浅析沉积环境对页岩储层的影响
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摘要：在前人研究的基础上并结合区域地质背景，对不同类型页岩储层的沉积环境和成岩作用进行对比研究，从而分析沉积和成岩作用对储层质量的控制作用，明确主控因素，对有利页岩储层的分布进行预测。
关键词：有机质页岩;坳陷;龙马溪组
1 深水陆棚相控制富有机质页岩的分布
在全球范围内发育的优质烃源岩系并不多，其中就包括上奥陶统一下志留统发育的这套黑色页岩岩系。这种黑色页岩在晚奥陶世一早志留世时期在全球范围内广泛发育，其在全球范围内都具有对比性，被称为“热页岩”C Hot shale，其沉积时期的环境为陆棚、海湾或陆表海，食杂奥陶纪晚期冰期之后海平面上升的背景下形成的。在晚奥陶世一早志留世时期，四川盆地及周缘地区之所以可以发育优质页岩储层，是因为这些地区具有特殊的构造一沉积环境。龙马溪沉积时期，构造体制在经历了加里东中期的都匀运动后由伸展向挤压转化。总体上，在弱挤压背景下，上扬子东部发生陆内坳陷沉降，主要为江南雪峰隆起、川中古隆起以及牛首山一黔中古隆起造山带夹持的台内坳陷。坳陷内由于冰川在冰期后大规模融化导致海平面快速上升发生快速海侵，致使深水陆棚沉积环境广泛分布，沉积厚度中心分别位于川东北。川南、鄂西一渝东。生物在冰期时期大范围的灭绝，低等生物在冰期之后的生态环境中大量繁殖，加之水体相对闭塞，致使黑海式水体分层模式的形成，厌氧环境在深水区的海底时长期稳定存在的，更有利于有机质的保存。此外，由于古地形地势相对平缓，沉积时期盆地整体由于陆源碎屑供给不足的原因而为欠补偿状态，因此地层中TOC含量较高。在这些有利因素的共同作用下，四川盆地及周缘地区发育的富有機质页岩具有厚度大、展布稳定的特点，龙马溪组下段发育的黑色有机质页岩在石柱一彭水和自贡一宜宾等地区厚度都超过30m。
形成富有机质页岩的主控因素主要包括：高的海洋初级生产力，可以致使有机质富集;有机质在还原条件下得到有效保存，或者是二者的组合。因此研究龙马溪组富有机质页岩是在高古生产力和缺氧/贫氧环境的共同作用下形成的。
2 生物硅与有机质的关系
近年来大量的研究表明，放射虫化石通常在海相烃源岩中富集，且多少夹有硅质岩层，甚至有的烃源岩本身就是放射虫岩。放射虫是一种单细胞原生的海洋微型浮游动物，其繁殖速度非常快，生活周期仅为数天至一个月左右，个体直径为50-300μm且具有硅质壳，在志留纪时期放射虫是海洋中主要的微型浮游动物类群之一。放射虫既能与藻类等初级生产者共生，又可以作为海洋初级生产力的直接消费者，因此可以说，放射虫的富集程度可以直接代表着海洋初级生产力的大小。
大量针对放射虫的研究表明，其具有相对广泛的地理分布，从表层到几千米的深海，从两极到赤道都有分布。由于放射虫死亡后比表层浮游植物更快的沉降到海底，因此其在沉降过程的有机质的分解量较少，更容易在沉积物中保存下来。放射虫有机质具有较高的脂类物质且较容易保存，所以其是古生代海洋中高有机质生产力的主要贡献者之一，也贡献了古生代海相烃源岩中的大部分有机质。硅质岩和烃源岩都与放射虫密切相关，但并不说地层中富含放射虫就一定会形成烃源岩。富含放射虫的岩系中TOC含量在空间上具有非常大的差异，有些地区TOC含量非常低，有些地区形成的烃源岩质量较差，而有些地区则富集有机质而形成非常优质的烃源岩。构造运动对含放射虫硅一泥岩系形成烃源岩也有着重要的影响，含放射虫岩系在洋壳构造背景下不能形成烃源岩，而在边缘盆地或陆壳板块内部则可以形成烃源岩。
在研究区JY1井龙马溪组下段优质页岩储层中，有机碳含量随着硅质矿物含量的增加而增加，二者具有较好的正相关性，而在龙马溪组其他层段中的非优质页岩储层中，硅质矿物的含量与有机碳含量的相关性较差，这说明不同层段中硅质矿物的成因是不同的，优质硅质页岩储层中硅质矿物是自生生物成因的。硅质页岩作为龙马溪组产气层段的主要岩石类型，其硅质矿物含量一般大于45%，硅质一般以不定形的隐晶质结构出现，呈现似球粒状结构，同时可见放射虫、硅藻、海绵骨针等生物碎屑。硅质页岩中有机质丰度较大，通常呈团絮状充填于自生石英微晶之间的空间，TOC介于2%-4%之间。
3 页岩孔隙与矿物组成之间的关系
TOC含量是泥页岩中判定烃源岩生烃潜力的重要参数之一，也控制着有机质孔的发育程度。研究区不同井龙马溪组下段优质页岩储层中TOC含量与孔隙度都有着一定的正相关性，RY1井龙马溪组页岩孔隙度为0.16-3.21%，TOC含量与孔隙度相关系数为0.29;JY1井龙马溪组页岩孔隙度为2.78-7.08%，平均4.52%，TOC含量与孔隙度相关系数为0.13;DY1井龙马溪组页岩孔隙度为2-5%，TOC含量与孔隙度正相关性非常好，相关系数可达0.64。总之，研究区龙马溪组页岩中有机质对微观孔隙特征具有重要的影响，有机质孔隙内部结构非常复杂且形态多样，孔隙表面粗糙且连通性非常好，可以形成非常有效的孔隙网络，致使页岩的孔体积和比表面积急剧增加，因而增加了页岩储层的吸附储集页岩气量，形成优质的页岩气储层。
龙马溪组页岩中有机质的类型和含量控制着有机质孔的发育程度，研究区龙马溪组自上而下，TOC和迁移有机质含量逐渐增加，有机质孔的面孔率随之增加，且孔径逐渐增大。
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