中國海陸過渡相頁巖氣有利儲層評價標準

摘 要：北美頁巖氣勘探開發(fā)近年取得重大突破。與北美頁巖氣相比，我國頁巖氣開發(fā)具有自己的特點。北美頁巖氣主要來自于海相頁巖，中國沉積盆地在多旋回的構(gòu)造演化過程中，發(fā)育海相、陸相、海陸過渡相3類含有機質(zhì)的泥頁巖層系。其中，海陸過渡相較之北美在中國分布面積大，泥頁巖在地層中廣泛發(fā)育，成為中國油氣開發(fā)勘探的重要領(lǐng)域。就沁水盆地、四川盆地、及鄂爾多斯盆地的海陸過渡相地層為例并與北美頁巖氣作對比，通過比較有機碳含量，成熟度，黑色泥頁巖厚度、含氣量等參數(shù)，給出多個盆地之間評價的統(tǒng)一參數(shù)標準，為未來中國海陸過渡相頁巖氣的開發(fā)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：頁巖氣；海陸過渡相；四川盆地；沁水盆地；鄂爾多斯盆地

1 地質(zhì)背景

四川盆地在印支運動前是揚子古海盆的一部分，震旦系-志留系為半深水-深水沉積環(huán)境，在該環(huán)境下，有非常豐富的有機質(zhì)頁巖沉積，再加上海西和加里東運動的影響，使得古隆起和盆地的邊緣等部位的頁巖地層受到剝失的影響；而石炭系和泥盆系沉積也有較大面積的缺失。

在寒武紀至中奧陶世，沁水盆地地殼沉降，形成淺海相碳酸鹽為主的沉積。中奧陶世后，因為加里東地殼的運動，使中國華北地區(qū)的整體抬升，導(dǎo)致沁水盆地內(nèi)晚奧陶世至早石炭世的沉積缺失。在石炭紀中期，海西運動使沁水盆地地區(qū)的地殼第二次持續(xù)沉降重新接受沉積，沉積了石炭-二疊紀海陸交互項含煤地層，形成了早晚古生代兩套烴源巖。

鄂爾多斯盆地是華北克拉通最穩(wěn)定的一個地塊，晚古生代經(jīng)歷海相沉積為主的陸表海盆地、海陸過渡相為主的近海湖盆，以及陸相碎屑巖沉積為主的內(nèi)陸拗陷湖盆。海陸過渡相主要發(fā)育在盆地東部的本溪組、全區(qū)分布的太原組、及全區(qū)分布的山西組。

2 四川盆地川南龍?zhí)督M頁巖特征

龍?zhí)督M沉積早期受海侵影響，廣泛分布富含植物化石夾含海相生物的濱海沼澤相為主的煤系地層。中期沉積了富含海相生物的海灣相泥巖沉積。沉積晚期經(jīng)歷海退，使研究區(qū)內(nèi)又沉積了一套富含植物化石夾海相生物的濱海沼澤潮坪相的含煤碎屑巖沉積。

2.1 泥頁巖厚度

泥頁巖層系結(jié)構(gòu)復(fù)雜，粉砂巖和碳酸鹽巖等薄層與泥頁巖?；影l(fā)育[4]。川南上二疊系龍?zhí)督M泥頁巖厚度在20～120m，一般厚度在50m。以黑色頁巖、炭質(zhì)頁巖及煤為主，富含植物化石。

2.2 總有機質(zhì)含量及有機質(zhì)成熟度

對研究區(qū)泥頁巖的TOC進行統(tǒng)計，龍?zhí)督M頁巖TOC平均7.5%。龍?zhí)督M有機質(zhì)成熟度平均2.22%，處于生氣窗口期，Ro值總體大于2.0%，占95.5%，與北美地區(qū)頁巖氣相比熱演化程度更高，有利于頁巖氣大量生成[5]。

2.3 儲層特征及含氣性

研究區(qū)龍?zhí)督M取樣巖心頁巖富含黏土礦物平均為61.9%，石英等脆性礦物為平均為27.7%[4]，與北美頁巖相比，黏土礦物含量相對較高?？紫抖葹?.56%～16.5%，微孔隙發(fā)育。以0.1～5μm為主，為頁巖氣的賦存提供良好的儲集空間。

川南地區(qū)上二疊系龍?zhí)督M頁巖氣含量為1.0～2.0m3/t，與北美成功開發(fā)的Lewis頁巖總含氣量為0.43～1.28m3/t先比，具備了頁巖氣成藏的有利條件。

3 沁水盆地太原組-山西組頁巖特征

沁水盆地是我國主要的含煤盆地，廣泛發(fā)育暗色炭質(zhì)泥頁巖，以下主要分析沁水盆地古生界暗色泥頁巖厚度、地化特征、儲層特征。

3.1 泥頁巖厚度

石炭系太原組泥頁巖總厚度在46.61～64.15m；二疊系下統(tǒng)山西組泥頁巖總厚度多在27.62～71.36m，以和順-左權(quán)、沁源一帶最高。二疊系下石盒子組主要由砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)巖組成；二疊系上統(tǒng)上石盒子組主要由雜砂巖、泥巖組成。

3.2 總有機碳含量及有機質(zhì)成熟度

在盆地北部山西組、太原組及盆地西南部山西組泥頁巖TOC值分別為7.33%～8.64%，0.96%～1.54%，1.77%～8.40%。干酪根質(zhì)量多為好-很好。二疊系山西組、石炭系太原組的Ro值在2.24%～2.95%及2.35%～2.77%，依據(jù)北美開采經(jīng)驗最低Ro為0.4%，故沁水盆地達到開采標準。

3.3 儲層特征及含氣性

本區(qū)泥頁巖的礦物組成主要為黏土礦物，碎屑礦物有石英、長石顆粒、云母、粒狀黃鐵礦等，并有少量有機質(zhì)。

沁水盆地北部山西組泥頁巖滲透率為0.895mD，孔隙度為6.7%，南部山西組滲透率為0.545mD，孔隙度為3.3%。

4 鄂爾多斯盆地山西組-本溪組頁巖特征

4.1 泥頁巖厚度

鄂爾多斯盆地上古生界巖性復(fù)雜，底部以灰?guī)r、泥頁巖及砂巖為主，上部以砂巖、泥頁巖為主，巖性互層頻繁，泥頁巖單層厚度小，層數(shù)多，累計厚度大。據(jù)統(tǒng)計結(jié)果顯示研究區(qū)累計泥頁巖單層厚度最小13.3m、最大168.4m，平均為63.2m；山西組平均單層厚度最大；本溪組和太原組接近。

4.2 總有機質(zhì)含量及有機質(zhì)成熟度

鄂爾多斯盆地海陸過渡相泥頁巖地面樣品的有機質(zhì)熱成熟度Ro為0.43%～2.10%，平均大于0.70%，達到低成熟-成熟階段。本溪組的泥頁巖有機質(zhì)熱成熟度平均為1.12%，太原組的泥頁巖有機質(zhì)熱成熟度平均為1.20%，山西組的泥頁巖有機質(zhì)熱成熟度平均為1.46%。

4.3 儲層特征及含氣性

鄂爾多斯上石炭統(tǒng)太原組和下二疊統(tǒng)山西組石英含量較高，為43.61%～52.52%，黏土含量為43.61%～47.81%，脆性礦物豐富。太原組、山西組及本溪組孔隙度平均值分別為4.7%、4.0%及3.9%[3]。據(jù)前人分析的結(jié)果，鄂爾多斯山西組頁巖氣資源量為1.22×1012m3，資源豐度為0.96×108m3/km2[3]。

5 結(jié)束語

（1）中國海陸過渡相有力儲層評價標準為泥頁巖厚度大于10m，有機碳含量大于4%，有機質(zhì)成熟度介于0.7～2.95%，孔隙度大于4%，含氣性大于1m-3·t-1。

（2）中國海陸過渡相沉積地層發(fā)育廣泛，沁水盆地、鄂爾多斯盆地、四川盆地頁巖氣形成與富集條件優(yōu)越，與北美Lewis頁巖具有可比性，頁巖氣資源量豐富，具有良好的頁巖氣發(fā)展前景。

參考文獻

[1]鄒才能，董大忠，王社教，等.中國頁巖氣形成機理、地質(zhì)特征及資源潛力[J].石油勘探與開發(fā)，2010，37（6）：641-653.

[2]閆德宇，黃文輝，張金川.鄂爾多斯盆地海陸過渡相富有機質(zhì)泥頁巖特征及頁巖氣意義[J].地學(xué)前緣，2015，22（6）：197-206.

[3]董大忠，高世葵，黃金亮，等.論四川盆地頁巖氣資源勘探開發(fā)前景[J].天然氣工業(yè)，2014，34（12）：1-15.

[4]張廷山，彭志，楊巍，等.美國頁巖油研究對我國的啟示[J].巖性油氣藏，2015，27（3）：1-10.

[5]張吉振，李賢慶，劉洋，等.川南地區(qū)龍?zhí)督M頁巖氣成藏條件及有利區(qū)分析[J].中國煤炭地質(zhì)，2014（12）：1-6.

[6]李傳亮，朱蘇陽.頁巖氣其實是自由氣[J].巖性油氣藏，2013，25（1）：1-3.

[7]李玉光，崔應(yīng)中，王薦，等.沁水盆地頁巖氣地層頁巖特征分析及鉆井液對策[J].石油天然氣學(xué)報，2013，35（12）：105-111.