富有机质页岩中自生石英成因机制及储层物性响应-以四川盆地龙马溪组为例

Shale reservoir physical property is the key factor for the enrichment and high production of shale oil and gas. As an important component in organic-rich shale, quartz has various genetic types. Due to the difference of formation time, crystallization habit and occurrence, the response of reservoir property is also different. Formation mechanism and physical properties response of authigenic quartz is crucial to reveal the formation and evolution of shale reservoir. Geochemistry method under the constraint of petrology evidence was used to investigate the Longmaxi shales of the Sichuan Basin, which is the important area of shale gas exploration and development in China. This paper aims to identify the types and occurrence of the authigenic quartz in organic-rich shale, identify the source, formation process and control factors of the authigenic quartz, and reveal the formation mechanism of the authigenic quartz. Through the quantitative characterization of shalemicroscopic pore structure, clear the influence of authigenic quartz on pore type, structure, development, and preservation in shale reservoir, clarify the response mechanism of authigenic quartz to shale reservoir physical property, establish the co-evolution model of authigenic quartz and pores in organic-rich shale. The research results have important theoretical and practical significance for deepening the mechanism of shale diagenesis and guiding the exploration and development of shale gas.

页岩储层物性是页岩油气富集和高产的关键因素。石英作为富有机质页岩中重要的组分具有多种成因类型，由于形成时间、结晶习性和赋存方式的不同，导致储层物性的响应也具有差异性。明确富有机质页岩中自生石英的成因机制及储层物性响应是揭示页岩储层形成与演化的关键。本项目以我国页岩气勘探开发的重点地区四川盆地下志留统龙马溪组富有机质页岩为研究对象，采用岩石学证据约束下的元素和微区同位素地球化学方法，准确识别富有机质页岩中自生石英的类型，明确自生石英的赋存方式，追溯形成自生石英的物质来源及沉淀时流体的性质，揭示自生石英的成因机制。通过对页岩微观孔隙结构定量表征，明确自生石英对页岩储层孔隙类型、结构、发育和保存的影响，阐明自生石英对页岩储层物性的响应机理，建立富有机质页岩中自生石英与储层孔隙协同演化模式。研究结果对于深化页岩成岩作用对储层影响机制，指导页岩气勘探和开发具有重要的理论和实际意义。

泥页岩的许多重要物理化学特性除了受矿物组成与沉积颗粒粒度影响外，还受到成岩作用的重要影响。随着页岩油气勘探开发的快速进展，页岩作为油气的储层，其内部自生石英的成因及其对储层质量的影响越来越受到重视。为了明确页岩中自生石英特征及其对储层的影响，以川东南地区上奥陶统五峰组和下志留统龙马溪组页岩为主要研究对象，通过对野外剖面及岩心样品薄片观察、X-射线衍射分析、扫描电镜、阴极发光、能谱分析及主量和微量元素测试等手段，对自生石英成因及其对储层的影响进行了研究。自生石英在阴极发光图像上表现弱发光-不发光，主要以微晶石英集合体的形式充填于碎屑颗粒间。元素地球化学分析及镜下大量放射虫化石表明，自生石英的成因与热水沉积和火山作用无关，而与生物作用关系密切。自生石英主要形成于早成岩阶段，时间早于油气生成阶段，原始成分为蛋白石的放射虫经溶解-再沉淀作用转化为石英，呈微晶及微晶聚集体的形式分布在颗粒间孔隙中，这种结构在一定程度上抑制了后期的压实。尽管自生石英充填了原始的粒间孔隙，但是在其内部仍保留了相当一部分孔隙，这部分孔隙为有机质热解生烃阶段油气的充注提供了有效的空间，并且有利于形成在三维空间上相互连通的孔隙网络，自生石英含量与有机质含量及有机质孔体积呈明显的正相关关系。研究成果对于研究结果对于深化页岩成岩作用对储层影响机制，评价页岩储层物性的差异，指导页岩气勘探和开发具有重要的理论和实际意义。