PS区块页岩裂缝发育特征及其对储集能力的影响
郭君宇;王宁
【摘 要】通过采用扫描电镜、成像测井等分析方法分析了PS区块微裂缝的发育对泥页岩储集性能的影响。研究结果表明PS区块优质页岩段发育的微裂隙主要有高导缝、诱导缝和高阻缝。高导缝的存在对于页岩气含量是把双刃剑，高导缝发育有利于提高页岩气的储集空间，增加游离气含量，但裂缝规模较大，页岩气容易散失；而诱导缝与闭合缝通过后期压裂改造有助于气体产出。三种缝的存在说明PS区块具有较好的开发潜力。%The influences of the development of micro-fissure in PS block on the reservoir performance were analyzed by scanning electron microscope, imaging logging and so on. The results show that the main micro-fissure developed in high grade shale of PS block are highly conductive fissure, induced fissure and high resistance fissure. For the shale gas content, the existence of high grade shale is a double-edged sword. The developed high grade fissure is conducive to enlarging the reservoir space of the shale and increasing free gas content. However, the fissure scale is comparatively large which leads to the easily lost of shale gas. More⁃over, by
the fracturing of induced fissure and closed fissure in the late period, shale gas is easy to product. The existence of these three fissures proved that the PS block has great development potential.
【期刊名称】《油气藏评价与开发》
【年(卷),期】2015(000)001
【总页数】5页(P21-25)
【关键词】龙马溪组;页岩气;裂缝发育;储集能力;PS区块
【作 者】郭君宇;王宁
【作者单位】长江大学地球科学学院，湖北 武汉 430100;中国石化华东分公司石油勘探开发研究院，江苏 南京 210011
【正文语种】中 文
【中图分类】TE122.2
页岩气复杂孔隙结构及微纳米尺度流动通道的刻画给页岩气勘探开发带来了挑战[1-3]。特别是页岩储集体裂缝特征的描述是目前制约页岩气开发的瓶颈问题。裂缝是岩石中没有明显位移的断裂，它既是油气储集空间，也是渗流通道，国内外大量泥岩裂缝油气藏不断发现和北美地区对天然气勘探获得的巨大成功表明：在低孔、低渗富有机质泥页岩中可发育有足够的天然裂缝或岩石内的微裂缝和纳米级孔隙、裂缝时，经压裂改造可获得高产。因此，对页岩微裂缝的发育和分布特征进行研究具有重要的意义。
通过对岩心的宏观描述及薄片、扫描电镜的微观分析认为，泥页岩中主要存在构造缝（张性缝和剪性缝）、层间页理缝、层面滑移缝、成岩收缩微裂缝和有机质演化异常压力缝5种裂缝[4-5]。
1.1 构造缝
构造缝是指由于局部构造作用所形成或与局部构造作用相伴而生的裂缝，主要是与断层和褶曲有关的裂缝，其方向、分布和形成均与局部构造的形成和发展有关。构造缝是泥页岩中最常见也是最主要的裂缝类型。根据力学性质的差别，又分为张性缝、剪性缝两种。张裂缝常切穿顺层缝，起到连通顺层裂缝的作用；剪性缝较张裂缝少，其产状变化也较大，有近垂直
层面的菱形共轭剪节理，也有高角度的剪切裂缝。
1.2 层间页理缝
层间页理缝主要为具剥离线理的平行层理纹层面间的孔缝，为沉积作用所形成。一般为强水动力条件的产物，由一系列薄层页岩组成，页岩间页理为力学性质薄弱的界面，极易剥离，这种界面即为层间页理缝，层间页理缝是泥页岩中最基本的裂缝类型。
1.3 层面滑移缝
层面滑移缝是指平行于层面且具有明显滑移痕迹的裂缝，和层间页理缝相似，也是泥页岩中基本的裂缝类型之一。泥页岩层面发生的这种相对滑动主要与岩层在埋藏过程中平行于层面方向伸展率或收缩率的差异有关。层面结构是泥页岩最基本的岩石结构，层面也是最薄弱的力学结构面，无论在拉张盆地还是在挤压盆地中，层面滑移缝都是泥页岩中最基本的裂缝类型。层面滑移缝一般存在大量平整、光滑或具有划痕、阶步的面，且在地下不易闭合。
1.4 成岩收缩微裂缝
成岩收缩微裂缝指成岩过程中由于岩石收缩体积减小而形成的与层面近于平行的裂缝，形成这些裂缝的主要原因是干缩作用、脱水作用、矿物相变作用或热力收缩作用，与构造作用无关。成岩收缩裂缝包括脱水收缩缝和矿物相变缝。
1.5 有机质演化异常压力缝
有机质演化异常压力缝指有机质在演化过程中产生局部异常压力使岩石破裂而形成的裂缝，有机质演化异常压力缝在有机碳含量较高的碳质泥页岩中普遍发育。这种裂缝一般缝面不规则，不成组系，多充填有机质，地下泥质岩超压微裂缝带在垂向上一般集中分布在一定的深度区间，在横向上呈区域性分布。
控制裂缝形成的因素复杂，从地质角度来看，主要受内因和外因2大因素控制。其中，外因主要包括区域构造应力、构造部位、沉积成岩作用和生烃过程产生的高异常地层压力；内因主要包括岩石、岩相和岩石矿物组成特征。在不同的地区可能有不同的控制因素[6]。总的来说影响裂缝的主要因素有岩性和矿物成分、构造作用、沉积成岩作用等。
3.1 区块地质概况
PS区块构造位置属于川东南武陵褶皱带，页岩主要发育在下寒水井沱组、上奥陶统五峰组和下志留统龙马溪组。PY1井位于区块桑柘坪向斜内，主力页岩位于志留系龙马溪组，该井在五峰―龙马溪组钻遇深水―半深水陆棚相黑泥页岩103 m,气测录井解释含气层94 m，气测值全烃高达22.5%，为主要含气页岩段。取心显示页岩段有机碳TOC含量2%～4%，平均含气量0.19～2.46 m3/t，镜质体反射率在1.9%～3.1%，属于高成熟到过成熟阶段。储层有机孔隙发育相对无机孔隙较少，裂缝发育以高导缝与高阻缝（闭合缝）为主，脆性矿物含量适中，利于压裂改造。
3.2 龙马溪组页岩微裂缝特征
PY1井FMI成像测井显示本井裂缝相对发育的层段有：1 984～1 988 m，2 057～2 069 m，2 082～2 102 m，2 109～2 125 m，共50 m，发育在龙马溪组地层。龙马溪组地层发育2组裂缝：高导缝与高阻缝（图1）。
从PY1井五峰―龙马溪组层段的成像测井（FMI）资料（图2）和Ar离子抛光扫描电子显微镜照片中（图3）反映：
1）目的层段裂缝不太发育，主要发育有高导缝、闭合缝（高阻缝）和诱导缝三种类型的裂缝[7-8]；
2）该层段由下至上高导缝逐渐发育，在高导缝和诱导裂缝发育的深度段气测录井全烃值偏低（图4）；
3）目的层段的泥页岩容易产生诱导裂缝，反映了储层易于改造；
4）裂缝发育段在目的层段中间歇性出现，相当于龙马溪组泥页岩具有自生、自储、自盖的生储盖匹配模式；
5）Ar离子抛光扫描电镜照片中微裂缝多是被有机质充填。
高导缝属于以构造作用为主形成的天然裂缝，对于储层的形成和改造具有重要作用，整体上看高导缝发育的深度段（龙马溪组下部灰泥岩段）气测录井全烃值和甲烷值均比较低，表明高导缝不利于页岩气富集；闭合缝（高阻缝）被电阻率较高的矿物如方解石充填，无法为页岩气提供储集空间，但能在后期的压裂改造中优先开启；诱导缝属于钻井过程中产生的人工缝，对储层原始储渗空间是没有贡献的，但可以反映泥页岩储层脆性特征较好，易于压裂
改造，即龙马溪组底部含气量相对较高，黑泥页岩易于压裂改造[8]。
综上分析，区块龙马溪组页岩微裂缝宽度及延伸长度分布范围较大，受构造作用形成的高导缝较发育，闭合缝在龙马溪组底部较发育，钻井产生诱导缝在整个龙马溪组分布比较均匀，这些微裂缝在储层的压裂改造中优先开启，可以作为页岩气运移的通道，但从裂缝分布与页岩含气量对比来看，区块龙马溪组页岩微裂缝发育层段全烃值较低，不利于页岩气富集。
裂缝的发育程度对泥页岩的储集性能具有“有利”和“不利”两方面的影响。泥页岩的基质孔隙度很小，微裂缝的存在将极大提高页岩的储集空间，储存有足够的页岩气，进行商业生产（表1）。
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