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四川盆地下古生界筇竹寺组与龙马溪组页岩气勘探优选区

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四川 盆地 下古生界筇竹寺组 龙马溪组 页岩 勘探 优选
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收稿日期:2010订日期:2010土资源部公益项目《中国重点海相地区页岩气资源潜力及有利区优选》(编号:200811041)作者简介:张静平(1981- ),女,在读博士,从事非常规油气地质研究。 书恒,郭东鑫京),北京 10008300083, 川盆地下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组为盆地内重要的气源岩,在常规气田勘探中发现广泛的油气显示,表明其具有页岩气勘探的良好前景。 在页岩气勘探初期,应该先进行优先层段优先区块的深入研究。 目前,多名学者对筇竹寺组、龙马溪组的特征和页岩气发育的有利区位做出了预测,但使用方法不完善、不统一,评价指标比较混乱。 在系统分析 岩优选区块特征的基础上,参照美国地质调查局对 岩的选区原则,结合四川盆地自身的特征,选取页岩层总厚度、o、埋藏深度4个指标确定了 2套岩层的页岩气优选区与延展区。 研究认为,筇竹寺组有利区与外围延展区均在成都—乐山—资阳—内江为界的区域内部,龙马溪组有利区与外围延展区均在自贡—宜宾一带。关键词:四川盆地;页岩气; 筇竹寺组;龙马溪组;优选区中图分类号:献标志码:A 文章编号:1671011)02/03 P, H, X. of 2011, 30(2/3):357of of in a of in of of be At of is to by 004. of to of of 通 报F 0卷第 2~3期2011年 3月0,~320111 造背景与地层单元四川盆地的构造背景在过去常规气田的勘探过程中已经有清楚的认识。其在构造上属扬子板块,经历了克拉通、前陆2个演化阶段,盆地西缘为龙门山褶皱带,北缘为大巴山褶皱带。四川盆地受特提斯构造域、太平洋构造域的双重影响,中新生代时是扬子地 质 通 报 F 011 年2661 1111 11 1111 1111 11/1111 1111 11 11/111 111111 1111 1111 111 111111 111/1111 111111 1111 地台内克拉通盆地与前陆盆地叠合的复合前陆盆地。多期幕式构造背景伴随复杂的热成熟史,对盆地内页岩气的形成发展起到很好的控制作用。四川盆地是一个多层系的含油气盆地, 从地层结构看,在海相碳酸盐岩之上覆盖着陆相碎屑岩系。地层下部为前震旦纪变质岩基底, 基底之上是巨厚的震旦纪—中三叠世海相碳酸盐岩和晚三叠世—白垩纪陆相碎屑岩沉积。 其中从震旦纪到晚三叠世共发育 4 套烃源岩,本文重点关注古生界下部最为重要的 2 套烃源岩下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组(图 1),2 套暗色页岩发育在志留系和寒武系底部,为下伏震旦系和上覆石炭系—二叠系储集层提供气源。寒武系在四川盆地南部地区分布广泛,下伏震旦系,上覆下奥陶统,自下而上分为下寒武统筇竹寺组、沧浪铺组、龙王庙组,中寒武统高台组,中上寒武统洗象池群(表 1)。筇竹寺组沉积时期盆地最大规模海侵,陆棚环境下形成夹碳酸盐岩和硅质岩的黑色、灰绿色页岩。志留系在四川盆地多数地区仅保留了下志留统龙马溪组、石牛栏组(或小河坝组)和韩家店组,中上志留统多被剥蚀(表 1)。 在区域上,志留系是上扬子地区重要的烃源岩, 而早志留世的龙马溪组黑色页岩、石牛栏组灰岩(或小河坝组砂岩)和韩家店组页岩又构成了良好的次级生]。 志留系早期龙马溪组下部发育富含笔石的黑色页岩,指示较强的还原环境,为深水陆棚相沉积。图 1 四川盆地下古生界地层层序(据参考文献[1]修改)1 of 四川盆地寒武系和下志留统的结构[3 0 卷 第 2~3 川盆地页岩气勘探进展四川盆地在常规气田勘探中, 多次发现了页岩层气测异常, 主要集中在下寒武统筇竹寺组与下志留统龙马溪组。 在盆地主要气田威远气田钻穿下寒武统的107口探井中,有29 口井在页岩井段出现气测异常,1966 年完钻的威 5 井, 钻遇下寒武统九老洞组(筇竹寺组)2795~2798m 炭质页岩段发现气浸与井喷, 后测试日产气 0404龙马溪组页岩气显示主要集中在阳高寺2、付深 1 和太 15 等一些井中。阳9、阳63、阳深2和隆32井在钻入龙马溪组页岩段时,均发生过井喷[5]。自 2000 年以来,中国石油和国内多家石油公司进行了南方下古生界广泛的页岩气勘探。 2007年以来, 包括国土资源部油气资源战略研究中心和中国地质大学在内的相关科研单位陆续在四川盆地开展了勘探工作。 前期勘探工作取得了一定的进展与突破。目前四川盆地页岩气勘探的区块主要集中在川南资阳—威远气区、 川南宜宾—长宁地区、 川东重庆—永川地区(图 2)。 通过浅井地质钻探并进行岩心取样测试,获得了页岩气含气量、有机质丰度等相关地质评价参数, 这对于研究四川盆地页岩气储层特征、资源状况、赋存规律均有重要作用。2 页岩气勘探有利选区预测方法美国 地是一个经历了多期幕式旋回的复杂盆地,盆地经历了3次主要的热成熟期,复杂的热成熟史、 排烃史与四川盆地的演化背景具有相似之处。 此外,岩与美国其它页岩产区相比,埋深最大,地层压力更高,这也与四川盆地特征较为相似。 本文研究了 岩选区的特征,分析其在预测有利区块选址时考虑的因素,并将其选区方法应用到四川盆地选区的工作中。地岩有利区的特征岩在盆地东北部最厚,厚度向盆地内图 2 四川盆地页岩气勘探现状示意图(底图据参考文献[1]修改)2 of 川盆地下古生界筇竹寺组与龙马溪组页岩气勘探优选区预测359地 质 通 报 F 011年5G6/m m 981~2591 11111111107 2000 1111111 111130 300 00埋深也具有相似的特征,由盆地东北部向盆内逐渐减小, 成熟度盆地西部较小,未达到生气窗。 对盆地中心和北部地区样品的研究表明,量在 间,且盆地东北部]。区共由 3 部分组成, 分别为优选区、隔层连续性选区、外围延展选区(图3)。优选区: 该区为图 3 中所示最深色的部位,即 岩的中心产区 域。该区具有以下地质特征: ①页岩层厚度平均为137m,属于盆地内部最厚的地区,临近盆地内页岩层段最厚部位的 斜。 ②页岩埋深在1981~2591m 之间。 ③镜质体反射率 间[6隔层连续性选区: 该区为图3中颜色较浅的区块。页岩地层分为上下2段,上段页岩被段页岩被 岩隔断,选区由上、下围岩尖灭的边界来限定。这一选区的产生是由于虑了隔层的延展,也就是页岩地层单元的连续性。虽然该区是以隔层边界来划定的, 但这一区域较为有利的原因有如下几点:①这一部位是 度大于107m;②者更高;③6]。外围延展选区: 这部分为图3中颜色最浅的部分,位于生气窗之内,西部边界以 界,南部边界以页岩厚度为 10030m)等值线为界,东部以岩选区围绕页岩厚度、层特性、量来进行(表 2),从优选区到外围延展选区, 总体上厚度逐渐减小,可见美国地质调查局在挑选为页岩厚度与 越大的区域更为优选区,岩有 2 个因素不适宜应用到中国四川盆地。第一个因素是埋深因素,由于美国技术的发展, 整体埋深均小于 3000m 的 岩不会对勘探造成困难,因此对于四川盆地来讲,埋藏深度影响着经济门槛, 在勘探初期是需要考虑的因素。 第二个因素是页岩地层的差异性,在 因此,本文将以厚度、藏深度为主要指标, 对四川盆地进行优选区与外围延展选区的预测, 并借鉴 岩对外围延展区的划定方法, 以各指标的等值线作为区域的边界进行选区划定。图 3 图据参考文献[6]修改)3 0卷 第 2~3期3 四川盆地筇竹寺组与龙马溪组有利勘探区预测四川盆地的页岩气有其独特性, 因此在对四川盆地的选区预测中不宜完全采用 岩的指标取值来进行选择。在预测过程中,对于各评价指标取值有如下说明。(1)页岩厚度。本文所指的厚度为页岩层段的厚度,也就是包含砂质夹层的页岩段。页岩段勘探必须达到相应的厚度才有勘探的可行性,这在岩选区中已充分体现。 四川盆地筇竹寺组与龙马溪组的厚度均较大, 因此认为厚度达到 100m 以上的区块勘探价值较高。(2)四川盆地与国外的各个页岩气藏相比,成熟度较高,大多处于过成熟阶段,仅以在盆地构造演化史中, 经历大规模生烃过程后在一定条件下残留在页岩中的资源是勘探的目标。因此,综合前人对四川盆地的研究成果,下限,%具备较好的成藏条件。四川盆地大多数区域均能达到下限值,因此认为%的区域是比较好的区块。(4)埋深。 对于刚刚起步的中国页岩气勘探,部分专家认为勘探深度以不超过 3000m 为宜,对于埋深普遍较大的四川盆地, 初期勘探应该选择相对较浅的区域进行。笔者认为,在其它指标均显示较大的成藏可能性的前提下,埋深在 4000m 以浅的区域是可以考虑进行勘探的。竹寺组有利区预测下寒武统筇竹寺组在四川盆地广泛分布,仅在川西雅安—天全一带小范围缺失,在川中、川东、川南等地区多见。 筇竹寺组岩性组合特征如下:下部为含磷硅质条带白云岩、磷块岩、砂质白云岩及炭质页岩,中下部为黑色页岩及炭质页岩(含球状泥灰岩结核),中部以深灰色—灰黑色砂质或粉砂质页岩为主,偶夹钙质砂岩、细砂岩及白云岩,上部为灰—灰黑色砂岩,夹绿色—紫红色粉砂岩、细砂岩和紫红色白云岩[8]。筇竹寺组的厚度在川南宜宾一带最厚, 达到400m,向盆地内辐射减小。但整体厚度均较厚,盆地大部分地区均达到 100m 以上,满足勘探厚度的要求; 有机碳含量在川西成都—在成都—资阳—自贡一线均达到 2%;成熟度普遍较高,已达过成熟,说明历史上有可能经历了大规模的生烃过程,山一线小于 3%。图4所示深黄色区域为优选区,该区位于川西、川南交界处,本文借鉴岩优选区划定的标准,采用四川盆地的评价参数进行预测,认为其为最佳区块。 该区东侧以 %为上限, 西南部以%为下限,西北部以厚度240就是优选区同时满足 厚度大于240区块由指标等值线图上页岩气成藏最优取值所限定,具有唯一性,表明其同时具有页岩气成藏最优的条件。图4所示浅黄色为外围延展选区。 该区位于以成都—乐山—自贡—资阳所限定的地理区块内部,分别以%、%、厚度为160时满足 %、条件。 该区域位处川南自贡、宜宾一带。现有资料表明, 龙马溪组顶界埋深一般在 2~3间,威远地区较浅(小于 2而川东地区较深(大于45]。 本文划定的龙马溪组有利区块位于埋深较浅的区域,有利于勘探。4 结 论四川盆地下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组分布广泛,厚度大,有机质含量较高,且在常规气田开发中多次显示页岩段气测异常, 表明其具有页岩气勘探的前景。美国 岩选区考虑的参数有厚度、确定四川盆地页岩气选区的过程中,考虑到钻探成本与勘探技术的因素,选区参数增加了埋藏深度一项,而去掉了四川盆地选区的参数为厚度、文确定的筇竹寺组优选区与外围延展选区均位于以成都—乐山—自贡—资阳为边界的地理区块内部, 龙马溪组优选区与外围延展选区均位于川南自贡、宜宾一带。致谢:本文得到中国地质大学(北京)能源学院唐书恒教授的悉心指导,李忠城、王晓峰、朱卫平、王珊珊同志给予很多帮助,在此一并表示感谢。参考文献[1]朱光有,张水昌,梁英波,]006,13(2):2352]马东洲,陈洪德,朱利东,]006,33(3):2293]张满郎,谢增业,李熙喆,]010,28(1):1294]张林,魏国齐,郭英海,]005,25(5):65]王世谦,陈更生,董大忠,]009,29(5):516] et ]. 005, 89(2):1557] ]002,11:19218]程克明,王世谦,董大忠. 上扬子区下寒武统筇竹寺组页岩气成藏条件[J]009,29(5):409]]国石油大学硕士学位论文,2008:5610] of ]2003,42(6):411] J, J, R, et of as ]. 007,91(4):47512]张金川,聂海宽,徐波,]008,28(2):15113]王社教,王兰生,黄金亮,]009,29(5):4514]王兰生, 邹春艳,郑平,]009,29(5):川盆地下古生界筇竹寺组与龙马溪组页岩气勘探优选区预测363
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