王紅巖 施振生 周天琪 趙 群 孫莎莎 祁 靈 梁萍萍

1.中國石油國家卓越工程師學(xué)院 2.國家能源頁巖氣研發(fā)（實(shí)驗(yàn)）中心 3.中國石油勘探開發(fā)研究院

0 引言

1997年，Surdam 首次將甜點(diǎn)這一術(shù)語引入油氣領(lǐng)域，用以指油氣儲(chǔ)層中可獲取開發(fā)效益的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)滲體。1999年，美國地質(zhì)調(diào)查局把甜點(diǎn)定義為可持續(xù)提供30年產(chǎn)量的含油氣區(qū)塊[1]。隨之，這一名詞延伸到了非常規(guī)地質(zhì)研究領(lǐng)域，并依據(jù)不同需求對其含義加以界定。其中，部分學(xué)者強(qiáng)調(diào)甜點(diǎn)形成的地質(zhì)作用，如Law[2]認(rèn)為氣藏甜點(diǎn)是沉積和構(gòu)造作用造成的局部高產(chǎn)氣區(qū)。部分學(xué)者強(qiáng)調(diào)其技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，如李映艷等[3]認(rèn)為甜點(diǎn)指在現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下、具有實(shí)際開發(fā)效益的地質(zhì)單元；趙仲祥等[4]認(rèn)為氣藏甜點(diǎn)是特定研究區(qū)在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件下，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定生產(chǎn)的區(qū)域；蔡勛育等[5]認(rèn)為氣藏甜點(diǎn)是滿足目前商業(yè)產(chǎn)出條件的連續(xù)油氣富集區(qū)域。更多的學(xué)者從油氣富集程度方面界定甜點(diǎn)。如張金川等[6]將“甜點(diǎn)”定義為氣藏中孔隙度、滲透率相對發(fā)育的天然氣富集區(qū)；楊升宇等[7]認(rèn)為“甜點(diǎn)”是在物性整體較差背景下的局部高孔隙度、滲透率、且能提供較高天然氣日產(chǎn)量和持久經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的氣藏發(fā)育區(qū)；Shurr 和Ridgley[8]將“甜點(diǎn)”定義為盆地中含氣或產(chǎn)氣區(qū)。甜點(diǎn)分為“甜點(diǎn)段”和“甜點(diǎn)區(qū)”[9-10]，其中，“甜點(diǎn)段”是指非常規(guī)油氣富集的層段，“甜點(diǎn)區(qū)”是指非常規(guī)油氣富集的區(qū)域。筆者認(rèn)為，頁巖氣“甜點(diǎn)”是指非常規(guī)層系中，目前經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下具有勘探開發(fā)可行性的頁巖氣富集高產(chǎn)的目標(biāo)段和目標(biāo)區(qū)，其包括“甜點(diǎn)段”和“甜點(diǎn)區(qū)”兩個(gè)空間類型。

非常規(guī)油氣儲(chǔ)層發(fā)育多種類型甜點(diǎn)。例如，依據(jù)甜點(diǎn)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間類型和形成機(jī)制，致密砂巖甜點(diǎn)可分為“孔隙型”“裂縫型”[7]和“孔隙—裂縫型”3 大類[11]，“原生型”和“次生型”2 類[12]，或“異常高孔帶”和“裂縫發(fā)育帶”2 類[11]。依據(jù)控制致密砂巖甜點(diǎn)儲(chǔ)層形成、分布的主要地質(zhì)作用，可分為相控型、縫控型和殼控型3 大類[5]。四川盆地南部（以下簡稱川南地區(qū)）上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組黑色頁巖廣泛發(fā)育，頁巖氣分布存在“甜點(diǎn)段”和“甜點(diǎn)區(qū)”，甜點(diǎn)區(qū)可劃分出“構(gòu)造型甜點(diǎn)區(qū)”和“連續(xù)型甜點(diǎn)區(qū)”2 種類型[13]，“甜點(diǎn)段”具有高有機(jī)碳含量（TOC）、高硅質(zhì)含量、高孔隙度、高含氣量、層理和微裂縫發(fā)育等特征[10,14-17]。但是，五峰組—龍馬溪組頁巖氣甜點(diǎn)研究仍局限于龍馬溪組最底部的高硅質(zhì)組分含量段，對甜點(diǎn)成因類型的多樣性及復(fù)雜性缺乏系統(tǒng)認(rèn)識，從而大大限制了五峰組—龍馬溪組的頁巖氣勘探開發(fā)進(jìn)程。為此，筆者以四川盆地南部五峰組—龍馬溪組為例，綜合分析相對海平面變化和裂縫特征與頁巖儲(chǔ)層品質(zhì)之間的關(guān)系，明確了五峰組—龍馬溪組黑色頁巖的甜點(diǎn)成因類型、識別標(biāo)準(zhǔn)及分布規(guī)律，以期該研究成果能對頁巖氣勘探開發(fā)提供理論支撐。

1 甜點(diǎn)成因類型

以頁巖氣甜點(diǎn)儲(chǔ)層形成的主要控制因素為基礎(chǔ)，以相對海平面位置及裂縫特征為判識依據(jù)，將甜點(diǎn)分為沉積型和裂縫型2 大類型。沉積型甜點(diǎn)形成主要受沉積作用控制，裂縫型甜點(diǎn)形成主要受裂縫特征及分布控制。此外，也可見到沉積型甜點(diǎn)與裂縫型甜點(diǎn)疊合的情況，可定義為復(fù)合型甜點(diǎn)類型。

1.1 沉積型甜點(diǎn)

沉積型甜點(diǎn)是指細(xì)粒沉積物沉積過程中，由于相對海平面升高導(dǎo)致古水體的還原性增強(qiáng)、沉積物沉積速率降低和表層水體初級生產(chǎn)力增高而形成的頁巖氣甜點(diǎn)。根據(jù)甜點(diǎn)形成與相對海平面升降及岸線之間的關(guān)系，可劃分出早期海進(jìn)型、快速海進(jìn)型、晚期海進(jìn)型和近濱海進(jìn)型4 種甜點(diǎn)類型。沉積型甜點(diǎn)儲(chǔ)集空間以孔隙為主，頁巖基質(zhì)孔隙度和基質(zhì)滲透率高。

1.1.1 早期海進(jìn)型甜點(diǎn)

早期海進(jìn)型甜點(diǎn)形成于相對海平面緩慢上升時(shí)期。相對海平面上升早期，古洋盆水深整體較淺，水體整體處于富氧狀態(tài)。古洋盆局部低洼地區(qū)由于水深較大、水體含氧量較低，故有機(jī)質(zhì)富集形成富有機(jī)質(zhì)黑色頁巖[13-15]（圖1-a、表1）。隨著海平面緩慢上升，古洋盆水體變深，洋盆中心部位黑色頁巖分布范圍逐漸擴(kuò)大。早期海進(jìn)型甜點(diǎn)賦存于早期海進(jìn)黑色頁巖中，其下伏為不整合面或海進(jìn)侵蝕面，向上則為上覆快速海進(jìn)型頁巖。

表1 川南地區(qū)五峰組—龍馬溪組頁巖氣甜點(diǎn)類型及其特征表

圖1 川南地區(qū)五峰組—龍馬溪組沉積型甜點(diǎn)成因類型圖

1.1.2 快速海進(jìn)型甜點(diǎn)

快速海進(jìn)型甜點(diǎn)形成于相對海平面快速上升時(shí)期（圖1-b、表1）。該時(shí)期可容空間增加速率遠(yuǎn)大于沉積物供給速率，故水深快速增加，沉積濱線向岸快速收縮，缺氧水體大面積分布[16]。古洋盆大部分區(qū)域由于水體缺氧、沉積速率低，從而形成薄層的富有機(jī)質(zhì)頁巖?？焖俸＿M(jìn)型甜點(diǎn)賦存于富有機(jī)質(zhì)硅質(zhì)頁巖中，其常直接超覆于不整合面、海進(jìn)侵蝕面或早期海進(jìn)型甜點(diǎn)之上（圖1-b），向上演變?yōu)樯细埠＿M(jìn)中期和晚期沉積。

1.1.3 晚期海進(jìn)型甜點(diǎn)

晚期海進(jìn)型甜點(diǎn)形成于相對海平面緩慢上升時(shí)期（圖1-c、表1）。該時(shí)期雖然可容空間增加、沉積濱線向岸退縮，但由于沉積物供給速率增大，水深變淺。緩慢海進(jìn)時(shí)期，由于陸源供給增加、波浪和風(fēng)暴作用增強(qiáng)，高陸源碎屑輸入通量導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)稀釋，上下部水體垂向?qū)α髟鰪?qiáng)，缺氧水體面積減少。盆地較深部位的深水平原至深水洼地位置，由于整體處于氧化—還原界面之下，形成富有機(jī)質(zhì)的晚期海進(jìn)型黑色頁巖。晚期海進(jìn)型甜點(diǎn)賦存于晚期海進(jìn)型黑色頁巖中，其常覆蓋于快速海進(jìn)頁巖之上，上覆形成最大海泛期頁巖。

1.1.4 近濱海進(jìn)型甜點(diǎn)

近濱海進(jìn)型甜點(diǎn)形成于相對海平面快速上升晚期（圖1-d、表1）。該時(shí)期可容空間增加，沉積濱線向岸推進(jìn)。水深較淺的淺水陸棚，豐富的營養(yǎng)物質(zhì)供給導(dǎo)致初級生產(chǎn)力增加，從而導(dǎo)致大量氧氣消耗引起水體缺氧，在溫躍層之下形成富有機(jī)質(zhì)黑色頁巖[17-18]。近濱海進(jìn)型甜點(diǎn)賦存于富有機(jī)質(zhì)黑色頁巖中，其常覆蓋于不整合面之上，上覆最大海泛期頁巖。近濱海進(jìn)型甜點(diǎn)常與晚期海進(jìn)型甜點(diǎn)相伴生，盆地邊緣位置發(fā)育近濱海進(jìn)型甜點(diǎn)，而盆地較深部位則發(fā)育晚期海進(jìn)型甜點(diǎn)。

1.2 裂縫型甜點(diǎn)

黑色頁巖在成巖演化過程中，由于異常高壓、局部或區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力等作用可形成大量網(wǎng)狀裂縫。裂縫從觀測尺度上可劃分為宏觀裂縫和微裂縫2 種類型。宏觀裂縫指巖心和露頭上肉眼可識別和描述的裂縫，裂縫長0.3～8.0 cm，多數(shù)小于1.0 cm，裂縫多貫穿巖心，裂縫開度多為0.1～3.0 mm；微裂縫指借助顯微鏡和掃描電鏡才能識別和描述的裂縫，裂縫開度多小于0.1 mm[19]。頁巖氣在網(wǎng)狀裂縫中富集所形成的甜點(diǎn)被稱為裂縫型甜點(diǎn)。根據(jù)甜點(diǎn)的裂縫組成及其成因機(jī)理，分為網(wǎng)狀微裂縫型和網(wǎng)狀宏觀裂縫型2 種甜點(diǎn)類型。裂縫型甜點(diǎn)頁巖儲(chǔ)集空間以宏觀裂縫和微裂縫為主，其基質(zhì)孔隙度和基質(zhì)滲透率不一定高。

1.2.1 網(wǎng)狀微裂縫型甜點(diǎn)

網(wǎng)狀微裂縫型甜點(diǎn)頁巖微裂縫發(fā)育，微裂縫有順層縫和垂直縫2 類，二者相互交織成網(wǎng)狀（圖2-a、表1）。網(wǎng)狀微裂縫型甜點(diǎn)多發(fā)育于富有機(jī)質(zhì)的硅質(zhì)頁巖或富有機(jī)質(zhì)黏土質(zhì)硅質(zhì)頁巖中，其形成多與成巖作用有關(guān)。成巖演化過程中，黏土礦物轉(zhuǎn)化脫水、烴類生成、水熱增壓等作用形成異常高壓，從而產(chǎn)生大量順層縫；同時(shí)，垂向載荷作用產(chǎn)生大量垂直縫[20]。區(qū)域擠壓或伸展過程中，沿著頁巖層面順層滑動(dòng)的剪切應(yīng)力產(chǎn)生大量與巖層面大致平行或低角度滑脫裂縫，同時(shí)在高脆性地層中產(chǎn)生大量垂直裂縫。

圖2 川南地區(qū)五峰組—龍馬溪組裂縫型甜點(diǎn)成因類型示意圖

1.2.2 網(wǎng)狀宏觀裂縫型甜點(diǎn)

該類甜點(diǎn)的形成多是區(qū)域構(gòu)造作用的結(jié)果。頁巖內(nèi)部發(fā)育高角度構(gòu)造縫、低角度層理縫和滑脫縫，二者共生構(gòu)成復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。宏觀裂縫開度一般較大，主要介于毫米—厘米級。高角度裂縫一般以一定角度切穿或終止于層理面（圖2-b、表1）。低角度滑脫縫傾角較小，一般呈水平或低角度，縫面上常見擦痕、階步或光滑鏡面[21]。高角度縫主要由局部或區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力作用下頁巖剪切/張性破裂形成，常與褶皺或斷層伴生；低角度滑脫縫主要由順層剪應(yīng)力作用產(chǎn)生。網(wǎng)狀宏觀裂縫型甜點(diǎn)常發(fā)育于貧有機(jī)質(zhì)黏土質(zhì)硅質(zhì)混合頁巖[22]，且一般發(fā)育于構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶與調(diào)節(jié)帶等變形程度較大的位置，工區(qū)斷裂規(guī)模為四級至五級。三級及以上斷裂發(fā)育區(qū)域由于斷層多切穿上覆蓋層造成保存條件破壞，從而不利于甜點(diǎn)的形成。

五峰組—龍馬溪組黑色頁巖早期形成的沉積型甜點(diǎn)由于后期的成巖及構(gòu)造作用的影響，多形成沉積—構(gòu)造復(fù)合型甜點(diǎn)。在此情況下，甜點(diǎn)類型命名可以采用構(gòu)造型＋沉積型共同命名的原則。如，甜點(diǎn)為快速海進(jìn)型沉積成因，后期又形成大量網(wǎng)狀微裂縫，這類甜點(diǎn)即可稱為網(wǎng)狀微裂縫型—快速海進(jìn)型復(fù)合甜點(diǎn)。

1.3 縱向分布

測井、地球化學(xué)、巖石礦物、巖性和筆石帶的綜合分析結(jié)果表明，川南地區(qū)五峰組—龍馬溪組沉積時(shí)期，發(fā)生1 次二級相對海平面升降旋回和4 次三級相對海平面升降旋回（圖3）。二級相對海平面升降旋回中，WF1—WF4 形成于早期海進(jìn)時(shí)期，LM1 形成于快速海進(jìn)時(shí)期，LM2—LM5 下部形成于晚期海進(jìn)時(shí)期，LM5 上部—LM8 形成于海退時(shí)期。4 次三級相對海平面升降旋回中，五峰組構(gòu)成SQ1，LM1—LM4 構(gòu)成SQ2，LM5 構(gòu)成SQ3，LM6—LM8構(gòu)成SQ4。

沉積型甜點(diǎn)分布受二級和三級相對海平面升降旋回共同控制（圖3）。其中，早期海進(jìn)型甜點(diǎn)分布于二級相對海平面升降旋回的早期海進(jìn)時(shí)期及SQ1的海侵和高位時(shí)期；快速海進(jìn)型甜點(diǎn)分布于二級相對海平面升降旋回的快速海進(jìn)時(shí)期及SQ2 的海侵時(shí)期；晚期海進(jìn)型甜點(diǎn)分布于二級相對海平面升降旋回的晚期海進(jìn)時(shí)期；近濱海進(jìn)型甜點(diǎn)分布于二級相對海平面升降旋回的快速海進(jìn)和晚期海進(jìn)時(shí)期。

裂縫型甜點(diǎn)分布主要受成巖作用和裂縫發(fā)育帶控制。其中，網(wǎng)狀微裂縫型甜點(diǎn)分布主要受成巖作用控制，網(wǎng)狀宏觀裂縫型甜點(diǎn)分布主要受裂縫發(fā)育帶控制?？v向上，網(wǎng)狀微裂縫型甜點(diǎn)主要分布于龍一11小層，該層段由于自生石英和TOC高，在成巖作用過程中易產(chǎn)生大量網(wǎng)狀微裂縫。網(wǎng)狀宏觀裂縫型甜點(diǎn)縱向上各個(gè)層段均有分布。

2 甜點(diǎn)儲(chǔ)層特征

甜點(diǎn)儲(chǔ)層特征指甜點(diǎn)頁巖的層理類型、結(jié)構(gòu)、礦物組成、有機(jī)質(zhì)特征及孔隙類型等。這些特征受古沉積環(huán)境、成巖作用及構(gòu)造作用等因素共同影響，任何一個(gè)因素的改變都會(huì)導(dǎo)致甜點(diǎn)儲(chǔ)層特征差異。

2.1 沉積型甜點(diǎn)

川南地區(qū)五峰組—龍馬溪組發(fā)育4 類沉積型甜點(diǎn)。不同類型甜點(diǎn)形成時(shí)期由于沉積物供給速率、物源遠(yuǎn)近、古水動(dòng)力條件等存在差異，從而導(dǎo)致頁巖儲(chǔ)層特征差異。

2.1.1 早期海進(jìn)型甜點(diǎn)

早期海進(jìn)型甜點(diǎn)以半遠(yuǎn)洋沉積為主[23]，頁巖發(fā)育遞變型水平層理（圖4-a、表2），偶見透鏡狀層理[24-26]。頁巖礦物組分有石英、黏土礦物、方解石、白云石和斜長石等，局部黃鐵礦富集。其中，石英平均含量57.9%，黏土礦物平均含量15.9%，方解石平均含量14.4%，白云石平均含量7.3%。頁巖以細(xì)粉砂和細(xì)粒泥為主，細(xì)粉砂顆粒含量大于50%，雜基支撐結(jié)構(gòu)（圖5-a）。掃描電鏡下，微晶石英平均粒徑小于4.0 μm，方解石平均粒徑13.7 μm，白云石平均粒徑10.2 μm。9 口井共264 塊樣品分析結(jié)果表明，早期海進(jìn)型甜點(diǎn)頁巖TOC較低（平均值為1.4%），TOC由鈣質(zhì)陸棚向深水洼地方向逐漸升高（圖6）。有機(jī)質(zhì)多呈分散狀分布（圖5-a），局部富集。12 口井共83 塊樣品分析結(jié)果表明，有機(jī)孔和無機(jī)孔占比平均值分別占總孔隙度的46.5%和46.1%（圖7）[27]。

表2 川南地區(qū)五峰組—龍馬溪組頁巖氣甜點(diǎn)儲(chǔ)層特征表

圖4 川南地區(qū)五峰組—龍馬溪組甜點(diǎn)頁巖層理特征照片

圖5 川南地區(qū)五峰組—龍馬溪組甜點(diǎn)頁巖結(jié)構(gòu)特征照片

圖6 川南地區(qū)五峰組—龍馬溪組甜點(diǎn)頁巖TOC 分布特征圖

圖7 川南地區(qū)五峰組—龍馬溪組甜點(diǎn)頁巖孔隙組成特征圖

2.1.2 快速海進(jìn)型甜點(diǎn)

快速海進(jìn)型甜點(diǎn)以遠(yuǎn)洋沉積為主[28]，頁巖發(fā)育書頁型水平層理（圖4-b、表2），偶夾砂泥巖遞變型水平層理[29-30]。礦物組分有石英、方解石、白云石和黏土礦物等，石英含量高（平均64.8%），方解石（平均6.5%）、白云石（平均4.8%）和黏土礦物（平均15.9%）含量低。頁巖中細(xì)粒泥含量大于75.0%，雜基支撐結(jié)構(gòu)（圖5-b）。掃描電鏡下，石英多以自生微晶石英（粒徑小于3.9 μm）為主（含量達(dá)85%），陸源細(xì)粉砂級（粒徑介于3.9～31.2 μm）石英含量低；方解石多為不規(guī)則粒狀細(xì)粉晶，溶蝕孔發(fā)育；白云石多為菱形細(xì)粉晶，溶蝕孔發(fā)育?？焖俸＿M(jìn)型甜點(diǎn)頁巖TOC高（平均5.4%），TOC由鈣質(zhì)陸棚向深水洼地逐漸降低（圖6）。有機(jī)質(zhì)多呈分散狀（圖5-b），有機(jī)孔發(fā)育（平均值大于50.0%），無機(jī)孔和微裂縫占比較低（圖7）。

2.1.3 晚期海進(jìn)型甜點(diǎn)

晚期海進(jìn)型甜點(diǎn)以等深流沉積為主[31]，頁巖中發(fā)育砂泥巖互層型水平層理（圖4-c、表2），偶見書頁型水平層理。礦物組分有石英、黏土礦物、方解石和白云石等，局部黃鐵礦富集。其中，石英平均含量40.1%，黏土礦物平均含量40.8%，方解石平均含量4.4%，白云石平均含量3.3%。頁巖以細(xì)粉砂和黏土為主，細(xì)粉砂含量大于50.0%，雜基支撐結(jié)構(gòu)（圖5-c）。掃描電鏡下，陸源石英平均粒徑7.6 μm，微晶石英平均粒徑小于4.0 μm；方解石平均粒徑10.23 μm，溶蝕孔發(fā)育；白云石平均粒徑13.83 μm，溶蝕孔發(fā)育。晚期海進(jìn)型甜點(diǎn)頁巖TOC較低（平均值為2.7%），TOC由鈣質(zhì)陸棚向深水洼地逐漸升高。頁巖中有機(jī)質(zhì)多呈分散狀分布（圖5-c）。頁巖有機(jī)孔占比平均值大于50.0%，無機(jī)孔占比也較高（圖7）。

2.1.4 近濱海進(jìn)型甜點(diǎn)

近濱海進(jìn)型甜點(diǎn)以遠(yuǎn)洋沉積為主，頁巖發(fā)育書頁型水平層理（圖4-d，表2），偶見砂泥巖互層型水平層理。頁巖礦物組分有石英、黏土礦物、方解石、白云石和斜長石等，局部見到黃鐵礦富集。其中，石英平均含量60.1%，黏土礦物平均含量18.9%，方解石平均含量2.4%，白云石平均含量7.2%，斜長石平均含量5.4%。頁巖以細(xì)粒泥為主，細(xì)粒泥含量大于75.0%，雜基支撐結(jié)構(gòu)（圖5-d）。掃描電鏡下，微晶石英平均粒徑小于4.0 μm，方解石平均粒徑8.5 μm，白云石平均粒徑8.7 μm。晚期海進(jìn)型甜點(diǎn)頁巖TOC較高（平均值為3.6%），TOC由臨濱相向深水斜坡相逐漸升高（圖6）。有機(jī)質(zhì)多呈分散狀分布（圖5-d），局部有機(jī)質(zhì)富集。頁巖有機(jī)孔占比平均值大于50.0%，無機(jī)孔占比相對較低（圖7）。

2.2 裂縫型甜點(diǎn)

川南地區(qū)五峰組—龍馬溪組發(fā)育2 類裂縫型甜點(diǎn)，裂縫發(fā)育特征受區(qū)域和局部構(gòu)造應(yīng)力、硅質(zhì)含量、總有機(jī)碳含量、層理類型、異常高壓等因素的影響。

2.2.1 網(wǎng)狀微裂縫型甜點(diǎn)

網(wǎng)狀微裂縫型甜點(diǎn)頁巖TOC＞4.0%，硅質(zhì)含量大于50.0%，發(fā)育書頁型水平層理（圖8-a）。頁巖粒徑以細(xì)粒泥為主，細(xì)粒泥含量大于50.0%，雜基支撐結(jié)構(gòu)。有機(jī)質(zhì)多呈分散狀分布，有機(jī)孔占比平均值大于50.0%，無機(jī)孔占比較低。網(wǎng)狀微裂縫型甜點(diǎn)多是快速海進(jìn)型頁巖和近濱海進(jìn)型頁巖在成巖演化過程中，由于黏土礦物轉(zhuǎn)化脫水、烴類生成、水熱增壓等作用而形成大量網(wǎng)狀微裂縫。網(wǎng)狀微裂縫型甜點(diǎn)因其高裂縫孔隙度和滲透率而與快速海進(jìn)型甜點(diǎn)和近濱海進(jìn)型甜點(diǎn)相區(qū)分。

圖8 川南地區(qū)龍馬溪組裂縫型甜點(diǎn)頁巖特征照片

2.2.2 網(wǎng)狀宏觀裂縫型甜點(diǎn)

網(wǎng)狀宏觀裂縫型甜點(diǎn)頁巖TOC＜4.0%，常發(fā)育于黏土質(zhì)硅質(zhì)混合頁巖中（圖8-b），頁巖發(fā)育砂泥巖互層型水平層理或砂泥巖薄互層型水平層理。頁巖粒徑以細(xì)粉砂為主，細(xì)粉砂含量大于50.0%，顆粒支撐結(jié)構(gòu)。有機(jī)質(zhì)多呈塊狀分布，有機(jī)孔占比平均值小于50.0%，無機(jī)孔占比較高。與網(wǎng)狀微裂縫型甜點(diǎn)類似，網(wǎng)狀宏觀裂縫型甜點(diǎn)也以高裂縫孔隙度和滲透率為特征，基質(zhì)孔隙度和滲透率較低。該類甜點(diǎn)多發(fā)育于構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶與調(diào)節(jié)帶位置，甜點(diǎn)儲(chǔ)層的礦物組成、孔隙度和滲透率、TOC等與其所賦存的頁巖密切相關(guān)。

3 不同類型甜點(diǎn)平面分布特征

川南地區(qū)五峰組—龍馬溪組沉積型甜點(diǎn)分布受相對海平面升降旋回控制，裂縫型甜點(diǎn)分布主要受裂縫發(fā)育位置控制。

3.1 早期海進(jìn)型甜點(diǎn)

早期海進(jìn)型甜點(diǎn)形成于二級相對海平面上升早期及三級層序SQ1 形成時(shí)期。該時(shí)期相對海平面由于經(jīng)歷大規(guī)模海退，故水深較淺，在波浪、潮汐、風(fēng)暴浪等作用下，大部分水體中溶解氧含量高。盆地局部相對低洼的地區(qū)由于水深較大、水體封閉性較強(qiáng)，故水體含氧量低，從而形成小面積的富有機(jī)質(zhì)頁巖。該時(shí)期富有機(jī)質(zhì)頁巖主要分布于Lu206 井區(qū)、YS201井區(qū)和YS145 井區(qū)3 個(gè)區(qū)域（圖9-a），縱向上分布于WF2 上部。隨著相對海平面逐漸升高，盆地內(nèi)缺氧的水體分布范圍擴(kuò)大，YQ3 井、Lu211 井—H202井—JY1 井區(qū)也開始沉積富有機(jī)質(zhì)頁巖（圖9-a），縱向上主要分布于WF3 早期。隨著相對海平面進(jìn)一步上升，甜點(diǎn)分布范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，除了北部的威遠(yuǎn)和自貢外，其他地區(qū)均接受富有機(jī)質(zhì)頁巖沉積。早期海進(jìn)型甜點(diǎn)形成時(shí)期，由于相對海平面較低、沉積物沉積速率較大、水體含氧量較高，故富有機(jī)質(zhì)頁巖厚度較大（4.0～6.0 m），但TOC較低。

圖9 川南地區(qū)五峰組—龍馬溪組頁巖甜點(diǎn)平面分布圖

3.2 快速海進(jìn)型甜點(diǎn)

快速海進(jìn)型甜點(diǎn)形成于二級相對海平面快速上升時(shí)期。該時(shí)期水深相對較大，相對海平面快速上升導(dǎo)致還原水體快速向?yàn)I岸遷移，從而形成富有機(jī)質(zhì)頁巖大面積分布。該時(shí)期除了北部的Z204 井—W233 井—Zu201 井以北發(fā)育近濱海進(jìn)型甜點(diǎn)外（圖9-b），其他地區(qū)均發(fā)育快速海進(jìn)型甜點(diǎn)?？焖俸＿M(jìn)型甜點(diǎn)由于形成時(shí)期陸源供給少、沉積物沉積速率低，頁巖厚度整體較?。?.0～2.6 m）、TOC高。

3.3 晚期海進(jìn)型甜點(diǎn)

晚期海進(jìn)型甜點(diǎn)形成于二級相對海平面上升晚期。該時(shí)期由于相對海平面上升速度變緩，沉積物沉積速率大于相對海平面上升速率，水體變淺，還原水體分布面積向盆地中心位置遷移。該時(shí)期，富有機(jī)質(zhì)頁巖分布于道真巴漁—YQ3 井—Z205 井—Zuo3井圍繞的范圍內(nèi)（圖9-c）。其他地區(qū)由于水體富氧，富有機(jī)質(zhì)頁巖不發(fā)育。晚期海進(jìn)型甜點(diǎn)由于形成時(shí)期沉積物沉積速率較大，TOC偏低、頁巖厚度較大，一般介于0～30.0 m。

3.4 近濱海進(jìn)型甜點(diǎn)

近濱海進(jìn)型甜點(diǎn)形成于二級相對海平面的快速海進(jìn)和晚期海進(jìn)時(shí)期。該時(shí)期由于相對海平面上升，在近濱位置營養(yǎng)物質(zhì)豐富，藻類繁盛導(dǎo)致初級生產(chǎn)力提高，洋底缺氧良好保存條件下形成富有機(jī)質(zhì)頁巖。近濱海進(jìn)型甜點(diǎn)主要分布于自貢—Lu206 井—Zu203井區(qū)以北（圖9-d），富有機(jī)質(zhì)頁巖厚度一般為3.0～9.0 m。

3.5 裂縫型甜點(diǎn)

平面分布主要受研究區(qū)的斷裂帶控制。其中，網(wǎng)狀微裂縫型甜點(diǎn)主要分布于小型斷裂帶附近，網(wǎng)狀宏觀裂縫型甜點(diǎn)主要分布于四級及五級斷裂帶附近。

4 頁巖氣勘探意義

4.1 沉積型甜點(diǎn)儲(chǔ)層特征成因

4.1.1 早期海進(jìn)型甜點(diǎn)

早期海進(jìn)型甜點(diǎn)頁巖陸源物質(zhì)含量高，TOC較低，TOC由盆地邊緣向中心逐漸升高（圖6-a）[33]。高陸源物質(zhì)含量和低TOC是古沉積期高陸源碎屑風(fēng)化輸入通量和相對低的海平面導(dǎo)致形成。相對低的海平面造成水深較淺及濱線位置較近，從而導(dǎo)致陸源碎屑供給較為充分。同時(shí)，較淺的水深造成水體含氧量高，只有盆地相對低洼的地區(qū)才發(fā)育小面積的富有機(jī)質(zhì)頁巖。隨著相對海平面上升，水深變大，水體還原性增強(qiáng)，頁巖TOC增高。同時(shí)，由盆地邊緣到盆地中心方向，由于水深增大，水體還原性增強(qiáng)，TOC向盆地中心升高。

4.1.2 快速海進(jìn)型甜點(diǎn)

快速海進(jìn)型甜點(diǎn)頁巖中微晶石英及TOC高，TOC由盆地邊緣向中心逐漸降低（圖6-b）。頁巖高微晶石英含量與高初級生產(chǎn)力有關(guān)，高TOC是強(qiáng)還原水體、低沉積速率和高初級生產(chǎn)力共同作用的結(jié)果[34]?？焖俸Ｇ謺r(shí)期，由于海平面快速上升，陸源供給大量減少。同時(shí)，地表水帶來了大量營養(yǎng)元素，從而導(dǎo)致初級生產(chǎn)力提高。在此背景下，放射蟲、硅質(zhì)海綿等生物大量繁盛，從而導(dǎo)致硅質(zhì)大量富集[26]。同時(shí)，強(qiáng)烈的火山作用及全球氣候變暖[35-36]造成大洋水體整體處于貧氧/缺氧狀態(tài)[37]，有利于有機(jī)質(zhì)保存。該時(shí)期大洋的沉積速率僅為1.7～7.5 m/Myr[27]，非常有利于有機(jī)質(zhì)的大規(guī)模聚集。晚奧陶世至早志留世，藻類、放射蟲、筆石和其他生物廣泛分布于揚(yáng)子陸架海，地表水營養(yǎng)元素如Ba、P、Ni、Zn 等含量高[38]，均表明快速海進(jìn)型頁巖具有高生產(chǎn)力背景。

快速海進(jìn)型甜點(diǎn)頁巖的TOC從盆地邊緣向中心逐漸降低。水深的增加和黏土礦物含量的降低是TOC向盆地方向降低的主要原因。海相頁巖中分散有機(jī)質(zhì)主要來源于海洋浮游植物，藻類有機(jī)質(zhì)向海洋沉積物的輸入與初級生產(chǎn)力和水深密切相關(guān)。從表層生產(chǎn)力沉降到底層沉積物中的碳含量受水深影響較大。水體中有機(jī)質(zhì)的降解和再循環(huán)（無論是氧化或缺氧）顯著降低了水體中的氧含量。一般情況下，由于表層生產(chǎn)力降低和水體再礦化，藻類有機(jī)質(zhì)向底部沉積物的供應(yīng)能力隨著水深和距海岸線距離的增加而減少。因此，海侵頁巖的TOC向盆地中心逐漸降低。此外，黏土礦物有利于吸收和保存大量有機(jī)碳，有利于TOC提高。離海岸線距離的增加導(dǎo)致黏土礦物含量減少，降低了盆地方向TOC。

4.1.3 晚期海進(jìn)型甜點(diǎn)

晚期海進(jìn)型甜點(diǎn)頁巖以等深流沉積為主，TOC整體偏低，由盆地邊緣向中心逐漸升高（圖6-c）。高位體系域發(fā)育時(shí)期，由于沉積速率大于沉降速率，水體逐漸變淺。在盆地整體處于回彈隆升的背景下，盆地流通性變好，底流活動(dòng)增強(qiáng)。頁巖低TOC是由于盆地水體較高含氧量及沉積物高沉積速率共同導(dǎo)致的。該時(shí)期，由于水體上下對流作用強(qiáng)，水體含氧量低，不利于有機(jī)質(zhì)保存。同時(shí)，高沉積速率造成有機(jī)質(zhì)稀釋，TOC降低。由盆地邊緣向中心位置，由于水深變大，水體還原性增強(qiáng)，有機(jī)質(zhì)保存能力增強(qiáng)。同時(shí)，陸源供給減少，頁巖TOC增高。

4.1.4 近濱海進(jìn)型甜點(diǎn)

近濱海進(jìn)型甜點(diǎn)頁巖TOC向盆地方向逐漸升高，且整體較高（圖6-d）。頁巖高TOC是豐富的營養(yǎng)物質(zhì)供給導(dǎo)致的。近濱海進(jìn)型甜點(diǎn)形成時(shí)期，由于相對海平面上升，在水體較淺的淺水陸棚位置，豐富的營養(yǎng)物質(zhì)供給造成有機(jī)質(zhì)生產(chǎn)力增加，從而導(dǎo)致水體缺氧及富有機(jī)質(zhì)頁巖形成。此外，由臨濱向較深水方向，由于水深增大，沉積物沉積速率降低，向盆地方向TOC逐漸升高。

4.2 頁巖氣下一步勘探方向

4.2.1 早期海進(jìn)型甜點(diǎn)和晚期海進(jìn)型甜點(diǎn)是下一步勘探方向

川南地區(qū)快速海進(jìn)型甜點(diǎn)和近濱海進(jìn)型甜點(diǎn)勘探已取得重大突破。該地區(qū)頁巖氣勘探目前集中于昭通、長寧、瀘州、渝西和威遠(yuǎn)地區(qū)。昭通、長寧、瀘州、渝西地區(qū)頁巖氣勘探有利層位分布于龍一11小層，為快速海進(jìn)型甜點(diǎn)；威遠(yuǎn)地區(qū)頁巖氣勘探有利層位分布于龍一12—龍一13小層，為近濱海進(jìn)型甜點(diǎn)。截止2022年，昭通地區(qū)頁巖氣累計(jì)產(chǎn)量為85.80×108m3，長寧地區(qū)頁巖氣累計(jì)產(chǎn)量為252.34×108m3，瀘州地區(qū)頁巖氣累計(jì)產(chǎn)量為36.10×108m3，威遠(yuǎn)地區(qū)頁巖氣累計(jì)產(chǎn)量為198.40×108m3。

川南地區(qū)五峰組—龍馬溪組早期海進(jìn)型甜點(diǎn)和晚期海進(jìn)型甜點(diǎn)大面積分布。其中，早期海進(jìn)型甜點(diǎn)發(fā)育層位為五峰組WF2—WF3，分布于NX202 井—Z202 井—Zu203 井—JY1 井—JYT1 井—N216 井—N219 井范圍內(nèi)（圖10-a）；晚期海進(jìn)型甜點(diǎn)發(fā)育于LM2—LM5，分布于Z202 井—DS1 井—N216 井區(qū)及TH1 井—JY1 井區(qū)（圖10-b）。

圖10 川南地區(qū)五峰組—龍馬溪組早期海進(jìn)型甜點(diǎn)和晚期海進(jìn)型甜點(diǎn)有利區(qū)分布圖

川南地區(qū)五峰組—龍馬溪組早期海進(jìn)型和晚期海進(jìn)型甜點(diǎn)頁巖儲(chǔ)層品質(zhì)和含氣性好，是下一步勘探的重要目標(biāo)。以涪陵地區(qū)JY1 井為例，該井五峰組發(fā)育早期海進(jìn)型甜點(diǎn)，頁巖厚度為4.7 m，石英、長石等脆性礦物含量介于50.9%～80.3%（平均值為62.4%），TOC平均值為4.6%，平均孔隙度為5.3%[39]。該井在垂深2 385～2 415 m 層段進(jìn)行水平鉆探，測試日產(chǎn)天然氣20.30×104m3。以瀘州地區(qū)Y101H2-7井為例，該井LM2—LM4 筆石帶（龍一12—龍一13小層）發(fā)育晚期海進(jìn)型甜點(diǎn)，頁巖厚度為12.9 m，石英、長石等脆性礦物含量為56.0%，TOC平均值為3.8%，平均孔隙度為4.9%。該井在垂深2 385～2 415 m 層段進(jìn)行水平鉆探，測試日產(chǎn)天然氣50.69×104m3。

4.2.2 裂縫型甜點(diǎn)勘探目標(biāo)

對于川南地區(qū)五峰組—龍馬溪組封閉條件好的地區(qū)，成巖演化過程中黏土礦物脫水轉(zhuǎn)化可產(chǎn)生大量成巖收縮縫，從而易于形成網(wǎng)狀微裂縫型甜點(diǎn)。成巖演化過程中，以蒙脫石轉(zhuǎn)化脫水量最大。蒙脫石向混層黏土轉(zhuǎn)化，混層黏土再向伊利石、綠泥石轉(zhuǎn)化，最后形成伊利石和綠泥石。由于基質(zhì)受壓縮等過程是不可逆的，不會(huì)因?yàn)闆]有儲(chǔ)存空間而停止進(jìn)行，所以富含黏土礦物的層段會(huì)產(chǎn)生大量成巖收縮裂縫。隨著地層壓力系數(shù)增大，高流體壓力有利于收縮縫的保持和擴(kuò)大，從而導(dǎo)致成巖收縮裂縫密度的增大。

川南地區(qū)深層龍馬溪組龍一2亞段黏土礦物含量高，以伊利石為主，下部層段裂縫密度大。富裂縫發(fā)育段由于與下伏的優(yōu)質(zhì)頁巖段相鄰，在裂縫的有效溝通下，可形成甜點(diǎn)發(fā)育段。以Y101H3-8 井為例，其龍一2亞段黏土礦物含量約44.0%，含氣量為4.1 m3/t，成巖收縮縫發(fā)育，裂縫密度達(dá)6 條/m，該亞段目前頁巖氣日產(chǎn)氣量為4.6×104m3，累產(chǎn)氣量3 874×104m3。Y101H2-7 井龍一2亞段黏土礦物含量約43.0%，含氣量為1.85 m3/t，成巖收縮縫發(fā)育，裂縫密度達(dá)3.5條/m，該亞段測試日產(chǎn)氣量為10.20×104m3，展示出良好的勘探潛力[19]。

川南地區(qū)五峰組—龍馬溪組構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶及調(diào)節(jié)帶具有弱變形與弱改造特征，網(wǎng)狀宏觀裂縫發(fā)育，從而形成網(wǎng)狀宏觀裂縫型甜點(diǎn)。以昭通示范區(qū)為例，高產(chǎn)井所處的黃金壩、紫金壩、云山壩及大寨有利區(qū)塊所在的建武、羅場及敘永中生界復(fù)向斜，均位于構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶與調(diào)節(jié)帶范圍內(nèi)，網(wǎng)狀宏觀裂縫發(fā)育，頁巖氣富集高產(chǎn)[40]。以建武復(fù)向斜為例，其主要發(fā)育基底卷入型的背沖、對沖、疊瓦逆沖等基本構(gòu)造樣式，向斜較寬緩，向斜斜坡—槽部斷裂不發(fā)育、地層傾角15°～20°，后期改造相對較弱。構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶與調(diào)節(jié)帶內(nèi)的頁巖氣圈閉至少有側(cè)向和垂向2 組方向氣源供給，加上多期埋藏生烴與多期多組斷裂運(yùn)聚，中生界復(fù)向斜具有多源匯聚與復(fù)合成藏優(yōu)勢。

5 結(jié)論

1）根據(jù)甜點(diǎn)儲(chǔ)層形成的主控因素，海相黑色頁巖可分為沉積型和裂縫型2 大類型。沉積型甜點(diǎn)根據(jù)形成時(shí)期相對海平面位置可進(jìn)一步劃分為早期海進(jìn)型、快速海進(jìn)型、晚期海進(jìn)型和近濱海進(jìn)型；裂縫型甜點(diǎn)根據(jù)裂縫組成及成因機(jī)理分為網(wǎng)狀微裂縫型和網(wǎng)狀宏觀裂縫型。

2）早期海進(jìn)型和近濱海進(jìn)型甜點(diǎn)頁巖以半遠(yuǎn)洋沉積為主，粉砂和黏土混雜堆積，TOC較低；快速海進(jìn)型以遠(yuǎn)洋沉積為主，微晶石英發(fā)育，TOC高，有機(jī)孔發(fā)育；晚期海進(jìn)型以等深流沉積為主，粉砂含量相對較高，TOC偏低，無機(jī)孔相對發(fā)育；裂縫型甜點(diǎn)宏觀裂縫和微裂縫發(fā)育，但基質(zhì)孔隙度和滲透率不一定高。

3）黑色頁巖早期海進(jìn)型甜點(diǎn)分布于五峰組WF2—WF3，快速海進(jìn)型甜點(diǎn)分布于龍一11小層，晚期海進(jìn)型分布于龍一12—龍一13小層及龍一14小層，近濱海進(jìn)型甜點(diǎn)分布于龍一11—龍一13小層，網(wǎng)狀微裂縫型甜點(diǎn)主要分布于龍一11小層，網(wǎng)狀宏觀裂縫型甜點(diǎn)分布受斷層和構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶控制。

4）川南地區(qū)沉積型甜點(diǎn)中的快速海進(jìn)型和近濱海進(jìn)型勘探已取得重大突破，早期海進(jìn)型和晚期海進(jìn)型頁巖儲(chǔ)層品質(zhì)和含氣性均好，是下一步勘探的重要目標(biāo)。對于裂縫型甜點(diǎn)，龍一2亞段黏土礦物含量高，成巖收縮縫發(fā)育，局部可能形成網(wǎng)狀微裂縫型甜點(diǎn)；構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶與調(diào)節(jié)帶具有弱變形與弱改造特征，網(wǎng)狀宏觀裂縫發(fā)育，可能形成網(wǎng)狀宏觀裂縫型甜點(diǎn)。