第六届非常规油气地质评价暨新能源学术研讨会
6th Symposium on Unconventional Oil and Gas Geological Evaluation and New Energy

190 / 2021-06-10 22:41:26

陆相页岩纹层特征及其页岩油气意义——以四川盆地中下侏罗统为例

纹层,陆相页岩,沉积环境,储集空间,页岩油气

页岩油气理论与技术

作为非常规油气资源，页岩油气日渐成为中国油气勘探的重要对象。目前国内学者的研究主要集中在海相页岩气的形成条件、赋存形式、储层评价、成藏机理、资源潜力及有利发育区等方面。相较于海相页岩，与海相相对较单一的富有机质硅质页岩纹相比，陆相断陷盆地沉积相类型多样，一般来说半深水—深水湖泊相是陆相页岩形成的最有利相带。但与海相页岩相比，我国陆相页岩具有沉积相变快、岩相差异大、沉积结构构造复杂、热演化程度低等非均质性强的特征，必然导致陆相页岩岩石组构多样性和孔隙结构复杂性^[1-2]。这些特征最直接的表现在页岩的纹层上，纹层的特征差异反映了沉积过程及水体环境的差异性^[3-4]。

纹层，是指沉积物或沉枳岩中可分辨的最小或最薄的原始沉积层，是组成展理的最小单元，单层厚度一般小于10 mm，页岩纹层通常为0.02~1.00 mm。近年来，越来越多的石油地质工作者认识到页岩纹层受多种因素影响和控制，与有机质富集、页岩油气储集空间、开发生产效果等关系密切。文本以四川盆地中下侏罗统千佛崖组和自流井组大安寨段为例，通过高分辨率岩心图像扫描、XRF岩心扫描、薄片观察、扫描电镜，对页岩纹层进行了系统的岩石学研究，在页岩纹层结构、成因与其对页岩油气勘探意义方面进行了尝试性探讨。研究结果表明：研究区区经历了2次湖侵期，可划分为2个三级层序，其中大安寨二亚段和千佛崖组二段时期达到最大湖泛期，发育2种沉积模式：陆源碎屑浅湖泊沉积模式（千佛崖组）和碳酸盐岩湖泊沉积模式（大安寨段）。基于高分辨率岩心图像扫描和岩心薄片观察发现，主要发育有硅质碎屑纹层、碳酸盐纹层、粘土质纹层及有机质纹层 4 种纹层类型，其中千佛崖组页岩以硅质碎屑纹层和粘土质纹层纹层为主，部分发育碳酸盐纹层，大安寨段页岩以碳酸盐纹层和粘土质纹层为主。通过XRF岩心扫描得到了不同纹层间主微量元素差异特征，揭示了原始沉积环境：硅质碎屑纹层形成的古气候表现为较寒冷干燥到半湿润气候，水体较浅，缺氧环境，陆源硅常为高值，部分生物硅为高值，但古生产力偏低；有机质纹层形成的古气候表现为温暖潮湿，水体较深，呈静水还原环境，陆源输入较弱但有一定影响，古生产力呈高值；碳酸盐纹层的古气候表现为寒冷干燥，水体浅呈氧化-缺氧环境，陆源输入硅值较小，生物硅值较高，古生产力呈高值；粘土质纹层的古气候表现为温暖潮湿，水体较深呈缺氧的静水环境，陆源输入硅值较小，生物硅影响较弱，古生产力呈高值。此外纹层结构是页岩沉积环境的直接反映，在很大程度上体现为页岩的矿物成分、有机质类型、有机质丰度、页岩储集空间等页岩气关键参数的变化，决定了含油气量以及页岩油气的分布等。综合分析页岩纹层油气意义体现在以下几个方面：（1）页岩纹层间不同岩性或矿物组成的互层分布，在接触面处可常形成层理缝，形成泥页岩储层重要的储集空间类型；（2）碳酸盐纹层发育微孔缝较为发育，扫描电镜下可以看到碳酸盐纹层内存在大量溶蚀微孔缝，是生烃过程中有机酸的溶蚀作用形成的，极大改良了页岩油气的储集空间；（3）脆性矿物形成的纹层抗机械压实作用较强，相较于不发育纹层的页岩在孔隙结构演化过程中具有更好的保存孔隙的能力，孔径级别更大；（4）纹层比较发育的地层，有机质常顺层富集，有机质孔顺层集中形成良好的储集空间。