四川盆地下志留统龙马溪组页岩气成藏条件

目录摘要······································································2关键字·····································································21生烃条件.................................................................31.1地层和岩性特征.....................................................31.2有机碳含量.........................................................41.3有机质类型.........................................................41.4热演化程度.........................................................52储集条件.................................................................52.1孔隙..............................................................52.2缝和不整合面.......................................................62.3吸附气含量.........................................................63封盖及保存条件...........................................................74气测显示及有利地区预测...................................................75结论....................................................................86参考文献···································································8四川盆地下志留统龙马溪组页岩气成藏条件及有利地区分析蒲泊伶1蒋有录1王毅2包书景2刘鑫金1（1、中国石油大学地球资源与信息学院山东东营257061；2、中国石化石油勘探开发研究院北京100083）摘要:四川盆地下志留统龙马溪组发育富含有机质页岩。作为页岩气的源岩，该套页岩在盆地内分布广泛,厚度大，有机质含量高,有机质类型好，热演化程度高，生气潜力大；作为储层,页岩中孔隙和裂缝发育，为页岩气提供了充足的储集空间,并且等温吸附实验也表明，页岩具有较强的气体吸附能力；由于页岩的致密性及抗构造破坏性,本地区构造条件满足页岩气成藏要求。多口井下志留统页岩的气测显示也为页岩气的存在提供了有利证据。根据页岩厚度、有机碳含量、热演化程度和生烃强度等信息，预测宜宾---自贡---泸州一带及达州---万县一带为页岩气的有利勘探区域。关键词:四川盆地；龙马溪组；页岩气；热演化程度；气体吸附能力；成藏条件；有利勘探区带中图分类号:TE112文献标识码:A文章编号:0253-2697(2010)02-0225-06Reservoir-formingconditionsandfavorableexplorationzonesofshalegasinLowerSilurianLongmaxiFormationofSichuanBasinPUBoling1JIANGYoulu1WANGYi2BAOShujing2LIUXinjin1（1.CollegeofGeo-resourcesandInformation,ChinaUniversityofPetroleum,Dongying257061,China;2.SinopecResearchInstituteofPetroleumExplorationandProduction,Beijing100083,China）Abstract:TheredevelopsshalewithrichorganicmattersinLongmaxiFormationoftheLowerSilurianinSichuanBasin.Thisshalewithagreatthicknessisthesourceofshalegasandwidelydistributedinthebasin.Asthesource,theshaleischaracterizedashighorganiccontent,goodorganictypeandhighorganicthermalevolutiondegree.Asthereservoir,thereexitsgreatquantityofcracks,porousandwrinkles,whichofferssufficientaccumulatedspaceforshalegas.Theisothermaladsorptiontestshowsthattheshalehasstrongabilityofgasadsorption.Thestructuralconditioninthisbasinisavailableforformingshalegasreservoir.ThegasshowsofmanywellsdrilledintheshalestrataoftheLowerSilurianinthisareaindicatedthegreatpotentialofshalegas.Theshaleindexesofthicknessdistribution,organiccarboncontent,thermalevolutiondegreeandgasgenerationlevelinSichuanBasinshowthatYibin-Zigong-LuzhouandDazhou-Wanxianareasarethefavorablezonesforshalegasexploration.Keywords:SichuanBasin;LongmaxiFormation;shalegas;thermalevolutiondegree;abilityofgasadsorption;reservoir-formingconditions;favorableexplorationzone页岩气是一种非常规油气资源，是以“自生自储”方式赋存在页岩层中的天然气。页岩既是源岩,也是储层，属于“连续型”天然气成藏组合[1]。页岩气主要以吸附状态存在于干酪根和黏土颗粒表面，其次以游离方式存在于页岩层的天然裂缝和孔隙中，甚至以溶解状态存在于干酪根和沥青质中[2]。页岩气包含生物成因气、热成因气以及二者的混合气。页岩的有机质丰度、类型和演化程度是影响生气量的主要因素，有机碳含量和地层压力是影响页岩吸附气量的主要因素，而天然裂缝往往是提高储集性能和产率的重要因素[3]。由于页岩特殊的吸附机理，使得它可以在大范围内被天然气所饱和[4]，其抗构造破坏能力强，能够在一般常规气藏难以形成或保存的地区形成工业规模聚集[5]。页岩气由于具有特殊的赋存机理，以及含气面积广泛、资源量大、开采周期长等优点，已引起我国油气地质家与勘探家们的重视。四川盆地是一个大型的含油气叠合盆地[6]，发育大面积分布且富含有机质的页岩，成为国内页岩气研究及勘探的重要领域。四川石油管理局川南矿区研究所曾对川南地区志留系的含油气远景进行过分析[7-8]，中国石油勘探开发研究院油气资源规划所也组织专家开展过页岩气资源调查研究[9]，均认为四川盆地志留系页岩气具有很好的勘探前景。为了更好地揭示四川盆地页岩气的成藏条件并预测有利勘探区域，笔者结合前人研究成果，在对四川盆地周缘地区实地勘察及采样分析的基础上，对该地区下志留统龙马溪组页岩气的成藏要素进行了系统分析，并初步圈定了有利勘探区带。1生烃条件1.1地层和岩性特征在四川盆地周缘地区，龙马溪组主要出露为灰黑—黑色碳质泥页岩、粉砂质泥页岩，页理发育，碳质含量较高（表1），含丰富的笔石化石，风化后常呈片状构造（图1）。早志留世龙马溪期，四川盆地主体为受限的深水陆棚环境，形成了分布范围广、厚度较大的黑色页岩，构成了区域范围的烃源岩系[10]。龙马溪组在盆地内分布稳定，分布面积约12182×104km2，除盆地西部地区因剥蚀而地层缺失外，其他地区沉积厚度约为300～500m[10]。表1四川盆地周缘页岩野外地面样品地化特征Table1GeochemistrycharacteristicsoffieldshalesamplesontheedgeofSichuanBasin地区岩性H/CO/CTOC/%有机质类型Ro/%雷波抓抓岩黑色粉砂质泥岩0.260.082.15Ⅰ3.28黑色碳质泥岩0.260.153.79Ⅰ3.85雷波芭蕉滩黑色块状泥岩0.230.092.30Ⅰ3.48深灰色泥岩0.300.12Ⅰ3.47安稳灰绿色泥页岩0.510.15Ⅰ2.92黑色碳质页岩（含直笔石）0.860.592.30Ⅰ2.67米溪沟黑色页岩0.600.273.25Ⅰ1.87溶溪深灰色泥岩Ⅰ2.30黑色碳质页岩Ⅰ2.17黑水黑色页岩0.310.19Ⅰ3.44漆辽黑色碳质泥岩0.350.132.06Ⅰ2.49黑色碳质页岩0.310.121.64Ⅰ2.87图1四川盆地下志留统龙马溪组泥页岩野外露头照片Fig.1PhotosofshaleoutcropinLowerSilurianofSichuanBasin1.2有机碳含量天然气可以吸附在页岩的岩石颗粒及有机物质表面[2]，因此有机质含量不仅是影响页岩生烃量的主要因素，也是影响其吸附气量的重要因素。高的有机碳含量意味着更高的生烃潜力及对页岩气更强的吸附能力，在有机碳含量高的地区，页岩气的产量通常要比有机碳含量低的地区高。美国页岩气盆地产气页岩的总有机碳含量的下限为0.5%[11]，因此一般将0.5%作为页岩生成页岩气的有机碳含量下限条件。四川盆地龙马溪组页岩的有机碳含量高，页岩露头的颜色大致为灰黑)黑色，在风化剥蚀严重的地区可氧化为灰绿色。对地面样品的实验分析表明，虽然在漫长的地质历史时期经历了多期的构造运动及风化淋滤等破坏作用，龙马溪组页岩仍表现出了高的有机碳含量，为1.64%～3.79%（表1）。在整个盆地内其有机碳含量约为2.0～4.0%[12]，均达到了页岩气生成的条件。1.3有机质类型根据美国页岩气盆地的勘探经验，Ⅰ型与Ⅱ型干酪根为页岩气生成的主要有机质类型[4]。对四川盆地边缘地区页岩采集样品进行的透射光—荧光干酪根显微组分鉴定分析表明，页岩有机质类型以Ⅰ型干酪根为主（表1）。显微组分以腐泥组为主，镜质组和惰质组含量低，不含壳质组。干酪根的碳同位素也显示出同样的类型，志留系龙马溪组干酪根碳同位素值为-32.04‰～-28.78‰，平均为-30.23‰，具有Ⅰ—Ⅱ1型干酪根的特点[13]。1.4热演化程度无论是Ⅰ型、Ⅱ型干酪根还是Ⅲ型干酪根，在热演化程度较高时，都可以生成大量天然气，只是不同类型干酪根的化学组成和结构特征不同，因而不同阶段产气率会有较大变化[14]。即页岩气可以在不同有机质类型的源岩中产出，有机物质只要达到足够的热演化程度就可以生成页岩气。在室温24℃、湿度40%的实验条件下，测得龙马溪组页岩地面样品的Ro值约为2.3%～3.4%（表1），在区域上Ro值为2.0%～3.5%[15]，均达到了成熟—过成熟阶段。四川盆地龙马溪组页岩的演化程度要比美国页岩气盆地的0.4%～2.0%[4]高出很多。高的热演化程度有利于页岩气的大