徐政語(yǔ)，梁 興，王希友，王高成，張介輝，熊紹云，魯慧麗，徐 鶴

(1.中國(guó)石油 勘探開(kāi)發(fā)研究院 杭州地質(zhì)研究院,浙江 杭州,310023； 2.中國(guó)石油 浙江油田分公司,浙江 杭州 310013)

四川盆地羅場(chǎng)向斜黃金壩建產(chǎn)區(qū)五峰組-龍馬溪組頁(yè)巖氣藏特征

徐政語(yǔ)1，梁 興2，王希友2，王高成2，張介輝2，熊紹云1，魯慧麗1，徐 鶴2

(1.中國(guó)石油 勘探開(kāi)發(fā)研究院 杭州地質(zhì)研究院,浙江 杭州,310023； 2.中國(guó)石油 浙江油田分公司,浙江 杭州 310013)

羅場(chǎng)向斜位于四川盆地南緣，主要目的層五峰組-龍馬溪組頁(yè)巖在歷經(jīng)印支、燕山、喜馬拉雅等多期造山事件改造后，頁(yè)巖變形相對(duì)較弱、埋藏適中，頁(yè)巖氣形成與保存條件良好，成為上揚(yáng)子頁(yè)巖氣核心區(qū)的重要組成部分。據(jù)巖性、電性、礦物組成、有機(jī)質(zhì)賦存及含氣性特征分析，本套頁(yè)巖地層可劃分為3個(gè)三級(jí)層序、3個(gè)巖性段、3種沉積相及4種沉積亞相與多種沉積微相；總體以深水陸棚相沉積期發(fā)育的富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖段(Ⅰ層)含氣性最好，并可細(xì)分為Ⅰ1,Ⅰ2,Ⅰ3,Ⅰ4,Ⅰ55個(gè)小層。綜合向斜內(nèi)黃金壩建產(chǎn)區(qū)頁(yè)巖物性與壓力系數(shù)特征分析，昭通示范區(qū)頁(yè)巖氣主要賦存于現(xiàn)今殘留的深水陸棚相復(fù)向斜內(nèi)，氣藏以觀音橋段灰?guī)r分隔為龍馬溪組底部與五峰組兩套，結(jié)合壓后評(píng)估與單井試采成果，評(píng)價(jià)認(rèn)為建產(chǎn)區(qū)以龍馬溪組底部Ⅰ3與Ⅰ4小層壓后改造與采氣效果最好。

頁(yè)巖氣；五峰組；龍馬溪組；羅場(chǎng)向斜；黃金壩建產(chǎn)區(qū)；四川盆地

羅場(chǎng)向斜地跨川、滇兩省，礦權(quán)隸屬長(zhǎng)寧與昭通兩大國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū)(圖1，圖2)，向斜軸呈北西-南東走向，主體位于四川省高縣、珙縣及筠連縣境內(nèi)，東南延伸進(jìn)入云南省威信縣，面積超過(guò)2 000 km2。構(gòu)造位置上處于四川盆地川東南坳陷珙縣背斜與滇黔北坳陷威信背斜間，向斜區(qū)完成二維地震測(cè)線1 000 km以上、三維地震近600 km2。目前已鉆探井及評(píng)價(jià)井15口、開(kāi)發(fā)井30余口，水平井單井日產(chǎn)量穩(wěn)定在(5～20)×104m3，已成為我國(guó)南方重要的頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)示范區(qū)。目前探明頁(yè)巖氣地質(zhì)儲(chǔ)量千億方以上，產(chǎn)能正在建設(shè)中。

圖1 四川盆地羅場(chǎng)向斜勘探地質(zhì)圖Fig.1 Exploration geological map in the Luochang Syncline,the Sichuan Basin

圖2 四川盆地羅場(chǎng)向斜南北向主測(cè)線剖面(位置見(jiàn)圖1中Ⅰ—Ⅰ′線)Fig.2 NS section in the Luochang Syncline,the Sichuan Basin(see Ⅰ-Ⅰ′ line position in Fig.1)

1 氣藏頁(yè)巖發(fā)育與沉積特征

羅場(chǎng)向斜發(fā)育有下寒武統(tǒng)筇竹寺組與上奧陶統(tǒng)-下志留統(tǒng)五峰組-龍馬溪組兩套頁(yè)巖。其中，主要目的層五峰組-龍馬溪組[1]發(fā)育于廣西期[2-4]，屬于揚(yáng)子陸塊典型陸內(nèi)同造山期前陸盆地閉塞海灣環(huán)境沉積物[3-5]。氣藏中五峰組中、下部發(fā)育灰黑色-黑色筆石頁(yè)巖，表現(xiàn)出典型的深水陸棚相沉積環(huán)境[3,5-6]。五峰組上部(觀音橋段)為灰色鈣質(zhì)頁(yè)巖夾泥灰?guī)r，頂部為厚約5～50cm的灰色生物介殼灰?guī)r。五峰組累計(jì)厚度為3.3～10.56 m,表現(xiàn)出由深水陸棚向淺水陸棚、潮坪及生屑灘過(guò)渡的沉積環(huán)境特征，記錄有典型赫南特冰川期海平面迅速下降沉積響應(yīng)特征[4,7-8]。

氣藏中龍馬溪組頁(yè)巖自下而上劃分為兩段。下段為一套灰黑-黑色的泥質(zhì)夾粉砂質(zhì)頁(yè)巖，厚41.72(YS107井)～72.6 m(YS106井)，上段為一套灰黑-深灰色的灰質(zhì)、泥質(zhì)頁(yè)巖，厚156.74(昭104井)～247.44 m(YS111井)；地層累計(jì)厚203.12(昭104井)～357.40 m(YS108井)。依據(jù)巖性組合、沉積層理、構(gòu)造及含有物等分析，龍馬溪組頁(yè)巖總體表現(xiàn)為一個(gè)海退旋回，沉積環(huán)境可劃分為深水、淺水與半深水3種陸棚相。結(jié)合頁(yè)巖中微量元素(V，Cr，Th，U)含量分析(圖3)可細(xì)分為缺氧深水陸棚、貧氧深水陸棚、貧氧半深水過(guò)渡陸棚、富氧淺水陸棚4種亞相[8-9]及泥質(zhì)深水陸棚、灰質(zhì)深水陸棚、砂質(zhì)深水陸棚、灰質(zhì)淺水陸棚等多種沉積微相，其中下部富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育段沉積于缺氧泥質(zhì)-砂質(zhì)深水陸棚相環(huán)境(圖3)。

2 氣藏頁(yè)巖層序劃分與對(duì)比

依據(jù)向斜區(qū)五峰組-龍馬溪組頁(yè)巖巖相、沉積環(huán)境、水體變化與有機(jī)碳含量(TOC)有較好的相關(guān)性，即深水陸棚相沉積頁(yè)巖有機(jī)碳含量高于淺水陸棚相，泥質(zhì)頁(yè)巖相有機(jī)碳含量高于泥灰質(zhì)、灰質(zhì)及砂質(zhì)頁(yè)巖相，水體加深時(shí)有機(jī)碳含量增加，水體變淺時(shí)有機(jī)碳含量降低[10]，凝縮層附近有機(jī)碳含量值最高等特點(diǎn)。結(jié)合巖性與電性變化的旋回性特征及相關(guān)性，將本套頁(yè)巖地層劃分為3個(gè)三級(jí)層序[11]。其中，五峰組對(duì)應(yīng)第一個(gè)三級(jí)層序SQ1，龍馬溪組下段對(duì)應(yīng)第二個(gè)三級(jí)層序SQ2，龍馬溪組上段對(duì)應(yīng)第三個(gè)三級(jí)層序SQ3(圖3)。

為便于向斜建產(chǎn)區(qū)頁(yè)巖氣藏小層對(duì)比，結(jié)合目的層主要集中于五峰組-龍馬溪組下部富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖段，即層序SQ1與SQ2海侵-高位體系域段特征。依據(jù)建產(chǎn)區(qū)內(nèi)生產(chǎn)需求與富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖段沉積環(huán)境變化特征[3，10]，筆者圍繞向斜內(nèi)頁(yè)巖氣富集成藏特點(diǎn)從巖相組合與沉積響應(yīng)特征、礦物特征、有機(jī)質(zhì)賦存、儲(chǔ)層物性以及含氣性等[10]方面綜合將本套頁(yè)巖劃分為炭質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育段(Ⅰ層)、砂質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育段(Ⅱ?qū)?與灰質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育段(Ⅲ層)三個(gè)巖性段，將其中富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖段(Ⅰ層)細(xì)分為Ⅰ1，Ⅰ2，Ⅰ3，Ⅰ4，Ⅰ55個(gè)小層(圖3)。

2.1 巖相組合與沉積響應(yīng)特征

1) Ⅰ1小層

處于五峰組中下部，系凱迪期臺(tái)內(nèi)坳陷海侵沉積物[11-14]，具有陸源碎屑含量較高，發(fā)育深水陸棚缺氧泥質(zhì)筆石頁(yè)巖夾粉砂質(zhì)頁(yè)巖相沉積組合響應(yīng)特征。本層灰黑色頁(yè)巖鏡下顯現(xiàn)泥質(zhì)結(jié)構(gòu)與顯微定向構(gòu)造，含粉砂3%(石英顆粒約占2%、碳酸鹽巖顆粒約占1%)，普遍見(jiàn)分散狀有機(jī)質(zhì)及水平紋理，有順層分布和局部集中現(xiàn)象(圖4a)。

2) Ⅰ2小層

處于五峰組上部，又稱觀音橋段，為赫南特冰川期沉積物。早期發(fā)育淺水陸棚貧氧鈣質(zhì)頁(yè)巖相，灰質(zhì)含量高，灰黑色含鈣質(zhì)頁(yè)巖鏡下具顯微晶質(zhì)結(jié)構(gòu)和鱗片狀構(gòu)造，含有3%左右的粉砂級(jí)碳酸鹽顆粒(包括部分白云石自形晶和呈圓形狀的生物顆粒)和2%左右的石英粉砂，普遍含分散狀有機(jī)質(zhì)，略呈有水平紋理。晚期巖性相變?yōu)闇\水陸棚富氧的生物灘介殼灰?guī)r相，表現(xiàn)出典型的冰川期沉積組合響應(yīng)特征。

3) Ⅰ3小層

處于龍馬溪組底部，系冰川期后魯?shù)るA海侵初期沉積物，表現(xiàn)出下部陸源碎屑含量高，上部泥晶碳酸鹽巖含量高特征。沉積上表現(xiàn)出早期發(fā)育深水陸棚缺氧粉砂質(zhì)頁(yè)巖相，沉積的灰黑色含鈣云質(zhì)頁(yè)巖鏡下粉砂級(jí)顆粒含量約占4%，主要為碳酸鹽顆粒(包括白云石自形晶)，其次為石英，由于分布不均、常常構(gòu)成紋層。本層晚期主要發(fā)育深水陸棚缺氧泥質(zhì)頁(yè)巖相，常見(jiàn)筆石、泥晶碳酸鹽巖含量為3%～8%(圖4b)。

4) Ⅰ4小層

發(fā)育于龍馬溪組下段下部，系冰川期后魯?shù)るA海侵早-中期沉積物，主要體現(xiàn)為深水陸棚缺氧泥質(zhì)頁(yè)巖相沉積組合響應(yīng)特征，灰黑-黑色筆石頁(yè)巖石英含量在2%左右，泥晶碳酸鹽巖含量少，偶見(jiàn)放射蟲(chóng)等硅質(zhì)生物化石。局部含灰泥質(zhì)、云質(zhì)粉砂頁(yè)巖，水平紋理發(fā)育，鏡下粉砂級(jí)顆粒以碳酸鹽顆粒(包括白云石自形晶和生屑)為主，約占5%，石英多相對(duì)集中構(gòu)成淺色紋層(圖4c)。

圖3 四川盆地羅場(chǎng)向斜YS106井五峰組-龍馬溪組頁(yè)巖地層層序及沉積相劃分Fig.3 Division of shale sequences and sedimentary facies of Well YS106 in the Wufeng-Longmaxi Formations in the Luochang Syncline,the Sichuan Basin

5) Ⅰ5小層

發(fā)育于龍馬溪組下段中下部，系冰川期后魯?shù)るA高位期-海退早期沉積物，灰黑色頁(yè)巖鏡下呈現(xiàn)泥質(zhì)結(jié)構(gòu)和顯微鱗片狀構(gòu)造，發(fā)育略顯微波狀紋層及略顯水平紋理，含少量(0.5%)石英粉砂和2%左右的粉砂級(jí)碳酸鹽顆粒。自下而上陸源碎屑有明顯增多的趨勢(shì)，中、下部凝縮層發(fā)育段主要沉積深水陸棚缺氧相筆石頁(yè)巖，上部漸變?yōu)樯钏懪锶毖跸嗪凵啊⒎凵百|(zhì)頁(yè)巖(圖4d，e)。

6) 砂質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育段(Ⅱ?qū)?

發(fā)育于龍馬溪組下段上部及上段下部，為魯?shù)じ呶黄诔练e物，砂泥結(jié)構(gòu)及顯微定向顯層清晰(圖4f)。

2.2 礦物組合特征

頁(yè)巖中礦物依據(jù)來(lái)源可劃分為原生與次生兩大類。其中，粘土礦物包含物源區(qū)供給及成巖期次生兩類，石英包含物源區(qū)供給及生物成因兩類，方解石、白云石主要為成巖期次生[15]，僅長(zhǎng)石基本來(lái)源于物源區(qū)供給，因此頁(yè)巖礦物中以長(zhǎng)石含量最能反映物源供給量及海平面變化。如本區(qū)YS106井頁(yè)巖長(zhǎng)石含量由五峰組Ⅰ1小層3.22%～6.60%/均值4.63%、Ⅰ2小層0.48%～4.06%/均值2.27%，上升至龍馬溪組下段Ⅰ3小層5.85%、Ⅰ4小層2.41%～12.47%/均值7.37%、Ⅰ5小層2.23%～9.52%/均值6.35%及Ⅱ?qū)?.99%～13.92%/均值10.83%(表1),總體反映早期環(huán)境物源供應(yīng)不足、晚期物源供給充足，與圖3中劃分的五峰組泥質(zhì)灰質(zhì)深水陸棚環(huán)境及龍馬溪組下段砂質(zhì)深水陸棚環(huán)境高度吻合[15]。結(jié)合五峰組與龍馬溪組下段均發(fā)育有深海生物、能提供穩(wěn)定生物硅的特點(diǎn)，可以用能反映物源供給量的礦物確定頁(yè)巖脆性礦物供給總量的變化，即脆性指數(shù)的縱向變化。

Ⅰ1小層粘土礦物含量高于30%，石英含量為15%～30%，長(zhǎng)石含量低于10%，白云石含量高于10%，方解石含量為5%～20%，礦物脆性指數(shù)為0.33，偏低。

表1 四川盆地羅場(chǎng)向斜YS106井礦物成分統(tǒng)計(jì)

注:樣品號(hào)14_21/46表示第14次取心共有46塊樣,本樣編號(hào)第21；礦物脆性指數(shù)=(石英+長(zhǎng)石)/礦物總含量。

Ⅰ2小層粘土礦物含量為15%～30%，石英含量為20%～40%，長(zhǎng)石含量低于5%，白云石、方解石含量均高于10%，礦物脆性指數(shù)為0.31，最小。

Ⅰ3小層粘土礦物含量低于20%，石英含量高于40%，方解石、白云石含量近10%左右，礦物脆性指數(shù)為0.64，最高。

Ⅰ4小層粘土礦物含量為15%～30%，石英含量為20%～30%，長(zhǎng)石含量低于10%，方解石、白云石含量一般均高于10%，礦物脆性指數(shù)為0.355，適中。

Ⅰ5小層粘土礦物含量一般高于30%，石英含量一般為30%～40%，長(zhǎng)石含量一般為5%～10%，方解石含量一般高于10%，白云石含量低于10%，礦物脆性指數(shù)為0.41，較高(表1)。

Ⅱ?qū)禹?yè)巖粘土礦物含量高于40%，石英含量高于30%，長(zhǎng)石含量高于10%，方解石含量為10%左右，白云石含量低于10%，礦物脆性指數(shù)亦較高，為0.4256。

2.3 有機(jī)質(zhì)賦存特征

向斜區(qū)五峰組-龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)賦存總體呈現(xiàn)底部富集、中上部貧散特征[10]，表現(xiàn)為總有機(jī)碳含量(TOC)由地層底部五峰組Ⅰ1小層6.09%、Ⅰ2小層2.93%～5.41%向中-上部龍馬溪組下段Ⅰ3小層4.39%、Ⅰ4小層3.02%～4.32%/均值3.67%、Ⅰ5小層1.52%～3.44%/均值2.3%及Ⅱ?qū)?.66%～1.36%/均值0.99%逐漸減小、降低趨勢(shì)，有機(jī)碳含量高值段(TOC均值≥3.0%)主要局限于地層底部Ⅰ層Ⅰ1—Ⅰ4小層沉積期泥質(zhì)與灰質(zhì)深水陸棚相沉積環(huán)境(表2；圖3)。

表2 四川盆地羅場(chǎng)向斜YS106井五峰組-龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)碳含量統(tǒng)計(jì)

2.4 物性特征

據(jù)實(shí)驗(yàn)室?guī)r心測(cè)試資料分析，羅場(chǎng)向斜區(qū)五峰組-龍馬溪組頁(yè)巖主要目的層Ⅰ1—Ⅰ5小層物性總體變化不大，表現(xiàn)為典型的低孔、超低滲儲(chǔ)層特征，總孔隙度為5.16%～7.06%、有效孔隙率≤4%，滲透率<0.01×10-3μm2，表明地層束縛水含量高,達(dá)90%以上，可動(dòng)流體少(表3)。但主要目的層Ⅰ段表現(xiàn)出明顯的儲(chǔ)層非均質(zhì)性特征[10,16]，其中Ⅰ1，Ⅰ4和Ⅰ5小層有效孔隙度值略高于Ⅰ2和Ⅰ3小層，頁(yè)巖介孔中大孔、中孔所占比例明顯偏高，呈現(xiàn)龍馬溪組底部頁(yè)巖物性總體好于五峰組特征。

等溫吸附實(shí)驗(yàn)證實(shí)：向斜區(qū)五峰組-龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖段儲(chǔ)層確實(shí)存在明顯的非均質(zhì)性，表現(xiàn)出頁(yè)巖對(duì)甲烷的吸附性能由Ⅰ1小層向Ⅰ3，Ⅰ4和Ⅰ5小層逐漸減小、降低，Ⅱ?qū)游搅孔钌?圖5)的總趨勢(shì)，實(shí)質(zhì)反映了頁(yè)巖儲(chǔ)層比表面積由底層向中上部逐漸減少、減小的特征。

經(jīng)結(jié)合全巖礦物成分(XRD)與全波列測(cè)井資料巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算成果[17-18]分析，發(fā)現(xiàn)向斜區(qū)目的層段Ⅰ3，Ⅰ4和Ⅰ5小層頁(yè)巖脆性指數(shù)較高，Ⅰ1和Ⅰ2小層稍低，不同小層間頁(yè)巖脆性系數(shù)存在有低值分布段，總體反映向斜區(qū)頁(yè)巖物性具有垂向分異與非均質(zhì)性特征(表3)。

2.5 含氣特征

巖心現(xiàn)場(chǎng)解析成果表明：向斜區(qū)五峰組-龍馬溪組頁(yè)巖非目的層段含氣量相對(duì)較低、一般低于2m3/t，主要目的層段(Ⅰ1—Ⅰ5小層)含氣量相對(duì)較高、一般2.5～3.5m3/t(表4)。主要目的層諸小層間均存在含氣量低值段分隔，如YS108井Ⅰ2與Ⅰ3，Ⅰ3與Ⅰ4，Ⅰ4與Ⅰ5小層之間均見(jiàn)有含氣量(或氣測(cè)值)低值段(表4)分隔，表明目的層段頁(yè)巖含氣性縱向存在分異與變化，頁(yè)巖儲(chǔ)層具有明顯的分隔層與非均質(zhì)性特征(表3)。

3 氣藏地層壓力與產(chǎn)氣特征

長(zhǎng)寧與昭通兩大示范區(qū)2009年以來(lái)的頁(yè)巖氣勘探實(shí)踐證明：向斜區(qū)含氣頁(yè)巖與普通頁(yè)巖在井、震響應(yīng)上存在明顯的差異與特征[19-21]，一般含氣頁(yè)巖層在測(cè)井曲線上表現(xiàn)為“高伽馬、高時(shí)差與低密度”特征，在地震剖面上表現(xiàn)為“低頻”波阻反射特征，而普通頁(yè)巖層多表現(xiàn)為“中伽馬、高中子”測(cè)井響應(yīng)及“高頻”波阻反射響應(yīng)特征，二者較易識(shí)別與辨認(rèn)。但對(duì)于建產(chǎn)區(qū)含氣頁(yè)巖層能否產(chǎn)氣？產(chǎn)氣量是高、還是低？常常需要結(jié)合頁(yè)巖地層壓力與壓裂后的儲(chǔ)層改造效果以及試氣成果進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)。據(jù)羅場(chǎng)向斜南部黃金壩建產(chǎn)區(qū)現(xiàn)有的7口頁(yè)巖氣生產(chǎn)井試氣成果統(tǒng)計(jì)資料分析(表5)，影響建產(chǎn)區(qū)頁(yè)巖氣產(chǎn)量的關(guān)鍵因素是地層壓力，通常超壓層段頁(yè)巖氣高產(chǎn)、常壓層段頁(yè)巖氣低產(chǎn)或僅有少量顯示，即便同一產(chǎn)區(qū)不同層段頁(yè)巖由于地層壓力不同，其產(chǎn)氣量也不一樣。如黃金壩產(chǎn)區(qū)北部YS108井區(qū)及上1井區(qū)Ⅰ1—Ⅰ4小層頁(yè)巖測(cè)試地層壓力系數(shù)為1.90～1.96，接近2.0，綜合試氣成果呈現(xiàn)典型的超壓、高產(chǎn)氣層特征；而其上覆的Ⅰ5小層、Ⅱ，Ⅲ層頁(yè)巖地層壓力系數(shù)僅1.0，表現(xiàn)為典型的常壓、非產(chǎn)氣層特征。此外，還發(fā)現(xiàn)在超壓層內(nèi)不同小層(如Ⅰ1-Ⅰ2小層與Ⅰ3-Ⅰ4小層)由于地層壓力系數(shù)不同，其間也存在有低值段分隔現(xiàn)象，表明發(fā)育有 Ⅰ1-Ⅰ2小層的五峰組與發(fā)育有Ⅰ3-Ⅰ4小層的龍馬溪組底段氣藏壓力系統(tǒng)不同、兩者應(yīng)屬于兩套不同氣藏(圖6)。

表3 四川盆地羅場(chǎng)向斜YS108井五峰組-龍馬溪組頁(yè)巖物性統(tǒng)計(jì)

圖5 四川盆地羅場(chǎng)向斜YS108井五峰組-龍馬溪組頁(yè)巖小層等溫吸附曲線對(duì)比Fig.5 Adsorption isotherm curve comparison of the Wufeng-Longmaxi Formations shale of Well YS108 in the Luochang Syncline,the Sichuan Basin

經(jīng)結(jié)合黃金壩建產(chǎn)區(qū)試氣成果進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)向斜內(nèi)同一套含氣頁(yè)巖層段通常在核心區(qū)顯現(xiàn)超壓、高產(chǎn)特征，在外圍區(qū)則表現(xiàn)為常壓、低產(chǎn)或僅有顯示特征，表明示范區(qū)頁(yè)巖氣藏壓力與保存條件密切相關(guān)。如羅場(chǎng)向斜Ⅰ3-Ⅰ4小層在向斜軸部(YS108井區(qū)及上1井區(qū))由于斷層少、順層裂隙發(fā)育，因而儲(chǔ)層與保存條件良好，氣層呈現(xiàn)超壓、高產(chǎn)特征。而在向斜軸部向南翼轉(zhuǎn)折部位(YS111井區(qū))由于含氣頁(yè)巖小斷層及穿層裂隙發(fā)育，氣藏保存條件差，氣層雖多顯現(xiàn)超壓，但多中-低產(chǎn)。至向斜南翼翼部(YS106井區(qū))則由于局部地層遭受過(guò)剝露，并有通天斷層發(fā)育，常常表現(xiàn)為常壓、非產(chǎn)氣層特征。氣層壓力系數(shù)亦由YS108井區(qū)及上1井區(qū)的1.96～1.90降至YS111井區(qū)的1.62和YS106井區(qū)的1.0(表5)，總體顯現(xiàn)向斜區(qū)氣藏壓力系統(tǒng)復(fù)雜。除與頁(yè)巖儲(chǔ)層非均質(zhì)性有關(guān)外，可能主要與頁(yè)巖氣藏封存條件關(guān)系密切。一般在構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定、埋藏相對(duì)適中的復(fù)向斜軸部區(qū)，由于氣藏具有抗風(fēng)化、低擴(kuò)散與水封作用，因而保存條件較好。至向斜翼部由于氣藏埋深變淺、斷層發(fā)育，氣藏抗風(fēng)化能力逐漸降低，水封作用減弱，氣藏氣體也易于擴(kuò)散，因而整體保存能力降低(圖1；圖6)。

綜合建產(chǎn)區(qū)氣藏壓力上述特征與特點(diǎn)，結(jié)合近期實(shí)施的單井壓裂改造與試氣成果以及微地震監(jiān)測(cè)資料分析，建產(chǎn)區(qū)主要以礦物脆性指數(shù)及含氣量相對(duì)較高的Ⅰ3和Ⅰ4號(hào)小層壓裂效果與采氣效果最好(表1；表5)，并以向斜軸部地層相對(duì)平緩的A井區(qū)三口水平井壓裂后造縫效果最好，試氣與采氣效果最佳，單井壓后產(chǎn)量均在20×104m3/d以上。至向斜軸部向南翼過(guò)渡的轉(zhuǎn)折端部位，則由于地層產(chǎn)狀轉(zhuǎn)陡、埋藏變淺，E井區(qū)頁(yè)巖氣保存條件變差，單井壓后試氣采氣初產(chǎn)僅1.0×104m3/d左右。至南翼翼部G井區(qū)，雖單井水平段壓后造縫效果良好，但終因氣藏保存條件變差，單井壓后試氣產(chǎn)量依然較低，經(jīng)多月試采后產(chǎn)量仍維持在1.2×104m3/d左右(表5；圖1)。

表4 四川盆地羅場(chǎng)向斜YS108井五峰組-龍馬溪組含氣量測(cè)試統(tǒng)計(jì)

續(xù)表4 四川盆地羅場(chǎng)向斜YS108井五峰-龍馬溪組含氣量測(cè)試統(tǒng)計(jì)

表5 四川盆地黃金壩建產(chǎn)區(qū)五峰組-龍馬溪組頁(yè)巖氣生產(chǎn)井試氣成果統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)論

1) 向斜區(qū)五峰組-龍馬溪組頁(yè)巖層序、巖相及含氣性特征明顯，可劃分為五峰組(SQ1)、龍馬溪組下段(SQ2)和龍馬溪組上段(SQ3)3個(gè)三級(jí)層序，炭質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育段(Ⅰ層)、砂質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育段(Ⅱ?qū)?與灰質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育段(Ⅲ層)，并發(fā)育深水陸棚、淺水陸棚和半深水陸棚3種沉積相與缺氧深水陸棚、貧氧深水陸棚、貧氧半深水過(guò)渡陸棚、富氧淺水陸棚4種沉積亞相，以及泥質(zhì)、灰質(zhì)和砂質(zhì)深水陸棚等多種沉積微相?？傮w以深水陸棚相沉積期發(fā)育的富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖段(Ⅰ層)含氣性最好，并將其細(xì)分為Ⅰ1，Ⅰ2，Ⅰ3，Ⅰ4，Ⅰ55個(gè)小層。

圖6 四川盆地羅場(chǎng)向斜黃金壩建產(chǎn)區(qū)氣藏地質(zhì)模式Fig.6 Geological model of gas reservoirs in Huangjinba development block in the Luochang Syncline,the Sichuan Basin

2) 氣藏產(chǎn)氣層主要集中于富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育段，且TOC含量高的高碳頁(yè)巖段頁(yè)巖氣含量高、氣層壓力高，TOC含量低的層段頁(yè)巖氣含量低、氣層常壓。

3) 氣藏甜點(diǎn)主要富集于五峰組與龍馬溪組底段深水缺氧陸棚相沉積中心區(qū)的殘留向斜區(qū)主體部位即向斜區(qū)軸部。具體體現(xiàn)為向斜軸部地層平緩、埋藏適中、斷層少、順層裂縫發(fā)育，氣藏儲(chǔ)層與封存條件好，頁(yè)巖氣含量及地層壓力高，易于氣藏富集與保存。

4) 受五峰組頂部觀音橋段泥質(zhì)生物灰?guī)r分隔，建產(chǎn)區(qū)氣藏被分隔為龍馬溪組底段與五峰組上、下兩套。具體表現(xiàn)為氣藏壓力在測(cè)井預(yù)測(cè)曲線上呈現(xiàn)出五峰中下部與龍馬溪底兩段式特征。

5) 經(jīng)結(jié)合壓裂試采成果與微地震監(jiān)測(cè)分析，向斜區(qū)兩套氣藏中以龍馬溪組底氣藏Ⅰ3和Ⅰ4小層儲(chǔ)層物性最好、含氣量最高，最易于壓裂，氣層產(chǎn)量最高。

致謝：感謝審稿人對(duì)本文提出的修改意見(jiàn)，感謝賈丹對(duì)本文修改給予的幫助。

[1] 吳奇,梁興,鮮成鋼,等.地質(zhì)—工程一體化高效開(kāi)發(fā)中國(guó)南方海相頁(yè)巖氣[J].中國(guó)石油勘探,2015,20(4):1-23. Wu Qi,Liang Xing,Xian Chenggang,et al.Geoscience-to-production integration ensures effective and efficient south China marine shale gas development[J].China Petroleum Exploration,2015,20(4):1-23.

[2] 陳旭,張?jiān)獎(jiǎng)?樊雋軒,等.廣西運(yùn)動(dòng)的進(jìn)程:來(lái)自生物相和巖相帶的證據(jù)[J].中國(guó)科學(xué):地球科學(xué)，2012,42(11):1617-1626. Chen Xu,Zhang Yuandong,Fan Junxuan,et al.The process of the Guangxi movement:evidence from the biological and lithofacies belts[J].Science China:Earth Sciences,2012,42(11):1617-1626.

[3] 徐政語(yǔ),蔣恕,熊紹云,等.揚(yáng)子陸塊下古生界頁(yè)巖發(fā)育特征與沉積模式[J].沉積學(xué)報(bào),2015,33(1):21-35. Xu Zhengyu,Shu Jiang,Xiong Shaoyun,et al.Lower Paleozoic shale in the Yangtze Continental block development characteristics and depositional model[J].Acta Sedimentologica Sinica,2015,33 (1):21-35.

[4] 蘇文博,李志明,Frank R.Ettensohn,等.華南五峰組-龍馬溪組黑色巖系時(shí)空展布的主控因素及其啟示[J].地球科學(xué)—中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007,32(6):819-827. SuWenbo,Li Zhiming,Frank R.Ettensohn,et al.Distribution of black shale in the Wufeng-Longmaxi Formations(Ordovician-Silurian),South China：Major controlling factors and implications[J].Earth Science:Journal of China University of Geosciences,2007,32(6):819-827.

[5] 張海全,許效松,劉偉,等.中上揚(yáng)子地區(qū)晚奧陶世-早志留世巖相古地理演化與黑色頁(yè)巖的關(guān)系[J].沉積與特提斯地,2013,33(2):17-24. Zhang Haiquan,Xu Xiaosong,Liu Wei,et al.Late Ordovician-Early Silurian sedimentary facies and palaeogeographic evolution and its bearings on the black shales in the Middle-Upper Yangtze area[J].Sedimentary Geology and Tethyan Geology,2013,33(2):17-24.

[6] 董大忠,程克明,王玉滿,等.中國(guó)上揚(yáng)子區(qū)下古生界頁(yè)巖氣形成條件及特征[J].石油與天然氣地質(zhì),2010,31(3):288-299. Dong Dazhong,Cheng Keming,Wang Yuman,et al.Forming conditions and characteristics of shale gas in the Lower Paleozoic of the Upper Yangtze region,China[J].Oil & Gas Geology,2010,31(3):288-299.

[7] 王遠(yuǎn)翀,梁薇,牟傳龍,等.渝東南—黔北地區(qū)赫南特期冰川事件的沉積響應(yīng)[J].沉積學(xué)報(bào),2015,33(2):232-241. Wang YuanChong,Liang Wei,Mou ChuanLong,et al.The Sedimentary response to gondwana glaciation in Hirnantian( Ordovician) of the eastern Chongqing and the northern Guizhou region,South China[J].Acta Sedimentologica Sinica,2015,33 (2):232-241.

[8] 嚴(yán)德天,陳代釗,王清晨，等.揚(yáng)子地區(qū)奧陶系-志留系界線附近地球化學(xué)研究[J].中國(guó)科學(xué)：地球科學(xué)，2009,39(3):285-299. Yan Detian,Chen Daizhao,Wang Qingchen,et al.Geochemical study of Yangtze Ordovician-Silurian boundary near[J].Science in China Series D (Earth Sciences),2009,39 (3):285-299.

[9] 王淑芳，董大忠,王玉滿,等.四川盆地南部志留系龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖沉積環(huán)境的元素地球化學(xué)判別指標(biāo)[J].海相油氣地質(zhì),2014,19(3):27-34. Wang shufang,Dong Dazhong,Wang Yuman,et al.Geochemistry evalution index of Redox-sensitive elements for depositional environments of Silurian Longmaxi Organic-rich shale in the South of Sichuan basin[J].Marine Origin Petroleum Geology,2014,19(3):27-34.

[10] 劉樹(shù)根,王世玉,孫瑋，等.四川盆地及其周緣五峰組龍馬溪組黑色頁(yè)巖特征[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013,40(6):621-639. LiuShugen,Wang Shiyu,Sun Wei,et al.Characteristics of block shale in Wufeng formation and Longmaxi Formation in Sichuan Basin and its peripheral areas[J].Journal of Chengdu University of Technology(Science and technology edition),2013,40(6):621-639.

[11] 蘇文博,何龍清,王永標(biāo),等.華南奧陶-志留系五峰組及龍馬溪組底部斑脫巖與高分辨綜合地層[J].中國(guó)科學(xué)(D輯),2002,32(3):207-219. Su Wenbo,He Longqing,Wang Yongbiao,et al.Southern China Ordovician-Silurian Wufeng and Longmaxi formation at the bottom of bentonite with high resolution[J].Science in Chinese (series D),2002,32(3):207-219.

[12] 戎嘉余,陳旭,王懌,等.奧陶-志留紀(jì)之交黔中古陸的變遷證據(jù)與啟示[J].中國(guó)科學(xué):地球科學(xué)，2011,41(10):1407-1415. Rong Jia Yu,Chen Xu,Wang Yi,et al.Ordovician-Silurian make Guizhou oldland change:evidence and enlightenment[J].Science China:Earth Science,41(10):1407-1415.

[13] 樊雋軒,吳磊,陳中陽(yáng),等.四川興文縣麒麟鄉(xiāng)五峰組—龍馬溪組黑色頁(yè)巖的生物地層序列[J].地層學(xué)雜志,2013,37(4):513-520. Fan Jun-xuan,Wu Lei,Chen Zhong-yang,et al.Biostratigraphy of the Wufeng-Lungmachi black shale sat Qilin,Xingwen county.Sichuan province[J].Journal of Stratigraphy,2013,37(4):513-520.

[14] 樊雋軒,Michael J M,陳旭，等.華南奧陶一志留系龍馬溪組黑色筆石頁(yè)巖的生物地層學(xué)[J].中國(guó)科學(xué)：地球科學(xué)，2012,42(1):130～139. Fan Junxuan,Michael J M,Chen Xu,et al.South China Ordovician Silurian Longmaxi group black graptolite shale of biostratigraphy[J].Science China:Earth Sciences,2012,42(1):130-139.

[15] 張正順,胡沛青,沈娟,等.四川盆地志留系龍馬溪組頁(yè)巖礦物組成與有機(jī)質(zhì)賦存狀態(tài)[J].煤炭學(xué)報(bào)，2013,38(5):766-771. Zhang Zheng-shun,Hu Pei-qing,Shen Juan,et al.Mineral compositions and organic matter occurrence modes of Lower Silurian Longmaxi Formation of Sichuan Basin [J].Journal of China Coal Society,2013,38(5):766-771.

[16] 魏祥峰,劉若冰,張廷山,等.頁(yè)巖氣儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征及發(fā)育控制因素——以川南一黔北XX地區(qū)龍馬溪組為例[J].天然氣地球科學(xué),2013,24(5):1048-1059. Wei Xiangfeng,Liu Ruobing,Zhang Tingshan,et al.Micro-pores structure characteristics and development control factors of shale gas reservoir：A case of Longmaxi Formation in XX area of southern Sichuan and northern Guizhou[J].Naturai Gas Geoscience,2013,24(5):1048-1059.

[17] 歸榕，萬(wàn)永平.基于常規(guī)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)計(jì)算儲(chǔ)層巖石力學(xué)參數(shù)—以鄂爾多斯盆地上古生界為例[J].地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào),2012,18(4):418-424. Gui Rong,Wan Yongping.Rock mechanics parameter calculation based on conventional logging data:A case study of upper Paleozoic in Ordos basin[J].Journal of Geomechanics,2012,18 (4):418-424.

[18] 王濡岳,丁文龍,王哲，等.頁(yè)巖氣儲(chǔ)層地球物理測(cè)井評(píng)價(jià)研究現(xiàn)狀[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2015,30(1):228-241. Wang Ruyue,Ding Wenlong,Wang Zhe,et al.Progress of geophysical well logging in shale gas reservoir evalution[J].Progress in Geophyics,2015,30(1):228-241.

[19] 謝慶明，程禮軍，劉俊峰，等.渝東南黔江地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖氣儲(chǔ)層測(cè)井解釋評(píng)價(jià)研究[J].地球物理進(jìn)展，2014,29(3):1312-1318. Xie Qingming，Cheng Lijun，Liu Junfeng，et al.Well logging interpretaion and evaluation of gas shale reservoir at Longmaxi Formation in Qianjiang area of Southeast of Chongqing area[J].Progress in Geophysics,2014,29(3):1312-1318.

[20] 閆建平，蔡進(jìn)功，趙銘海，等.測(cè)井信息用于層序地層單元?jiǎng)澐旨皩?duì)比研究綜述[J].地層學(xué)雜志，2009,33(4):441-450. Yan Jianping，Cai Jingong，Zhao Minghai，et al.Advances in the study of sequence stratigraphic division and correlation using well log information[J].Journal of Stratigraphy，2009,33(4):441-450.

[21] 伍夢(mèng)婕，鐘廣法，李亞林，等.四川盆地龍馬溪組頁(yè)巖氣儲(chǔ)層地震-測(cè)井層序分析[J].天然氣工業(yè)，2013,33(5):51-55. Wu Mengjie,Zhong Guangfa,Li Yalin,et al.Seismic logging sequence analysis of Longmaxi shale gas reservoir in the Sichuan Basin[J].Natural Gas Industry,2013,33(5):51-55.

(編輯 張玉銀)

Shale gas reservoir characteristics of the Wufeng-Longmaxi Formations in Huangjinba construction block of the Luochang Syncline, the Sichuan Basin

Xu Zhengyu1,Liang Xing2,Wang Xiyou2,Wang Gaocheng2,Zhang Jiehui2,Xiong Shaoyun1,Lu Huili1,Xu He2

(1.PetroChinaHangzhouResearchInstituteofGeology,Hangzhou,Zhejiang310023,China; 2.ZhejiangOilfieldCompany,PetroChina,Hangzhou,Zhejiang310013,China)

Luochang Syncline is located in the southern Sichuan Basin.The main target layer of Wufeng-Longmaxi Formations shale has been deformed during Indosinian,Yanshanian and Himalayan.The shale deformation was relatively weak with moderate burial,promising good condition for shale gas accumulation and preservation.Thus the syncline has become an important part of the core shale gas area in the upper Yangtze region.According to characteristics of lithology,electrical,mineral composition,organic matter and gas bearing property,Wufeng-Longmaxi Formations shale of the Syncline can be divided into three third-order sequences,three lithologic sections,three types of facies and four types of sub-facies and various of micro-facies.Deep water shelf depositional stage is the best stage (layerⅠ) for possible organic rich shale deposition and could be subdivided into five layers,namely Ⅰ1,Ⅰ2and Ⅰ3,Ⅰ4,Ⅰ5.Integrated analysis of physical property and pressure coefficient of the shale in the Huangjinba development block,shale gas is mainly preserved in the residual syncline which was the main part of deep shelf.The gas reservoirs are divided into two sets,the bottom of the Longmaxi Formation and the Wufeng Formation,separated by the Guanyinqiao Member limestone.Based on fracturing evaluation and production test results,the bottom of Longmaxi Formation Ⅰ3and Ⅰ4are the best production layers after fracture transformation.

shale gas,Wufeng Formation,Longmaxi Formation,Luochang Syncline,Huangjinba construction block,Sichuan Basin

2015-12-08;

2016-03-15。

徐政語(yǔ)(1964—)，男，博士、高級(jí)工程師，構(gòu)造地質(zhì)學(xué)和石油地質(zhì)。E-mail:Xuzy_hz@petrochina.com.cn。

中國(guó)石油天然氣股份有限公司科技管理部重大技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目(2014F-4702)。

0253-9985(2017)01-0132-12

10.11743/ogg20170114

TE122.3

A