富有机质页岩的岩矿特征及其对含气性的控制

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作者原帅帅
来源中国地质大学(北京)
出版年2016
摘要
本文以下扬子地区中上二叠系海相富有机质页岩为研究对象,运用宏观与微观、实验与测试相结合的手段,通过其有机地球化学、物性特征、岩石学等特征的分析,探讨了下扬子地区二叠系大隆组、孤峰组富有机质、高硅质页岩的有机地球化学、储层地质与岩矿特征,分析了富有机质页岩含气性的控制因素。研究区内二叠系地层主要发育于深水盆地相、浅水陆棚相环境及局部台地边缘相环境,深水盆地和陆盆相有利于暗色硅质页岩的发育。研究区内孤峰、大隆组有机碳含量(TOC)整体较高,不同时代样品差别较大,一般为5%;大隆组干酪根类型主要是Ⅱ1型,孤峰组干酪根类型主要是Ⅱ2型;孤峰组、大隆组普遍处于成熟过成熟阶段,其中大隆组Ro0.66~0.72%,孤峰组热演化程度较高Ro为0.77~2.67%;整体脆性矿物含量高,孤峰组石英含量平均65%,大隆组石英平均含量38%;整体孔隙度低,孤峰组孔隙度平均为3.3%,大隆组孔隙度平均为4.32%。数据显示研究区内孤峰、大隆组有机质丰度高,热演化程度适中,具备形成页岩气藏的生烃基础,硅质页岩脆性矿物含量高,微裂缝发育,利于页岩气后期压裂开采。本文分析了等温吸附实验数据,发现总有机碳含量与页岩饱和吸附气含量正相关性系数高达0.98,因此页岩含气性的主控因素是有机碳含量,当有机碳大于5%时饱和吸附气含量通常超过1.42m3/t。分析了有机碳含量与石英矿物含量关系,呈一定的正相关性,据此推断本区内随着石英矿物含量的增加硅质页岩的饱和吸附气含量也增加,粘土矿物与页岩含气性未见明显的相关性。据此认为页岩的含气性主要受有机碳含量控制并受到孔隙度、不同矿物含量的影响。本区巢湖、泾县地区样品稀土元素地球化学测试数据结果显示本区Ce表现轻微的负异常,体现了生物沉积成因的特点,镜下观察常见有孔虫、放射虫化石。分析了地球化学元素测试数据,结合本区二叠系硅质岩沉积、镜下岩石学特征,认为皖南富有机质、硅质页岩成因主要是生物沉积成因,并受到一定热水沉积成因的影响。硅与干酪根的同源性是区内高硅质页岩富含有机质一个重要因素。

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