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天然气地球科学 ›› 2020, Vol. 31 ›› Issue (11): 1593–1602.doi: 10.11764/j.issn.1672-1926.2020.04.028

• 非常规天然气 • 上一篇    下一篇

四川盆地二叠系龙潭组页岩孔隙发育特征及主控因素

陈斐然(),魏祥峰,刘珠江,敖明冲,燕继红   

  1. 中国石化勘探分公司勘探研究院，四川 成都 610041
  • 收稿日期:2020-01-06 修回日期:2020-04-21 出版日期:2020-11-10 发布日期:2020-11-24
  • 作者简介:陈斐然(1988-)，男，湖南新宁人，博士，主要从事非常规油气地质研究.E-mail:feiran.ktnf@sinopec.com.
  • 基金资助:
    国家科技重大专项“页岩气区带目标评价与勘探技术”(2017ZX05036)

Pore development characteristics and main controlling factors of the Permian marine-continent transitional shale in the Sichuan Basin

Fei-ran CHEN(),Xiang-feng WEI,Zhu-jiang LIU,Ming-chong AO,Ji-hong YAN   

  1. Exploration Company，SINOPEC，Chengdu 610041，China
  • Received:2020-01-06 Revised:2020-04-21 Online:2020-11-10 Published:2020-11-24

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398

摘要：

为明确四川盆地二叠系龙潭组（吴家坪组）沉积期不同沉积相带页岩孔隙结构特征及发育主控因素，以綦江地区DYS1井岩心及利川地区沙溪剖面露头样品为研究对象，综合运用氩离子抛光扫描电镜、低温液氮—压汞联合测试、氮气吸附及聚焦离子束三维扫描（3D?FIB?SEM）等试验分析，对页岩孔隙发育程度和形态结构进行定量表征。研究表明：①处于潮坪潟湖相的DYS1井龙潭组页岩气层主要发育煤及与之相邻的暗色泥页岩，孔隙类型主要发育平行板状、夹板状微裂缝和黏土矿物孔，见有机质结构孔，但相对不太发育，孔径多小于50 nm，分布为多峰型，孔隙连通性中等。②处于深水陆棚相的利川沙溪剖面吴家坪组以暗色页岩为主，孔隙类型则以墨水瓶状沥青质有机孔为主，孔径多小于50 nm，分布为单峰型，孔隙连通性相对较好。③明确了有机质类型、TOC含量、矿物成分是影响龙潭组、吴家坪组孔隙发育的主控因素，其中深水陆棚相发育Ⅱ1型干酪根类型的页岩，TOC、硅质矿物含量与孔体积存在较好的正相关性，有机质孔更发育，潮坪—潟湖相发育Ⅲ型干酪根类型的煤和页岩，黏土矿物含量和TOC呈正向关耦合关系，与孔体积呈较好正相关性，其中黏土矿物影响更大，有机质孔相对占比小。

关键词: 四川盆地, 龙潭组/吴家坪组, 页岩气层, 孔隙结构, 发育特征, 主控因素

Abstract:

In order to clarify the pore structure characteristics and main controlling factors of shale in different sedimentary facies belts of the Permian Longtan Formation （Wujiaping Formation） in the Sichuan Basin， we performed scanning electron microscopy（SEM）， mercury intrusion， nitrogen adsorption isotherm and three-dimensional focused ion beam （3D-FIB） analyses on cores in Well DYS1 of Qijiang area and the outcrop samples of the Lichuan Shaxi section， which allows us to classify the pore types， numbers and structures. The results show： （1） The tidal flat lagoon phase shale of the Longtan Formation in the Well DYS1 mainly developed coal and adjacent dark mud shale. The pore types are mainly parallel plate， splint micro cracks and clay mineral pores. The organic structure pores are relatively undeveloped， the pore size is less than 50nm， the distribution is multimodal， and the pore connectivity is medium. （2） The Wujiaping Formation of the Lichuan Shaxi section in the deep-water shed is dominated by dark shale， and the pore type is mainly composed of ink-like asphaltic organic pores. The pore size is less than 50 nm， the distribution is unimodal， and the pore connectivity is relatively good. （3） It is clear that the organic matter type， TOC content and mineral composition are the main controlling factors affecting the pore development of Longtan Formation and Wujiaping Formation. The deep shale developed kerogen type II1， the TOC and siliceous mineral content have a good positive correlation with the pore volume， and the organic pores are more developed. The tidal flat-lagoon phase coal and shale develop type III kerogen， clay mineral content and TOC are positively coupled， and positively correlated with pore volume， but clay minerals have greater influence， and organic matter pores have a smaller proportion.

Key words: Sichuan Basin, Longtan Formation/Wujiaping Formation, Shale gas layer, Pore Structure, Developmental characteristics, Main controlling factorsFoundation item：The National Science and Technology Major Project （Grand No. 2017ZX05036）.

中图分类号: 

  • TE121.1+3

图1

四川盆地及周缘龙潭组/吴家坪组沉积相平面特征"

图2

綦江东溪地区DYS1井龙潭组页岩气综合剖面"

图3

DYS1井龙潭组孔隙度与TOC相关性"

表1

DYS1井龙潭组与龙马溪组不同岩性覆压孔隙度数据"

岩性（层系）不同覆压条件孔隙度/%孔隙度/%
5 MPa10 MPa20 MPa30 MPa40 MPa50 MPa减少量压实率
煤（龙潭组）9.408.918.598.368.187.951.4515.43
炭质泥页岩（龙潭组）6.906.476.045.825.685.531.3719.86
白云质泥岩（龙潭组）5.074.804.694.584.534.480.5911.64
硅质页岩（龙马溪组）6.736.286.055.825.655.591.1416.94

图4

DYS1井龙潭组与龙马溪组不同岩性覆压孔隙度变化"

图5

龙潭组和吴家坪组泥页岩不同类型孔隙特征(a）黏土矿物孔、微裂隙，炭质泥岩，DYS1井，井深2 969.11 m；（b）黏土矿物孔、微裂隙，炭质泥岩，DYS1井，井深2 988.61 m；（c）高等植物残片中生物结构孔，炭质泥岩，DYS1井，井深2 971.86 m；（d）高等植物内发育的气孔，炭质泥岩，DYS1井，井深2 969.11 m；（e）发育大量有机孔，吴家坪组，利川沙溪；（f）蜂窝状有机孔隙，吴家坪组，利川沙溪"

图6

龙潭组和吴家坪组不同页岩孔径分布特征"

图7

氮气“脱附回线”分类及其孔隙类型（De Boer：A1-A5，IUPAC：B1-B4）"

图8

龙潭组和吴家坪组不同页岩氮气吸附—脱附曲线"

图9

四川盆地龙潭组和吴家坪组页岩FIB-SEM三维结构分析（a）—（c）DYS1井龙潭组；（d）—（f）利川沙溪吴家坪组; 灰色为矿物，蓝色为有机质，红色为孔缝"

图10

龙潭组DYS1井（a）和吴家坪组利川剖面(b）有机显微组分饼状图"

图11

四川盆地龙潭组（吴家坪组）页岩矿物组分含量"

图12

DYS1井龙潭组黏土矿物含量[（a)—(c）]利川沙溪吴家坪组硅质矿物含量[（d)—(f）]与孔容及TOC相关性"

图13

DYS1井龙潭组[（a)—(c）]利川沙溪吴家坪组[（d)—(f）]页岩TOC与孔容相关性"

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