2024年4月12日发(作者：)
巧天然社地仏
第
42
卷第
1
期
OIL
&
GAS
GEOLOGY
2021
年
2
月
文章编号
：
0253
-
9985(2021)01
-0146-12
doi
：
10.11743/o
gg20210113
四川盆地东南缘二叠系茅口组一段页岩气藏地质特征
及富集模式
张培先
，
何希鹏
，
高全芳,高玉巧
，
孙斌
，
蔡潇,何贵松
，
张志萍,
■
(中国石油化工股份有限公司华东油气分公司勘探开发研究院
，
江苏南京
210019)
摘要
：四
川盆地东南缘(川东南)二叠系茅口组一段(茅一段)认识程度较低
，
以野外露头和钻井岩心等为基础
，
利用矿物岩石学
、地
球化学
、
普通薄片和氫离子抛光扫描电镜等实验分析资料
，
结合测井和地震属性预测技术
，
开展沉积相
、
痊源岩
、
储层物性及储集类
型等研究
，
明确了茅一段页岩气地质特征及成藏富集模式
。
主要得到
3
点认识:①茅一段处于碳酸盐岩台地较深水外缓坡相
，
主要
发育深灰色-灰黑色炭质泥岩
、
灰质泥岩
、
泥质灰岩和生屑灰岩
4
种岩性
，
炭质泥岩和灰质泥岩具有较高
TOC
(0.5%
-5.
1%),
适
中的热演化程度(心
2.0%~2.3%),
具备良好的怪源基础
，
为新类型非典型性页岩气;②茅一段发育有机质孔
、
溶蚀孔、
粒缘缝和收
缩缝等储集空间类型
，
形成
“
孔-缝-网
”
储集复合体
，
其中炭质泥岩和灰质泥岩主要发育有机质孔
、
粘土矿物收缩缝和层理缝
，
泥
质灰岩和生屑灰岩主要发育溶蚀孔
、
粒缘缝
、收缩缝和高角度缝;③茅一段页岩气具有
“
源储一体、
连片分布
、
构造-裂缝双重控藏
”
的成藏富集模式
，
研究区茅一段连续分布面积超过
7
000
1™?,
地质资源量超
5
000
x
10
8
m
3
,
页岩气资源潜力大
。
研究成果对提高川
东南地区新类型页岩气地质认识
，
指导页岩气勘探具有重要意义
。
关键词
:地质特征
；
富集模式
；
资源潜力
；
茅一段;二叠系
；
页岩气;川东南
中图分类号:
TE122.
1
文献标识码:
A
Geological
characteristics
and
enrichment
pattern
of
Permian
Mao
1
Member
shale
gas
reservoirs
at
the
southeastern
margin
of
Sichuan
Basin
Zhang
Peixian
,
He
Xipeng
,
Gao
Quanfang
,
Gao
Yuqiao,
Sun
Bin
,
Cai
Xiao
,
He
Guisong
,
Zhang
Zhiping
,
Liu
Nana
(
Exploration
and
Production
Research
Institute
of
East
China
Oil
&
Gas
Company
,
SINOPEC
,
Nanjing
,
Jiangsu
210019,
China)
Abstract
:
To
understand
the
shale
gas
reservoirs
in
the
first
member
of
the
Permian
Maokou
Formation
(
Mao
1
Member)
in
the
southeastern
margin
of
Sichuan
Basin
(
southeastern
Sichuan
Basin
)
,
we
combined
outcrop
and
core
observation
,
mineralogical
and
geochemical
data
,
thin
section
analysis
and
scanning
electron
microscopic
results
of
argon
ion
beam
cross
sections
,
with
logging
and
seismic
attribute
prediction
techniques
to
study
their
sedimentary
facies
,
source
rocks
,
reservoir
properties
and
types.
The
geological
characteristics
and
gas
enrichment
pattern
of
the
Mao
1
Member
shale
were
revealed
and
summarized
as
：
(1)
The
member
is
located
in
the
relatively
deep-water
gentle
slope
of
a
carbonate
platform
and
comprised
of
well-developed
dark
gray-gray
black
carbonaceous
mudstone
,
calcareous
mudstone
,
argillaceous
limestone
and
bioclaslic
limestone.
The
carbonaceous
and
calcareous
mudstone
,
among
others
,
with
relatively
high
TOC
(0.
5%
一
5
・
1%)
and
moderate
thermal
maturity
(R
o
：
2
.0
-2.
3)
,
are
potential
hydrocarbon
source
rocks
with
possible
new-type
atypical
shale
gas.
(2)
The
reservoir
space
in
the
member
including
organic
matter
pores
,
dissolution
pores
,
grain
boundary
fractures
,
and
constricted
fissures
,
may
form
a
reservoir
complex
of
"
pore-fracture-network
”
.
The
carbonaceous
mudstone
and
calcareous
mudstone
are
dominated
by
organic
matter
pores
, clay
mineral
shrinkage
cracks
and
bedding-parallel
fractures
,
while
argillaceous
limestone
and
bioclastic
limestone
mainly
develop
dissolution
pores
,
grain
boundary
fractures
,
contraction
fissures
and
high-angle
cracks.
(3)
The
shale
gas
enrichment
in
the
member
can
be
generally
described
as
"
integrated
continuous
source
-reservoir
assemblages
controlled
dually
by
structures
and
firactUTes
”
,and
results
in
an
estimated
geological
resource
volume
of
more
than
500
BCM
continuously
distributed
in
an
收稿日期:
2020-06-16
；
修订日期
：
2020-ll-30
o
第一作者简介:张培先
(
1983
—
)
，
男
，
硕士
、
副研究员
，
页岩气勘探
。
；
zhangpx.
hdsj@
sinopec.
com
o
基金项目
：
国家科技重大专项
(2016ZX05061)
；
中国石化科技部项目
(
P20059-6,P19017
-3)
o
第
1
期
张培先
，
等•四川盆地东南缘二叠系茅口组一段页岩气藏地质特征及富集模式
147
area
of
more
than
7
000
km
2
.
It
therefore
has
great
exploration
potential
for
shale
gas.
The
research
results
are
of
great
significance
to
improving
the
understanding
of
the
new-type
shale
gas
geology
and
guiding
the
shale
gas
exploration
in
southeastern
Sichuan
Basin.
Key
words
:
geological
characteristics
,
enrichment
pattern,
resource
potential
,
Mao
1
Member
,
the
Permian
,
shale
gas
,
Southeast
Sichuan
Basin
四川盆地二叠系茅口组的常规天然气勘探始于
20
世纪
50
年代
，
至今已有
70
年的勘探开发历程
m
,
主要以茅二段-茅三段的滩相储层和风化壳古岩溶型
储层等为目的层系
，
发现了一批中等规模天然气田
。
截止目前共发现
300
多个岩溶缝洞型气藏
，
累计探明
储量
852
x
10
8
m
3[4]
。
近年来
，
在川东北元坝等地区茅
三段实现重大突破,
YB7
井试获百万方商业气流⑸
。
从盆地范围来看
，
川北
、
川南和川西等地区茅二段-茅
三段属于碳酸盐岩台地内缓坡沉积环境
，
以白云岩沉
积为主
，
后期发生不同程度溶蚀
，
储层溶蚀孔洞发
育
[6_10]
o
而川东南地区处于较深水的碳酸盐岩外缓
坡沉积环境
，
水体相对较深
,
茅二段-茅三段主要沉积
生屑灰岩和泥晶灰岩等
,
岩溶白云岩储层不发育
,
一直
未实现突破
。
但近年来,在以志留系为目的层系的钻
探过程中
，
多口井在茅一段中发现较好的气测显示
，
甚
至发生溢流
，
节流点火火焰高达
5
~20
m,
展现出较好
的含气性
,
茅一段是否具备非常规页岩气勘探潜力
，
急
需开展攻关研究
。
本文从非常规页岩气角度出发
，
按照
“
源储一体
”
评价思路,利用老井复査
、
岩心观察与描述
、
成像测井
评价以及地震属性预测技术
，
从沉积
、
桂源
、
储层和富
集模式等方面开展茅一段页岩气藏地质特征研究
。
研
究认为茅一段处于较深水缓坡相,地化指标较好,孔-
缝-网发育
，
含气性好
，
具备页岩气成藏的地质条
件为非典型性新类型页岩气
。
结合茅一段构造
与保存条件
，
建立了成藏富集模式,明确了川东南南川
地区为有利区带
,
实现了新类型页岩气勘探突破
,
扩大
了页岩气资源规模,有效指导勘探实践
。
研究成果对
提高川东南地区非典型性页岩气的地质认识具有一定
的理论意义
,
对指导四川盆地东南缘新类型页岩气勘
探具有重要的实践意义
。
1
地层特征
四川盆地茅口组厚度一般为
180
-
320
m
[3
'
15
-
19]
,
川东南地区厚
240
-300
m,
根据电性特征
，
茅口组自
下而上可划分为茅一段
、
茅二段
、
茅三段和茅四段
（
图
1
）
,
全区可追踪对比
。
茅一段厚
150
-180
m,
整体分
布较为稳定
，
主要发育炭质泥岩
、
灰质泥岩
、
泥质灰岩
和生屑灰岩
,
泥质含量高
，
电性上表现为高伽马
、
中低
电阻特征
。
茅二段-茅三段厚
80
-100
m,
以生屑灰
岩为主，
具有低伽马和高电阻特征
。
茅四段受东吴运
动影响，
遭受不同程度剥蚀
，
东厚西薄
，
彭水地区厚
32
~40m,
南川地区厚
7~15
m,
以泥质灰岩为主
。川东
南地区茅口组各段岩性和电性具有较好的可对比性
。
根据岩性和电性特征
，
川东南地区茅一段可进一
步划分为上
、
下
2
个亚段
（
图
1
）
。
茅一下亚段厚
90
~
110
m,
主要发育灰黑色炭质泥岩
、
深灰色灰质泥岩和
泥质灰岩,电性特征表现为相对高伽马
（35
~97
API
）
、
低电阻
（
14~1
000
Q
•
m
）
；
茅一上亚段厚
50
~65
m,
主要发育灰色
、
深灰色泥质灰岩和生屑灰岩
,
夹灰质白
云岩具层状和块状构造
，
电性特征表现为相对高伽马
（
36
-122
API
）
和中高电阻
（
910-20
000
Q
•
m
）
。
2
沉积相与岩性特征
2.1
沉积特征
四川盆地及周缘二叠系茅口组沉积时期继承了栖
霞组台地相沉积环境
[7
-
8>15]
,主要经历了先快速海侵
后缓慢海退的沉积过程,整体为碳酸盐岩缓坡沉积环
境
，
具有南西高和北东低的特点
。
由南西向北东
，
沉积
相依次为内缓坡
、
中缓坡
、
外缓坡以及斜坡-盆地
相⑴
“
7]
。
内缓坡发育高能滩和低能滩间沉积
，
中缓坡
发育水体相对较浅的近端沉积
,
外缓坡发育水体相对
较深的深台洼沉积
。
川东南地区处于较深水的碳酸盐
岩外缓坡相
（
图
2
）
，
茅口组可划分为一个完整的三级
旋回
”
一
20]
,
茅一段为海侵体系域
，
沉积形成了灰黑色
炭质泥岩
、
深灰色灰质泥岩
、
泥质灰岩和浅灰色生屑灰
岩等
4
种主要岩性组合,茅二段一茅四段为海退体系
域
,
以生屑灰岩和灰岩为主
（
图
1
）
。
茅一段处于较深水的外缓坡相
，
主要为灰黑色炭
质泥岩
、
深灰色灰质泥岩
、
泥质灰岩和浅灰色生屑灰
岩
,
泥质含量相对较高
,
具高伽马和相对低电阻的电性
特征
。
茅二段一茅四段水体变浅
，
逐渐相变为中缓坡
和内缓坡沉积
,
主要沉积浅灰色块状生屑灰岩和灰岩
,
具低伽马和高电阻的电性特征
（
图
1,
图
2
）
。
148
地层
GR/API
石油与天然气地质
第
42
卷
沉积相
ffl
相
深度
/
ill
统组段
亚段
I
：
龙海
—
S&
细
5
[S3
-
全炷含予
/%
,LD/(Q
m)
1(X7%
岩性
0
岩性描述
20
1
100
000
剖面
0
-
I
甲烷含区/%
LLS/(Q
m)
0
20
1
100
000
诲平面变化
沉积
旋回
§
潍
-980
茅
I
-I
000
践灰色
灰岩
-I
020
-1
040
-I
060
灰色含泥
灰岩
、
生
肝灰岩
-I
080
茅
口
纽
下
统
-1
100
-I
120
二
叠
系
-1
140
茅
段
下
-1
160
亚
-1
180
:课灰色泥
质灰岩
、
生屑灰岩
、
灰质泥岩
夹灰黑色
炭质泥岩
、
灰质
白云岩
-I
200
段
-I
220
-1
240
浅灰色生
屑灰岩
、
-I
260
-I
280
灰色含泥
灰岩
-1
300
-1
320
灰色灰岩
-I
340
IZE-
灰岩
垦瞬瞳葺刍毎呈旨三
泥质灰岩
生屑灰岩泥质生屑灰岩介泥灰岩灰质白云岩灰质泥岩
烘质泥岩
泥岩
煤层
图
1
川东南
DS1
井二叠系茅口组综合柱状图
Fig.
1
Stratigraphic
column
of
the
Permian
Maokou
Fonnation
in
Well
DS1
,
southeastern
Sichuan
Basin
2.2
岩性特征
硅质含量平均
22%,
方解石含量约
24%
，滑石含量平
均
8.5%
。
岩心表面可观察到呈浅灰色的灰质生屑颗
粒
,
裂缝发育
,
为方解石充填
，
薄片下可观察到微裂缝
被暗色有机质充填
（
图
3b
】一
b3
,
图
4
）
o
泥质灰岩呈深灰色
,
岩心表面可见复杂裂缝
，矿物
川东南地区茅一段主要发育炭质泥岩、
灰质泥岩
、
泥质灰岩和生屑灰岩
4
种岩性
，
前
2
种岩性主要发育
在茅一段中下部
，
后
2
种岩性在茅一段均较发育
，
自下
而上
,
随着泥质含量的降低
,
地层颜色逐渐变浅
。
炭质泥岩呈灰黑色
，
断面可见炭质镜面
，
易染手
，
粘
组分以方解石为主
，
方解石含量平均
75%,
薄片可见
大量的云质和灰质颗粒,粘土含量平均
12%,
硅质矿
物
8%
（
图
3c-c
3
,
图
4
）
。
泥质灰岩与灰质泥岩互层
分布,可见明显过渡界面
。
土含量平均
45%
，
硅质含量平均
30%
，
粘土矿物中滑石含
量较
W,
最高^达
40%,
平均
15%,
有利珈成收缩缝
（
图
3
冏一髦,图
4
）
。
薄片下砌嚓到层理和暗色有机质纹层
。
生屑灰岩
/
灰岩呈浅灰色-深灰色
，
岩心表面可观
灰质泥岩呈深灰色
，
不染手,粘土含量平均
35%,
察到大量的生物化石
，
定向排列
（
图
3d-d
3
）
o
第
1
期
张培先
，
等.四川盆地东南缘二叠系茅口组一段页岩气藏地质特征及富集模式
149
图
2
四川盆地及周缘二叠系茅口组沉积相
Fig.
2
Sedimentary
facies
of
the
Permian
Maokou
Formation
in
the
Sichuan
Basin
and
its
periphery
1.0%,
南川地区
TOC
平均
0.8%
~
1.5%,
棊江地区
3
源-储特征
TOC
平均
0.5%
~0.8%
。
R
。
为
2.00%
-2.
30%,
平
3.1
地化特征
均
2.
16%
，
处于高热演化阶段
，
略低于寒武系和志留
系页岩的热演化程度⑵一⑹
，
处于适中的生气窗范围
内
，
具备较好的生气条件,有利于大量生气及有机质孔
有机碳含量
（
TOC
）
和热演化程度
（
儿
）
是页岩气
静态评价指标中的
2
个重要指标
，
决定了页岩品质和
的演化与保存
，
茅一段生绘强度较大
，
为
（
40
-50
）
x
10
8
m
3
/km
2[22]
o
生气所处的阶段
，
影响着有机质孔
、
孔隙度
、
含气量及
单井产量
，
是页岩气形成与富集的基础
。
实验分析及
茅一段不同岩性的
TOC
差异较大,
DS1
井实验结
果表明炭质泥岩和灰质泥岩
TOC
较高
，
平均分别为
2.
5
%
和
1
•
1
%,
为好
、
较好炷源岩
；
泥质灰岩和生屑灰
勘探实践表明
，
有机质孔
、
孔隙度
、
含气量及单井产量
与
TOC
呈正相关;热演化程度的高低决定了页岩生婭
量的多少
，
对页岩孔径大小
、
有机质孔发育程度及形
岩
TOC
相对较低
，
分别平均为
0.
8%
和
0.
6%,
为差疑
源岩
，
低于寒武系和志留系页岩
TOC,
但仍具备生婭条
件
（
图
5
）
。
3.2
储层特征
状
、
含气量高低具有重要影响
。
不同沉积相带控制了页岩发育层位及横向变化,
同时也决定了页岩有机质丰度的高低
。
川东南地区
DS1
井茅一段
74
个岩心样品
TOC
实验分析表明
1
）
物性特征
（
图
1
）
，
茅一段
7PC
为
0.5%
-2.7%,
最高
5.1%,
平
均
1.1%,
超过绘源岩下限标准
，
为较好烽源岩
。
茅一
茅一段岩性较致密
，
主要为低孔
、
低渗储层,
DS1
段自上而下
TOC
呈逐渐增大趋势
，
与志留系龙马溪组
具有相类似的纵向变化规律
，
茅一上亚段
TOC
平均
0.9%,
茅一下亚段
TOC
平均
1.5%
。
平面上自西向东
井茅一段测井孔隙度
2.
3%
-3.2%,
渗透率
（
0.05
~
0.1
）
x
10-3
Ail,
实验分析孔隙度
1.00%
-4.00%,
平均
1.76%
（
图
1
）
。
纵向上孔隙度具有自上而下逐渐
升高的趋势,茅一上亚段测井孔隙度平均
2.40%,
茅
TOC
呈增大的趋势
，
涪陵地区
TOC
平均
0.
6%
~
一下亚段测井孔隙度平均
3.20%
（
图
1
）
。
平面上孔隙
150
石油与天然气地质
第
42
卷
浅
灰
-
深
灰
生
M
灰
岩
深
灰
色
泥
质
灰
岩
深
疾
色
灰
质
泥
>7
灰质泥岩
槻质
灰岩
灰
黑
色
炭
质
泥
岩
图
3
川东南地区二叠系茅口组不同岩性与储层特征
Fig.
3
Lithology
and
reservoir
characteristics
the Permian Maokou Formation , southeastern Sichuan Basin aj. 炭质泥岩, DS1井 ， 埋深 1 219 呵盹.炭质镜面;沟.普通薄片下见层理; b- 灰质泥岩, DS1井 ， 埋深 1 208 m ； bj .灰质泥岩中的裂缝被方解 石充填;旨暗色有机质充填裂缝泥质灰岩发育复杂裂缝, DS1 井 ， 埋深1 156 m ； c 2 . 泥质灰岩岩心斷面; C3. 碳酸盐岩颗粒;心.深灰色 生屑灰岩, DS1 井 ， 埋深 1 092 msd,. 灰色生屑灰岩, DS1 井 ， 埋深 1 085 m ； d,.薄片下见大量生物化石 )0 0 O 9 0 8 0 7 0 6 O 5 O 4 O 3 O 2 O 1 O 曰生眉灰岩 / 灰岩 87 岩性 图 4 川东南地区二叠系茅一段不同岩性主要矿物组分含量对比 图 5 川东南地区二叠系茅一段不同岩性 TOC 含量对比 Fig. 4 Comparison of main mineral components in different lithologies of the Permian Mao 1 Member in southeastern Sichuan Basin Fig. 5 Comparison of TOC values in different lithologies of tke Permian Mao 1 Member , southeastern Sichuan Basin 第 1 期 张培先 ， 等.四川盆地东南缘二叠系茅口组一段页岩气藏地质特征及富集模式 151 度具有由北东向西南逐渐增大的趋势,涪陵地区孔隙 2 ） 储集空间类型 度平均 2. 00% ~2.30%, 南川地区孔隙度平均 2. 30% ~ 3. 00%, 棊江地区孔隙度平均 2.00% ~2.50% o 茅一 页岩气储集空间类型多样,众多学者从不同角度 对志留系和寒武系等认识程度较高的页岩开展了精细 分类,根据前人认识 ， 通过岩心描述 、 FMI 成像测井分 段 4 种岩性的孔隙度存有一定差异 （ 图 6 ） ， 炭质泥岩 孔隙度相对较高 , 平均可达到 2.00% 以上,有机质孔 发育对基质孔隙度有积极贡献;生屑灰岩的孔隙度平 析 、 薄片观察与氮离子抛光扫描电镜等不同研究尺度, 茅一段可分为有机质孔 、 无机孔和微裂缝 3 类 。 通过氮离子抛光扫描电镜分析 ， 茅一段有机质孔 均 1. 37%, 略高于泥质灰岩 （ 1. 36% ） 、 灰质泥岩 （ 1-20% ） ， 无机孔 （ 溶蚀孔 ） 起到了主要作用 。 可分为独立的有机质孔隙 、 包裹粘土矿物的有机质 孔隙和黄铁矿晶间有机质孔隙 3 个亚类 （ 图 7 ） , 孔径 在 10nm~5 pum 不等 ， 圆度较好 。 由于有机质丰度 偏低 ， 茅一段有机质孔较志留系龙马溪组和寒武系 牛蹄塘组有机质孔 〔如发育少 , 但孔径较大， 可能跟生 婭及成岩有关 。 有机质孔发育是页岩气富集高产的 重要因素,有机质热演化 、 压实作用和地层压力是影 响有机质孔隙演化及孔径变化的关键因素 。 有机碳 含量宏观控制有机质孔发育 , 有机碳含量越高 , 有机 图 6 川东南地区二叠系茅一段不同岩性平均孔隙度对比 质孔越发育 ， 储层基质孔隙度越高 。 有机质孔的发 育有利于页岩气的吸附 ， 对后期较长时间稳产具有 Fig. 6 Comparison of average porosity values in different lithologies of the Permian Mao 1 Member , southeastern Sichuan Basin 积极意义 。 图 7 川东南地区二叠系茅一段有机质孔显微照片图版 Fig. 7 Organic matter pore plot of the Permian Mao 1 Member, southeastern Sichuan Basin a. 包裹粘土矿物的有机质孔, DS1 井 ， 埋深 1 160m ； b. 矿物晶间有机质孔, DS1 井 ， 埋深 1 162.1 m ； c. 有机质孔与晶间缝, DS1 井， 埋深 1 177.2 m ； d. 独立的有机质孔, DS1 井 ， 埋深 1 181.2 皿泸.独立的有机质孔, 081 井 ， 埋深 1 185. 4 m ； f.包裹粘土矿物的有机质孔, DS1 井 ， 埋深 1 207.3 m ； g.有机质 孔与收缩缝, DS1 井 ， 埋深1 204.5 m ； h. 黄铁矿晶间有机质孔, DS1 井 ， 埋深 1 235.4 m ； i. 独立的有机质孔, DS1 井 ， 埋深 1 235.6 m 152 石油与天然气地质 第 42 卷 无机孔主要为溶蚀孔 , 其次为粘土矿物晶间孔 ， 少 角度裂缝 。 量黄铁矿晶间孔 ， 从大量扫描电镜图像中可以看到 ， 溶 蚀孔大多发育于方解石和白云石之中 ， 溶蚀孔数量多, 根据有机质孔 、 无机孔和微裂缝 3 种主要储集空间 类型的分布与关系 ， 构建了孔-缝-网复杂体 ， 形成了 孔径大 ， 形状以较为规则的多边形为主 。 微裂缝具多 期性 , 跟构造运动有关 , 被方解石或有机质充填 , 以粒 缘缝为主 ， 局部可见滑石和粘土矿物收缩缝 （ 图 8 ） 。 茅一段 “ 源-储一体 ” 的页岩气储集模式 。 生屑灰岩、 泥 质灰岩储层中 ， 大量微米级溶蚀孔和粒间孔构成了页岩 气运移的孔隙网络 ， 炭质泥岩 、 灰质泥岩储层中丰富的 有机质含量及其表面大量发育的有机质孔 , 通过层理 整体上来看， 无机孔中的溶蚀孔和微裂缝中的粒缘缝 是储集空间中最主要的 2 种储集空间类型 ， 在茅一段 广泛发育 。 有机质孔和溶蚀孔是储集空间的主要贡献 者 ， 粒缘缝则除了提供储集空间外 ， 更主要是储层流体 缝或大量发育的粒缘缝连接 ， 形成了相对于纯泥页岩 储层有着更好渗流能力的孔-缝-网复杂体 （ 图 9 ） o 茅一段发育 4 种岩性地层,每种岩性的储集类型 渗流扩散的重要通道 。 岩心观察与 FMI 成像测井分析表明 ， 茅一段发育 有所差异 。 炭质泥岩和灰质泥岩以有机质孔 、 溶蚀孔 和粒缘缝为主 ， 粘土矿物晶间孔比例增加 ， 是所有岩性 中粘土矿物晶间孔最发育的岩石类型 , 局部黄铁矿富 水平缝、 层理缝和高角度缝等宏观裂缝,局部发育小型 揉皱,方解石充填或半充填 ， 缝宽 0.1 ~5.0 cm, 裂缝 集 。 泥质灰岩 、 生屑灰岩以溶蚀孔和粒缘缝为主 ， 其次 为有机质孔 ， 极少的粘土矿物晶间孔 。 密度 1.7 条 /m,DSl 井识别出 53 条水平缝和 35 条高 图 8 川东南地区二叠系茅一段微裂缝与无机孔显微照片图版 Fig. 8 Micrographs showing the micro-cracks and pores in the Pennian Mao 1 Member , southeastern Sichuan Basin a.孔-缝-网复合体, DS1 井 ， 埋深 1 232.6 xn ； b. 粘土矿物晶间缝, DS1 井 ， 埋深 1 165.6 m ； c. 滑石收缩缝, DS1 井 ， 埋深 1 188.4 m ； d. 粒 缘缝, DS1 井 ， 埋深 1 179.8 m ； e. 多期微裂缝, DS1 井 ， 埋深 1 185.2 m ； f. 微裂缝被有机质充填, DS1 井 ， 埋深 1 207.3 m ； g. 溶蚀孔, DS1 井 ， 埋深1 203.5 m ； h. 溶蚀孔, DS1 井 ， 埋深 1 234.6 m ； i. 黄铁矿晶间孔, DS1 井 ， 埋深 1 235.6 m 第 1 期 张培先 ， 等.四川盆地东南缘二叠系茅口组一段页岩气藏地质特征及富集模式 153 泥岩 灰岩 泥质灰岩泥质灰岩 有机质 冇机质 滑石 分散气体 图 9 川东南地区二叠系茅一段"源-储一体 ” 页岩气储集模式 Fig. 9 Shale gas source-reservoir pattern of the Permian Mao 1 Member , southeastern Sichuan Basin 茅一段天然气同位素实验分析结果表明,气体碳 4 含气性及气体组分 川东南地区多口钻井揭示茅口组气测显示主要集 同位素具有部分倒转的特征血如 ， 屮 C2 （ -24.5%o ） > 8 13 C 3 （ - 25.2% o ） >S ,3 C 1 （ -31.3% 0 ） o 茅口组 （ DS1 井 ） 各组分碳同位素符合油型裂解气的特征,与志留 中在茅一段下部,主要是由于茅一段下部微裂缝和有 系龙马组 （ PY1 井, PY5 井 ） 相似 （ 图 10a ） 0 气体组 机质孔相对发育 。 平面上具有明显分区性 ， 涪陵等构 造相对稳定地区 ， 茅一段储层以基质孔隙为主 , 裂缝发 育相对较少 ， 气测全婭一般为 2% ~5%, 南川等地区 处于构造复杂区 ， 裂缝较发育 ， 气测全婭一般 20% - 70%, 揭示了茅一段含气性较好 。 实验分析表明 ， 泥质 分含量与川东北的茅口组 （ 储层为茅二段和茅三段 ） 差异较大 ， 甲烷平均含量 96.5%, 乙烷平均含量 0.7%, 丙烷平均含量 0.07%, 含少量氮气和氮气 , 不 含硫化氢,为干气气藏 。 将二叠系茅口组 （ DS1 井 ） 、 志留系龙马溪组 （ PY5 井 ） 和三叠系飞仙关组 （ SY12 - 2 井 ） 气体碳同位素分布特征进行对比 （ 图 10b ） , 三 灰岩和生屑灰岩实测含气量 （ 0.20-1. 14 ） m 3 /t, 主要 是因为裂缝较发育 , 以游离气为主 ， 取心过程中逸散较 快 ， 导致实验结果偏低 ， 灰质泥岩和炭质泥岩实测含气 者的碳同位素分布特征具有一定差异性 ， 龙马溪组 页岩气气体碳同位素完全倒转 （ 屮 5 >8 13 C 2 > 8 13 C 3 ） ， 飞仙关组天然气气体碳同位素部分倒转 量 （ 1.00-2. 17 ） m3 /t, 主要是由于泥岩有机质孔较发 育,吸附气占有较大比例 ， 逸散较慢 。 利用三维地震属 （ 8 13C 2 > 8 13 C 3 > 屮 G ） ， 但分布型式与茅口组相近 ， 不 性开展的频率衰减梯度表明 , 茅一段含气层具有全区 同层位气体组分碳同位素值相差校大 （ 10% 。 左右 ） ， 表明 连续性分布的特点 ， 保存条件较好的背斜区气测显示 为饱满型,靠近出露区的斜坡区或向斜区气测显示表 现为低幅型,含气丰度逐渐降低 。 DS1 井测井解释茅 气源林差异 。 5 页岩气成藏富集模式及勘探潜力 一下亚段含气量高 ， 含气性更好 ， 含气饱和度大于 70%, 优选 1 200 ~ 1 236 m 进行中途测试 ， 试获 5. 4 x 10 4 m 3 /d 工业气流,展现出良好的储层含气性 。 5.1 页岩气成藏富集模式 川东南地区经历了加里东 、 海西 、 印支 、 燕山和喜 154 a 0 4. 3. 工 5 2. 0 2. L - ( 5 j L + o 0 m n 生物气 生物气与 亚生物气 原 油 伴 生 气 油 型 裂 解 气 8 < 石油与天然气地质 b CH* 第 42 卷 气体组分 C,H<. C S H S I k 无 e PY5 井 □ PYI 井卸 u m j 5 0 亚生物气 ♦ 31 井只皿 0.5 0 -800 -45.0 -60 0 -40.0 -20.0 图 10 川东南地区飞仙关组 、茅口组和龙马溪组气体碳同位素对比 Fig. 10 Correlation of carbon isotopes of gas samples from the Feixianguan , Maokou and Longmaxi Formations , southeastern Sichuan Basin a. 气休碳同位素图版; b ■气体组分碳同位素倒转关系对比 DSI 井 2 000 2 500 E3 曰三旦 TPJ TO 』 ， 断层 图 11 川东南南川地区过 DS1 井地農剖面 Fig. 11 Seismic profile crossing Well DSI in Nanchuan , southeastern Sichuan Basin 马拉雅等多期构造运动 ， 构造变形较强烈 ， 主要受燕山 基于茅一段地化特征 、 源储特征和气体同位素特 期雪峰山逆冲推覆作用和喜马拉雅期拾升剥蚀作用影 征， 结合研究区构造与裂缝特征 、 单井测试产量和保存 响 ， 形成了东西分带 、 隆凹相间的构造格局 。 自东向西 递进变形 , 改造强度东强西弱 , 抬升幅度东高西低 ， 保 条件等综合分析 ， 形成了茅一段 “ 源储一体 、连片分布 以及构造-裂缝双重控藏 ” 的非典型性页岩气成藏富 存条件逐步变好 。 川东南地区齐岳山断裂以西属于盆 缘过渡区 ， 保存条件较好,齐岳山断裂以东属于盆外褶 集模式 （ 图 12 ） 。 川东南地区外缓坡相茅一段炭质泥岩 、 灰质泥岩 疑源岩提供良好的物质基础 （ TOC 高,&适中 ） ， 粘土 皱区 ， 保存条件较差 。 川东南地区二叠系茅一段构造 特征与志留系具有一定继承性和相似性 （ 图 11 ） , 断层 矿物和滑石等收缩缝 ， 粒缘缝 , 溶蚀孔 、 晶间孔等无机 孔与有机质孔等形成优质储层 , “ 源储一体 ”配置关系 良好 。 川东南地区外缓坡相炭质泥岩 、 泥质灰岩大面积 以挤压为主 ， 侧向封闭性较好 ， 茅二段致密灰岩-龙潭 组泥岩 、 栖霞组致密块状灰岩和韩家店组泥岩,物性较 差 , 为茅一段提供良好的顶 、 底板条件和盖层条件 ， 纵 向封闭性好,是富集的重要条件 。 川东南茅一段地层 压力系数为 1- 14 ~ 1.20, 背斜区构造高部位保存条件 分布⑶并含气 ， 构造与裂缝有利于游离气富集 ， 是控制 高产的关键因素 。 裂缝为源内短距离运移提供良好的 好 ， 茅一段含气层数量多 、 厚度大 ， 由北向南 ， 随着保存 通道 ， 孔-缝-网复合体的组合为页岩气聚集和富集 提供了良好储集空间 , 裂缝发育程度是控制茅一段高 条件逐渐变差 ， 气测显示由饱满型逐渐过渡为指峰型 和低幅型 , 越靠近出露区 , 地层压力系数越低 , 茅一段 显示越差 , 页岩气富集程度越低 。 产的关键因素 ， 具有与志留系页岩气相似的高产规 律 [3 °- 34] o 以南川地区平桥背斜为例 ， 位于平桥背斜高 第 1 期 张培先 ， 等.四川盆地东南缘二叠系茅口组一段页岩气藏地质特征及富集模式 155 图 12 川东南地区二叠系茅一段气藏剖面示意图 Fig. 12 Schematic diagram showing the cross section of the Permian Mao 1 Member gas reservoir , southeastern Sichuan Basin 部位的 DS1 井区茅一段裂缝较发育,气测显示活跃 (图 1), 全疑最高达 57 %, 试获 22. 5 x 104 m 3 /d ； 平桥 性以深灰色-灰黑色炭质泥岩 、 灰质泥岩 、 泥质灰岩和 生屑灰岩为主 ， 具备较好的生烽 、 储层和保存条件 ， 为 新类型非典型性页岩气 。 2) 外缓坡相富有机质泥岩 、 灰质泥岩婕源岩提供 背斜东翼受断层影响裂缝较发育,钻井全炷显示 5% ~ 20%, 显示较好 ， 试获& 4 Xi 。 21 卅/< 1 ； 而斜坡区或向斜 区裂缝较不发育区的钻井气测显示较差 , 全姪基本在 2% 0 良好的物质基础 ； 茅一段有机质孔 、 溶蚀孔 、 粒缘缝和 收缩缝等 ， 可形成孔-缝-网优质储层;外缓坡相泥 5.2 勘探潜力 新领域的突破离不开地质认识的创新和勘探思路 岩 、 泥质灰岩大面积分布并含气,裂缝发育区有利于富 集高产 ， 建立了茅一段 “ 源储一体 、 连片分布以及构造- 裂缝双重控藏 ” 的新类型页岩气富集成藏模式 。 3) 川东南地区茅一段作为新层系新类型页岩气 的转变 ， 页岩气成藏机理和富集规律的认识促使天然 气从常规转向非常规⑴ ",30-33] ， 实现了勘探突破与开 藏 ， 具备较好的页岩气成藏条件,茅一段连续分布面积 7 000 kn?, 预测资源量超 5 000 xlO 8 界,是重要的接 发建产 ， 实现了从 “ 源外 ” 走向 “ 源内 ” ， 相继发现了涪 陵 、 长宁 、 威远 、 威荣和太阳等大中型页岩气田 ， 累计探 替层系 ， 勘探潜力大 。 参考文献 明储量 2xl0 12 m 3 o 茅口组也正经历勘探思路的转 变 ， 逐渐认识到茅一段 “ 源储一体型 ” 页岩气的地质特 征 , 为后期扩大资源规模奠定基础 。 [1] 马永生 ， 何登发,蔡勋育 ， 等•中国海相碳酸盐岩的分布及油气地 质基础问题 [J] •岩石学报 ,2017,33(4):1007-1026. 川东南地区茅一段为灰泥灰岩型页岩气,岩性组 Ma Yongsheng,He Dengfa^Cai Xunyu,et al. 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Geological 潜力大 ， 是重要的接替层系 。 conditions for massive accumulation of natural gas in the Mid-Permian 6 结论 [4] Maokou Fm of the Sichuan Basin] J] • Natural Gas Industry ,2018,38 (1):30-38. 黄士鹏 ， 江青春,冯庆付 ，等.川南地区中二叠统茅口组岩溶储集 1) 茅一段处于校深水外缓坡相沉积环境,地层岩 层类型与分布规律 [J]. 石油勘探与开发 ,2019,46(2) ： 281 - 156 石油与天然气地质 第 42 卷 289. Huang Shipeng f Jiang Qingchun , Feng Qingfu, et al. Type and distri bution of Mid-Permian Maokou Formation karst reservoirs in southern Sichuan Basin , SW China [ J] . Petroleum Exploration and Develop ment, 2019,46(2) ： 281 -289. [5] 胡东风•四川盆地元坝地区茅口组台缘浅滩天然气勘探的突破 与启示 [J]. 天然气工业 ,2020, 39(3) ： 99 -110. Hu Dongfeng. Breakthrough in natural gas exploration in the platform margin shoal at the Maokou Fm in the Yuanba area , Sichuan Basin, and its implications [ J] . Natural Gas Industry, 2020,39 ( 3 ) ； 99 - 110. [6] 王珏博 ， 谷一凡,陶艳忠 ， 等•川中地区茅口组两期流体叠合控制 下的白云石化模式 [J]. 沉积学报 ,2016, 34(2) ： 236 -248. Wang Jue Bo, Gu YiFan , Tao Yan Zhong , et al. 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