赣西北地区新开岭组页岩气储层物性特征

（江西省煤田地质勘察研究院，江西 南昌 330001）

为摸清我省页岩气资源潜力、成藏条件及总体分布情况，江西省煤田地质局下达了页岩气资源调查评价专项任务。重点摸清赣西北九江地区页岩气形成条件、分布特征、主控因素与富集规律，预测页岩气资源量，在赣西北页岩气远景区内进一步划分出页岩气有利区，为我省页岩气资源调查评价打下坚实的基础。

1 区域地质概况

赣西北地区处于下扬子陆块的九江坳陷，由双桥山群组成变质褶皱基底，震旦－三叠系组成沉积盖层。北侧大致以赣鄂省界为界，南经九江坳陷南缘滑脱断裂带与九岭隆起分界，东至彭泽，西至杨津、莲花，总体为一近东西向延伸并向南凸出的弧形地带[1]。地理位置上位于江西省西北部，隶属于九江地区，西起修水县，东至彭泽县。上奥陶统-下志留统新开岭组在彭山穹窿以西的修武盆地和修水-武宁复向斜南北两翼出露最好。岩性以灰黑色硅质页岩、灰黑色粉砂质页岩为主，见丰富笔石化石[3]。新开岭组烃源岩厚度在20～60 m之间，是区内一个有利的页岩气勘探层位。

2 目的层储层物性特征

泥页岩既是页岩生烃的物源条件，也是页岩气储存的载体[2]，对泥页岩的储层条件与特征进行精细刻画，了解泥页岩的岩石矿物学特征、泥页岩中发育的微观孔隙类型、泥页岩的孔隙度与渗透率、以及泥页岩中为微观孔隙与比较面积有着重要的意义[4]。

通过对调查区内目的层的泥页岩样品进行储层特征方面的实验测试，包括对页岩样品进行X衍射全岩矿物定量分析、阴极发光、扫描电镜、核磁共振、氮气吸附试验等手段，了解调查区内目的层页岩的岩石矿物组成特征、孔隙类型特征、孔隙度与渗透率特征、比表面积与孔径发育特征，从而对泥页岩中的储集条件进行全面的分析，为后面研究目的层页岩气的赋存条件提供理论支持。

2.1 岩石矿物学特征

泥页岩中矿物成分较为复杂，其常见矿物有石英、长石、碳酸盐矿物、粘土矿物等，其矿物含量不同，会影响页岩中含气性、页岩基质孔隙度、页岩脆性指数、微裂缝的发育程度等[2]。

对调查区内目的层地表样品进行了X衍射全岩矿物定量分析和粘土矿物定量分析，便于在横向上评价目的层岩石矿物含量的变化规律。

整体来看，调查区内新开岭组石英含量在42.4%～76.3%，平均值为60.15%，而粘土矿物含量在8.43%～44.1%，平均值29.07%。

（1）修武盆地

根据对7组新开岭组泥页岩样品测试的实验结果[瑞华通正非常规油气技术检测（北京）有限公司]分析来看，主要矿物组成为石英、粘土矿物、长石，含有少量黄铁矿，有一个样品中含少量碳酸盐矿物，有些样品中含少量其他矿物。其中石英含量为46.30%～76.30%，平均值为57.43%；粘土矿物含量为15.90%～39.40%，平均值为27.86%；长石含量为4.50%～15.70%，平均值为10.50%；黄铁矿含量为0%～5.90%，平均值为2.49%，见图1。

图1 修武盆地新开岭组样品全岩分析柱状图

根据对新开岭组粘土矿物含量分析来看，粘土矿物主要以伊利石为主，含量为30.00%～100%，平均值为68.85%；含少量的绿泥石，含量为0%～30%，平均值为10.92%。另外少数样品检测出含极少量的高岭石和绿蒙石矿物，见图2。

图2 修武盆地新开岭组样品粘土矿物分析柱状图

（2）九江—瑞昌复向斜

根据对15组新开岭组泥页岩样品测试的实验结果分析来看，矿物成分比较简单，主要为石英、粘土矿物、长石，只有少数几个样品中含碳酸盐矿物，一个样品含少量黄铁矿。其中石英含量为60.60%～74.90%，平均值为65.17%；粘土矿物含量为20.30%～35.30%，平均值为28.97%；长石含量为2.90%～6.40%，平均值为4.82%。

根据对新开岭组样品的粘土矿物含量分析来看，粘土矿物主要以伊利石为主，含量为87.00%～100%，平均值为98.89%；另外少数样品检测出含少量的绿泥石。

2.2 页岩孔隙类型

新开岭组页岩主要发育粒间孔、粒内孔、有机质孔和微裂缝，其中又以粒间孔和有机质孔为主要孔隙类型。

图3 新开岭组页岩粒间孔隙扫描电镜照片

（1）新开岭组页岩粒间孔见图3，又主要分为泥粒孔、晶间孔、粘土矿片间孔隙、黄铁矿结核内晶间孔隙。泥粒孔大规模发育，数量多，孔径多为几十纳米至几百纳米，相互较为独立，连通性较差。晶间孔主要发育与自生石英晶体之间的孔隙，粘土矿片间孔隙主要发育与伊利石、云母等片状矿物之间，而在黄铁矿结核体内发现有草莓状黄铁矿结核内晶间孔隙。

（2）新开岭组粒内孔隙发育相对较少，主要有溶蚀孔和晶体铸模孔。溶蚀孔隙孔径十几微米，相互孤立，连通性差。而晶体铸模孔也是由于黄铁矿脱落之后残留下来的孔隙。

（3）新开岭组页岩有机质孔隙较为发育，与新开岭组有机碳含量较高有一定的关系，观察到大量的有机质内的孔隙，根据形态划分主要有两种。一种是较为分散的气孔状有机质孔隙，有机质分解成烃类之后在有机质内部或边缘发育大量的气孔状有机质孔隙，孔径大小不一，主要在几纳米至几十纳米之间，相互连通性差，少部分发育较多孔隙的有机质内部连通性稍好，见图4（a）。另一种是蜂窝状有机质孔隙，其与有机质包裹黄铁矿有关，其相互连通性极好，但与外界的孔隙类型沟通较差，见图4（b）。

图4 新开岭组页岩有机质孔隙扫描电镜照片

（4）微裂缝在页岩气体的渗流中具有重要作用，是连接微观孔隙与宏观的桥梁，一般为微米级-纳米级。裂缝作为主要的渗流通道，直接决定了气体渗透率，控制了页岩的连通性，其发育程度是评价储层好坏的重要指标之一。根据薄片鉴定和扫描电镜结果分析，颗粒内部的微裂缝一般比较平直，曲折度较小，少有胶结物充填。颗粒间的微裂缝呈锯齿状弯曲。微裂缝长度5～10 μm，裂缝间距可达50 nm以上，但很少延伸至整个切片表面。这些裂缝对后期人工压裂的延伸起到了很好的诱导促进作用。

裂缝的发育有利于沟通储层中的孔隙，微裂缝对页岩储层的改造具有十分积极的作用，使得页岩气藏能连续成片的分布。

2.3 孔隙度与渗透率分析

孔隙度是确定游离气含量和评价页岩渗透性的重要参数。页岩气储层通常具有低孔隙度（小于10%），低渗透率（小于0.001 mD）的特征。孔隙类型以纳米级至微米级孔隙为主，孔隙相互连通性极差。

本次对新开岭组（5块）样品进行了核磁共振孔隙度与渗透率实验测试，测试结果显示见图5，新开岭组页岩样品孔隙度范围在2.51%～11.17%，平均为8.53%。达到形成页岩气藏的有利层段标准2%的要求。新开岭组页岩样品渗透率范围在0.027～0.105 mD，平均为0.058 mD，整体高于Barrnett页岩0.001 mD平均值。由此可见，新开岭组地层均为孔隙度和渗透率较好的层位。

图5 调查区新开岭组页岩渗透率统计直方图

3 结语

通过对赣西北新开岭组泥页岩储层物性参数的测试，结果显示，新开岭组泥页岩中主要矿物组成为石英、粘土矿物。其中粘土矿物主要以伊利石为主，为有利的页岩气赋存空间。其主要孔隙类型发育粒间孔和有机质孔。粒间孔又主要以泥粒孔为主，孔粒之间连通性较差。有机质孔隙连通性极好，但与外界的孔隙类型沟通较差，这对于有机质生成的天然气保存有很大的益处。同时微裂缝对页岩储层的改造具有十分积极的作用，使得页岩气藏能连续成片的分布，且泥页岩孔隙度范围在2.51%～11.17%，平均为8.53%，渗透率范围在0.027～0.105 mD，平均为0.058 mD，具有较好的孔隙度和渗透率。综合分析认为赣西北新开岭组储层物性特征有利于页岩气赋存及运移，是区内页岩气勘查开发的有利层位。