达州地区上三叠统须家河组页岩气资源潜力分析

杨远萍

达州地区上三叠统须家河组页岩气资源潜力分析

杨远萍

（四川省煤田地质局一三七队，四川 达州 635000）

四川盆地为页岩气勘探开发的潜力区域，除了对海相页岩的深入研究外，更应对浅层的陆相页岩进行探索，发掘盆地内有经济开发意义的陆相页岩气。通过全岩测试、扫描电镜、地化特征分析等，对达州地区陆相上三叠统须家河组陆相页岩气资源潜力进行研究。分析表明：达州地区须家河组页岩发育较好，分布范围广，地球化学特征显示较好，具有较好的页岩气勘探潜力。

页岩气；须家河组；资源潜力；达州地区

页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果（张金川等，2004）。四川盆地目前发育的页岩地层主要为海相、海陆过渡相以和陆相，盆地内不同区域所发育的层位也有差异。如：海相地层为下志留统龙马溪组和下寒武统筇竹寺组，海陆过渡相地层为上二叠统龙潭组，陆相地层为上三叠统须家河组和中下侏罗统自流井组等。目前国内对陆相页岩研究相对薄弱，一些标准主要参照国外及国内的研究投产区域的实例。

通过对达州地区煤系地层上三叠统须家河组页岩分布特征、有机地化特征、储层特征等研究，对其页岩气资源潜力进行初步评价，提供该地区下步页岩气勘探开发参考。

1 区域地质背景

达州地区位于上扬子陆块四川陆内盆地，跨大巴山台源断褶带、川北低陡褶皱带、川中低缓褶皱带和川东高陡褶皱带四个构造单元（图1）。研究区区域地层分区主要包括北部的通江小区、东部的万县小区，西部的南充小区，以及南部的巫溪小区，地层主要发育震旦系、寒武系、奥陶系、志留系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、第四系，缺失泥盆系、石炭系、古近系。

研究区内上三叠统须家河组陆相暗色页岩发育较好，分布于须家河组一、三、五、七段，其中三、五、七段发育相对较好，分布范围广，而一段厚度相对较小，最大累计厚度不超过5m，且部分地区缺失。

图1 研究区位置图

2 含气页岩分布

达州地区下上三叠系须家河组野外露头及以往钻井显示，暗色页岩在研究区内分布范围广，除了北部南大巴山盖层逆冲带地区被剥蚀外，其余地区均广泛发育。该组七段暗色页岩分布较连续、稳定，厚度一般在2~45m之间；五段和三段暗色页岩分布连续、稳定，厚度一般在0~50m之间。一段暗色页岩分布范围相对较小且分布不连续、不稳定，且厚度较小，据统计厚度一般小于15m，最大厚度约20m，仅分布于宣汉县毛坝地区，向四周逐渐变薄至缺失。埋深整体由中部向东西向逐渐加大，深度在0～3 600m以内，主体埋藏深度范围在800～3 400m之间（图2）。

3 含气页岩有机碳含量

3.1 有机质丰度

有机质丰度是指单位质量岩石内所含有机质的数量。在多种条件相近的情况下，岩石中原始的有机质含量（丰度）越高，则其生烃能力越强。对于高—过成熟的页岩，总有机碳含量可近似代表岩石的原始有机质丰度，作为评价烃源岩和其原始生烃能力的有效指标。

图2 达州地区须家河组暗色页岩埋深图

沉积环境在一定程度上控制了岩石有机质的沉积和保存，有机质丰度通常是原始沉积环境的一种具体体现，有机碳高值区一般位于页岩的沉积中心。达州地区上三叠统须家河组不同地区黑色页岩样品有机碳含量分析测试表明，32%以上的样品有机碳含量大于1.0%，其中，大于2.0%的样品占22%，有机碳大于3.0%的样品占了8%。该套页岩有机碳含量变化范围较大，一般在0.11%~3.23%，平均为1%，属于较好的烃源岩，反映其原始生烃潜力局部地区较强，部分地区相对较弱。这一结果与之前朱彤等在四川盆地陆相页岩气形成条件及勘探开发前景中关于须家河地层的有机地化特征研究结果相似[2]。

3.2 有机质类型及成熟度

对于不同的来源和环境下发育的有机质生烃潜力和产物性质差别会很大，要客观的认识烃源岩的性质和生烃条件，则对有机质类型进行评价就很必要。由于目的层页岩热演化史较复杂，热成熟度相对较高，为此，选择干酪根δ13C的实验测试方法和数据来识别页岩的有机质类型。根据样品测试结果得知，须家河组暗色页岩有机质类型为Ⅱ和Ⅲ两种，但主要为Ⅲ型，分别占36%、64%，生气能力较强。

图3 达州地区须家河组含气页岩样品分析有机碳含量分布直方图

镜质体反射率（Ro）是国际上公认标定有机质成熟度的一项独立有效指标。通过样品测试结果得知，须家河组镜质体反射率（Ro）介于1.58～2.42%之间，平均为1.86%，处于高—过成熟演化阶段。

4 页岩矿物组成

页岩气要么吸附于页岩有机质和黏土矿物表面，要么游离于孔隙和天然裂缝中，对作为烃源岩的页岩储层来讲，能否形成商业性的页岩气藏，这主要受其吸附能力和孔隙、裂缝的发育程度控制，页岩的矿物成分在一定程度上控制了页岩的储层吸附能力和基质的孔隙度，然而，矿物成分中的脆性矿物主要为方解石、石英、碳酸盐等，是页岩裂缝发育程度的主要控制因素，将直接影响页岩的储集空间及渗流通道。美国页岩气的勘探实践中表明，粘土矿物具备较大的微孔隙体积和较高的比表面积，对页岩气的吸附性能有较强的影响。随着页岩内脆性矿物含量的增加，岩石的脆性度提高，在页岩气开发过程中极易形成新的诱导性裂缝，既有利于页岩气的渗流，也扩大了游离态页岩气的储集空间，为页岩气的钻井、完井和人工压裂设计等提供参考。因而，页岩气储层的矿物成分研究对于页岩气富集条件分析、资源潜力评价及开发措施工艺设计等具有重要意义。

本次通过对须家河组三、五、七段页岩样品进行X射线衍射实验分析结果表明，该套页岩矿物成分主要以石英（5%~45%，平均25%）、碳酸盐（2%~82%，平均17%）和粘土矿物（13%~57%，平均35%）为主，含有少量的长石（0~13%，平均3%）、菱铁矿（0~1%，平均0.6%）等矿物，说明石英和碳酸盐的含量较高，对脆性矿物的贡献最大，长石、菱铁矿含量较少，对脆性矿物的贡献较小。依据Barnett页岩储层的研究经验，脆性矿物含量一般大于50%时可以取得较好的压裂效果。研究区大部分区域测试结果与Barnett页岩相似，脆性矿物含量高于50%，粘土矿物含量平均为35%，具备较好的压裂潜力。

5 结论

1）达州地区须家河组主要发育三段、五段、七段三套暗色页岩，页岩连续厚度大于30m的区域分布范围较广，主体埋深在800～3 400m之间。

2）达州地区须家河组总有机碳含量平均位1%，部分地区高达3.23%，属于较好的烃源岩，有机质类型以Ⅲ型为主，具有较好的生气能力，镜质体反射率（Ro）平均为1.86%，处于高—过成熟演化阶段，具有较好的页岩气勘探开发潜力。

3）达州地区须家河组页岩中脆性矿物含量高达87%，石英和碳酸盐对脆性矿物贡献最大，粘土矿物含量平均为35%，具备良好的压裂潜力。

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A Study of Shale Gas Resources Potential of the Upper Triassic Xujiahe Formation in the Dazhou Region

YANG Yuan-ping

(No. 173 Geological Team, Sichuan Bureau of Coal Geology, Dazhou, Sichuan 635000)

The Sichuan basin is rich in shale gas. The bulk-rock analysis, SEM and geochemical studies indicate that shale of the Upper Triassic Xujiahe Formation is well developed in the Dazhou region, having good potential for shale gas exploration.

shale gas; Xujiahe Formation; resource potential; Dazhou region

2018-06-25

杨远萍（1986-），女，四川江油人，地质矿产工程师，研究方向：固体矿产及油气地质

P618.13

A

1006-0995（2019）01-0072-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2019.01.017