孔为主（孔径介于5nm-50nm），与海相页岩介孔以细介孔（2nm-10nm）为主的特点差异明显。

四、结论

1）普光地区千佛崖组页岩气层系岩性主要为灰黑-黑色纹层状长英质页岩、灰黑色块状介壳泥岩及灰色薄层块状粉砂岩。其中灰黑色-黑色纹层状长英质页岩有机碳含量高；

2）普光地区千佛崖组页岩气储层主要储集空间为有机质孔、无机孔与微裂缝；

3）普光地区千佛崖组页岩气储层孔径以介孔和微孔为主。

参考文献：

[1] 王璟明,肖佃师,卢双舫,等.吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩储层物性分级评价[J].中国矿业大学学报,2020,49(01):172-183.

[2] 姜在兴, 张文昭, 梁超, 等. 页岩储层基本特征及评价要素[J]. 石油学报, 2014, 35(01): 184-196.

[3] 马永生.四川盆地普光超大型气田的形成机制[J].石油学报，2007(02):9-14+21.

[4] 肖佃师, 卢双舫, 姜微微, 等. 基于粒间孔贡献量的致密砂岩储层分类——以徐家围子断陷为例[J].石油学报 ,2017, 38(10): 1123-1134.