上扬子区志留系页岩气成藏条件

3本文为中国石油天然气集团公司科技攻关项目(2008B 20502)的部分成果。

作者简介:王社教,1965年生,高级工程师,博士;现主要从事新能源与可再生能源以及非常规油气资源的研究工作。地址:(100083)北京市学院路20号910信箱。电话:(010)62098479。E 2mail :wsj @

上扬子区志留系页岩气成藏条件3

王社教1　王兰生2　黄金亮1　李新景1　李登华1

1.中国石油勘探开发研究院

2.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院

王社教等.上扬子区志留系页岩气成藏条件.天然气工业,2009,29(5):45250.

摘　要　广泛分布于中国南方上扬子地区的志留系为一套静水、缺氧环境下沉积的良好烃源岩,尤以四川盆地的下志留统龙马溪组黑色笔石页岩最为发育。从该套地层的有机地化参数、四川盆地南部长宁构造新完钻的页岩气浅井的分析测试数据看,龙马溪组有机质丰度高、成熟度较高、微裂缝发育、埋深适中,具有形成页岩气藏的优越条件。川东石柱—鄂西利川、川南泸州和川北镇巴地区的页岩有机碳含量大于2%,平均厚40～80m ;泸州—宜宾—自贡地区,黔中麻江—瓮安、川东南的秀山、松桃及湘西吉首地区,页岩的成熟度多小于3%;阳深2、阳63、阳

9、付深1、隆32、太15等探井,在钻遇志留系页岩层段时均见到气测异常、气侵、井涌现象,长芯1井也证实了浅层

志留系页岩气的存在,页岩气含量平均为0.15m 3/t ;野外和岩心观察该套页岩微裂缝发育,岩矿组成显示石英和方解石含量较高,表明该区页岩脆性的特征;采用体积法初步估算的四川盆地及邻区龙马溪组页岩气资源量为4.0×1012～12.4×1012m 3,显示了该区页岩气巨大的勘探潜力。

关键词　中国　上扬子地区　四川盆地　志留纪　页岩气　成藏条件 DOI :10.3787/j.issn.100020976.2009.05.009

0　引言

近年来,页岩气成为我国非常规油气资源领域研究的热点,究其原因,一是我国天然气产业步入快速发展阶段,包括常规与非常规天然气如煤层气、页岩气、致密砂岩气引起了广泛重视;二是美国已成功进行了页岩气商业开发[1];三是页岩气资源量巨大,我国页岩气资源预计可达100×1012m 3,勘探潜力巨大。但直至现在,我国仍未全面开展页岩气的基础研究,更谈不上页岩气勘探开发技术的研发和开发试验。基于目前的现状,众多学者撰文呼吁重视页岩气新领域,加强页岩气的基础研究,加快页岩气的勘探和开发步伐。

依据前期国外页岩气勘探开发现状的认识、四川盆地及邻区志留系页岩的研究和中国石油勘探开发研究院资源规划所于2008年11月在四川盆地长宁构造钻探的第1口页岩气井浅井———长芯1井样品实验数据结果,着重探讨上扬子地区志留系页岩气的成藏条件,分析该区志留系页岩气的勘探潜力。

1　上扬子地区区域地质特征

1.1　沉积与地层分布

上扬子地区志留系发育有下志留统龙马溪组(S 1l )、石牛栏组(S 1s )和中志留统韩家店组(S 2),其

中最为发育的是下志留统龙马溪组。因此,笔者将重点围绕下志留统龙马溪组进行页岩气成藏地质条件的分析。

上扬子地区的志留系页岩,主要发育在四川盆地,出露于盆地边部的川东南、大巴山、米仓山、龙门山及康滇古陆东侧。盆地内部仅在华蓥山有出露,威远、泸州和达州地区少数深井揭穿志留系,一般埋深2000～4000m 。乐山、成都及川中龙女寺一带因后期抬升遭受剥蚀而大范围缺失志留系。四川盆地龙马溪组存在2个生烃中心:一是以万县—石柱为中心的川东生烃凹陷;另一生烃中心则分布于自贡—泸州—宜宾一带,即川南生烃中心。

志留系虽然全区分布稳定,但由于受区域构造变化和沉积环境的影响,局部地区的志留系的分布

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54・第29卷第5期 天　然　气　工　业 地质与勘探

仍有一定的差异。威远地区的威2井—威4井—自

深1井—阳深1井—长宁双河(地面剖面),志留系由北向南呈增厚的趋势。威远地区由于乐山—龙女寺古隆起抬升,致使志留系大部分遭受剥蚀,如威2井仅残存龙马溪组黑色页岩25m ,其上直接覆盖下二叠统;威4井龙马溪组残厚不足200m ,其上亦直接覆盖下二叠统;到自深1井,虽然龙马溪组保存完整,但中志留统韩家店组残厚不足100m ,且直接与下二叠统接触;到阳高寺构造带的阳深1井,志留系除韩家店组受一定程度剥蚀之外,龙马溪组及石牛栏组保存完整,尤其龙马溪组厚超500m ,50%以上地层为黑色笔石页岩及碳质页岩,是形成页岩气藏的有利层位;到川南直接与黔北接壤的长宁构造,志留系更是十分发育,且保留亦较完整,总厚超1200m ,其中韩家店组600m ,石牛栏组300m ,页岩最为发育的龙马溪组200m ,黑色页岩及碳质页岩十分发育(见图1)。该照片摄于长宁构造西部双河高点的葡萄泉志留系剖面,较完整地展示了本区下志留统龙马溪组页岩发育状况及其分布的连续性和稳定性。

图1　四川双河葡萄泉龙马溪组页岩地面露头照片

综上所述,上扬子地区志留系为一套深水还原

环境沉积的地层,分布广泛,尤以四川盆地最为发育。在四川盆地,志留系主要出露于盆地边部,且相对稳定,川南长宁、川东涪陵地区发育最为完整。盆地腹部,乐山—龙女寺一线以西北,由于后期构造抬升剥蚀而缺失。全盆地下志留统龙马溪组一般厚200～600m ,属笔石页岩相沉积,且富含黄铁矿和有机质,是一套页岩气藏形成的最有利层位。1.2　埋深 川南地区下志留统龙马溪组顶界埋深等值线分布于2000～4000m 之间,其中,威远以西的局部范围内,龙马溪组顶界埋深浅于2000m ;内江—隆昌—泸县—长宁以北西区块及璧山—阳63井区—合江—江津所辖区块埋深3000m 以浅;合川—铜梁—荣昌—内江—安岳所辖区块及江安—合江—赤水所辖区块埋深3000～4000m 。 由于该区龙马溪组厚一般为300～500m ,且该组黑色页岩主要分布于下部,并与上奥陶统五峰页岩连续过渡。因此,该区龙马溪组页岩气藏的开发钻井深度应在2500～4500m 之间。虽然威远以西局部地区埋深2000m 以浅,但由于受古隆起抬升剥蚀的影响,龙马溪组页岩厚度也部分受到影响。因此,该区龙马溪页岩最经济有利的探区应是内江—隆昌—泸县—长宁以北西区块及璧山—阳63井区—合江—江津所辖区块。该区块龙马溪组顶界埋深3000m 以浅,勘探该组下部黑色页岩气藏深度一般在3000～3500m 之间。

2　志留系有机地球化学特征

2.1　烃源岩厚度与分布

志留系优质烃源岩主要发育于下志留统龙马溪组[2],该组一般厚200～400m ,川东石柱最厚656m 。该剖面下部笔石页岩尤为发育,TOC 含量为2%～6.7%,其中,TOC >2.0%的黑色页岩厚达115m ;TOC >3.0%的黑色页岩厚30m 。这是四川

盆地下志留统龙马溪组黑色页岩最为发育的地区。 图2是四川盆地及其邻区下志留统龙马溪组TOC

>2.0%的黑色页岩累计厚度分布图。由图2

图2　四川盆地及其邻区龙马溪组TOC >2.0%页岩厚度图

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64・地质与勘探 天　然　气　工　业 2009年5月