楊振恒，陶國亮，鮑云杰，盧龍飛，孫永革，劉偉新，申寶劍，聶海寬

1.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院 無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無錫 214126；2.中國石化油氣成藏重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214126；3.頁巖油氣富集機(jī)理與有效開發(fā)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214126；4.國家能源頁巖油研發(fā)中心，江蘇 無錫 214126；5.浙江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，杭州 310014；6.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京 102206

頁巖氣是指主要以吸附或游離狀態(tài)賦存于富有機(jī)質(zhì)頁巖層系中的天然氣，具有自生自儲、無明顯氣水界面、在空間上大面積連續(xù)分布富集的特點(diǎn)[1-3]。美國頁巖氣革命對世界能源格局產(chǎn)生了重大影響，主要資源國都加大了頁巖氣勘探開發(fā)力度。我國具有豐富的頁巖氣資源[4-5]，近年來，頁巖氣勘探開發(fā)取得了重大突破。南方地區(qū)上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組是中國頁巖氣勘探開發(fā)的重點(diǎn)地區(qū)，已發(fā)現(xiàn)涪陵、長寧—威遠(yuǎn)和昭通等多個頁巖氣田。當(dāng)前頁巖氣勘探開發(fā)主要集中在中淺層，主體埋深小于3 500 m[6-8]。已有勘探揭示，該套層系在主體埋深大于3 500 m的深層同樣具有良好頁巖氣勘探前景[9-10]，但由于埋深大，研究程度低，勘探開發(fā)面臨諸多挑戰(zhàn)。

我國南方地區(qū)五峰組—龍馬溪組頁巖主體埋深較大，有近一半地區(qū)埋深大于4 500 m，中淺層主要分布在四川盆地邊緣(如涪陵地區(qū)和長寧地區(qū)等)和盆地西部的尖滅帶附近[11]。五峰組—龍馬溪組深層頁巖，特別是自貢—宜賓—長寧—赤水一帶是深水陸棚的沉積中心，富有機(jī)質(zhì)頁巖厚度普遍大于涪陵中淺層區(qū)，前者富有機(jī)質(zhì)頁巖最大厚度在120 m以上，后者則在100 m左右[12-14]。在川南坳陷中心，埋深一般為3 200～4 500 m，處于五峰組—龍馬溪組深水陸棚沉積中心區(qū)，TOC含量大于3%，Ro一般在1.6%～3.4%，三礦物法脆性指數(shù)不小于50的“甜點(diǎn)層”為全盆地最厚，一般在10～70 m，中心區(qū)則達(dá)30～70 m，是十分優(yōu)質(zhì)的頁巖發(fā)育層[15]。廣泛發(fā)育的厚層富有機(jī)質(zhì)頁巖為頁巖氣生成和賦存提供了物質(zhì)基礎(chǔ)和儲集空間，決定了南方深層海相頁巖氣具有含氣性高和資源量大等特征?？碧揭呀?jīng)揭示，威遠(yuǎn)地區(qū)和丁山地區(qū)典型深層頁巖氣井部分井核心層段含氣量超過5 m3/t，甚至優(yōu)于涪陵焦石壩地區(qū)，可作為優(yōu)質(zhì)含氣層[16-17]。據(jù)測算，我國頁巖氣3 500 m以深資源量占65%以上，僅大焦石壩、丁山、南川等區(qū)域，其深層頁巖氣資源量高達(dá)4 612×108m3，該部分資源能否有效勘探和開發(fā)對當(dāng)前我國頁巖氣發(fā)展具有重要影響[18]。

本文在調(diào)研國內(nèi)外深層頁巖氣現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)梳理我國南方海相深層頁巖氣儲集空間差異化發(fā)育、石英等剛性礦物抗壓?？缀蛢恿黧w超壓?？椎妊芯窟M(jìn)展和存在問題，并對下一步研究方向提出建議，以期為我國南方海相深層頁巖氣儲層研究提供借鑒和思路。

1 國內(nèi)外勘探研究現(xiàn)狀及進(jìn)展

1.1 美國深層頁巖氣勘探

美國較早對深層頁巖氣進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并對一些地區(qū)進(jìn)行了成功的勘探和開發(fā)，其經(jīng)驗(yàn)對我國深層頁巖氣具有借鑒作用[19-22]。當(dāng)前，美國已形成Marcellus和Barnett為代表的6大頁巖氣產(chǎn)區(qū)，合計產(chǎn)量占美國頁巖氣總產(chǎn)量的90%以上[21]。不同的頁巖儲層類型、形成機(jī)制及其演化歷史決定了頁巖氣的賦存方式、賦存能力和生產(chǎn)特征的差異性。美國頁巖氣勘探表明，福特沃斯盆地 Barnett 頁巖氣藏以有機(jī)質(zhì)孔為主，頁巖氣藏中以吸附態(tài)賦存的天然氣為主，具有含氣量較高、遞減慢和穩(wěn)產(chǎn)時間長等特點(diǎn)[22]。主體埋深超過3 500 m的深層頁巖氣產(chǎn)區(qū)主要包括Cana Woodford、Haynesville、Eagle Ford、Hilliard-Baxter-Mancos和Uinta Mancos等產(chǎn)區(qū)[21]。北美深層頁巖氣氣源巖條件好，具有有機(jī)質(zhì)豐度高、熱演化程度適中等特征。例如Haynesville深層富有機(jī)質(zhì)泥頁巖TOC含量主體介于2.0%～5.0%，平均為4.2%，Ro平均為2.37%。盡管Haynesville頁巖埋深大，但仍能夠保持較高的孔隙度，平均為6.2%，比Barnett頁巖的3.0%、Marcellus頁巖的3.7%均高，Haynesville深層頁巖孔隙度較高的原因主要為微裂縫和孔隙中的中孔(2～50 nm)較為發(fā)育，其中中孔的發(fā)育程度在幾個典型頁巖氣藏中最高[21-22]。Haynesville深層頁巖氣藏以礦物質(zhì)孔為主，頁巖氣藏中游離態(tài)天然氣較多，具有不同頁巖氣井含氣量差別較大，不少水平井生產(chǎn)遞減速度快等特征[21]。盡管如此，美國深層頁巖氣勘探開發(fā)仍取得了不小的成就，以Haynesville深層頁巖氣為例，其水平井分段壓裂后單井平均產(chǎn)氣量在5×104m3/d以上，并且獲得了經(jīng)濟(jì)開發(fā)，展示了深層頁巖氣勘探開發(fā)的廣闊前景。

1.2 國內(nèi)深層頁巖氣勘探

針對深層頁巖氣勘探需求，我國對南方海相復(fù)雜地質(zhì)條件下的深層頁巖氣的富集特征開展了研究。中國石化和中國石油在南方局部地區(qū)針對志留系的頁巖氣深井探索中陸續(xù)獲得了一些重要發(fā)現(xiàn)[23-25]。例如，中國石化部署在四川盆地赤水探區(qū)林灘場構(gòu)造的頁巖氣風(fēng)險探井林頁3HF井(≥4 000 m)，經(jīng)測試獲日產(chǎn)天然氣17.19×104m3，部署在威遠(yuǎn)地區(qū)白馬鎮(zhèn)向斜底部的威頁23-1HF井(≥3 500 m)獲高產(chǎn)氣流。中國石油加大深層頁巖氣的持續(xù)攻關(guān)，實(shí)施深層(≥3 500 m)頁巖氣工程，瀘州區(qū)塊陽101H1-2井和陽101H2-8井分別獲測試日產(chǎn)量46.9×104和50.7×104m3；位于重慶市銅梁區(qū)的足202-H1井(3 925 m)，測試日產(chǎn)量45.67×104m3。與此同時，南方地區(qū)不同位置的水平井之間產(chǎn)能差異比較明顯，深層頁巖氣井存在產(chǎn)量遞減快、單井EUR低、經(jīng)濟(jì)效益相對較差的特點(diǎn)[26-27]。如中國石化DY1井的測試產(chǎn)量僅為3.4×104m3/d，NY1井初始產(chǎn)量不足0.12×104m3/d。中國石油川南首口頁巖氣評價井Y101井壓力系數(shù)2.2，初始產(chǎn)量達(dá)43×104m3/d，但實(shí)測孔隙度僅2.3%～6.9%，產(chǎn)量在投產(chǎn)后的不到一年下降至6×104m3/d左右。中國石油在川南坳陷中心迄今已鉆20多口頁巖氣評價井中，70%產(chǎn)量不足10×104m3/d，難以進(jìn)行有效商業(yè)開發(fā)[15]。上述勘探實(shí)踐表明南方地區(qū)五峰組—龍馬溪組深層頁巖氣富集機(jī)理和儲層發(fā)育具有特殊性和復(fù)雜性，是深層頁巖氣勘探面臨的主要瓶頸之一。

2 儲集空間差異化發(fā)育及保持機(jī)理研究進(jìn)展以及存在的問題

2.1 儲集空間差異化發(fā)育

2.1.1 差異化發(fā)育特征及其與產(chǎn)能的關(guān)系

對于我國南方五峰組—龍馬溪組深層頁巖氣，已有研究表明儲集空間差異化發(fā)育是控制頁巖氣含氣量、產(chǎn)能和單井EUR的主要原因之一[26-28]。頁巖中儲集空間特征是決定頁巖含氣性的關(guān)鍵因素，對頁巖氣的儲集和開發(fā)具有重要意義[29-31]。國內(nèi)學(xué)者對中淺層富有機(jī)質(zhì)頁巖中儲集空間特征進(jìn)行了大量的研究[28，32-37]。總體而言，以涪陵焦石壩為代表的中淺層富有機(jī)質(zhì)泥頁巖是基質(zhì)孔隙+裂縫型頁巖氣藏，孔隙度總體表現(xiàn)為低—中孔的特點(diǎn)，優(yōu)質(zhì)層段頁巖吸附曲線主體以兩端開放的平板型孔隙為主，孔隙類型主要包括有機(jī)質(zhì)孔、粒間孔、粒內(nèi)孔、微裂縫、黏土礦物孔、生物結(jié)構(gòu)孔等；有機(jī)質(zhì)孔隙是南方地區(qū)中淺層頁巖氣核心層段的主要孔隙類型，其孔隙大小從10 nm至上百納米不等。我國南方地區(qū)海相頁巖儲集空間差異化發(fā)育特征還缺乏系統(tǒng)的研究，從已有的研究成果來看，川南深層頁巖氣田(長寧—威遠(yuǎn)、昭通)五峰組—龍馬溪組頁巖吸附曲線以H2和H3型為主，主要為墨水瓶型和狹縫型孔隙，具有較高的比表面積和孔體積，孔隙直徑主要集中在微孔和介孔，孔隙主體孔徑分布在3～10 nm，通過巖石物理模型解釋，川南頁巖氣田裂縫孔隙基本不發(fā)育，為基質(zhì)型頁巖氣田。焦石壩頁巖氣田和川南頁巖氣田儲集空間特征差異在一定程度上決定了二者單井產(chǎn)能的差異，并在勘探實(shí)踐中得到證實(shí)——川南頁巖氣田單井產(chǎn)量主體為(5～20)×104m3/d，焦石壩頁巖氣田單井產(chǎn)量主體為(15～60)×104m3/d。

2.1.2 差異化發(fā)育主控因素

對南方海相深層頁巖氣儲集空間差異化發(fā)育特征及控制因素研究的核心問題仍存在爭議，有學(xué)者認(rèn)為，深、淺層頁巖基本評價參數(shù)相似，深層頁巖含氣量和孔隙度一般都要高于中深層[38]。陳洋等[39]則認(rèn)為，川南地區(qū)不同深度的龍馬溪組頁巖隨著埋深的增加，總孔隙度呈現(xiàn)下降的趨勢。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，高上覆地層壓力所帶來的機(jī)械壓實(shí)作用對超深層頁巖的影響顯著，但其對深層頁巖的孔徑、孔隙形態(tài)等參數(shù)的影響則較為有限[40]。陳前等[41]研究認(rèn)為，隨著深度的增加，順層有機(jī)質(zhì)中孔隙被壓實(shí)破壞的現(xiàn)象最為普遍，充填有機(jī)質(zhì)中的孔隙則局部被擠壓發(fā)生形變?？傮w而言，上述爭議的根源主要與不同學(xué)者獲得的認(rèn)識大多來自于局部頁巖氣藏結(jié)果有關(guān)，缺乏對南方海相深層頁巖氣儲集空間差異化發(fā)育特征及控制因素的宏觀、整體研究和認(rèn)識。

另外，在深層頁巖氣典型取心井研究過程中發(fā)現(xiàn)，深層富有機(jī)質(zhì)頁巖具備良好的儲集空間，孔隙類型發(fā)育存在“差異化”的變化，但對引起“差異化”變化的主控因素不明。中國石化WY23-1井五峰組—龍馬溪組優(yōu)質(zhì)頁巖段孔隙度平均為6.97%，無機(jī)孔類型眾多，大量發(fā)育，可能是最主要的儲集空間類型，這與傳統(tǒng)認(rèn)為的以焦石壩為代表的中淺層頁巖氣核心層以有機(jī)孔類為主的儲集空間并不一致，并且，鏡下觀察發(fā)現(xiàn)存在無機(jī)礦物黏土+有機(jī)質(zhì)的復(fù)合孔縫系統(tǒng)，很多納米孔隙表現(xiàn)出無機(jī)和有機(jī)共同作用的結(jié)果[34-35]。劉偉新等[16]對比研究深層DY1井和中淺層JY1井五峰組—龍馬溪組頁巖發(fā)現(xiàn)，與中淺層JY1井相比，深層DY1井底部優(yōu)質(zhì)儲層具有微孔、介孔、大孔與總孔體積數(shù)量更大的特點(diǎn)，這與深層DY1井儲層存在較多的粒緣縫等無機(jī)孔有關(guān)。由此可見，深層頁巖具備發(fā)育良好的儲集空間條件，但不同儲集空間類型存在“差異化”，其變化的主控因素和機(jī)理需深入研究。從現(xiàn)有初步結(jié)果看，這種差異化發(fā)育很可能源于硅質(zhì)等剛性礦物抗壓?？椎淖饔?，引起有機(jī)孔和無機(jī)孔的此消彼長，表現(xiàn)為無機(jī)孔(例如粒緣縫等)增多的現(xiàn)象。劉樹根等[12]對四川盆地中淺層、深層及超深層頁巖儲層特征的對比研究也發(fā)現(xiàn)，高上覆地層壓力帶來的機(jī)械壓實(shí)作用對頁巖中微孔(小于2 nm)、介孔(2～50 nm)及大孔(大于50 nm)的影響存在差異，微孔往往更易受到壓實(shí)作用的影響，但其相關(guān)關(guān)系研究尚需更多的數(shù)據(jù)支撐。

2.1.3 頁巖儲層近深層原位條件下的差異化響應(yīng)及機(jī)理

通常而言，頁巖氣儲層測試和研究主要基于地面靜態(tài)實(shí)驗(yàn)室條件測試[42-44]。眾所周知，頁巖儲層敏感性較強(qiáng)，特別是地表?xiàng)l件下測試結(jié)果嚴(yán)重受應(yīng)力釋放等因素影響，常規(guī)試驗(yàn)評價結(jié)果往往無法準(zhǔn)確反映其深層原位條件下儲層特征。對于川東南地區(qū)高陡復(fù)雜構(gòu)造深層頁巖，其流體壓力、微裂縫及地應(yīng)力分布規(guī)律復(fù)雜，富有機(jī)質(zhì)頁巖處于高溫超高壓多重應(yīng)力加載狀態(tài)，與地面靜態(tài)實(shí)驗(yàn)室條件測試結(jié)果可能存在較大的差異(圖1)[45]。另一方面，頁巖儲層物性、溫度與應(yīng)力敏感性的研究表明，頁巖滲透率與溫度具有指數(shù)關(guān)系，隨著溫度從20 ℃升高到180 ℃，頁巖樣品滲透率下降37.5%～42.9%。在高壓條件下頁巖滲透率降低為原值的1/10以下，因此，深層高溫、高壓的地質(zhì)條件將導(dǎo)致深層頁巖孔隙度和滲透率比中—淺層更加低[46-47]。整體而言，深層原位高壓高溫條件下的儲集空間差異化響應(yīng)實(shí)驗(yàn)缺乏深入系統(tǒng)的研究，不同壓力溫度加載條件下致密物性(氦氣孔隙度、垂向和側(cè)向滲流能力等)、儲集空間類型(無機(jī)孔、有機(jī)孔、微裂縫、游離氣和吸附氣儲集空間)響應(yīng)、縫—孔連通性和滲流性質(zhì)特征、形變過程及其機(jī)理仍不明確。

圖1 川南地區(qū)深層X井巖心樣品孔滲隨壓力變化曲線

2.2 石英等剛性礦物抗壓?？?/h3>

南方地區(qū)WF2-LM4筆石帶硅質(zhì)頁巖段生物成因石英含有較多剛性礦物，因其硬度大、抗壓實(shí)作用較強(qiáng)，對深層原位頁巖孔隙具有一定的支撐保護(hù)作用[13，39，41]。研究結(jié)果顯示，南方地區(qū)五峰組—龍馬溪組深層頁巖具高儲集空間、高脆性礦物、高壓和高含氣量的特征(表1)，為深層頁巖氣提供充足的游離氣賦存空間和吸附氣賦存空間，脆性礦物所形成的剛性“骨架”的保護(hù)功不可沒。國內(nèi)學(xué)者認(rèn)識到石英等剛性礦物及其粒間孔抗壓實(shí)作用強(qiáng)，為早期液態(tài)烴，特別是高演化階段頁巖氣的生成和儲集空間保持提供了保護(hù)[48]。

表1 南方各地區(qū)上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組深層優(yōu)質(zhì)頁巖段儲集空間發(fā)育及含氣性數(shù)據(jù)

但是，隨著深度的增加，特別是進(jìn)入4 km以深，頁巖逐漸進(jìn)入脆延轉(zhuǎn)換帶，抗壓實(shí)能力降低，保護(hù)作用減弱[49-50]，“石英抗壓?？住弊饔迷诙啻蟮纳疃确秶杂行壳安坏枚?。另一方面，“石英抗壓?？住弊饔脤τ谏顚禹搸r氣不同類型儲集空間(特別是無機(jī)孔和有機(jī)孔)可能存在差異化保持作用。例如南方地區(qū)五峰組—龍馬溪組深層頁巖底部優(yōu)質(zhì)儲層具有微孔、介孔、大孔與總孔體積數(shù)量更大的特點(diǎn)，被認(rèn)為與儲層存在較多的粒緣縫等無機(jī)孔有關(guān)，但是否系“石英抗壓保孔”作用所致？機(jī)理是什么？上述問題仍需進(jìn)一步研究。相對于無機(jī)孔而言，有機(jī)質(zhì)是一種強(qiáng)塑性物質(zhì)，對壓力的抵抗能力相對較差，導(dǎo)致礦物對有機(jī)質(zhì)具有不同程度的保持作用。頁巖大部分有機(jī)質(zhì)孔隙的形成與有機(jī)質(zhì)的生烴作用有關(guān)，主要發(fā)育于有機(jī)質(zhì)生氣階段，且其孔隙特征主要取決于有機(jī)質(zhì)本身的性質(zhì)[51]。已經(jīng)觀察到同一成熟度的同一類型有機(jī)質(zhì)表現(xiàn)出不同的孔隙結(jié)構(gòu)，其原因被認(rèn)為是深層原位條件下石英抗壓?？椎群笊饔脤Σ煌袡C(jī)質(zhì)孔隙作用所致[52]。陳前等[52]通過掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，順層有機(jī)質(zhì)受壓實(shí)作用影響最大，孔隙通常經(jīng)歷了整體性改造，充填有機(jī)質(zhì)孔隙形成差異性形變，與礦物結(jié)合的有機(jī)質(zhì)中孔隙受壓實(shí)作用的影響與礦物類型有關(guān)，通常與塑性黏土結(jié)合的有機(jī)質(zhì)中孔隙經(jīng)受的壓實(shí)改造強(qiáng)度大于與剛性礦物結(jié)合的有機(jī)質(zhì)。由此可見，深入討論深層原位條件下剛性礦物抗壓?？讓τ袡C(jī)孔、無機(jī)孔和微裂縫差異化作用及其機(jī)理將有助于揭示富有機(jī)質(zhì)頁巖儲集空間發(fā)育的非均質(zhì)性成因。

2.3 儲層流體超壓

研究證實(shí)，儲層流體超壓能減緩在頁巖儲層中的有效應(yīng)力，利于頁巖儲集空間的維持[53-55]。因此，地層超壓(地層壓力系數(shù)大于1.2)為頁巖氣富集高產(chǎn)的重要條件之一?！皟恿黧w超壓”對不同類型儲集空間保持作用出現(xiàn)分化，高上覆地層壓力帶來的機(jī)械壓實(shí)作用對頁巖中微孔、介孔及大孔的影響存在差異，但超壓利于微孔發(fā)育與保存，可能會改變微孔減少的趨勢，介孔的比表面積、體積、總孔隙體積等參數(shù)可能會由于頁巖成分、超壓狀態(tài)等特征而呈現(xiàn)出顯著差異[56]?？碧介_發(fā)實(shí)踐表明，孔徑較大、孔隙形態(tài)較為規(guī)則的深層頁巖層系往往有著較大的地層壓力系數(shù)和較好的開發(fā)效果。因此，深層、超深層頁巖中孔隙特征可能指示其內(nèi)部超壓狀態(tài)的保持情況[12]。以四川盆地周緣WY23-1井(壓力系數(shù)1.88)、DYS1井(壓力系數(shù)1.58)和YZ1井(壓力系數(shù)1.00)為例，上述3口井都是以五峰組—龍馬溪組為目的層的深層頁巖氣井，在氬離子掃描電鏡下觀察，其富有機(jī)質(zhì)層段儲集空間發(fā)育呈現(xiàn)顯著差異，超壓地層孔隙更為發(fā)育，常壓地層孔隙出現(xiàn)明顯的壓縮和消亡。

圖2 四川盆地WY23-1井、DYS1井和YZ1井富有機(jī)質(zhì)層儲集空間發(fā)育特征鏡下對比

目前，“儲層流體超壓”作用對于深層頁巖氣儲集空間差異化影響主要有以下認(rèn)識。首先，“儲層流體超壓”作用對于深層頁巖致密物性產(chǎn)生影響，常壓條件下頁巖孔隙度與現(xiàn)今埋深呈明顯的負(fù)相關(guān)性，超壓條件下二者不具明顯相關(guān)性[54]；其次，“儲層流體超壓”作用對于深層頁巖不同孔徑儲集空間產(chǎn)生影響，超壓可以部分抵消上覆地層壓力對于微孔的機(jī)械壓實(shí)作用，有利于甲烷在其中的保存[56]；第三，“儲層流體超壓”作用對于深層頁巖儲集空間類型產(chǎn)生影響，在深層原位條件下，由于無機(jī)孔(黏土礦物縫孔、溶蝕孔、粒間孔、晶間孔等)、有機(jī)孔(瀝青單孔、無定形干酪根單孔和結(jié)構(gòu)型干酪根連孔)、黏土有機(jī)質(zhì)復(fù)合體微孔隙和微裂縫的空間保持能力存在巨大差異，最終會引起游離氣賦存空間和吸附氣賦存空間保持能力的巨大差異，可能是南方五峰組—龍馬溪組深層頁巖氣含氣量、產(chǎn)能、產(chǎn)出方式和單井EUR的巨大差異的主要原因之一[13，41]?？偠灾?，雖然認(rèn)識到了“儲層流體超壓”作用對于深層頁巖氣儲集空間保持具有重要的意義，但我們對于“儲層流體超壓”究竟如何作用于深層頁巖儲集空間的認(rèn)識仍十分有限。

3 下一步研究方向

綜上所述，南方海相深層頁巖氣具有巨大的潛力，頁巖中儲集空間特征是決定頁巖含氣性的關(guān)鍵因素，儲集空間差異化發(fā)育及其是否有效保持是控制頁巖氣含氣量、產(chǎn)能和單井EUR的主要原因，“石英抗壓?？住焙汀皟恿黧w超壓”利于頁巖儲集空間的維持。但深層頁巖氣勘探開發(fā)還剛剛起步，南方深層頁巖儲集空間差異化發(fā)育特征研究還缺乏系統(tǒng)性，深層條件儲集空間差異化發(fā)育主控因素仍不明確，“石英抗壓保孔”和“儲層流體超壓”作用機(jī)理研究基本處于空白?；谝陨犀F(xiàn)狀，筆者建議以南方五峰組—龍馬溪組深層富有機(jī)質(zhì)頁巖為研究目標(biāo)，圍繞深層頁巖氣儲集空間特征差異化發(fā)育及保持這一核心問題，從以下幾個方面加強(qiáng)研究。

(1)系統(tǒng)開展南方深層頁巖儲集空間差異化發(fā)育特征研究。主要包括：①定量研究深層頁巖儲層致密物性特征，研究頁巖不同方向上滲流能力差異，深度刻畫水平層理、紋層、層面構(gòu)造等對滲流能力的控制作用；②加強(qiáng)深層頁巖儲集空間識別與三維重建，研究富有機(jī)質(zhì)頁巖空間類型特征，重點(diǎn)表征無機(jī)孔、有機(jī)孔、黏土有機(jī)質(zhì)復(fù)合體微孔隙和微裂縫及其關(guān)系；③表征孔隙全孔徑分布，定量研究游離氣儲集空間和吸附氣儲集空間；④分析頁巖孔隙連通性特征，分別建立不同類型頁巖孔縫的分布模式，探討縫—孔關(guān)系、連通性和滲流性質(zhì)及其關(guān)系。

(2)加強(qiáng)富有機(jī)質(zhì)頁巖深層原位條件下儲集空間差異化響應(yīng)研究。通過不同應(yīng)力加載下的實(shí)驗(yàn)(CT、LMRI和SEM等)，加強(qiáng)富有機(jī)質(zhì)頁巖不同壓力溫度條件下致密物性響應(yīng)特征及主控因素研究，研究壓力、溫度、頁巖礦物組成和有機(jī)質(zhì)含量對致密物性變化的控制作用，揭示深層原位條件下不同方向上(垂向和側(cè)向)滲流能力的變化、形變特征及控制因素；

(3)加強(qiáng)“儲層流體超壓”和“石英抗壓?？住睂ι顚禹搸r儲集空間發(fā)育及保持的控制作用研究。主要包括：①對比超壓條件和常壓條件下不同深度富有機(jī)質(zhì)頁巖儲集空間差異化發(fā)育特征及變化規(guī)律，揭示“儲層流體超壓”對儲集空間差異化的控制因素；②對比研究富硅質(zhì)和富黏土質(zhì)深層頁巖致密物性特征、儲集空間特征、全孔徑分布、游離氣儲集空間和吸附氣儲集空間特征，揭示“石英抗壓?？住睂臻g差異化的控制因素。

無論是南方地區(qū)五峰組—龍馬溪組深層頁巖氣儲集空間差異化發(fā)育，深層高溫高壓條件下富有機(jī)質(zhì)頁巖儲集空間差異化響應(yīng)，還是“儲層流體超壓”和“石英抗壓?？住弊饔脤Σ煌瑑臻g差異化保持作用，其核心在于研究典型富有機(jī)質(zhì)頁巖處于近深層原位狀態(tài)下(多重應(yīng)力加載和高溫)不同類型儲集空間差異化發(fā)育、響應(yīng)及保持特征和機(jī)理，最終揭示南方深層頁巖儲集空間發(fā)育特征差異化發(fā)育及保持機(jī)理，為南方五峰組—龍馬溪組深層頁巖氣勘探開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

4 結(jié)論

(1)我國南方海相深層頁巖氣具有良好勘探前景，針對上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組的頁巖氣深井探索中陸續(xù)獲得了一些重要發(fā)現(xiàn)，但是，南方地區(qū)不同位置的水平井之間產(chǎn)能差異比較明顯，表明南方地區(qū)五峰組—龍馬溪組深層頁巖氣富集機(jī)理和儲層發(fā)育具有特殊性和復(fù)雜性。

(2)南方海相儲集空間差異化發(fā)育是控制頁巖氣含氣量、產(chǎn)能和單井EUR的主要原因之一，但是，深層條件儲集空間差異化發(fā)育主控因素不明，儲層近深層原位條件下的差異化響應(yīng)過程及機(jī)理仍需要深入研究。石英等剛性礦物在抗壓?？走^程中具有重要的作用，但是，“石英抗壓?？住睂Σ煌瑑臻g類型的差異化作用仍不十分明確?！皟恿黧w超壓”作用對于深層頁巖氣儲集空間保持具有重要的意義，但我們對于“儲層流體超壓”究竟如何作用于深層頁巖儲集空間的了解仍十分有限。

(3)無論是南方地區(qū)五峰組—龍馬溪組深層頁巖氣儲集空間差異化發(fā)育，深層高溫高壓條件下富有機(jī)質(zhì)頁巖儲集空間差異化響應(yīng)，還是“儲層流體超壓”和“石英抗壓?？住弊饔脤Σ煌瑑臻g差異化保持作用，其核心在于研究典型富有機(jī)質(zhì)頁巖處于近深層原位狀態(tài)下(多重應(yīng)力加載和高溫)不同類型儲集空間差異化發(fā)育、響應(yīng)及保持特征和機(jī)理。上述研究對我國南方深層頁巖氣優(yōu)質(zhì)儲層預(yù)測具有理論指導(dǎo)和實(shí)際應(yīng)用意義。