淺析沉積環境對頁巖儲層的影響
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摘要：在前人研究的基礎上并結合區域地質背景，對不同類型頁巖儲層的沉積環境和成巖作用進行對比研究，從而分析沉積和成巖作用對儲層質量的控制作用，明確主控因素，對有利頁巖儲層的分布進行預測。
關鍵詞：有機質頁巖;坳陷;龍馬溪組
1 深水陸棚相控制富有機質頁巖的分布
在全球范圍內發育的優質烴源巖系并不多，其中就包括上奧陶統一下志留統發育的這套黑色頁巖巖系。這種黑色頁巖在晚奧陶世一早志留世時期在全球范圍內廣泛發育，其在全球范圍內都具有對比性，被稱為“熱頁巖”C Hot shale，其沉積時期的環境為陸棚、海灣或陸表海，食雜奧陶紀晚期冰期之后海平面上升的背景下形成的。在晚奧陶世一早志留世時期，四川盆地及周緣地區之所以可以發育優質頁巖儲層，是因為這些地區具有特殊的構造一沉積環境。龍馬溪沉積時期，構造體制在經歷了加里東中期的都勻運動后由伸展向擠壓轉化?？傮w上，在弱擠壓背景下，上揚子東部發生陸內坳陷沉降，主要為江南雪峰隆起、川中古隆起以及牛首山一黔中古隆起造山帶夾持的臺內坳陷。坳陷內由于冰川在冰期后大規模融化導致海平面快速上升發生快速海侵，致使深水陸棚沉積環境廣泛分布，沉積厚度中心分別位于川東北。川南、鄂西一渝東。生物在冰期時期大范圍的滅絕，低等生物在冰期之后的生態環境中大量繁殖，加之水體相對閉塞，致使黑海式水體分層模式的形成，厭氧環境在深水區的海底時長期穩定存在的，更有利于有機質的保存。此外，由于古地形地勢相對平緩，沉積時期盆地整體由于陸源碎屑供給不足的原因而為欠補償狀態，因此地層中TOC含量較高。在這些有利因素的共同作用下，四川盆地及周緣地區發育的富有機質頁巖具有厚度大、展布穩定的特點，龍馬溪組下段發育的黑色有機質頁巖在石柱一彭水和自貢一宜賓等地區厚度都超過30m。
形成富有機質頁巖的主控因素主要包括：高的海洋初級生產力，可以致使有機質富集;有機質在還原條件下得到有效保存，或者是二者的組合。因此研究龍馬溪組富有機質頁巖是在高古生產力和缺氧/貧氧環境的共同作用下形成的。
2 生物硅與有機質的關系
近年來大量的研究表明，放射蟲化石通常在海相烴源巖中富集，且多少夾有硅質巖層，甚至有的烴源巖本身就是放射蟲巖。放射蟲是一種單細胞原生的海洋微型浮游動物，其繁殖速度非?？欤钪芷趦H為數天至一個月左右，個體直徑為50-300μm且具有硅質殼，在志留紀時期放射蟲是海洋中主要的微型浮游動物類群之一。放射蟲既能與藻類等初級生產者共生，又可以作為海洋初級生產力的直接消費者，因此可以說，放射蟲的富集程度可以直接代表著海洋初級生產力的大小。
大量針對放射蟲的研究表明，其具有相對廣泛的地理分布，從表層到幾千米的深海，從兩極到赤道都有分布。由于放射蟲死亡后比表層浮游植物更快的沉降到海底，因此其在沉降過程的有機質的分解量較少，更容易在沉積物中保存下來。放射蟲有機質具有較高的脂類物質且較容易保存，所以其是古生代海洋中高有機質生產力的主要貢獻者之一，也貢獻了古生代海相烴源巖中的大部分有機質。硅質巖和烴源巖都與放射蟲密切相關，但并不說地層中富含放射蟲就一定會形成烴源巖。富含放射蟲的巖系中TOC含量在空間上具有非常大的差異，有些地區TOC含量非常低，有些地區形成的烴源巖質量較差，而有些地區則富集有機質而形成非常優質的烴源巖。構造運動對含放射蟲硅一泥巖系形成烴源巖也有著重要的影響，含放射蟲巖系在洋殼構造背景下不能形成烴源巖，而在邊緣盆地或陸殼板塊內部則可以形成烴源巖。
在研究區JY1井龍馬溪組下段優質頁巖儲層中，有機碳含量隨著硅質礦物含量的增加而增加，二者具有較好的正相關性，而在龍馬溪組其他層段中的非優質頁巖儲層中，硅質礦物的含量與有機碳含量的相關性較差，這說明不同層段中硅質礦物的成因是不同的，優質硅質頁巖儲層中硅質礦物是自生生物成因的。硅質頁巖作為龍馬溪組產氣層段的主要巖石類型，其硅質礦物含量一般大于45%，硅質一般以不定形的隱晶質結構出現，呈現似球粒狀結構，同時可見放射蟲、硅藻、海綿骨針等生物碎屑。硅質頁巖中有機質豐度較大，通常呈團絮狀充填于自生石英微晶之間的空間，TOC介于2%-4%之間。
3 頁巖孔隙與礦物組成之間的關系
TOC含量是泥頁巖中判定烴源巖生烴潛力的重要參數之一，也控制著有機質孔的發育程度。研究區不同井龍馬溪組下段優質頁巖儲層中TOC含量與孔隙度都有著一定的正相關性，RY1井龍馬溪組頁巖孔隙度為0.16-3.21%，TOC含量與孔隙度相關系數為0.29;JY1井龍馬溪組頁巖孔隙度為2.78-7.08%，平均4.52%，TOC含量與孔隙度相關系數為0.13;DY1井龍馬溪組頁巖孔隙度為2-5%，TOC含量與孔隙度正相關性非常好，相關系數可達0.64。總之，研究區龍馬溪組頁巖中有機質對微觀孔隙特征具有重要的影響，有機質孔隙內部結構非常復雜且形態多樣，孔隙表面粗糙且連通性非常好，可以形成非常有效的孔隙網絡，致使頁巖的孔體積和比表面積急劇增加，因而增加了頁巖儲層的吸附儲集頁巖氣量，形成優質的頁巖氣儲層。
龍馬溪組頁巖中有機質的類型和含量控制著有機質孔的發育程度，研究區龍馬溪組自上而下，TOC和遷移有機質含量逐漸增加，有機質孔的面孔率隨之增加，且孔徑逐漸增大。
參考文獻：
[1]郭彤樓，張漢榮.四川盆地焦石壩頁巖氣田形成與富集高產模式[J].石油勘探與開發，2014，1（1）：28-36.
[2]顏青.沉積環境對頁巖氣富集的影響[J].能源技術與管理，2016，41（z1）.
[3]琚宜文，卜紅玲，王國昌.頁巖氣儲層主要特征及其對儲層改造的影響[J].地球科學進展，2014，29（4）：492-506.
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