頁(yè)巖裂縫成因及其對(duì)含氣性影響
——以渝東南地區(qū)陽(yáng)春溝構(gòu)造帶五峰—龍馬溪組為例

馬軍

（中國(guó)石化華東油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，江蘇南京210011）

川東南地區(qū)的五峰—龍馬溪組頁(yè)巖氣勘探主要圍繞四川盆地內(nèi)與盆山轉(zhuǎn)換帶兩種構(gòu)造類(lèi)型，中國(guó)石油在盆地內(nèi)威遠(yuǎn)、長(zhǎng)寧地區(qū)，中國(guó)石化勘探分公司在盆地內(nèi)焦石壩構(gòu)造均獲得頁(yè)巖氣勘探突破[1-2]，華東油氣分公司在盆山轉(zhuǎn)換帶的復(fù)雜構(gòu)造區(qū)南川—彭水區(qū)塊亦取得良好勘探效果。國(guó)內(nèi)外頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)成果表明，富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等作用下形成的天然裂縫或后期經(jīng)水力壓裂形成的大量人工裂縫，均可以成為天然氣的有利聚集空間，其發(fā)育程度也會(huì)影響頁(yè)巖氣單井產(chǎn)量[3-5]。南川地區(qū)平橋—東勝構(gòu)造帶和涪陵地區(qū)焦石壩構(gòu)造帶勘探實(shí)踐證實(shí)，頁(yè)巖中的各類(lèi)裂縫是影響頁(yè)巖氣成藏和高產(chǎn)的重要因素之一，天然裂縫既能為頁(yè)巖氣的聚集提供有效儲(chǔ)空間，又能有效改善儲(chǔ)層滲流能力[6-10]。陽(yáng)春溝構(gòu)造帶位于涪陵頁(yè)巖氣田的西南部，南川區(qū)塊西部，緊鄰東勝構(gòu)造帶，目前區(qū)內(nèi)有二維地震429 km和一口探井，附近平橋和東勝構(gòu)造帶正在進(jìn)行產(chǎn)能建設(shè)。綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為，構(gòu)造帶五峰—龍馬溪組龍一段頁(yè)巖具有地化指標(biāo)優(yōu)越、裂縫發(fā)育程度高、儲(chǔ)層物性好、脆性指數(shù)大和含氣性良好等特征，頁(yè)巖氣勘探潛力大，將是下步勘探開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域。但目前該地區(qū)勘探程度相對(duì)較低，頁(yè)巖儲(chǔ)層特征研究較少，因此，對(duì)該地區(qū)頁(yè)巖裂縫特征及主控因素進(jìn)行深入研究有利于頁(yè)巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)和資源潛力分析，為后續(xù)勘探開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

陽(yáng)春溝構(gòu)造帶位于四川盆地川東南高陡構(gòu)造帶和武陵褶皺帶西北緣之間的渝東南盆山轉(zhuǎn)換帶，是受齊岳山隱伏斷裂和南川—遵義壓扭走滑斷裂控制的逆沖推覆構(gòu)造。陽(yáng)春溝構(gòu)造帶經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，遭受了不同方向構(gòu)造應(yīng)力改造，在早期擠壓、晚期走滑構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下，構(gòu)造形跡主要呈南北走向，形態(tài)較復(fù)雜，可分為陽(yáng)春溝背斜和陽(yáng)春溝南斜坡兩個(gè)四級(jí)構(gòu)造單元（圖1）。其中，陽(yáng)春溝背斜為陽(yáng)春溝斷層控制的斷背斜，東翼與神童壩向斜連為一體。陽(yáng)春溝南斜坡受控于陽(yáng)春溝斷層和龍濟(jì)橋斷層，往南逐漸抬升至出露。鉆探揭示，該構(gòu)造帶上奧陶統(tǒng)五峰—下志留統(tǒng)龍馬溪組龍一段（以下簡(jiǎn)稱(chēng)龍一段）頁(yè)巖總有機(jī)碳含量為2.22%、孔隙度為3.20%、硅質(zhì)礦物含量為41.12%、脆性指數(shù)為58.51%、總含氣量為2.31 g/m3、含氣飽和度為52.04%，初步估算頁(yè)巖氣地質(zhì)資源量1 000×108m3。

圖1 陽(yáng)春溝構(gòu)造帶五峰組底面構(gòu)造Fig.1 Structure of Wufeng Formations in Yangchungou structural belt

2 裂縫發(fā)育特征

裂縫既能成為有效的頁(yè)巖氣聚集空間，也可成為頁(yè)巖氣排采生產(chǎn)的滲流通道，是頁(yè)巖氣影響富集和高產(chǎn)的重要因素[11-13]。本文通過(guò)宏觀的巖心觀察、FMI測(cè)井解釋和微觀的薄片鑒定、氬離子拋光掃描電鏡等手段對(duì)陽(yáng)春溝構(gòu)造帶龍一段頁(yè)巖中發(fā)育的宏觀和微觀裂縫進(jìn)行觀察、描述和統(tǒng)計(jì)。研究發(fā)現(xiàn)，該構(gòu)造帶頁(yè)巖裂縫數(shù)量較大、形態(tài)復(fù)雜、類(lèi)型多樣。

2.1 巖心觀察

巖心能夠直觀有效地反映地下巖層的形貌特征，是裂縫研究的重要原始資料，通過(guò)巖心觀察對(duì)宏觀裂縫進(jìn)行觀測(cè)和描述是裂縫研究的第一步。陽(yáng)春溝構(gòu)造帶取心井觀測(cè)表明，研究區(qū)龍一段構(gòu)造裂縫十分發(fā)育。按照裂縫傾角的大小，可將宏觀天然裂縫劃分為水平縫（0°～15°）、低角度縫（15°～45°）、高角度縫（45°～75°）和垂直縫（75°～90°）；根據(jù)構(gòu)造作用方式可劃分剪切縫、層理縫、滑脫縫和網(wǎng)狀縫，并且以剪切縫為主，多處呈現(xiàn)網(wǎng)狀縫，其次是層理縫和滑脫縫等（圖2）。其中剪切縫呈現(xiàn)為水平縫和低角度縫，多數(shù)具有縫面平直、縫寬不均、方解石充填的特證（圖2a）；層理縫反而呈現(xiàn)為高角度或垂直裂縫（圖2b），平行于頁(yè)巖層理或紋層面，裂縫密度大，縫寬較小，整體較發(fā)育；滑脫縫產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀基本一致，呈現(xiàn)為高角度或垂直裂縫，多發(fā)育在斑脫巖與頁(yè)巖接觸面，縫面平直，可見(jiàn)擦痕，階步等現(xiàn)象（圖2c），方解石充填，少數(shù)未充填滑脫縫呈光亮的鏡面狀，多發(fā)育在五峰組。不同方向、不同期次以及不同類(lèi)型的裂縫交織形成復(fù)雜的網(wǎng)狀縫（圖2d、圖2e、圖2f），常伴生微斷層或褶皺，造成巖心破碎，普遍存在于龍一段（其他地區(qū)僅發(fā)育在五峰組底部），為研究區(qū)重要的裂縫類(lèi)型，有利于改善頁(yè)巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間和滲流能力。

圖2 陽(yáng)春溝構(gòu)造帶五峰—龍馬溪組頁(yè)巖宏觀裂縫特征Fig.2 Characteristics of macro-fractures in shale from 1st member of Wufeng-Longmaxi Formations in Yangchungou structural belt

陽(yáng)春溝構(gòu)造帶取心井巖心觀察統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，該地區(qū)構(gòu)造裂縫發(fā)育程度較高，發(fā)育29 處復(fù)雜縫網(wǎng)帶（圖3），延伸長(zhǎng)度一般20～50 cm，其中有4處延伸長(zhǎng)度超過(guò)100 cm，最大延伸長(zhǎng)度達(dá)到649 cm。單一裂縫或簡(jiǎn)單裂縫延伸長(zhǎng)度集中分布在15～30 cm，延伸長(zhǎng)度中等，有三條延伸長(zhǎng)度超過(guò)100 cm，最大400 cm。裂縫寬度為1～2 mm 的約占全部觀測(cè)裂縫的67%，其次是寬度小于1 mm的，占24%，寬度總體較小，裂縫較閉合。裂縫密度大，尤其是復(fù)雜縫網(wǎng)發(fā)育帶，裂縫條數(shù)無(wú)法詳細(xì)統(tǒng)計(jì)。裂縫充填程度較高，除少數(shù)頁(yè)理縫呈現(xiàn)半充填—未充填外，其余構(gòu)造裂縫均被方解石充填，局部含有黃鐵礦混合充填。研究區(qū)裂縫充填程度高，反映該構(gòu)造帶裂縫封閉程度較高。

2.2 成像測(cè)井解釋

圖3 陽(yáng)春溝構(gòu)造帶SY3井五峰組-龍馬溪組巖心裂縫發(fā)育特征Fig.3 Features of core fractures in shale from 1st member of Wufeng-Longmaxi Formations of well-SY3 in Yangchungou structural belt

利用全井壁微電阻率掃描成像測(cè)井（FMI）不僅可以識(shí)別頁(yè)巖儲(chǔ)層裂縫，而且能確定裂縫數(shù)量和產(chǎn)狀，其主要依據(jù)是裂縫發(fā)育處遭受鉆井液侵染后電阻率與圍巖的差異。FMI 圖像上色標(biāo)的顏色代表的是井壁剖面的電阻率值，一般將高電阻率刻度為淺色，如閉合縫和充填縫（即高阻縫），由于充填物的存在，電阻高于圍巖；將低電阻率刻度為深色，如開(kāi)啟縫和未充填縫（即高導(dǎo)縫），由于鉆井液侵入，電阻率會(huì)低于圍巖[14-15]。SY3 井五峰—龍馬溪組成像測(cè)井共拾取到276 條高阻縫，10 條高導(dǎo)縫和17 條過(guò)井?dāng)鄬樱▓D4）。其中龍三—龍二段有高阻縫73 條，高導(dǎo)縫5條，微斷層11條，9處復(fù)雜縫網(wǎng)帶，累計(jì)厚度60.4 m，占地層總厚度的15%；龍一段上部⑥～⑨小層有高阻縫135條，高導(dǎo)縫3條，微斷層4條，12處復(fù)雜縫網(wǎng)帶，累計(jì)厚度94.1 m，占地層總厚度的39%；龍一段下部①～⑤小層有高阻縫68條，高導(dǎo)縫2條，微斷層2條，7處復(fù)雜縫網(wǎng)帶，累計(jì)厚度76.9 m，占地層總厚度的65 %，并且①～③小層2 948～2 996 m 呈連續(xù)的揉皺段。而鄰區(qū)東勝構(gòu)造帶SY1井在相同層段拾取到91 條高阻縫，SY2 井在相同層段僅拾取到17 條高阻縫。SY3井測(cè)井解釋以高阻縫為主，與巖心觀察的（裂縫充填程度高）結(jié)果一致，裂縫走向有北北東10°～30°、北東東50°～70°和南南東160°～170°三個(gè)優(yōu)勢(shì)方位，大多為北東-南西方向；傾向?yàn)槟蠔|向70～170°，優(yōu)勢(shì)方為為100°～120°；傾角變化較大，為5°～82°，相對(duì)集中分布于5°～30°和40°～60°兩個(gè)帶。高導(dǎo)縫走向?yàn)槟夏蠔|140°～200°和北東東70°～80°，優(yōu)勢(shì)方位為南南東160°～180°；傾向?yàn)楸睎|東70°～90°；傾角變化較大，為8°～52°，相對(duì)集中分布于22°左右。微斷層多分布在地層界面附近，如龍三段底、龍二段底和龍一段①小層底（圖4），走向?yàn)槟蠔|東方向，以90°～110°為主；傾向方位有北北東0°～20°、北東東30°～60°和北東東80°～90°三個(gè)方向，以北北東10°～20°方向?yàn)橹鳎粌A角為18°～78°，變化較大，相對(duì)集中分布于60°左右。其中2 條斷點(diǎn)位置分別在2 621 m和2 975 m處的較大過(guò)井?dāng)鄬?，?dǎo)致地層傾角變化較大（圖3），尤其是在2 975 m處，從測(cè)井曲線(xiàn)特征可看出優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖段①～③小層重復(fù)（此段巖心較為完整，無(wú)明顯破碎特征）。

2.3 薄片鑒定

應(yīng)用AXIOSKOP40型顯微鏡對(duì)陽(yáng)春溝構(gòu)造帶龍一段頁(yè)巖薄片進(jìn)行觀察，識(shí)別出構(gòu)造縫和層理縫（圖5）。

構(gòu)造剪切縫形狀不規(guī)則，被方解石充填，一般斜交于紋層分布，裂縫寬度0.01～0.17 mm，長(zhǎng)度2.8～27.5 mm（圖5a），可以分辨出兩個(gè)方向的裂縫（圖5c、圖5d），說(shuō)明至少存在兩期構(gòu)造作用。

層理縫一般較規(guī)則，平行于紋層分布，方解石充填，縫寬和縫長(zhǎng)相對(duì)偏小，裂寬僅為0.01～0.06 mm，縫長(zhǎng)僅為0.75～14.3 mm（圖5b）。

圖4 陽(yáng)春溝構(gòu)造帶SY3井五峰組-龍馬溪組裂縫分布與產(chǎn)狀分析Fig.4 Fracture distribution and occurrence analysis of Wufeng-Longmaxi Formation of well-SY3 in Yangchungou structural belt

圖5 陽(yáng)春溝構(gòu)造帶五峰—龍馬溪組頁(yè)巖薄片鑒定裂縫特征Fig.5 Fracture characteristics identified by thin sections of Wufeng-Longmaxi formation in Yangchungou structural belt

2.4 掃描電鏡

在氬離子拋光掃描電鏡（ZEISS SIGMA場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡）下觀察到的微裂縫主要有構(gòu)造微裂縫、解理縫和收縮縫等3種類(lèi)型（圖6）。

構(gòu)造微裂縫通常發(fā)育在構(gòu)造應(yīng)力釋放點(diǎn)附近，多數(shù)會(huì)切穿有機(jī)質(zhì)、礦物或碎屑顆粒，有一定彎曲度，多呈不規(guī)則鋸齒狀，規(guī)模較大，長(zhǎng)度、產(chǎn)狀變化大（圖6a、圖6b）。

圖6 陽(yáng)春溝構(gòu)造帶五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖掃描電鏡下微觀裂縫發(fā)育特征Fig.6 Characteristics of micro-fractures in shale from 1st member of Wufeng-Longmaxi Formations in Yangchungou structural belt

解理縫主要發(fā)育于片狀礦物（如云母）內(nèi)部或邊緣，一般是礦物在機(jī)械張力的影響下形成的，沿一定方向相互平行的等間距細(xì)縫，裂寬0.02～1 μm，縫寬和縫長(zhǎng)較小，多數(shù)未被膠結(jié)物充填，縫面較平直，少量有輕微彎曲（圖6c）。

收縮縫主要是沿有機(jī)質(zhì)、礦物或碎屑顆粒的界面處形成的裂縫（圖6d），多具有一定的弧度，縫面不規(guī)則，孤立存在，縫寬和縫長(zhǎng)有限，縫寬0.01～0.5 μm。普遍發(fā)育在龍一段富含有機(jī)質(zhì)的硅質(zhì)頁(yè)巖中。

3 裂縫發(fā)育主控因素

頁(yè)巖裂縫按照地質(zhì)成因可分劃為構(gòu)造裂縫和非構(gòu)造裂縫，其中構(gòu)造裂縫可劃分為剪切裂縫、張性裂縫、滑脫裂縫、網(wǎng)狀裂縫等類(lèi)型；非構(gòu)造裂縫可劃分為層理縫、解理縫、收縮縫、晶間縫等類(lèi)型[1，2，8，12]。

通過(guò)之前陽(yáng)春溝構(gòu)造帶巖心觀察與描述、成像測(cè)井解釋成果、顯微鏡薄片鑒定和氬離子拋光掃描電鏡綜合研究結(jié)果揭示，頁(yè)巖儲(chǔ)層裂縫分布具有不均一性。影響裂縫發(fā)育特征的因素有很多，根據(jù)本構(gòu)造帶裂縫的發(fā)育規(guī)律分析，認(rèn)為其明顯受控于構(gòu)造地質(zhì)作用、頁(yè)巖礦物成分和力學(xué)性質(zhì)、斑脫巖出現(xiàn)頻次和與主滑脫面間的距離等因素。構(gòu)造作用主要控制剪切縫、滑脫縫、復(fù)雜縫網(wǎng)、揉皺等的發(fā)育程度；頁(yè)巖礦物成分和力學(xué)性質(zhì)主要控制層理縫、解理縫和收縮縫等；斑脫巖出現(xiàn)頻次主要控制層間滑脫縫的發(fā)育程度。

3.1 構(gòu)造地質(zhì)作用

構(gòu)造裂縫的形成主要受構(gòu)造活動(dòng)的影響，不同期次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、不同方向的構(gòu)造應(yīng)力、不同構(gòu)造部位局部應(yīng)力場(chǎng)的差異性等將影響裂縫發(fā)育程度和分布規(guī)律[16-19]。即使在相同的構(gòu)造背景下，局部構(gòu)造活動(dòng)差異越大，構(gòu)造應(yīng)力集中和釋放的過(guò)程越頻繁，越容易造成頁(yè)巖破裂，裂縫發(fā)育程度越高。同時(shí)，構(gòu)造部位對(duì)裂縫發(fā)育也具有重要控制作用，尤其是斷層發(fā)育帶或褶皺核部附近，這些曲率變化較大的部位，頁(yè)巖容易發(fā)生破裂形成裂縫[20-21]。具體發(fā)育在斷裂帶的兩端、產(chǎn)狀變化處、不同產(chǎn)狀斷層交匯處或者大致平行且距離較近斷層的夾持帶等應(yīng)力集中部位，其次，背斜高陡部位也是裂縫發(fā)育的有利區(qū)帶[22-23]。

陽(yáng)春溝構(gòu)造帶早期主要受雪峰山隆起南東—北西向推覆擠壓應(yīng)力影響，形成北東向和南北向兩組主力斷層以及一系列伴生微小斷層。整體表現(xiàn)為陽(yáng)春溝斷層、龍濟(jì)橋斷層夾持形成的斷展褶皺構(gòu)造樣式，有利于形成復(fù)雜縫網(wǎng)（圖1、圖7）。SY3井區(qū)靠近褶皺核部（圖7），龍一段存在一條近南北向走滑斷層，走向與陽(yáng)春溝斷層一致，從而造成該井鉆遇地層傾角較大（龍一段⑦～⑨小層地層傾角80°～90°近似直立），裂縫相對(duì)更加的發(fā)育，多處形成復(fù)雜縫網(wǎng)。

由于兩套地層間存在巖性和力學(xué)性質(zhì)差異，它們的界面即為力學(xué)薄弱面。巖層在構(gòu)造作用下發(fā)生變形時(shí)會(huì)產(chǎn)生層間滑脫，且在相對(duì)塑性更強(qiáng)的地層中，更容易發(fā)生層間滑動(dòng)，從而產(chǎn)生大量層間滑動(dòng)裂縫。上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組頁(yè)巖為區(qū)域滑脫層，具備以上層間滑動(dòng)裂縫形成的條件。從縱向地層剖面看，五峰—龍馬溪組頁(yè)巖下伏為下古生界巨厚的、不易變形的碳酸鹽巖地層。兩套地層巖性和巖石物理性質(zhì)的巨大差異，使得當(dāng)川東南高陡構(gòu)造帶發(fā)生逆沖推覆造山作用時(shí)，所產(chǎn)生的自雪峰隆起到四川盆地內(nèi)，由南東向北西的擠壓應(yīng)力傳遞到該區(qū)域，會(huì)在五峰—龍馬溪組底部塑性頁(yè)巖層會(huì)產(chǎn)生滑脫構(gòu)造，自下而上層間滑動(dòng)裂縫逐漸減少。越靠近五峰組與臨湘組之間的主滑脫面的頁(yè)巖層內(nèi)，滑脫現(xiàn)象越明顯，相應(yīng)的層間滑動(dòng)縫越發(fā)育。

圖7 陽(yáng)春溝構(gòu)造帶地震—地質(zhì)解釋剖面Fig.7 Profile of structural form by seismic-geological interpretation in Yangchungou structural belt

3.2 頁(yè)巖礦物成分和力學(xué)性質(zhì)

構(gòu)造作用是頁(yè)巖裂縫形成的外因，頁(yè)巖礦物組成和巖石力學(xué)性質(zhì)則是裂隙形成的內(nèi)因。在頁(yè)巖的礦物組分中，石英、長(zhǎng)石、碳酸鹽等脆性礦物的含量高低是決定頁(yè)巖能否發(fā)生脆性破裂的關(guān)鍵因素，脆性指數(shù)越高，頁(yè)巖越易在構(gòu)造作用的影響下發(fā)生脆性斷裂并形成天然裂縫[24-26]。研究區(qū)龍一段為深水陸棚相環(huán)境下沉積的一套灰黑、黑色薄—中層夾厚層狀硅質(zhì)頁(yè)巖、含粉砂頁(yè)巖和黑色碳質(zhì)頁(yè)巖為主，頁(yè)巖樣品X 衍射全巖檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果表明，其中石英含量為17.5%～74.9%，平均值為39.8%；碳酸鹽（方解石和白云石）含量為1.5%～62.5%，平均值為8.5%；長(zhǎng)石含量為1.5%～11.1%，平均值為5.6%；黃鐵礦含量為0.7%～15.7%，平均值為2.7%；黏土礦物含量為13.9%～79.5%，平均值為45.0%。研究區(qū)脆性指數(shù)為32.7%～86.1%，平均值為57.1%，脆性指數(shù)較高，頁(yè)巖裂縫發(fā)育程度較高（圖8）。

龍一段頁(yè)巖的礦物成分控制解理縫、晶間縫和收縮縫等微觀裂縫及層理縫的發(fā)育。頁(yè)巖礦物組分中可檢測(cè)到云母、伊利石等片狀礦物，它們的內(nèi)部或邊緣通常發(fā)育解理縫。龍一段總有機(jī)碳含量為2.22%，有機(jī)質(zhì)含量豐富，在其熱演化過(guò)程中體積收縮或生烴產(chǎn)生局部異常壓力使礦物或顆粒破碎，而在有機(jī)質(zhì)、礦物或碎屑顆粒的界面處形成的收縮縫或者晶間縫。龍一段頁(yè)巖縱上成分、結(jié)構(gòu)、顏色向存在一定變化，具有非均質(zhì)性，表現(xiàn)為層理構(gòu)造十分發(fā)育，層理面即為力學(xué)薄弱面，將會(huì)形成層理縫。

頁(yè)巖的巖石力學(xué)性質(zhì)也將影響裂縫的發(fā)育特征。泊松比、楊氏模量、破裂壓力等參數(shù)反映了巖石抗剪能力、抗張能力、抗壓能力等力學(xué)性質(zhì)，其大小會(huì)影響裂縫發(fā)育程度。在相同構(gòu)造作用下，泊松比越小，楊氏模量越大，脆性指數(shù)越高，頁(yè)巖越易發(fā)生破裂，越有利于裂縫形成。測(cè)井解釋結(jié)果顯示，研究區(qū)五峰—龍馬溪組頁(yè)巖泊松比為0.17～0.33，平均為0.25；楊氏模量為32.11～68.26 GPa，平均為44.68 GPa；最小水平主應(yīng)力為57.3～63.6 MPa,平均為59.7 MPa；最大主應(yīng)力為64.7～71.8 MPa；巖石破裂壓力63 MPa，閉合壓力57 MPa（圖8）?？傮w評(píng)價(jià)，研究區(qū)頁(yè)巖泊松比較小，楊氏模量較大，構(gòu)造裂縫發(fā)育。

3.3 斑脫巖出現(xiàn)頻次

圖8 陽(yáng)春溝構(gòu)造帶SY3井五峰—龍馬溪組綜合評(píng)價(jià)Fig.8 Comprehensive evaluation of Wufeng Longmaxi Formation of well-SY3 in Yangchungou structural belt

斑脫巖是由火山噴發(fā)形成的凝灰物質(zhì)在海洋環(huán)境中經(jīng)沉積成巖和蝕變作用后脫玻化而成的富鉀質(zhì)黏土巖[28-29]。斑脫巖的礦物成分主要為黏土礦物和非黏土礦物，其中黏土礦物以伊—蒙混層礦物和伊利石為主，定向排列形成定向構(gòu)造；非黏土礦物主要為巖漿噴發(fā)前形成的自形的石英、高溫透長(zhǎng)石、鋯石、磷灰石、獨(dú)居石等斑晶礦物。在陽(yáng)春溝構(gòu)造帶龍一段頁(yè)巖氣層內(nèi)廣泛發(fā)育。斑脫巖與頁(yè)巖交接處存在滑脫現(xiàn)象，形成滑脫縫，伴隨有擦痕、階步等現(xiàn)象，多被方解石充填，局部伴生有層狀黃鐵礦。鉆井巖心顯示，斑脫巖在該地區(qū)龍一段自下而上逐漸減少，單層厚度逐漸減薄。其中五峰組中觀察到46 層斑脫巖，多呈薄層狀，單層厚0.5～40 mm 不等，顏色多呈灰白或灰綠色，與上、下灰黑色筆石頁(yè)巖明顯不同（圖3）。由于斑脫巖與上、下黑色—深黑色富碳富硅富筆石頁(yè)巖在全巖組分上有顯著差異，因此這兩種巖性界面之間為力學(xué)薄弱面，在后期構(gòu)造作用下，可產(chǎn)生許多滑脫縫。

4 裂縫發(fā)育對(duì)含氣性的影響

勘探實(shí)踐證實(shí)，裂縫發(fā)育程度對(duì)頁(yè)巖氣成藏具有重要影響[30-31]。一方面裂縫作為重要的儲(chǔ)集空間和運(yùn)移通道，有利于頁(yè)巖層系中游離氣聚集和吸附氣解吸，頁(yè)巖裂縫發(fā)育程度與總含氣量和游離氣含量呈正相關(guān)關(guān)系，即頁(yè)巖裂縫發(fā)育程度越高，縫網(wǎng)越復(fù)雜，其含氣量越大，水力壓裂改造后也越容易獲得高產(chǎn)；另一方面裂縫規(guī)模過(guò)大，反映受到構(gòu)造作用過(guò)強(qiáng)，不利于頁(yè)巖氣保存，會(huì)破壞頁(yè)巖氣藏。根據(jù)SY3井巖心觀察和測(cè)井解釋結(jié)果可知，研究區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，裂縫發(fā)育，存在多處揉皺和微斷層等構(gòu)造現(xiàn)象，但并未破壞頁(yè)巖氣保存條件。構(gòu)造裂縫幾乎都被方解石充填，封閉性較好，并且網(wǎng)狀縫、多處復(fù)雜縫網(wǎng)帶和微斷層，進(jìn)一步擴(kuò)展了游離氣的儲(chǔ)集空間，有利于游離氣的聚集。非構(gòu)造裂縫中的有機(jī)質(zhì)收縮縫和礦物晶間縫則有利于吸附氣聚集。

SY3 井鉆探過(guò)程中取心段氣測(cè)顯示全烴0.83%～20.85%，平均5.27%（泥漿比重1.35 g/cm3）；SY1 井取心段氣測(cè)顯示全烴0.51 %～4.70 %，平均1.21%（泥漿比重1.35 g/cm3）；SY2井取心段氣測(cè)顯示全烴0.26%～6.87%，平均2.05%（泥漿比重1.35 g/cm3）。

SY3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)總含氣量1.00～4.68 m3/t，平均2.61 m3/t；測(cè)井解釋龍一段總含氣量0.51～7.06 m3/t，平均3.38 m3/t；游離氣含量0.47～3.76 m3/t，平均1.84 m3/t；游離氣占比51.78～69.42 %，平均57.81 %（圖8）。SY1現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)總含氣量1.36～5.29 m3/t，平均2.59 m3/t；測(cè)井解釋龍一段總含氣量1.51～6.67 m3/t，平均3.44 m3/t；游離氣含量0.67～3.61 m3/t，平均1.89 m3/t；游離氣占比45.80～62.63 %，平均53.61 %。SY2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)總含氣量1.18～4.86 m3/t，平均2.66 m3/t；測(cè)井解釋龍一段總含氣量1.30～7.09 m3/t，平均3.50 m3/t；游離氣含量0.31～4.66 m3/t，平均1.23 m3/t；游離氣占比20.14～98.03%，平均53.83%。

SY3 井取心段氣測(cè)顯示全烴值優(yōu)于鄰區(qū)SY1 和SY2 取心段氣測(cè)顯示全烴值。SY3 井總含氣量與鄰區(qū)相當(dāng)，但游離氣占比高于鄰區(qū)SY1井和SY2井。說(shuō)明天然裂縫發(fā)育有利于該地區(qū)的頁(yè)巖氣成藏。

5 結(jié)論

1）陽(yáng)春溝構(gòu)造帶五峰組-龍馬溪組龍一段頁(yè)巖發(fā)育構(gòu)造剪切縫、網(wǎng)狀縫、層理縫和滑脫縫等宏觀裂縫以及解理縫、晶間縫和收縮縫等微觀裂縫。裂縫產(chǎn)狀受地層產(chǎn)狀影響，頁(yè)理縫和層間滑動(dòng)縫呈現(xiàn)為中高角度—垂直裂縫；剪裂縫反而呈現(xiàn)為水平—低角度縫。多處呈現(xiàn)多期裂縫交錯(cuò)切割形成復(fù)雜縫網(wǎng)，并可見(jiàn)揉皺、微斷層等現(xiàn)象。

2）該構(gòu)造帶頁(yè)巖裂縫發(fā)育特征的主控因素為構(gòu)造地質(zhì)作用、頁(yè)巖礦物成分和力學(xué)性質(zhì)、斑脫巖出現(xiàn)頻次。構(gòu)造作用是頁(yè)巖裂縫發(fā)育的外因，主要控制剪切縫、網(wǎng)狀縫、復(fù)雜縫網(wǎng)帶和褶皺帶等的發(fā)育。頁(yè)巖礦物成分和力學(xué)性質(zhì)是頁(yè)巖裂縫發(fā)育的內(nèi)因，控制解理縫、晶間縫和收縮縫等微觀裂縫及層理縫的發(fā)育，并且該地區(qū)龍一段頁(yè)巖礦物成以硅質(zhì)礦物為主，脆性指數(shù)較高，泊松比較小，楊氏模量較大，有利于各類(lèi)裂縫形成。斑脫巖出現(xiàn)頻次是影響頁(yè)巖層內(nèi)滑脫縫發(fā)育的特有條件，SY3井取心段五峰組可觀察到40 多條厚度不等斑脫巖層，在斑脫巖層出現(xiàn)的地方，頁(yè)巖發(fā)生層內(nèi)滑脫，形成滑脫縫，并且在頁(yè)巖層面伴生擦痕、階步等現(xiàn)象。

3）陽(yáng)春溝構(gòu)造帶龍一段構(gòu)造裂縫是以被方解石充填的高阻縫為主，封閉性較好，擴(kuò)展了游離氣儲(chǔ)集空間；非構(gòu)造裂縫的存在，有利吸附氣聚集。SY3鉆探揭示龍一段總含氣量與鄰區(qū)相當(dāng)，但氣測(cè)全烴高于鄰區(qū)，游離氣占也高于鄰區(qū)。說(shuō)明天然裂縫發(fā)育有利于該地區(qū)的頁(yè)巖氣成藏。