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重庆及其周缘地区下古生界页岩气成藏条件及有利区预测

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重庆 及其 周缘 地区 下古生界 页岩 气成藏 条件 有利 预测
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第 19卷 第 2期2012年 3月地学前缘 (中国地质大学 (北京 );北京大学 )Earth Science Frontiers(China University of Geosciences(Beijing);Peking University)Vol.19No.2Mar.2012http://www.earthsciencefrontiers.net.cn 地学前缘,2012,19(2)收稿日期 :2012-01-13;修回日期 :2012-03-16基金项目 :国家自然科学基金项目 “页岩气聚集机理与成藏条件 ”(40672087)、“风化作用对我国南方页岩含气性影响定量研究 ”(41102088);国家专项 “全国油气资源战略选区调查与评价 ”(2009GYXQ-15)作者简介 :龙鹏宇 (1985—),男 ,硕士 ,从事非常规天然气地质和油气成藏机理研究工作 。E-mail:longpengyu@163.com重庆及其周缘地区下古生界页岩气成藏条件及有利区预测龙鹏宇1,2,3,张金川4,李玉喜5,唐玄4,程礼军1,2,3,刘珠江4,韩双彪41.国土资源部页岩气资源与勘查技术重点实验室(重庆地质矿产研究院 ),重庆4000422.重庆市页岩气资源与勘查工程技术研究中心(重庆地质矿产研究院 ),重庆4000423.油气资源与探测国家重点实验室重庆页岩气研究中心,重庆4000424.中国地质大学(北京 )能源学院 ,北京1000835.国土资源部 油气资源战略研究中心,北京100034LongPengyu1,2,3,Zhang Jinchuan4,Li Yuxi 5,Tang Xuan4,Cheng Lijun1,2,3,Liu Zhujiang4,Han Shuangbiao41.Key Laboratory for Shale Gas Resource &Exploration,Ministry of Land and Resources,Chongqing Institute of Geology and MineralResources,Chongqing400042,China2.Chongqing Engineering Research Center for Shale Gas Resource &Exploration,Chongqing Institute of Geology and Mineral Re-sources,Chongqing400042,China3.Chongqing Shale Gas Research Center of State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting,Chongqing400042,China4.School of Energy Resources,China University of Geosciences(Beijing),Beijing100083,China5.Oil &Gas Strategy Research Center of Ministry of Land and Resources,Beijing100034,ChinaLongPengyu,ZhangJinchuan,Li Yuxi,et al.Reservoir-formingconditions and strategic select favorable area of shale gas inthe Lower Paleozoic of Chongqingand its adjacent areas.Earth Science Frontiers,2012,19(2):221-233Abstract:The paper primarily studied geological background of organic-rich shale and its distribution charac-teristics,reservoir-forming conditions of shale gas and potential favorable areas of shale gas reservoir develop-ment.The study started from basic data such as the field surface outcrops,underground core and typical pro-file,and by the analysis of the reservoir-forming conditions of shale gas in the lower Paleozoic of Chongqingand its adjacent,and using comprehensive information method,the favorable areas for shale gas reservoirswere predicted.The results indicate that the Qiongzhusi Formation of Lower Cambrian system organic-richshale,Wufeng Formation of Upper Ordovician system and Longmaxi Formation of Lower Silurian system or-ganic-rich shale in the study area were characterized by wide distribution,great thickness,buried moderately,good organic type,high organic content,high organic thermal evolution degree and high hydrocarbon poten-tials.The shale is rich in brittle minerals,with great quantity of matrix micro-pore and cracks,and good reser-voir conditions,which offered sufficient accumulated space and migration pathway for shale gas.The result ofisothermal adsorption simulate test and wel site desorption test showed that the two sets of black shale al havestrong ability and high performance of gas adsorption.The widespread multi-stage gas shows of many welsdriled in the black shale strata in this area indicated the great potential of shale gas.In a word,the tectonic e-volution characteristics and geological conditions in this area are similar to the typical shale gas basins in East-ern America,and the study area is a favorable and prospective place for shale gas exploration,having lots ofadvantages for forming shale gas reservoir.Keywords:Lower Paleozoic;Chongqing and its adjacent areas;shale gas;organic-rich shale;conditions of ac-cumulation;favorable area摘要 :从野外地表露头 、井下岩心及典型剖面等基础资料出发 ,以富有机质页岩形成地质背景及其展布特征 -页岩气成藏条件 -有利区预测为主线 ,对重庆及周缘地区下古生界页岩气成藏条件进行分析 ,并采用222     龙鹏宇,张金川 ,李玉喜 ,等 /地学前缘 (Earth Science Frontiers)2012,19(2)http://www.earthsciencefrontiers.net.cn 地学前缘,2012,19(2)综合信息叠合法对该区有利区进行预测 。指出研究区下寒武统筇竹寺组和上奥陶统五峰组 —下志留统龙马溪组两套富有机质页岩普遍发育 ,分布广 ,厚度大 ,埋藏适中 ,有机质类型好 ,有机质含量高 ,具有充足的储集空间和运移通道 ,并且等温吸附模拟和现场解析实验也表明 ,这两套页岩均具有较强的气体吸附 、较好的含气性能 ;多口井钻遇黑色页岩段气显异常普遍 ,也为页岩气的存在提供证据 。总之 ,该区与美国东部典型页岩气盆地有诸多地质可比性 ,具有形成页岩气藏的有利地质条件 ,是页岩气勘探研究值得关注的重要领域 。关键词 :下古生界 ;重庆及其周缘 ;页岩气 ;富有机质页岩 ;成藏条件 ;有利区中图分类号 :P618.130.21文献标志码 :A文章编号 :1005-2321(2012)02-0221-13图1 研究区平面示意Fig.1 Sketch map of the study area页岩气是指赋存于富有机质页岩及其夹层中以吸附及游离状态为主要存在方式的烃类气体聚集[1]。页岩既是源岩 ,也是储层 ,属于 “连续型 ”天然气成藏组合 。自生自储 、原地成藏 、吸附作用机理 、低孔超低渗 、聚集规模巨大和生产周期长是页岩气的重要地质特征[1]。全球页岩气资源非常丰富 ,主要分布在北美 、中亚和中国等地区 ,而美国是最早实现页岩气商业开发和利用的国家[2-5]。据统计 ,2009年美国页岩气产量超过900亿方 ,较2008年增长了80%。美国页岩气工业性开发的巨大成功激起人们对页岩气资源的广泛关注 ,尤其对我国重庆及其周缘地区下古生界页岩气资源产生极大兴趣 。该区将是我国页岩气勘探开发有所突破的最有利区域之一 。为了更好揭示研究区页岩气成藏条件和预测有利勘探区域 ,近年来 ,通过对区内地表露头 、井下岩心及典型剖面进行实地调查 ,并对井下岩心进行现场解吸和对野外样品进行室内实验分析 ,认为该区下古生界下寒武统筇竹寺组和上奥陶统五峰组 —下志留统龙马溪组两套富有机质页岩具有较好的页岩气成藏条件 。1 研究区地质背景重庆及其周缘地区位于四川盆地川南中低缓构造带 、川东高陡构造带和川东北高陡构造带[6],包括泸州 —宜宾 —毕节 、綦江 —遵义 、涪陵 —恩施 —秀山 、巫溪 —城口等区块 ,总面积约114 365km2(图1),主体位于四川盆地南部和东部有利的天然龙鹏宇 ,张金川 ,李玉喜 ,等 /地学前缘 (EarthScience Frontiers)2012,19(2)223 http://www.earthsciencefrontiers.net.cn 地学前缘,2012,19(2)气富集带上 。在演化过程中先后历经了多期次改造 ,具有早期沉降 、晚期隆升 ,沉降期长 、隆升期短的特点[7-8];早期主要在深水陆棚和热水深水陆棚区带发育下寒武统筇竹寺组富有机质页岩 ,而上奥陶统五峰组 —下志留统龙马溪组富有机质页岩受控于海湾深水陆棚沉积相体系 ,形成于闭塞 、半闭塞滞留海盆环境 ,为一套浅水-深水陆棚相沉积[7,9]。纵向上形成的以筇竹寺组和五峰 —龙马溪组为主的两套富有机质页岩 (图2),是该区下古生界页岩气勘探的主要目的层位 。图2 研究区地层综合柱状图Fig.2 The comprehensive stratigraphic column of the study area2 生烃条件2.1 含气页岩及其分布有效页岩的厚度 、埋深及分布面积控制着页岩气的经济效益 ,根据页岩厚度及展布范围可以判断页岩气聚集边界和资源潜力 。筇竹寺组岩性以黑色碳质页岩 、碳硅质页岩和深灰 黑 色 粉 砂 质 页 岩 为 主 ,现 今 埋 深 在500~6 000m(表1)。区内形成了川南和渝东鄂西 湘西两个页岩发育中心 ,总体分布稳定 ,厚度较大 ,一般为35~230m,大部分地区超过100m(图3)。川南的 资 阳 —自 贡 —宜 宾 —威 信 一 带 厚 度 最 大 达230m,渝 东 北 的 城 口 —巫 溪 一 带 厚 度 最 大 达210m,黔北的金沙 —江口 —松桃一线以南厚度为40~140m,总体表现为从北西向南东增厚的趋势 。渝东 鄂 西 的 利 川 —恩 施 —鹤峰一带厚度最大达200m,一般超过80m(图4)。这套页岩中 、上部常伴生硅质岩结核体 (图5a),自上而下 ,颜色由深灰变为黑色 ,页理逐渐发育 ,有机质含量增加 (图6)。有机质含量较高的页岩主要发育于底部 ,有时伴生黄铁矿结核及锰矿等 (图5b、5c),具有较强的生烃潜力[10]。五峰 —龙马溪组岩性主要为深灰 黑色页岩 、硅质页岩 、钙质页岩 、含粉砂质页岩及碳质页岩 ,埋深在300~4 000m(表1)。区内主体呈北东向带状分布 ,东部和南部地区最为发育 ,厚度大 ,一般为50~220m,且连续稳定分布 (图7)。其中 ,渝东鄂西的 利 川 —石 柱 —武 隆 —彭 水 一 带 厚 度 为60~220m,黔东北的道真 —德江一带厚度均大于80m,川南的自贡 —宜宾 —泸州一带厚度为60~200m,綦江观音桥剖面实测黑色页岩厚度为120m,长宁双河剖面为163m(图8)。自上而下 ,颜色加深 ,砂质含量逐渐减少 ,有机质含量增加 (图6)。整套页岩普遍含粉砂质 (图5d),底部微含钙质多含硅质 ,黄铁矿较丰富 ,多呈星散状或结核体分布 (图5e)。这套地层主要以产浮游生物笔石为特征 ,可富集成笔石页岩 (图5f),局部见骨针 、放射虫等硅质生屑 。不同阶段构造运动的表现形式具有地区差异性 ,尤其印支期以来不同地区的抬升与沉降 、剥蚀与沉积差异性明显 ,从而引起海相含气页岩层系在纵横向上分布具有明显差异性 。从典型地层剖面和老井资料分析认为 ,筇竹寺组富有机质页岩在川南的宜宾 —泸州 ,黔北的金沙 —江口 —岑巩 —松桃一线以南 ,渝东南的秀山 —酉阳 ,渝东北的城口和湘鄂西的龙山 —花 垣 —咸 丰 —利 川 等 地 区 较 为 发 育 (图4)。五峰 —龙马溪组富有机质页岩主要分布于川南的宜宾 —泸州 、川东南的南川 —綦江 ,渝东的石柱 —涪陵 ,渝东南的武隆 —彭水 —黔江 ,鄂西的利川 —咸丰 —来凤及黔北的道真 —德江一带 (图8)。2.2 有机质类型及含量有机质类型及含量是页岩气聚集的重要控制因素之一 ,不仅控制着页岩的物理化学性质 ,而且在一定程度上控制着页岩弹性和裂缝发育程度[12],更重要的是控制着页岩含气量 。筇竹寺组有机碳含量一般在0.04%~14.3%,平均3.2%。平面上 ,有机碳含量高值区主要位于沉积中心 ,即川南 、渝东南湘西 —渝东鄂西和黔东北224     龙鹏宇,张金川 ,李玉喜 ,等 /地学前缘 (Earth Science Frontiers)2012,19(2)http://www.earthsciencefrontiers.net.cn 地学前缘,2012,19(2)表 1各分区含气页岩基本地质特征Table 1 Basic geological features of organic-shales地区埋深 /m 厚度 /mw(TOC)/% Ro/%C1q  O3w-S1l  C1q  O3w-S1l  C1q  O3w-S1l  C1q  O3w-S1l川南 3000~5 500 1 500~3 50075~23011055~200801.1~7.243.251.44~4.273.172.62~3.533.102.01~3.82.84黔北 1000~3 000 500~2 00030~1809220~160450.04~14.34.560.25~6.161.791.29~5.52.881.6~2.532.08渝东南 湘西 1000~2 500 <1 50060~2069017~74450.52~7.592.660.12~7.971.521.6~3.552.852.19~3.362.63渝东 鄂西 2000~6 000 500~4 0000~2007830~220750.28~4.322.030.26~7.563.042.26~4.33.321.56~4.32.65渝东北 500~4 000 300~3 50060~21111020~55381.86~11.84.951.16~5.243.002.22~4.22.981.04~3.92.30注 :分数线下数值为平均值 。图3 筇竹寺组富有机质页岩区域对比剖面图Fig.3 Regional comparison profile of organic-rich shale in Qiongzhusi Formation图4 筇竹寺组黑色页岩等厚图Fig.4 The isopach map of Qiongzhusi Formation black shale龙鹏宇 ,张金川 ,李玉喜 ,等 /地学前缘 (EarthScience Frontiers)2012,19(2)225 http://www.earthsciencefrontiers.net.cn 地学前缘,2012,19(2)图5 下古生界泥页岩地表露头和井下岩心照片Fig.5 Pictures of surface outcrops and underground core in the Lower Paleozoica—渝东北城口筇竹寺组中上部黑色页岩伴生硅质岩结核体 ;b—黔东北松桃松浅1井筇竹寺组黑色碳质页岩含黄铁矿 ;c—渝东北城口筇竹寺组黑色碳质页岩伴生菱铁矿结核 ;d—渝东南彭水渝页 1井龙马溪组岩心 (砂泥互层 );e—渝页 1井龙马溪组底部岩心 (黄铁矿结核 );f—渝东北巫溪田坝龙马溪组底部黑色碳质含笔石页岩 。图6 丁山1井下古生界烃源岩剖面TOC含量分布图(据秦建中等 ,2009[11],修改 )Fig.6 The Lower Paleozoic source rock TOC content distribution profile in wel Dingshan-1图7 五峰 —龙马溪组富有机质页岩区域对比剖面图Fig.7 Regional comparison profile of organic-rich shale in Wufeng and Longmaxi Formations地区 ,平均有机碳含量均大于2.5%,其他大部分地区也均大于2.0%(图9,表1)。纵向上 ,张家界大庸剖面实测有机碳含量为2.04%~14.3%,平均7.73%。渝 东 北 大 枞 树 剖 面 实 测 为1.33%~7.31%,平均3.7%;有机质类型均属腐泥型 ,即Ⅰ型 ,以海洋菌藻类为主的生源组合 ,其原始组分属富氢 、富脂质 ,具较强生烃潜力[13-14]。五峰 —龙马溪组有机碳含量一般在0.12%~7.97%,平均2.37%(表1)。高值区同样位于沉积中心 ,如川南的珙县 —泸州 —古蔺 、渝东鄂西的彭水 —石柱 —利 川 —恩 施 一 带 有 机 碳 含 量 均 大 于2%,其中 ,石柱复向斜实测有机碳含量为2.06%,川南观音桥和黔西北习水良村剖面最大可达8%(图10)。纵向上 ,来凤高罗 —当阳坪剖面实测有机碳含量为1.73%~3.12%,平均2.46%。渝东南渝页1井为0.15%~2.99%,平均2.19%。长宁 —珙226     龙鹏宇,张金川 ,李玉喜 ,等 /地学前缘 (Earth Science Frontiers)2012,19(2)http://www.earthsciencefrontiers.net.cn 地学前缘,2012,19(2)图8 五峰 —龙马溪组黑色页岩等厚图Fig.8 The isopach map of Wufeng and Longmaxi Formations black shale图9 筇竹寺组黑色页岩有机碳等值线Fig.9 The isoline of thermal maturity in Qiongzhusi Formation black shale县剖面为1%~3%,平均2%;有机质类型属Ⅰ-Ⅱ1型 ,也是以海洋菌藻类为主的生源组合 ,其原始组分属富氢 、富脂质[13-14]。2.3 成熟度在热成因页岩气储层中 ,烃类是在时间 、温度和压力共同作用下生成的 ,不同类型有机质在不同演龙鹏宇 ,张金川 ,李玉喜 ,等 /地学前缘 (EarthScience Frontiers)2012,19(2)227 http://www.earthsciencefrontiers.net.cn 地学前缘,2012,19(2)图10 五峰 —龙马溪组黑色页岩有机碳等值线Fig.10 The isoline of thermal maturity in Wufeng and Longmaxi Formations black shale化阶段其生烃量也不同 。干酪根成熟度不仅影响页岩生烃潜能和吸附能力 ,而且还可以在高变质区用于预测裂缝性页岩储层 。因此 ,干酪根成熟度可以作为页岩储层系统有机成因气研究的重要指标[4,16]。筇竹寺组Ro普遍大于2%,平均2.8%,全区未见小于1%的区域 ,处于高 —过成熟阶段 ,其中咸丰地区实测Ro为1.77%~3.38%,平均2.53%,大庸地区为2.91%~3.61%,平均3.16%[13-14](图11);五峰 —龙马溪组多处于高成熟演化阶段 ,Ro平均2.35%,其 中 ,咸 丰 地 区 实 测Ro为1.83%~2.54%,平均2.19%,泸州 —宜宾 —自贡地区平均值接近2.0%,涪陵 —石柱地区为3.2%~3.8%,达川 —万县地区最高达4%[13-14](图12)。3 聚集条件3.1 矿物组成页岩的矿物成分比较复杂 ,除伊利石 、蒙脱石和高岭石等粘土矿物以外 ,常含有石英 、方解石 、长石和云母等碎屑矿物和自生矿物 ,其成分变化影响了页岩对甲烷的吸附能力[1,12]。粘土矿物具有较高的微孔隙体积和较大的比表面积 ,对气体吸附性能较强 。此外 ,随着石英 、长石和碳酸盐矿物含量增加岩石的脆性提高 ,在页岩气开采压裂过程中极易形成天然裂隙和渗导裂缝 ,这样既有利于页岩气渗流 ,同时也增加了游离态页岩气的储集空间[12]。研究区筇竹寺组和五峰 —龙马溪组两套黑色页岩样品测试结果显示 ,其与美国主要产气页岩矿物含量相似 ,岩矿组成中石英含量最多 ,其次是粘土矿物 、方解石和白云石 ,普遍含有黄铁矿 (图13)。砂质和钙质较重 ,其质较脆 ,粘土矿物演化程度高 ,缺乏蒙脱石等膨胀性粘土矿物 ,因此在加砂压裂中容易产生裂缝 ,这对于页岩气的开采极为有利 。3.2 微孔隙和裂缝微孔隙和裂缝既为页岩气提供聚集空间 ,也为页岩气产出提供运移通道 。页岩气产量高低直接与页岩内部微孔隙和裂缝发育程度有关 ,这说明微孔隙和裂缝的存在极大改善了页岩的渗流能力[4,12]。此外 ,裂缝的产状 、密度 、组合特征和张开程度等很大程度上决定了页岩气是否具有开发价值[12]。因此 ,页岩气勘探目标应选拥有较高渗透能力或具备可改造条件的泥页岩微孔隙和裂缝发育带[3,12,17]。在野外剖面和井下岩心观察中均发现了十分发育的天然裂缝 。其中 ,野外剖面发现了大量的天然张开缝 、风化的页岩破碎带 、X剪节理 、沉积间断不整合228     龙鹏宇,张金川 ,李玉喜 ,等 /地学前缘 (Earth Science Frontiers)2012,19(2)http://www.earthsciencefrontiers.net.cn 地学前缘,2012,19(2)图11 筇竹寺组黑色页岩成熟度等值线Fig.11 The isoline of total organic carbon in Qiongzhusi Formation black shale图12 五峰 —龙马溪组黑色页岩成熟度等值线Fig.12 The isoline of total organic carbon in Wufeng and Longmaxi Formations black shale面和方解石脉充填的早期挤压缝 。在钻井岩心中也发现了十分发育的高角度微裂缝 ,成丝状或网状发育 (图14),指示了该区页岩易于发生破碎形成裂缝 。电子显微特征显示 ,研究区泥页岩中存在大量微小孔洞和裂隙 ,且呈蜂窝状分布 ,孔隙直径一般为0.1~0.8μm(图15)。龙鹏宇 ,张金川 ,李玉喜 ,等 /地学前缘 (EarthScience Frontiers)2012,19(2)229 http://www.earthsciencefrontiers.net.cn 地学前缘,2012,19(2)图13 黑色页岩矿物组成三角图Fig.13 The black shale mineral composition trianglea—美国主要产气页岩[15];b—研究区下古生界黑色页岩 。图14 下古生界泥页岩地表露头和井下岩心照片Fig.14 Pictures of surface outcrops and underground core in the Lower Paleozoica—黔北江口筇竹寺组黑色页岩 (天然张开缝 );b—川南长宁筇竹寺碳质页岩 (X剪节理);c—渝页1井龙马溪组岩心(方解石完全充填构造缝 );d—渝页 1井龙马溪组岩心 (沉积间断面 );e—黔东北松桃松浅 1井筇竹寺组岩心 (方解石充填缝 );f—渝页 1井龙马溪组岩心 (张开的网状微裂缝 )。3.3 孔隙度和渗透率页岩本身既是气源岩又是储集层 ,页岩的孔隙度直接控制着游离态天然气含量 。一般页岩类基质孔隙极不发育 (浅层孔隙度可大于10%,2 300m以下通常小于10%),多为微毛细管孔隙 ,渗透率一般小于0.1×10-3μm2,属于超低渗沉积岩[1,17],但页岩中一些天然裂缝及砂质岩互层会提高其渗透率 (图14d)。在开采过程中 ,主要依靠人工压裂来提高页岩渗透性能而获得工业气流[12,16]。页岩样品测试结果显示 ,研究区筇竹寺组孔隙度为0.7%~12%,平均3.83%;五峰 —龙马溪组为0.8%~15.2%,平均5.37%。两套页岩渗透率主要分布在0.001 3~0.058mD,平均0.010 2mD,其中渗透率小于0.01mD的样品占总数的71.9%。与美国主要页岩气盆地页岩孔渗特征大体相当 ,可以达到页岩气工业聚集的条件 。3.4 含气量页岩气藏一个重要的参数是含气丰度 ,即单位体积烃源岩生成的气体量[18]。为获得一个有经济价值的页岩气藏 ,必须有足够的原地含气量[4,19]。因此 ,含气量是指导页岩气勘探和资源可采性评价的关键技术参数之一 。在温度为30℃、湿度为1.35%~2.47%、甲烷浓度为99.999%的实验条件下进行等温吸附模拟实验 ,选定10.78MPa(约相当埋深大于1 000m)作为地层平均压力 ,测得筇竹寺组吸附气230     龙鹏宇,张金川 ,李玉喜 ,等 /地学前缘 (Earth Science Frontiers)2012,19(2)http://www.earthsciencefrontiers.net.cn 地学前缘,2012,19(2)图15 下古生界黑色页岩显微特征Fig.15 The microscopical characteristics ofthe Lower Paleozoic black shalea—渝东石柱筇竹寺组页岩显微特征 ;b—渝页1井龙马溪组页岩显微特征 ;c—渝东南秀山筇竹寺组页岩镜下微裂缝发育特征 ;d—渝东北城口龙马溪组页岩镜下微裂缝发育特征 。含量为0.19~5.25m3/t,平均2.75m3/t,五峰 —龙马溪组为0.16~4.88m3/t,平均2.18m3/t,均大于2.0m3/t,指示了这两套页岩对甲烷具有较强的吸附能力 。威远地区W001 2井和W001 4井27个岩样测试筇竹寺组黑色页岩含气量在0.43~6.02m3/t,其中W001 4井含气量平均为2.82m3/t[20]。渝东南的渝页1井 、黔浅1井在钻遇龙马溪组黑色页岩段过程中气显频繁出现 (图16),现场解析实验计算五峰 —龙马溪组含气量为1.0~3.0m3/t。渝东北的城浅1井 、渝东南的渝页2井 、酉科1井和黔北的岑页1井筇竹寺组黑色页岩段气显较好 ,其中城浅1井在219m岩心处收集解吸气体直接点燃 (图17),现场解析实验初步显示含气量为0.05~3.64m3/t,均与美国主要页岩气藏含气量相当 ,具备了页岩气成藏的有利条件 。4 封盖及保存条件页岩气成藏机理具有自身独特性 ,页岩既是源岩又是储集层 ,它将非常规和常规天然气的运移 、聚集和成藏过程联结在一起 ,有最优先聚集和保存条件[1,3]。因此 ,页岩气藏具有较强抗构造破坏能力 ,不严格要求常规构造圈闭存在 ,天然气聚集具有隐蔽连续性分布特点 。由于致密页岩具有低孔超低渗性 ,自身可作为页岩气藏的盖层 。因此 ,页岩体本身可形成一个封闭不渗漏的储集体将页岩气封存在页图16 黔浅1井岩心冒出大量气泡Fig.16 Smoking of a lot of bubbles in shale cores of wel Qianqian-1图17 城浅1井岩心解析气直接点燃Fig.17 Direct ignition of gas gathering in shale cores of wel Chengqian-1岩层中 ,相当于常规油气藏中的圈闭 。此外 ,研究区经历了多期次构造运动的建造与改造 ,海相层系虽经后期改造 ,但局部地区与黑色页岩层系顶底整合接触的巨厚致密碳酸盐岩总体未受明显破坏 ,同样为页岩气保存提供了有利条件[21-23]。5 有利区预测鉴于研究区可应用资料的局限性 ,本次采用地质类比法确定有利区主要参数选取标准 。根据美国主要页岩气富集区地质特征和页岩气聚集主控因素对比分析[24-26],认为重庆及其周缘地区页岩热演化程度一般大于2%,普遍较高 ,因此其相应的有机碳含量指标可适当降低 。本次有利区优选标准至少应为2%,成熟度达1.1%即可 (热成因气 ),但最高不大于3.5%,含气量指标类比伊利诺斯盆地NewAlbany页岩含气量最小值1.13m3/t[5],厚度可类龙鹏宇 ,张金川 ,李玉喜 ,等 /地学前缘 (EarthScience Frontiers)2012,19(2)231 http://www.earthsciencefrontiers.net.cn 地学前缘,2012,19(2)图18 筇竹寺组页岩气有利区预测图Fig.18 The favorable areas of shale gas reservoir in Qiongzhusi Formation图19 五峰 —龙马溪组页岩气有利区预测图Fig.19 The favorable areas of shale gas reservoir in Wufeng and Longmaxi Formations232     龙鹏宇,张金川 ,李玉喜 ,等 /地学前缘 (Earth Science Frontiers)2012,19(2)http://www.earthsciencefrontiers.net.cn 地学前缘,2012,19(2)比福特沃斯盆地Barnett页岩气聚集的最小厚度30m[4,19](表2)。基于前文对研究区下古生界两套富有机质页岩分布 、地化特征 、矿物组成 、物性指标及含气性等研究 ,采用综合信息叠合法对有利区进行初步预测 。研究认为 :下寒武统页岩气有利勘探区域主要分布于川南的威远 —宜宾 —泸州 ,黔北的习水 —赤水 ,渝东南的黔江 —酉阳 —秀山 ,鄂西的咸丰 ,湘西的花垣 —龙山以及黔东北的江口 —松桃一带 (图18);上奥陶 —下志留统主要分布于川南的威远 —宜宾 —泸州 ,川东南的綦江 —南川 ,渝东南的武隆 —彭水 —黔江 —酉阳 ,鄂西的恩施 —利川 —咸丰以及黔东北的道真 —德江 —沿河一带 (图19)。表 2预测页岩气有利区关键参数选取标准Table 2 Predicted shale gas reservoir forecast criteriafor selecting key parameters主要参数 取值范围有机碳含量 /%>2成熟度 Ro/% >1.1(热成因气 ),最高不能 >3.5含气量 /(m3·t-1)>1.13孔隙度 /%>5渗透率 /(10-3μm2)>100脆性矿物含量 /%>40厚度 /m>30埋深 /m<4 5006 结论(1)重庆及其周缘地区下寒武统筇竹寺组和上奥陶统五峰组 —下志留统龙马溪组富有机质页岩分布广 ,厚度大 ,埋藏适中 ,有机质含量高 ,有机质类型好 ,热演化高 —过成熟 ,生烃潜力大 ,页岩气成藏气源条件优越 。(2)筇竹寺组和五峰 —龙马溪组页岩普遍含砂质或石英粉砂质 ,脆性矿物含量较高 ,微孔隙和裂缝发育 ,多井钻遇黑色页岩段气测异常频繁 。等温吸附模拟实验表明 ,页岩吸附甲烷能力较强 (>2m3/t),现场解吸实验显示含气性好 (>1m3/t),是形成页岩气有利的聚集条件 。(3)页岩气成藏机理具有自身独特性 ,页岩既是源岩又是储集层 ,有最优先的聚集和保存条件 ,抗构造破坏能力较强 。研究区虽经历多期次构造运动建造与改造 ,但局部地区黑色页岩层系总体未受明显破坏 ,为页岩气保存提供有利条件 。(4)筇竹寺组页岩气有利勘探区域主要分布于川南的威远 —宜宾 —泸州 ,黔北的习水 —赤水 ,渝东南的黔江 —酉阳 —秀山 ,鄂西的咸丰 ,湘西的花垣 —龙山及黔东北的江口 —松桃一带 ;五峰 —龙马溪组主要分布于川南的威远 —宜宾 —泸州 ,川东南的綦江 —南川 ,渝东南的武隆 —彭水 —黔江 —酉阳 ,鄂西的恩施 —利川 —咸丰及黔东北的道真 —德江 —沿河一带 。杜宏宇 、张志平 、汪生秀 、朱瑜 、谢志国 、袁山东 、曾祥亮 、周洵等在野外考查和资料收集整理方面完成了部分工作 ,在此表示衷心感谢 !参考文献[1]张金川 ,金之钧 ,袁明生 .页岩气成藏机理和分布 [J].天然气工业 ,2004,24(7):15-18.[2]Hil D G,Nelson C R.Reservoir properties of the UpperCretaceous Lewis Shale,a new natural gas play in the SanJuan Basin[J].AAPG Buletin,2000,84(8):1240.[3]Curtis J B.Fractured shale-gas systems[J].AAPG Buletin,2002,86(11):1921-1938.[4]聂海宽 ,唐玄 ,边瑞康 .页岩气成藏控制因素及中国南方页岩气发育有利区预测 [J].石油学报 ,2009,30(4):484-491.[5]Warlick D.Ga
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本文标题:重庆及其周缘地区下古生界页岩气成藏条件及有利区预测
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