陳　磊, 姜振學(xué), 陳委濤, 紀(jì)文明, 黃何鑫,李衛(wèi)兵, 楊　瀟, 溫　暖

(1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京　102249;2.中國(guó)石油大學(xué)(北京)非常規(guī)天然氣研究院, 北京　102249；3.中國(guó)石油大學(xué)(北京)非常規(guī)油氣協(xié)同創(chuàng)新中心, 北京　102249)

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川西新場(chǎng)地區(qū)須五段泥頁(yè)巖超壓成因及其對(duì)含氣性的影響

陳磊1,2,3, 姜振學(xué)1,2, 陳委濤1,2, 紀(jì)文明1,2, 黃何鑫1,2,李衛(wèi)兵1,2, 楊瀟1,2, 溫暖1,2

(1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京102249;2.中國(guó)石油大學(xué)(北京)非常規(guī)天然氣研究院, 北京102249；3.中國(guó)石油大學(xué)(北京)非常規(guī)油氣協(xié)同創(chuàng)新中心, 北京102249)

頁(yè)巖氣儲(chǔ)集層中往往發(fā)育異常高的地層壓力，其壓力的大小不僅直接影響了泥頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)的熱演化生烴作用，而且還決定著頁(yè)巖氣的保存和富集程度。為了研究川西新場(chǎng)地區(qū)須五段泥頁(yè)巖的異常高壓成因及其對(duì)含氣性的影響，選取該地區(qū)3口井的頁(yè)巖巖心樣品進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)解吸、X衍射礦物分析和等溫吸附等一系列分析測(cè)試來(lái)輔助說(shuō)明超壓產(chǎn)生的原因。然后結(jié)合前人研究成果和測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)泥頁(yè)巖的異常高壓成因進(jìn)行了定性分析，初步探討了泥頁(yè)巖異常高壓發(fā)育與含氣量之間的關(guān)系。分析表明：造成川西新場(chǎng)地區(qū)須五段泥頁(yè)巖異常高壓現(xiàn)象的原因主要有欠壓實(shí)作用、生烴作用、粘土礦物脫水作用和構(gòu)造擠壓作用。頁(yè)巖含氣量與異常高壓的發(fā)育程度呈正相關(guān)關(guān)系，頁(yè)巖異常高壓越發(fā)育，其含氣量越大，產(chǎn)氣量也越高。同時(shí)壓力系數(shù)可以作為保存條件的綜合判別指標(biāo)，川西新場(chǎng)地區(qū)須五段泥頁(yè)巖壓力系數(shù)較高，保存條件較好。

川西地區(qū)；須五段；異常高壓；形成機(jī)制；含氣量

0　引　言

頁(yè)巖氣是指賦存于富含有機(jī)質(zhì)的頁(yè)巖層段中，以吸附、游離或溶解等方式儲(chǔ)集的天然氣，主體上是自生自儲(chǔ)自封閉的連續(xù)性氣藏，屬于典型的非常規(guī)天然氣資源[1-8]。長(zhǎng)期以來(lái)頁(yè)巖層段都被看作為烴源巖層或蓋層，而忽略了其中未排出去的殘留烴。美國(guó)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的巨大成功表明[4,9-12]，在一定的地質(zhì)條件下泥質(zhì)烴源巖完全可以成為頁(yè)巖氣聚集的有效儲(chǔ)集層[13]。

隨著油氣勘探程度的不斷提高，人們發(fā)現(xiàn)異常高壓現(xiàn)象在含油氣盆地中普遍存在，而且對(duì)油氣成藏具有重要影響。因此越來(lái)越多的專家學(xué)者開始重視研究異常高壓的形成、分布和油氣藏形成的關(guān)系[14-19]。頁(yè)巖氣儲(chǔ)集層中往往發(fā)育異常高的地層壓力，其壓力的大小不僅直接影響了泥頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)的熱演化生烴作用[20-24]，而且還決定著頁(yè)巖氣的保存和富集程度[25-28]。以往大多側(cè)重于對(duì)儲(chǔ)集層中異常壓力的形成機(jī)制與分布規(guī)律研究[29-33]，而對(duì)烴源巖層中異常高壓的研究相對(duì)較少。頁(yè)巖層中發(fā)育的異常高壓對(duì)頁(yè)巖含氣性有著重要影響，而含氣性問(wèn)題是目前頁(yè)巖氣勘探研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，也是直接決定頁(yè)巖氣藏是否具有經(jīng)濟(jì)開發(fā)價(jià)值的關(guān)鍵問(wèn)題。因此，有必要對(duì)頁(yè)巖層中異常高壓的形成機(jī)制及其對(duì)含氣性的影響進(jìn)行深入研究，這對(duì)于明確頁(yè)巖的含氣性和指導(dǎo)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)具有重要意義。本文將以川西新場(chǎng)地區(qū)須家河組五段頁(yè)巖氣儲(chǔ)層為例，結(jié)合前人研究成果和實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，采用定性與定量相結(jié)合的方法，來(lái)研究頁(yè)巖氣儲(chǔ)層異常高壓的成因及其對(duì)頁(yè)巖氣聚集的影響。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

川西新場(chǎng)地區(qū)地理位置位于四川省德陽(yáng)市以北約20 km，南距成都市約80 km，北距綿陽(yáng)市約35 km。從構(gòu)造位置上來(lái)看，研究區(qū)位于四川盆地川西坳陷中段孝泉—豐谷北東東向大型隆起帶西端(圖1)，該隆起帶南鄰成都凹陷，北靠梓潼凹陷，西南段與安縣—鴨子河大邑?cái)囫迬嘟唬瑬|南方向與知興場(chǎng)—龍寶梁構(gòu)造北傾末端相連。

川西新場(chǎng)地區(qū)鉆遇的地層層序自上而下為第四系，下白堊統(tǒng)劍門關(guān)組，上侏羅統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組、遂寧組，中侏羅統(tǒng)沙溪廟組、千佛崖組以及下侏羅統(tǒng)白田壩組和上三疊統(tǒng)須家河組。其中，上三疊統(tǒng)須家河組自下而上分為須二段(T3x2)—須五段(T3x5)共4段。T3x2、T3x4主要為大套砂巖夾薄層泥頁(yè)巖，為須家河組主要的儲(chǔ)層，而T3x3、T3x5以大套泥頁(yè)巖為主，主要作為烴源層和蓋層。本次研究主要選取須家河組五段(T3x5)泥頁(yè)巖。

須五段泥頁(yè)巖厚度一般為502～576 m，平均值為522 m[34]。該段地層總體為灰黑色泥頁(yè)巖與深灰色粉砂巖呈不等厚-略等厚互層，以泥頁(yè)巖為主，局部夾煤線。泥頁(yè)巖有機(jī)碳含量(TOC)一般為2%～3.5%，有機(jī)質(zhì)豐度較高，有機(jī)質(zhì)類型總體以Ⅲ型為主[35]，有機(jī)質(zhì)成熟度Ro平均值為1.133%，大部分處于成熟階段，表明須五段泥頁(yè)巖具有良好的頁(yè)巖氣資源潛力。同時(shí)前人研究結(jié)果和實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)須五段泥頁(yè)巖普遍發(fā)育異常高壓，壓力系數(shù)一般大于1.5(圖2)，頁(yè)巖儲(chǔ)層含氣性在不同壓力異常帶存在明顯差異，異常高壓的形成機(jī)制及其對(duì)含氣性的影響值得進(jìn)一步研究。

圖1　川西新場(chǎng)地區(qū)構(gòu)造位置Fig.1　Tectonic location of Xinchang area in western Sichuan Basin

2　頁(yè)巖異常高壓成因

前人已對(duì)川西地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組異常壓力的形成機(jī)制做了大量研究[36-41]，歸納起來(lái)主要有：欠壓實(shí)作用、生烴作用、粘土礦物脫水作用和構(gòu)造擠壓作用，但專門針對(duì)須五段泥頁(yè)巖異常高壓形成機(jī)制的研究則相對(duì)缺乏。筆者分析認(rèn)為產(chǎn)生川西新場(chǎng)地區(qū)須五段泥頁(yè)巖異常高壓的形成機(jī)制與前人對(duì)常規(guī)儲(chǔ)層的研究大體相似，只是每種成因機(jī)制對(duì)異常高壓產(chǎn)生的貢獻(xiàn)率不同而已。本文將主要就欠壓實(shí)作用、生烴作用、粘土礦物脫水作用和構(gòu)造擠壓作用對(duì)川西新場(chǎng)地區(qū)須五段泥頁(yè)巖異常壓力形成的影響進(jìn)行分析，然后初步探討泥頁(yè)巖異常高壓對(duì)含氣性的影響。

圖2　川西新場(chǎng)地區(qū)須家河組泥頁(yè)巖壓力系數(shù)分布Fig.2　Pressure coefficient distribution of Xujiahe Formation in Xinchang area, western Sichuan Basin

2.1欠壓實(shí)作用與超壓的形成

壓實(shí)作用是沉積物最重要的成巖作用之一。通過(guò)壓實(shí)作用沉積物發(fā)生脫水，孔隙度降低，體積縮小，密度增大，松軟的沉積物變成固結(jié)的巖石。而當(dāng)沉積與埋藏速度加快，巖石中的孔隙水排出受到阻礙，導(dǎo)致巖石中的流體承受了上覆巖層大部分壓力，從而形成超壓，此即為“欠壓實(shí)”現(xiàn)象。

一般“欠壓實(shí)”的產(chǎn)生需要同時(shí)滿足以下幾個(gè)條件：(1)快速沉積；(2)存在厚層泥頁(yè)巖；(3)巨大的沉積物厚度。其中快速沉積是最重要的條件，一般認(rèn)為沉積速率達(dá)到40～100 m/Ma時(shí)就屬于快速沉積。川西新場(chǎng)地區(qū)由于受到了龍門山逆沖推覆的影響，快速沉積了厚度巨大的上三疊統(tǒng)須家河組，沉積速率基本在100 m/Ma以上。而在研究區(qū)內(nèi)，以泥頁(yè)巖為主、厚度在500 m以上的須五段很容易發(fā)生排液不暢而形成“欠壓實(shí)”超壓。與此同時(shí)，厚度巨大的上覆侏羅系地層的沉積與壓實(shí)，加劇了須五段泥頁(yè)巖的欠壓實(shí)作用，使得須五段泥頁(yè)巖地層壓力進(jìn)一步增加。利用聲波時(shí)差測(cè)井曲線可以計(jì)算由欠壓實(shí)作用產(chǎn)生的異常高壓[42]。

綜合分析表明，川西新場(chǎng)地區(qū)確實(shí)存在欠壓實(shí)作用，并且在聲波時(shí)差、電阻率測(cè)井曲線和實(shí)測(cè)泥巖密度等方面均得以體現(xiàn)[36,43]。然而，即使欠壓實(shí)作用形成的超壓在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中未遭受破壞，也無(wú)法達(dá)到實(shí)際地層中存在的超壓強(qiáng)度。由此說(shuō)明，除了欠壓實(shí)作用之外，還有其他因素也能導(dǎo)致超壓的形成。同時(shí)，因欠壓實(shí)作用產(chǎn)生的過(guò)剩壓力在后期構(gòu)造活動(dòng)中也會(huì)逐步消失[37]。

2.2生烴作用與超壓的形成

干酪根的熱解生烴作用也是富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖中產(chǎn)生異常高壓的重要原因。郭小文等[44-45]通過(guò)建立烴源巖生氣增壓定量評(píng)價(jià)模型時(shí)發(fā)現(xiàn)，Ⅲ型干酪根烴源巖中天然氣擴(kuò)散的量只要小于生成量的80%就可以產(chǎn)生超壓。

川西新場(chǎng)地區(qū)上三疊統(tǒng)須五段發(fā)育厚度巨大的暗色泥頁(yè)巖和煤層，有機(jī)質(zhì)豐度較高，在埋藏成巖過(guò)程中會(huì)生成大量烴類氣體。在這種情況下，地層內(nèi)流體體積增大，烴類流體進(jìn)入巖石孔隙，從而導(dǎo)致孔隙流體壓力增加。對(duì)研究區(qū)須五段生排烴史的研究表明，此套泥頁(yè)巖在早白堊世早期達(dá)到生烴門限，早白堊世中后期達(dá)到排烴門限，生、排烴高峰均出現(xiàn)在晚白堊世中后期(表1)。作為烴源巖層的須五段進(jìn)入生烴門限后，由于烴類氣體的生成而開始發(fā)育異常高壓。

天然氣的可壓縮性很強(qiáng)，它的體積系數(shù)一般小于0.01，而水和石油的體積系數(shù)都在1.0以上。正因?yàn)槿绱?，天然氣不能像水和石油那樣支撐巖石孔隙，在不斷的埋藏壓實(shí)和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的作用下，巖石孔隙度將不斷降低，孔隙內(nèi)的壓力會(huì)不斷升高，達(dá)到一定程度時(shí)將會(huì)使巖石發(fā)生破裂，從而釋放出一部分壓力，重新達(dá)到平衡，這種現(xiàn)象類似于烴源巖中的脈沖式排烴[46]。

目前，生烴作用對(duì)于超壓的形成到底有多大作用，不同學(xué)者持有不同認(rèn)識(shí)[44,47-49]。徐國(guó)盛等[48]曾在一系列假設(shè)條件下對(duì)川西地區(qū)上三疊統(tǒng)地層生烴造成的超壓作用進(jìn)行了數(shù)值模擬。模擬結(jié)果顯示，生烴作用對(duì)超壓的形成起決定性影響，貢獻(xiàn)率接近90%。但需要注意的是，這一結(jié)果是假設(shè)在地層條件下完全封閉的流體體系中進(jìn)行模擬計(jì)算的。而實(shí)際上，在地層條件下這種完全封閉的流體體系是基本上不存在的。因受多種因素的綜合影響，生烴作用對(duì)超壓形成的貢獻(xiàn)起多大作用尚需下一步深入研究。

2.3粘土礦物脫水作用與超壓的形成

泥頁(yè)巖中常常含有大量的粘土礦物，隨著埋藏深度和溫度的增加，粘土礦物中的蒙脫石會(huì)逐漸演化成伊-蒙混層，最后完全轉(zhuǎn)化為伊利石。在這一轉(zhuǎn)變過(guò)程中，蒙脫石析出大量的層間水，必然會(huì)導(dǎo)致地下流體數(shù)量的增加和體積的增大，當(dāng)被限制在烴源巖這一封閉性較好的環(huán)境中時(shí)，必然出現(xiàn)孔隙壓力的升高，造成異常高壓。前人研究認(rèn)為，蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化過(guò)程中釋放出的層間水理論上能使地層孔隙水含量增加6.6%[50]。控制蒙脫石脫水轉(zhuǎn)化為伊利石的主要因素是溫度，蒙脫石大量脫水轉(zhuǎn)化為伊-蒙混層的溫度范圍為65～115 ℃，而完全轉(zhuǎn)化為伊利石的溫度則要大于150 ℃。研究區(qū)須五段泥頁(yè)巖在晚侏羅世—早白堊世期間溫度已經(jīng)達(dá)到65～115 ℃范圍，甚至更高。據(jù)此推測(cè)，在晚侏羅世—早白堊世期間，研究區(qū)須五段泥頁(yè)巖中的蒙脫石已經(jīng)大量脫水并轉(zhuǎn)化為伊利石。通過(guò)對(duì)川西新場(chǎng)地區(qū)新場(chǎng)28井、新頁(yè)HF-1井和新頁(yè)HF-2井須五段泥頁(yè)巖進(jìn)行粘土礦物含量分析測(cè)試表明，粘土礦物主要為伊利石、伊-蒙混層、高嶺石以及綠泥石，不含蒙脫石，其中伊利石含量最高(表2)。這正好說(shuō)明了研究區(qū)須五段泥頁(yè)巖中所含的蒙脫石已經(jīng)全部轉(zhuǎn)化為伊-蒙混層和伊利石，在轉(zhuǎn)化的過(guò)程中釋放出的大量層間水必然會(huì)導(dǎo)致泥頁(yè)巖內(nèi)異常高壓的產(chǎn)生。

表1川西新場(chǎng)地區(qū)須五段泥頁(yè)巖生排烴特征

Table 1Characteristics of hydrocarbon generation and expulsion in the fifth member of Xujiahe Formation in Xinchang area, western Sichuan Basin

地層生烴門限生烴高峰排烴門限排烴高峰生烴強(qiáng)度/(108m3·km-2)排烴強(qiáng)度/(108m3·km-2)須五段早白堊世早期 晚白堊世中后期 早白堊世中后期 晚白堊世中后期 20～758.0～40.0

表2川西新場(chǎng)地區(qū)新場(chǎng)28井、新頁(yè)HF-1井和新頁(yè)HF-2井須五段泥頁(yè)巖粘土礦物含量

Table 2Clay mineral contents in the fifth member of Xujiahe Formation from wells of Xinchang XC 28, Xinye HF-1 and Xinye HF-2 in Xinchang area, western Sichuan Basin

井名層位深度/m巖性粘土礦物相對(duì)體積/%KCII/S新場(chǎng)28須五段3288.7灰黑色泥巖 191447203289.6灰黑色泥巖 141252223290.4灰黑色泥巖 111357193291.2灰黑色泥巖 161453173292.0灰黑色泥巖 16134328新頁(yè)HF-1須五段3028.9灰色砂質(zhì)泥巖 141623473032.2灰黑色泥巖 91225543034.8灰黑色碳質(zhì)泥巖71225563036.5灰黑色碳質(zhì)泥巖121031473042.9灰黑色碳質(zhì)泥巖7112656新頁(yè)HF-2須五段3083.8黑色頁(yè)巖 7732543085.7黑色頁(yè)巖 91231483087.0黑色頁(yè)巖 8833513090.6黑色頁(yè)巖 91028533092.5黑色頁(yè)巖 9113248

注：K為高嶺石；C為綠泥石；I為伊利石；I/S為伊-蒙混層。

2.4構(gòu)造擠壓作用與超壓的形成

前人研究表明，川西坳陷在晚三疊世以來(lái)經(jīng)歷了多期構(gòu)造擠壓作用[51]。早白堊世沉積末期，川西坳陷進(jìn)入喜馬拉雅期構(gòu)造旋回，此時(shí)川西坳陷發(fā)生較大抬升，并受到南秦嶺和大巴山自北向南強(qiáng)烈的構(gòu)造擠壓。構(gòu)造擠壓以應(yīng)力的形式側(cè)向作用于巖石，相當(dāng)于在垂向上作用于巖石的上覆負(fù)荷壓力。當(dāng)側(cè)向擠壓應(yīng)力大于靜巖壓力時(shí)的側(cè)向壓力，巖層就會(huì)受到擠壓作用，其所受到的平均應(yīng)力就會(huì)轉(zhuǎn)化為孔隙壓力，構(gòu)造應(yīng)力將會(huì)施加給流體，從而產(chǎn)生異常高壓[52]。研究發(fā)現(xiàn)，川西坳陷的超壓中心與上三疊統(tǒng)的生氣中心不一致，而與喜馬拉雅期的構(gòu)造展布方向保持一致。這充分說(shuō)明構(gòu)造擠壓作用對(duì)川西坳陷上三疊統(tǒng)地層異常高壓的形成有著重要作用。本次研究的新場(chǎng)地區(qū)位于川西坳陷的孝泉—豐谷構(gòu)造帶上，研究的層位是上三疊統(tǒng)須五段地層，依據(jù)上述分析，構(gòu)造擠壓作用無(wú)疑是川西新場(chǎng)地區(qū)須五段泥頁(yè)巖異常高壓形成的另一個(gè)重要因素。但需要注意的是，如果構(gòu)造擠壓作用過(guò)于強(qiáng)烈，也有可能使巖層發(fā)生斷裂，已產(chǎn)生的異常高壓得到釋放，從而恢復(fù)正常的地層流體壓力[43]。研究區(qū)受構(gòu)造作用較弱，須五段地層埋深也較大，地層超壓保持得較好。而不同學(xué)者對(duì)于構(gòu)造擠壓對(duì)超壓的貢獻(xiàn)率也有不同的認(rèn)識(shí)[53-55]。研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造擠壓作用對(duì)須五段泥頁(yè)巖中異常高壓的形成有多大貢獻(xiàn)尚需下一步探討。

3　頁(yè)巖異常高壓對(duì)含氣性的影響

頁(yè)巖異常高壓與其含氣量和產(chǎn)氣量關(guān)系密切。一般情況下，隨著壓力的增大，無(wú)論是游離氣含量還是吸附氣含量都呈增大的趨勢(shì)。但當(dāng)壓力增大到一定程度以后，含氣量基本上不再增加。因?yàn)榭紫扼w積和比表面積是一定的，前者控制著游離氣含量，后者控制著吸附氣含量。從圖3所示的研究區(qū)內(nèi)新頁(yè)HF-1井須五段某個(gè)泥頁(yè)巖樣品的等溫吸附特征曲線可以看出，在低壓條件下，吸附量隨著壓力的增大而快速增加；達(dá)到一定的壓力后，隨著壓力的不斷增大，吸附量增加緩慢；當(dāng)壓力增大到某一個(gè)數(shù)值后，吸附量最終達(dá)到飽和狀態(tài)，成為一條幾乎不變的平滑曲線。

圖3　川西新場(chǎng)地區(qū)新頁(yè)HF-1井須五段某個(gè)泥頁(yè)巖樣品的等溫吸附特征曲線Fig.3　Isothermal adsorption characteristic curve of the shale sample from the fifth member of Xujiahe Formation in Xinye HF-1 of Xinchang area, western Sichuan Basin

為了探討川西新場(chǎng)地區(qū)須五段泥頁(yè)巖異常高壓對(duì)其含氣性的影響，選取了新頁(yè)HF-1井須五段16塊頁(yè)巖樣品進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)解析測(cè)試其總含氣量，與其對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)地層壓力進(jìn)行了相關(guān)性的擬合。從圖4中可以看出，研究區(qū)新頁(yè)HF-1井須五段泥頁(yè)巖含氣量與其對(duì)應(yīng)的地層壓力之間具有較好的正相關(guān)關(guān)系。這說(shuō)明在一定的地質(zhì)條件下，隨著地層壓力的升高，頁(yè)巖含氣量總體是增大的。

圖4　川西新場(chǎng)地區(qū)新頁(yè)HF-1井須五段泥頁(yè)巖含氣量與地層壓力的關(guān)系Fig.4　Relationship between gas content and formation pressure in the fifth member of Xujiahe Formation in Xinye HF-1 of Xinchang area, western Sichuan Basin

另一方面，地層壓力系數(shù)也可以用來(lái)判斷頁(yè)巖氣保存條件的好壞[27]。常規(guī)油氣藏的源巖來(lái)自外部，超壓或低壓都有可能出現(xiàn)。而頁(yè)巖氣藏為自生自儲(chǔ)性氣藏，作為烴源巖的泥頁(yè)巖通常會(huì)形成異常高壓，在異常壓力和烴濃度差的作用下，烴類的運(yùn)移總是指向外面。如果保存條件不好，頁(yè)巖氣就會(huì)大量排出導(dǎo)致壓力大幅降低，甚至可能形成低壓；反之，則會(huì)保持較高的地層壓力。在中國(guó)南方下古生界的頁(yè)巖氣探井中，高產(chǎn)井一般都出現(xiàn)在高壓頁(yè)巖氣層，而產(chǎn)量較低或含氣較少的井一般都為常壓或低壓。胡東風(fēng)等[27]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)四川盆地及其周緣下古生界頁(yè)巖氣產(chǎn)量與壓力系數(shù)呈較明顯的對(duì)數(shù)正相關(guān)關(guān)系(圖5)。

圖5　四川盆地及其周緣下古生界頁(yè)巖氣產(chǎn)量與壓力系數(shù)關(guān)系Fig.5　Relationship between gas production and pressure coe-fficient in the Lower Paleozoic shale in Sichuan Basin and its periphery area

通過(guò)對(duì)研究區(qū)新頁(yè)HF-1井須五段泥頁(yè)巖進(jìn)行地層壓力的實(shí)測(cè)并計(jì)算其壓力系數(shù)，發(fā)現(xiàn)新頁(yè)HF-1井須五段地層壓力系數(shù)總體較高，一般都在1.5以上，最高可達(dá)2.3，說(shuō)明保存條件較好，而含氣量和產(chǎn)氣量測(cè)試都較高。

4　結(jié)　論

(1)川西新場(chǎng)地區(qū)須五段泥頁(yè)巖儲(chǔ)層普遍存在異常高壓現(xiàn)象，形成該現(xiàn)象的原因主要有：欠壓實(shí)作用、生烴作用、粘土礦物脫水作用和構(gòu)造擠壓作用。但這4種作用各自對(duì)研究區(qū)須五段泥頁(yè)巖異常高壓形成的貢獻(xiàn)率如何有待下一步研究。

(2)川西新場(chǎng)地區(qū)須五段泥頁(yè)巖含氣量整體上有隨地層壓力的升高而增大的趨勢(shì)，其中，吸附氣在低壓條件下增加較快，當(dāng)壓力達(dá)到一定程度后，增加速度明顯減緩。

(3)壓力系數(shù)可以作為保存條件的綜合判別指標(biāo)，頁(yè)巖氣產(chǎn)量與壓力系數(shù)之間呈現(xiàn)對(duì)數(shù)正相關(guān)關(guān)系。川西新場(chǎng)地區(qū)須五段泥頁(yè)巖壓力系數(shù)較高，保存條件較好。

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Genesis of Overpressure and Its Effect on Gas Content in the Fifth Member of Xujiahe Formation in Xinchang Area, Western Sichuan Basin

CHEN Lei1,2,3, JIANG Zhenxue1,2, CHEN Weitao1,2, JI Wenming1,2, HUANG Hexin1,2,LI Weibing1,2, YANG Xiao1,2, WEN Nuan1,2

(1.StateKeyLaboratoryofPetroleumResourcesandProspecting,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China;2.UnconventionalNaturalGasInstitute,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China;3.UnconventionalOil&GasCooperativeInnovationCenter,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China)

There is always abnormal high-pressure in shale reservoirs. It has not only an effect on organic matter maturation and hydrocarbon generation, but also determines the preservation and enrichment of shale gas. In order to study formation mechanisms of abnormal high-pressure and its effect on gas content in the fifth member of Xujiahe Formation of Xinchang area in western Sichuan Basin, shale cores from three wells are selected to be analyzed by various methods such as field desorption, X-ray diffraction mineral analysis and isothermal adsorption experiment. Based on the experimental data, we performed a qualitative analysis on the formation mechanism of abnormal high-pressure combining with previous research results. Through data analysis, the relationship between abnormal high-pressure development in shale and gas content is figured out. The study shows that the formation mechanism of the fifth member of Xujiahe Formation in the study area is summarized as follows: undercompaction, hydrocarbon generation, clay mineral dewatering and structural compression. The high-pressure development in shales also shows a positive correlation with total gas content, the better the high-pressure development is, the greater the gas content is, and therefore the higher the gas production is. The pressure coefficient can be regarded as a comprehensive discrimination criterion for preservation condition, and the results show that the pressure coefficient is relatively high and the preservation condition is relatively good in the fifth member of Xujiahe Formation in Xinchang area, western Sichuan Basin.

western Sichuan Basin; the fifth member of Xujiahe Formation; abnormal high-pressure; formation mechanism; gas content

2014-11-12；改回日期：2015-11-10；責(zé)任編輯：潘令枝。

國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05018-002，2011ZX05003-001)。

陳磊，男，博士研究生，1988年出生，地質(zhì)資源與地質(zhì)工程專業(yè)，主要從事油氣成藏機(jī)理與非常規(guī)油氣地質(zhì)研究。Email: chenlei19880804@163.com。

TE122.2

A

1000-8527(2016)02-0406-07