下扬子北部地区下古生界页岩气形成条件

第12卷第1期
复杂油气藏
Complex Hydrocarl )〇n Rese+oirs
2019年3月
doi ： 10. 16181/j . cnki . fzyqc . 2019. 01.003
下扬子北部地区下古生界页岩气形成条件
赵
挺
，段宏亮
(中国石化江苏油田分公司勘探开发研究院，江苏扬州225009)
摘要：下扬子北部地区下古生界存在两套富有机质泥页岩。

通过野外地质调查、岩心观察、老井复查、分析测试等方法手
段，建立了页岩基干剖面，明确了页岩有机地球化学特征、储层特征及含气性，据此优选幕府山组底部、五峰组一高家边组底 部页岩为优质页岩段。

基于区内构造变形特征，认为南通一如皋、扬中一镇江、扬州一江都地区为页岩气保存有利区。

最终， 结合页岩平面分布特征、保存条件、页岩埋深等条件，指出幕府山组页岩有利区分布于镇江一扬中、黄桥、南通一如东地区；五
峰一高家边组页岩有利区分布于镇江一扬中、泰州地区。

关键词：页岩幕府山组五峰一高家边组构造变形下古生界 中图分类号:TE 122
文献标志码:A
Shale gas formation condition of lower Paleozoic in
the northern of lower Yangtze
ZHAO T in g , DUAN Hongliang
(Exploration and Development Research Institute of Jiangsu Oilfield Company , SINOPEC # Yangzhou 225009 , China )
Abstract
：
There are t wo sets of organic - rich mud - shales in the lower Paleozoic in the nortliern part of tlie l 〇"w e r
Yangtze . According to field geological survey , core observation , old well review , and analytical test methods , it was es ­tablished the shale typical profile . And then it was identified the organic geochemical characteristics , the reservoir charac ­teristics and the gas - bearing properties of shale . On this basis , the shale of the bottom of Mufushan Formation and Wufeng - Gaojiabian Formation is preferably the high - quality shale section . Acconiing to the structural deformation char ­acteristics in the a rea , it is believed that Nantong - Rugao , Yangziiong - Zhenjiang and Yangziiou - Jiangdu areas are fa ­vorable areas for shale
gas
preservation .
Finally , combined
with
the
conditions
of
shale
preservation conditions , shale depth and so on , it was pointed out that the favorable areas of the Mufushan Formation shale were distributed in Zhenjiang - Yangzhong , Huangqiao , and Nantong - Rudong areas . And the favorable areas of the Wufeng - Gaojiabian Formation s hale are distributed in Zhenjiang - Yangzhong and Taizhou areas .
Key words ：
shale %
Mufushan Formation %
Wufeng - Gaojiabian Formation %
structural deformation %
lo'wer Paleozoic
奥陶世被动大陆边缘盆地、奥陶纪末一早石炭世前 陆盆地、中石炭世一早三叠世被动大陆边缘盆地、中 三叠世一中侏罗世前陆盆地、晚侏罗世一早白垩世 走滑一拉分盆地和晚白垩世一第四纪陆相断堆陷盆
收稿日期:2018 -12-13;改回日期:2019 - 02-14。

第一作者简介:赵挺（1982—），硕士，副研究员，从事油气田勘探
研究工作& E - mail :zhaoting . jsyt @sinopec . com 。

基金项目：国家油气重大专项任务《下扬子地区海相层系成藏条
件及勘探评价》（2017ZX 05005003 - 009)、中国石化科技部项目 《苏北地区天然气成藏主控因素与勘探潜力研究》（P T 011-2)。

目前国内的页岩气勘探主要集中在中、上扬子 区的下古生界海相页岩中[1-4],而在海相页岩同样 发育的下扬子地区，则缺乏相应的调查与研究工作。

前人研究表明，下扬子地区下古生界下寒武统、上奥 陶统一下志留统富有机质泥页岩分布较广泛，有机 碳含量较高，具备良好的生烃条件。

1页岩发育背景
1.1区域沉积构造背景
受多期构造运动控制，位于扬子准地台东北部 的下扬子北部地区（图1)先后发育了晚震旦世一晚
• 12 •复杂油气藏
2019年3月
图2 下扬子北部地区构造旋回及原型盆地期次划分[7]
1.2岩性及沉积相
(1 $
m
于桐 件之后的早寒武世海侵，在旦
系“一台两盆，’(8—9)的基本格局上进 发展，期间 下发育了台地一深 棚相
完整的相
带。

早寒武世下
北部大部分地
塞台
棕色白云质泥岩灰色白云质泥岩蕃|盖塞馨
紫红色黏土
图4
幕府山组下段页岩基干剖面图（据幕府山剖面）
(2)〇3G —S 15晚奥陶世末期，海水明显加深，
构造旋回与事件图1 下扬子北部地区构造区带划分
图3 下扬子北部地区早寒武世沉积相
地等：期不同性质的盆地[5_6](图2$。

在上述多韵 律叠合盆地
过程中，受全球海平面升降影响和
沉积、构造格局控制，研究区于早
代先后沉积了
下寒武统幕府山组（！#!)、上奥陶统五峰组一下志 留统高家边组（〇3"—S ##)两套泥页岩层系[7]。

地一开阔台地相区（图3)，在南通一如东一线东南 地
深
棚相。

据钻井及野外
揭示，可将
研究区内下寒武统幕府 分为两段，上段为泥质
白云岩、白云岩，下段主要为页岩。

以于南京幕府
的 面为例（图*$，面自下往上
少，
成分增加，普遍含磷，其性可分为上、
下两段:上段以灰、灰白色白云 主，夹硅质页岩泥岩，上部含磷， 叶虫、腹
及腕
片，度为+7 m ;下段以浅灰、灰黄色页岩（ $主，
夹 色 硅 页 、 硅
、 色 页 及，顶常夹透镜状
泥
，底部局部为含
铁、
泥
，厚度 12〜109 m 。

原型盆地期次
断坳伸展盆地
走滑拉分盆地
前陆盆地
被动大陆边缘
前陆盆地
被动大陆边缘
罗迪尼亚大陆
2. 48
23. 3
65
135
203
250270295
355
408435
510570
800
■1000
t 也质时代
K2
K1
J3
J2J1
T 3T2
P1
A 〇2+3
〇1
Pti
E
K
T
P z 2
P zl
Pt3
幕
府山组
新
生界
中生界
古生界
元古
界
第12卷第1期赵挺，等.下扬子北部地区下古生界页岩气形成条件• 13 •
在下 内沿一宁国一常州一以东地 障壁海岸相，以北的下 北部地棚一盆地相。

区内沉积的〇3从主要为深灰、色硅质页岩、硅 ，厚度约1〇 #。

早志留世早期，区内沉积 与晚奥陶世末期相同，仍属盆地一陆棚相（图5)。

宁Si5 面揭示，其底部发育 色笔石页岩，且自下而上泥量逐少，量增多，的海退序列。

滁支剖面及ZK11等分浅钻孔资料（图6)揭示 Si5底的泥笔石页岩。

推，其深水棚笔石页岩相主要分布在滁州一南京一 一泰一盐城一带。

由此向南，在黄桥地区的N4井、苏 锡地区的东深1井钻遇的S15以主，推在黄桥一海安一 带及以南地区主要为浅水
陆棚页 沉积区。

总体来看，研究区内自南北 两侧向中部S15量逐 少，泥页岩增多。

03"—S##底部以泥页岩为主，其中与上扬子五 峰一龙马溪组（〇3"—S#%$优质页岩段相对应的WF2 -LM5笔石带在本区内也为一套富含笔石的灰黑色、黑色页岩。

据苏 地区的ZK9、Z K10、Z K11井揭示，此段笔石页岩 3.642，
1.222。

横向上，富有机质泥页岩（笔页
$主要分布于本的泰州、泰、海安一带，向北东、南西方向，富有机质泥页 度逐
薄，有机质丰度逐渐变差。

0%"—S##泥页岩干酪根 同位素大多小于-29%。

，饱芳 般大于3，生=
母质以I型为主。

0%"—S##热演化程度（$。

）在区 内介于1.082〜4.772，主要介于1.52〜2.52之 ，处于高成熟生干气阶段。

图5 下扬子北部地区晚奥陶世-早志留世沉积相
2页岩气形成条件
2.1地化特征
在幕府 面中，
其下段泥页岩7$C含量1.73\ 〜5. 11\，
平均 3.42\。

研究区内S121、
N2 井揭示的幕府 泥岩2.09\〜3.31\。

总体 ，
其下段泥页岩的。

平面上有
机质丰度 的地 于江都-东台-海安一带，大于3\，
向北东、
南西方向有机质丰度逐
差，
至北部淮安地区其有机质丰度仅为0.93\。

寒武纪以主，
不存在高等植物，!1!干酪根碳同位素均小于-29%。

，
饱芳比一般大 于3,生烃母质以I型为主。

！1!页岩的$〇介于 0.732〜5.472，
区内普遍大于2.52，
仅在泰州一小海一带小于2.02，其 达到过成熟生干
气 段。

图例
■国■Q目
粉=岩灰黑色页岩11色页岩灰色页岩桂蓝质灰页色岩
图6 高家边组下段页岩基干剖面图（据ZK11井）
2.2储集性
!!下段页岩脆性矿物含量平均为59. 42，主 要以石英为主(46. 52$，其次为长石（9.32 $，土 矿物含量低（28. 92$，其页岩压。

由扫描电镜 ，！1! 色页岩中发育，部分 被 （图7)。

次的孔也发育，溶孔 大可达50)#。

〇3G性矿物含量高，61. 5\，以石英和斜长 主，低，37.3\，压条件好。

S15下段页 性 量也 ，平
55. 9\，以英为主，少量斜长石；量
，42.8\，因压裂改造条件一般。

O3g 深灰色泥岩、S15的灰黑色泥岩中 1〜4 )#的，孔也 发育（图8$。

陆
棚
—
盆
地
相
i
l
i
i
l
■L
!
t-
i
i
高
家
边
组
• 14 •复杂油气藏2019年3月
i f
Name: 114847m e:1148
M M A G:'
SEM MAG: 1000 X100[j m
Digital Microscopy Imaging
图7 !m页岩样品氩离子抛光扫描电镜
图8O3G—页岩样品氩离子樾光扫描电镜
2. 3含气性
因缺乏井下岩心解析气体数据，本内页岩的含气性 参考等温吸附 数 性判断其含气量。

通过泥页 心 等温吸附 分析可知（表1)，！！吸附气含量最高，泥页岩吸附气含 量平均为3.78 m3/t;而S##吸附气含量相对较低，S##为1.32 m3/t，03"吸附气含量最低，仅为1.18 m3/t。

表1下扬子北部地区海相探区泥页岩等温
吸附实验结果统计表
编号层位V L/(#3•f1)DL/MPa P4 - S3 4.64 2.91
P4 -S5"1?292 2.14
X F-7O3G1. 18 4.24
X F-9S15 1.322 17
2.4展布特征
(1)优质页岩分布及厚度。

基于页岩层的有机碳
量、度、脆性 量等参数，据中石化《页岩气资源评价方法》标准(试行版，2013.9)( 2)，最终评 价优选出下段页岩23.7 m、〇3g一S15底部页岩 46.9 #为本区下古生界优质页岩段，且大多为％- &类 页岩储层。

对比来看，本区！1?、〇3G一S15页岩与上 扬子地区下寒武统牛蹄塘组（！#1，)、上奥陶统五峰一下志留统 （〇3G - S1;页特征相似(表3)。

"#1?优质页岩横向上广泛分布，但是由于后期 遭受多期构 动的改造与 ，区内资料点揭
示厚度 大。

南京幕府面 度为23. 7#，区内仅有4 口井揭示该套泥页岩。

其中真武断裂带Z51井和X15井分别揭示泥页岩厚363 # 248 #，泰 上的S121井揭示暗色116 #，淮安地区NC1井揭示暗色泥页岩厚68 #，总体 反 一东台一带厚度最大，大于200 #;向、北西厚度逐 至50#左右。

暗色泥页
度变化趋势与该区沉积相与沉积格局一致，
南京一
第12卷第1期赵挺，等.下扬子北部地区下古生界页岩气形成条件• 15 •
镇江一南通一带为早古生代陆内裂谷盆地的中央台 地区（宁-巢台地），沉积厚度较薄。

03g—S ig优质页岩主要分布在滁州-南京- 扬州-泰州-盐城地区。

与上扬子地区上奥陶一下 志留统优质笔石页岩段对应的优质页岩在镇江-句容地区的ZK11井揭示有效厚度为46. 9 #。

N4井 揭示S ig底部页岩段含砂，其页岩厚度约54.6 #。

结合早志留世全区沉积格局及沉积相，推测S i g下 段富有机质泥页岩应主要分布于扬州-泰州-大丰一带，厚度小于100#。

(2)优质页岩层埋深。

！i?页岩在区内埋深比 较大。

据钻井、物探资料推测，该套页岩在盐城、金湖、高邮、海安等新生界深凹带地区埋深大于6 000 #。

在 扬州-镇江-扬中地区埋深约3 000 #，向东南至南通 一带埋深小于8 000#。

〇3G—S i g页岩埋深趋势与！i?页岩类似。

页 岩在盐城、金湖、高邮、海安等新生界深凹带地区埋深较大，其中在海安凹陷页岩埋深大于5 000 #。

在 新生界深凹带之间的低凸起部位埋深小于3 500 #，向至 带埋深小于 2 000 #。

表2页岩气综合评价标准数据表
评价分I
评价单因素
含气量/(#3TOC/%孔隙度/%硅质含量/%层理缝
I类%类
>4
2~4
>4
2 ~4
>6
4 ~6
>50
40 ~50
发育-极发育
较发育
m类 <2<22-4<40欠发育-较发育
表3上、下杨子地^下古生界页岩参数对比表
上扬子下扬子北部参数
"i，〇3G一Si;03G—Si5泥页岩厚度（最小-最大)/#i00 -25070. i -86.6i00-20054 T^C(最小-最大)/\i.65 -6.93/3.66i -7. i30.06-5. i i/2. 56i 5 ~4.7/2.53有机质类型I K%i型I I !(最小-最大)/\ 2.0 -3. 5 2. 42-2. 570.3-5.470.4-4.7
吸附气量(最小-最大)/(#3 .t-)i.0 -3.5 3.0-9. 63 2. 92-4. 64/3.8i.i8 ~1.32/1. 25孔隙度（最小-最大/平均)/\i. 17~8.61/4. 870.460.7~i.7/i.44脆性矿物含量/%8i59.59.456.4
!.5保存条件主[i2](图 i)。

四川盆地的页岩气勘探显示，宽缓型褶皱向斜部位页岩气井产气量相对较高。

目前发现的焦石坝、涪陵、丁山等页岩气田均位于四川盆地周缘的低 幅度构造带，另外，中扬子页岩气勘探有利区也位于 构造较为宽缓的川东北-大冶对冲带中。

因此，构 造变形弱且具有低幅度构造背景是页岩气有利保存 区优选的重要因素[i0]。

下扬子北部地区下古生界的构造变形改造主要 发生在以逆冲推覆运动为主的印支-燕山期和以伸 展拉张运动为主的喜山期。

其中，在印支-燕山期以前陆变形为主，自北西向南东依据构造变形样式和强度依次划分出根带、中带、锋带[i i-i5]。

根带变 形强烈，以逆冲叠瓦扇断层组合及紧闭、倒转褶皱为 特征；中带变形程度中等至强，由前后相互叠置的逆 冲推覆体构成；锋带变形较弱，以宽缓的褶皱为
在经历了印支-燕山期逆冲推覆之后，区内海 相中、古生界进入以拉张伸展运动为主的喜山期。

早期逆冲推覆的主干断裂大多发生反转，破坏强烈 的海相中、古生界逆冲推覆体沿着主断面回滑，其上 接受了中、新生界沉积[i6]。

这种经历印支-燕山期 强烈的逆冲推覆，喜山期又发生大幅度反转沉降的地区（如高邮、盐城、黄桥等地区），其页岩气保存条件较为不利。

强烈的抬升、大幅度的沉降会破坏页岩内部结构，加速其内部的吸附气、游离气的逸散。

反之，在印支-燕山期构造活动强度比较弱，且在喜 山期沉降较弱的地区更有利于页岩气的保存。

比如 对 带的 - 地 、中 - 地
都-东台逆冲推覆体南部的扬州-江都地区。

上述 地区于印支-燕山期变形较弱，之后在喜山期发生了微弱的沉降（图9)，是“印支-燕山期弱变形、喜
第12卷第1期
复杂油气藏
Comp lex H y drocarl)〇n R ese+oirs2019年3月
山期弱沉降”的保存有利区。

图7 南通-如皋地区埋藏史曲线
8页岩气勘探方向
上 过 总 “深 棚相优质
页岩是海相页岩气 的 #的保存条件是海相页岩气 产的关键”页气“二 ”理[6T]。

，在下 界两套优质页岩分布范围内，叠合“印支E燕山期 '期沉降”的保存有 ，同时考虑目前页岩气 的最优
埋深（小于8 555 #[6;])，优选下古生界页岩气勘探有 下。

页岩气勘探有利区为镇江-扬中、黄桥、南通-如东地区（图8)。

此有利区内页岩层
厚度为100 m左右，埋深2 500 ~ 3 000 m。

有利区位 于对 带，其海相中、界 度 ，以 的 主。

印支-燕山期 ，期沉 ，区内断裂不发育，保存条件。

地 ：缓，大分地原，靠近长江，水系发育。

域沉积相、钻井资料推测，〇3G—S15页
主要分布于滁州-南京一-泰州-盐城一带。

〇3G—S15页气有 -扬中、泰
带（图5)。

其中，泰有于江都-东台推覆体下盘的 原地体中，-扬中有 于对带中。

这两个地区海相中、界 度较，且上的中、新界厚度均小于500 m，其支-燕山期，期沉 ，保存条件有。

有利区大部分 原地带，地 ，区内页岩埋深2000 ~3000m。

-扬中、泰有与城市居住区重叠，增 难度。

4结论
(1)下扬子北部地区下古生界主要发育！1?、〇3G—S15两套页岩层系。

其中，！1?下段、〇3G—S15底部为优质页岩层段。

！1?优质页岩有机碳含
量 3.42%，脆性矿物含量59.4%，中 ：缝比较发育，吸附气含量平均3.78 m3/t，在下扬子 北部地 有分布，其厚度约50~200m;〇3G*S1g
优质页岩有机量 3.64%， 1.22%，脆
性矿物含量56.4%，吸附气含量平均1.25 m3/t，主 要分布于滁 - 京 - - 泰 - 城 带，
度约 50 ~ 100 m。

(2)页 分布、页岩成熟度、保存条件、
埋深等因素优选出下 北部地区页岩气 有利区。

其中，！？有利区分布于镇江-扬中、黄桥、南 通-如东地区，区内！1?优质页岩厚度约100m，构
，页岩埋深 2 500 ~ 3 000 m;O3G—S15有 分布于 -扬中、泰州地区，位于O3G—S15
页岩沉积有利相带中，优页岩厚度小于100m，区 内构 ，页埋深 2 000 ~ 3 000 m。

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