川西南富有机质页岩电性特征与硅质组分的内在成因关联探究.docxVIP

川西南富有机质页岩电性特征与硅质组分的内在成因关联探究

一、引言

1.1研究背景与意义

随着全球能源需求的持续增长和传统能源的逐渐减少，页岩气作为一种重要的非常规天然气资源，受到了广泛关注。中国页岩气资源丰富，川西南地区作为我国页岩气勘探开发的重要区域，其富有机质页岩的研究对于提升我国能源保障能力具有重要意义。

在页岩气勘探开发过程中，准确识别和评价富有机质页岩是关键。地球物理测井方法因其快速、连续、成本相对较低等优势，成为页岩气勘探的重要手段。而岩石的电性特征是地球物理测井的重要基础，研究富有机质页岩的电性特征，有助于提高测井解释的准确性，更好地识别和评价页岩气储层。

硅质组分是富有机质页岩的重要组成部分，其含量和成因对页岩的性质有着显著影响。硅质组分不仅影响页岩的脆性，进而影响页岩气的开采效率，还与页岩的孔隙结构、有机质含量等密切相关。例如，生物成因的硅质组分常与高有机质含量相伴生，对页岩气的吸附和储存具有重要作用。因此，深入研究硅质组分的成因，对于理解页岩气的形成和富集机制具有重要意义。

此外，探究富有机质页岩电性特征与硅质组分成因之间的联系，能够为地球物理测井解释提供更坚实的理论基础，提高对页岩气储层的评价精度，从而降低勘探开发成本，提高资源开发效率。

1.2国内外研究现状

国内外学者在页岩电性特征和硅质组分研究方面取得了一系列成果。在页岩电性特征研究方面，许多学者通过实验和理论分析，探讨了影响页岩电性的因素。如Llera等通过实验证实了岩石的电导率与岩石的孔隙相关；FilipeAdao研究了三种不同成熟度的样品的电阻率与孔隙率的关系，发现两者呈正相关关系。国内学者杨洪宇等通过对川南龙马溪组页岩样品进行扫描电镜、高压压汞、CO_2、N_2等温吸附和复电阻率测试等实验，分析了页岩的微观孔隙结构和岩石电学特征，发现龙马溪组页岩的孔体积和比表面积会对电阻率产生影响，与电阻率存在负相关关系，其中微孔和介孔对电阻率起到主导作用，宏孔对电阻率的影响较小。

在硅质组分研究方面，国外学者针对海相生物成因硅进行了大量研究，如通过生物成因硅建立成岩作用和硅质溶解模式，利用生物成因硅同位素数据（\delta^{18}O和\delta^{30}Si）恢复古生物生产力和海洋表面温度等。国内学者王淑芳等通过岩石学、有机碳含量、主量元素和力学性质分析，对四川盆地长宁双河剖面上奥陶统五峰组和下志留统龙马溪组页岩进行硅质成因研究，发现该剖面底部页岩过量硅含量为40%-62.7%，具有高SiO_2，P_2O_5和Fe_2O_3，低Al_2O_3、TiO_2、FeO和MgO的特征，在Al-Fe-Mn图解上落在生物成因区，证实硅质为生物成因。

然而，目前针对川西南地区富有机质页岩电性特征与硅质组分成因联系的研究还相对较少。已有研究主要集中在单一因素对页岩性质的影响，缺乏对电性特征与硅质组分成因之间内在联系的系统研究。这使得在利用地球物理测井方法评价川西南地区页岩气储层时，缺乏足够的理论依据，难以准确识别和评价储层的含气性和可开采性。因此，开展川西南地区富有机质页岩电性特征与硅质组分成因联系的研究具有重要的理论和实际意义。

1.3研究内容与方法

本研究旨在系统分析川西南地区富有机质页岩的电性特征，深入探究硅质组分的成因，并揭示两者之间的内在联系。具体研究内容包括：

富有机质页岩电性特征测量：选取川西南地区典型的富有机质页岩样品，利用复电阻率测试等技术，测量不同频率下页岩的电阻率、极化率等电性参数，分析其电性特征随频率的变化规律。

富有机质页岩硅质组分分析：运用扫描电镜、X射线衍射等分析手段，对页岩样品中的硅质组分进行定性和定量分析，确定硅质的含量、矿物类型和微观结构。通过主量元素分析、稀土元素分析以及硅、氧同位素分析等地球化学方法，结合沉积环境分析，判别硅质的成因类型，探讨硅质形成的地质条件。

电性特征与硅质组分成因联系研究：综合分析电性特征和硅质组分成因的研究结果，从矿物组成、孔隙结构、有机质含量等方面入手，探讨硅质组分成因对页岩电性特征的影响机制，建立两者之间的定量或定性关系。

在研究方法上，本研究采用多学科交叉的方法，综合运用地质学、地球物理学和地球化学等学科的理论和技术手段。具体包括：

实验测试：通过复电阻率测试获取页岩的电性参数；利用扫描电镜观察页岩的微观结构和矿物形态；运用X射线衍射分析页岩的矿物组成；采用主量元素分析、稀土元素分析和同位素分析等方法确定硅质的地球化学特征。

数据分析：运用统计分析方法，对实验测试数据进行处理和分析，找出电性特征与硅质组分之间的相关性。采用地球化学图解等方法，判别硅质的成因类型。

理论模型：建立岩石电学模型，结合硅质组分成因和页岩的物理性质，解释电性特征的形成机制，探讨两者之