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中上扬子区下志留统页岩气勘探潜力_张海全

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上扬 子区 下志留统 页岩 勘探 潜力 张海全
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张 海全,等:中上扬子区下志留统页岩气勘探潜力第 32 卷 第 4 期中上扬子区下志留统页岩气勘探潜力张海全1,余 谦1,李玉喜2,闫剑飞1,刘 伟1,门玉鹏1,杨 平1( 1. 成都地质矿产研究所,成都 610081; 2. 国土资源部油气资源战略研究中心,北京 100034)摘 要 :中上扬子区志留系龙马溪组是在局限的浅海环境下发育的一套优质烃源岩,尤以川南 、川北及渝东南 —黔北几个沉积中心黑色页岩最为发育,厚度大 、有机质含量高 。川南及川北地区干酪根类型以 Ⅰ 型为主,有机质成熟度为高成熟中晚期,以生成裂解气 东南 —黔北地区干酪根类型以 Ⅱ1型为主,有机质成熟度为过成熟,以生成干气为主 。通过分析这几个地区该套地层的有机地球化学参数及钻遇该层位井的录井资料,借鉴北美地区页岩气勘探实践,认为中上扬子区志留系龙马溪组具有形成页岩气气藏的有利条件 。建深 2 井在龙马溪组见到了气测异常及多个异常压力带,这些都显示了中上扬子区龙马溪组页岩气巨大的勘探潜力 。关键词 :中上扬子地区;龙马溪组;页岩气;岩相古地理;有机碳含量文章编号: 1001-3873( 2011) 04-0353-03 中图分类号: 献标识码: 布范围广,厚度大,以吸附 、游离或溶解状态赋存于这些泥页岩中的天然气资源量巨大 。南方志留系龙马溪组是一套富含有机质的页岩气潜在勘探层,据文献[ 1],四川盆地仅志留系龙马溪组页岩气资源量就可达 012~012本文通过分析龙马溪组沉积期构造岩相古地理及地层的地球化学特征,为今后页岩气勘探部署提供有利证据 。1 地质背景( 1)地层分布 中上扬子区下志留统在不同地区命名不同(图 1),其特点如下 。龙马溪组( 主要分布在中上扬子台地区,下部为富含笔石的黑色碳质页岩,上部为灰绿 100~1 500 主要分布在湖北通山一带,下部为碳质 、硅质岩,上部为黄绿色泥质岩夹粉砂岩,厚250~1 400 主要分布在雪峰山浅海区,该组下部一 、二段相当于台地区龙马溪组,第一段岩性为黑色碳质粉砂质板岩 、黑色含碳质板岩及薄层硅质岩,风化后呈紫红 、灰白色;第二段岩性为深灰 、青灰 厚层状浅变质细砂岩 、粉砂岩夹板岩 、粉砂质板岩,厚度大于 1 000 2010-11家专项 “中国重点地区页岩气资源潜力及有利目标区优选 ”作者简介:张海全( 1981),男,四川德阳人,硕士,石油地质,( 0282 卷 第 4 期 新 疆 石 油 地 质 32, 8 月 2011图 1 中上扬子区早志留世岩相古地理碳质页岩板块俯冲边界浅海碎屑岩砂质页岩页岩粉砂质页岩复理石建造 钙质粉砂岩古陆隆起区 推测隆起区斜坡陆架潮坪盆地相边界岩性边界跳相边界推测岩相边界 黑色页岩等值线, 010020010020重庆安康常德长沙南阳漯河荆门岳阳新 疆 石 油 地 质斑鸠关组( 主要分布在秦岭浅海,岩性为黑色 、灰黑色碳质板岩 、碳质硅质板岩,厚 300~600 m.( 2)沉积环境 下志留统龙马溪组沉积时,中上扬子区总体为一局限的浅海环境,沉积相及地层厚度受川中隆起 、黔中隆起和汉南古陆的控制 。该时期发育多个沉积 要沉积一套富含黄铁矿颗粒和笔石生物的碳质页岩 、粉砂质页岩层,地层分布广 、厚度大,有机质丰富,具有良好的页岩气勘探潜力;黔中隆起边缘龙马溪组主要发育潮坪相,沉积一套灰 厚层状粉砂岩及泥质粉砂岩,砂质含量明显增多,发育有波状层理 、脉状层理和波痕 。扬子北缘斑鸠关组发育在斜坡 页岩夹粉砂质页岩组合,岩性微变质 。高家边组发育在浅海陆棚环境,早期受波浪影响较弱,为一静水还原环境,后期波浪作用明显,砂质含量有所增加 。周家溪组沉积于大陆边缘次深海环境,为一套厚达千米的浊积岩建造,主要接受来自雪峰山隆起和华夏板块的物源 。( 3)盆地演化及构造控制 下志留统龙马溪组沉积期是中国南方挤压最强烈的时期,随着扬子板块东南缘前陆隆起带不断向扬子克拉通盆地推进,中上扬子区此时为前陆隆起之后的隆后盆地,古地理轮廓及沉积特征均发生了明显变化,沉积和沉降速率由前陆隆起带前渊向稳定克拉通盆地逐渐变小 。早志留世加里东构造运动在中上扬子区的强烈表现影响了龙马溪组黑色页岩沉积及厚度分布 。受华夏板块向扬子板块推挤作用的影响,扬子克拉通基底发生了构造掀斜,总体表现出不均衡的海平面升降效应,呈现南高北低,海水逐渐向北 、向西变深 。这主要为黔中 得原形盆地收缩变深[2]。( 4)页岩分布 页岩气的大规模发育需要足够的储集空间,页岩厚度越大,其生成和滞留的气体也就越多 。页岩气藏中页岩厚度一般应在有效排烃厚度以上[3],根据美国页岩气藏页岩厚度的分布看,形成工业性页岩气藏的页岩厚度一般在 20 m 以上 。从地层岩性分布看,中上扬子区志留系黑色页岩层主要发育在龙马溪组下部 。其中以川中威远 —黔北一线黑色页岩最发育,黑色页岩厚度基本都大于 20 m,最高可达300 m 左右;渝东北 —鄂西及鄂北神龙架 —南漳一线黑色页岩层也很发育,厚度可达百米;川北及鄂东通山地区志留系下部均发育几十米厚的黑色页岩 。不同地区黑色页岩中物质成分也略有差异,川中 —黔北地区页岩中砂质含量要低些,含少量钙质,湘西北 —鄂东地区黑色页岩中砂质含量有所增加 。2 有机地球化学特征( 1) 有机碳含量 在生产率和有机质输入不改变的情况下,有机碳含量的分布常与地层的沉积速率和成熟度有关 。沉积速率的增加,地层的埋深增大,使得地层的成熟度增大,有机质含量减少 。研究区湘北 、鄂东等地,龙马溪组的沉积厚度可达近千米,碎屑物含量较高,黑色页岩层厚度较薄,有机碳含量约 1%;川南 、川北 、渝东南 —黔北等沉积中心,地层的沉积速率较低,黑色页岩发育厚度较大,有机碳含量约为 8%. 这些地区由于陆源物质输入较少,盆地为欠补偿沉积,使得有机碳含量有所增加 。( 2) 有机质类型 中上扬子地区龙马溪组黑色页岩与北美页岩气藏页岩的有机质类型相同,以 Ⅰ 型和Ⅱ1型为主[4在不同的沉积中心,其有机质类型略有不同:渝东南沉积中心龙马溪组页岩干酪根类型以 Ⅰ型为主,干酪根碳同位素值为 平均为 川南地区干酪根类型以 Ⅰ 型为主,腐泥组含量较高,缺乏镜质组 、惰质组和壳质组[7];黔北道真平胜剖面龙马溪组黑色页岩干酪根类型以 Ⅱ1型为主,干酪根碳同位素值为 平均为 川北地区龙马溪组干酪根类型以 Ⅰ 型为主,干酪根同位素值为 平均为 表 1) 。龙马溪组黑色页岩有机质类型对页岩气有很强的吸附能力,而目前具有商业价值的页岩气藏有机质类型主要以 Ⅰ -Ⅱ1型为主[8, 9]。( 3) 成熟度 成熟度与有机碳含量是决定源岩产气能力的重要变量 。不同演化阶段下页岩的成熟度对指导页岩气的勘探有重要的作用 。据前人研究,中上扬子地区志留系龙马溪组页岩有机质成熟度( 均在 上,其中页岩最为发育的威远 —泸州一线,平均为 川北地区 平均为 黔北道真一线 表 1) 。总体上,川南 、川北地区龙马溪组烃源表 1 中上扬子区龙马溪组黑色页岩有机地球化学特征有机质成熟度( %)δ13‰)2( mg/g)氯仿沥青10机碳含量( %)6( 7)6( 5)3( 7)10~7)33~5)6~1 332285( 7)3( 7)2( 5)1( 7)- 7)- 5)- 7)7( 7)5( 5)5( 7)注:6( 7)为最小值 —最大值平均值(样品数 )354· ·张 海全,等:中上扬子区下志留统页岩气勘探潜力第 32 卷 第 4 期岩有机质热演化处于高成熟的中晚期,以生凝析油 渝东南 —黔北地区烃源岩成熟度较高,有机质热演化基本处于过成熟阶段,以生干气为主 。中上扬子地区龙马溪组烃源岩有机质成熟度均在页岩气的 3%上限之内,是页岩气藏形成较为有利的区域[1]。不同地区烃源岩演化程度的差异,可能预示着今后在中上扬子不同地区可能会发现不同成因类型的页岩气 。3 页岩气勘探的可能性龙马溪组黑色页岩在中上扬子地区广泛发育,尤其是川南 、川北 、渝东南 —黔北等沉积中心黑色页岩厚度大,有机质含量高,厚度可达 50~300 m,有机碳含量约 8%. 由于埋藏深度的差异,川北 、川南地区龙马溪组有机质演化程度略低,渝东南 —黔北地区较高,约为 总体看,龙马溪组烃源岩尚处于高成熟晚期 —过成熟早中期 。根据研究者对岩有利的评价标准,中上扬子地区不论从页岩的有机质含量 、有机质成熟度及厚度各方面都满足产生页岩气的条件 。由于烃源岩排烃为幕式排烃,厚度越大排烃越难,泥岩中常形成一个或多个异常压力封存箱 。这些压力封存箱在抑制生烃的同时,又阻挡了生成烃类的散失,部分油气储存或游离在泥岩的孔隙中 。如渝东南 —鄂西地区建深 2 井,录井过程中在龙马溪组泥质岩中发现大量的烃类成分,局部见油气显示 。在划分出的 3 个异常压力封存箱中,烃类成分含量较高,有很好形成页岩气的可能性 。4 结束语中上扬子地区龙马溪组黑色页岩如果仅从有机碳含量 、成熟度和页岩厚度等形成页岩气的基本条件看,与北美地区页岩气藏中页岩相近,而且在局部地区还可见油气显示,说明在龙马溪组黑色页岩中勘探出工业性页岩气的前景较乐观 。由于龙马溪组页岩演化程度普遍较北美页岩高,干酪根多已进入干气演化阶段,今后的研究重点可以向地层厚度大,演化程度略低些的川南地区部署,相信会在龙马溪组黑色页岩中有所突破 。参考文献:[ 1] 王社教,王兰生,黄金亮,等 . 上扬子区志留系页岩气成藏条件[ J] . 天然气工业, 2009, 29( 5): 45-50.[ 2] 张海全,许效松,余 谦,等 . 扬子板块西北缘晚奥陶 J] . 石油天然气学报, 2010, 32( 2): 43-47.[ 3] 陈更生,董大忠,王世谦,等 . 页岩气藏形成机理与富集规律初探[ J] . 天然气工业, 2009, 29( 5): 17-21.[ 4] J] 2007, 91( 4): 535-549.[ 5] M, J, E, et of as J] .2007, 91( 4): 475-499.[ 6] J, , J, et of J] . 2007, 91( 4): 501-521.[ 7] 戴鸿鸣,黄东,刘旭宁,等 . 蜀南西南地区海相烃源岩特征与评价[ J] . 天然气地球科学, 2008,19( 4) :503-508.[ 8] 张林晔,李 政,朱日房,等 . 页岩气的形成与开发[ J] . 天然气工业, 2009, 29( 1): 124-128.[ 9] 江怀友,宋新民,安晓璇,等 . 世界页岩气资源勘探开发现状与展望[ J] . 大庆石油地质与开发, 2008, 27( 6): 10-as . 10081, 2. , 00034, of is a of in of to is of in is by of is in of is of in to is by to in as as it is of to of in in in ·
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