下寒武统海相页岩低电阻率的控制因素：以中国西南四川盆地德阳—安岳地堑筇竹寺组为例

《Journal of Asian Earth Sciences》：Controls on low resistivity in lower cambrian marine shales: a case study of the Qiongzhusi formation in the deyang–anyue aulacogen, Sichuan Basin, SW China

　　

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  三阶段RT下降识别出石墨化低电阻率琼枝组页岩。
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  有机质石墨化形成了低电阻率的主要导电骨架。
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  尽管存在石墨化效应，有机质丰度仍主导甲烷吸附。
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  _RmcR_o 3.72–4.0%及RT接近1 Ω·m可在无水侵情况下优化选层。

引言

页岩气是传统能源的重要替代，全球勘探进展迅速（Dong等, 2015, Zou等, 2024, Zhao等, 2013, Lei等, 2014, Luo等, 2023, Potter, 2018）。在中国，吴锋—龙马溪组（WF–LMH Fm.）的商业化开发已取得成功（Liu等, 2020, Li等, 2022, Zhao等, 2022, Zhang等, 2025d），近期，寒武系下统琼枝组（QZS Fm.）展现出巨大潜力。2025年11月6日，部署于资阳页岩气田的Z212评价井创下试产152.62×10⁴ m³/d的里程碑成果，绝对无阻产能超过360×10⁴ m³/d，创中国页岩气产量新纪录。作为吴锋—龙马溪组的接替层系，琼枝组是该地区深层页岩气开发的战略前沿（Li等, 2021）。

然而，此前在龙马溪组中记录的低电阻率现象（<10 Ω·m）在琼枝组中同样普遍存在，给含气性评价带来不确定性（Wang等, 2014, Jiang等, 2018, Hu等, 2024, Huang等, 2024a, Liang等, 2024, Huang等, 2025, Yan等, 2025, Zhang等, 2025a）。导致该现象的内在机制及其对页岩气储量的影响仍有待深入研究。

多种因素可能导致页岩储层低电阻率。高黏土矿物含量可导致阳离子交换容量升高，从而吸附大量束缚水并增强导电性（Benyamin和Burhannudinnur, 2024）。黄铁矿（电阻率0.03–0.8 Ω·m）等导电矿物可能形成互连网络，可显著降低岩石整体电阻率（<20 Ω·m），特别是在黄铁矿呈层状分布时（Han等, 2015, Liang等, 2024）。此外，孔隙水（包括束缚水和毛管水）可能构成导电通道从而降低电阻率（Li等, 2025）。在高度过成熟条件下（R_o>3.5），有机质（OM）可能发生石墨化，形成类石墨的有序碳结构，后者电阻率极低（约8×10??–13×10?? Ω·m）。因此，由于有机骨架导电性的增强，岩石整体电阻率明显降低，这一特征在包括四川盆地龙马溪组在内的过成熟海相页岩中已有大量记录（Xue等, 2022, Huang等, 2024b）。

在四川盆地寒武系下统琼枝组页岩中，已有研究系统考察了有机质石墨化对孔隙特征的影响（Zhao等, 2025）以及低电阻率页岩的成因机制（Liang等, 2025）。然而，对于某些井（尤其是新钻井）的低电阻率特征、其控制因素、对页岩储层品质的影响以及琼枝组页岩低电阻率相关的勘探开发风险，仍缺乏系统认识。

本研究考察了四川盆地德阳—安岳坳陷琼枝组页岩的测井响应特征，并综合电阻率测量、拉曼光谱和气吸附实验数据，阐明控制页岩电阻率的机制以及电阻率对页岩气含量的影响。利用含气量、岩石物理和气吸附数据评估了不同成熟度下页岩孔隙结构和储气性能，并讨论了研究区琼枝组页岩的成熟度和电阻率阈值。这些成果为德阳—安岳坳陷中部页岩气勘探风险评价和水平井靶层优化提供了坚实的科学依据。

章节摘要

地质背景

四川盆地位于上扬子板块西北缘，在伸展构造背景下发育于被动陆缘之上（Wang, 2003, Zhang等, 2022）。从新元古代震旦纪灯影组到寒武纪早期马店坪组，上扬子地区发生了三期同湾运动，形成南北向裂谷及隆起—坳陷交替发育的构造格局（Wu等, 2016）。

数据与样品来源

本研究使用的测井数据来自六口井（WX1、ZX04、ZX13、ZX01、ZX12和ZX19），包括自然伽马（GR）、深侧向电阻率（RT）和铀含量（w(U)）。本研究的分析样品采集自WX1、ZX01、ZX13、ZX12和ZX19井，涵盖琼枝组第1–8层。这些样品经过X射线衍射（XRD）分析、用于总有机碳（TOC）测定的碳—硫分析以及孔隙度（φ）

不同井中页岩电阻率的分布

测井电阻率（RT）主要反映地层条件下岩石的原位电阻率，而铀含量（w(U)）主要指示地层中有机质的丰度（Cai等, 2017）。测井测量过程中，地层处于原位高温高压条件并含有不同量的地层水。位于德阳—安岳坳陷不同位置的井之间存在显著差异

控制页岩电阻率的因素

通过分析不同导电组分对测井电阻率（RT）的影响，发现RT与ZX12井的黏土矿物含量（w(Cl.)）呈弱正相关，而在其他井中未发现明显关系（图10(a)）。RT在ZX12和ZX19井中与含水率（w(water)）呈弱正相关，而在其他井中未发现此类关系（图10(b)）。在所有研究井中，RT均呈弱负相关

结论

• (1)
  德阳—安岳坳陷页岩气井具有明显的垂向RT模式：低电阻率井通常表现为与铀曲线对称的三阶段下降趋势，而亚低电阻率和正常电阻率井则表现为两阶段模式（先增后降）或单阶段下降趋势。
• (2)
  有机质石墨化是琼枝组低电阻率的主要原因，形成了导电骨架，"屏蔽"了水和黏土的影响；这一

CRediT作者贡献声明

张旋航：写作—审阅与编辑、写作—原稿撰写、方法论、形式分析、概念构思。严建平：写作—审阅与编辑、方法论、资金获取、形式分析、概念构思。邱晓雪：资源。廖茂杰：资源。石学文：资源。任宇飞：调查。任杰：调查。郭伟：形式分析。胡沁鸿：形式分析。

利益冲突声明

作者声明不存在已知的可能影响本文所述工作的竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本研究得到国家自然科学基金（批准号42372177）、中国石化-西南石油大学创新联盟科技合作项目（批准号2020CX020000）、四川省自然科学基金（批准号2022NSFSC0287）和中国石油天然气集团公司重大科技专项（批准号2021DJ1901）资助。数据分析得到Ceshigo研究服务（www.ceshigo.com）支持，我们衷心感谢梁峰（中国石油天然气股份有限公司研究院

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