四川盆地下志留统龙马溪组页岩气成藏条件Word文件下载.docx

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

2、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-forming conditions and favorable exploration zones of shale gas in Lower Silurian Longmaxi Formation of Sichuan BasinPU Boling1 JIANG Youlu1 WANG Yi2 BAO Shujing2 LIU Xinjin1（1. Coll

3、ege ofGeo-resources and Information, China University of Petroleum, Dongying257061, China;2.Sinopec Research Institute of Petroleum Exploration and Production, Beijing100083, China）Abstract: There develops shale with rich organic matters in Longmaxi Formation of the Lower Silurian in Sichuan Basin.

4、This shale with a great thickness is the source of shale gas and widely distributed in the basin. As the source,the shale is characterized as high organic content,good organic type and high organic thermal evolution degree.As the reservoir,there exits great quantity of cracks,porous and wrinkles,whi

5、ch offers sufficient accumulated space for shale gas. The isothermal adsorption test shows that the shale has strong ability of gas adsorption. The structural condition in this basin is available for forming shale gas reservoir. The gas shows of many wells drilled in the shale strata of the Lower Si

6、lurian in this area indicated the great potential of shale gas. The shale indexes of thickness distribution, organic carbon content, thermal evolution degree and gas generation level in Sichuan Basin show that Yibin- Zigong-Luzhou and Dazhou-Wanxian areas are the favorable zones for shale gas explor

7、ation.Key words: Sichuan Basin; Longmaxi Formation; shale gas; thermal evolution degree; ability of gas adsorption;reservoir-forming conditions; favorable exploration zone 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

8、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

9、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

10、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12182104km2，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300500m10。 表1 四川盆地周缘页岩野外地面样品地化特征Table 1 Geochemistry characteristics of field shale samples on the edge of Sichuan Basin地 区 岩 性 H /C O /C TOC/% 有机质类型 Ro/%雷波抓抓岩 黑色粉砂质泥岩 0.26 0.08 2.15 3.28 黑色碳质泥岩 0.26 0.

11、15 3.79 3.85雷波芭蕉滩 黑色块状泥岩 0.23 0.09 2.30 3.48深灰色泥岩 0.30 0.12 3.47安 稳 灰绿色泥页岩 0.51 0.15 2.92黑色碳质页岩（含直笔石） 0.86 0.59 2.30 2.67米溪沟 黑色页岩 0.60 0.27 3.25 1.87溶 溪 深灰色泥岩 2.30黑色碳质页岩 2.17黑 水 黑色页岩 0.31 0.19 3.44 漆 辽 黑色碳质泥岩 0.35 0.13 2.06 2.49黑色碳质页岩 0.31 0.12 1.64 2.87图1 四川盆地下志留统龙马溪组泥页岩野外露头照片Fig.1 Photos of shale

12、outcrop in Lower Silurian of Sichuan Basin1.2 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

13、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2.04.0%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，型与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1型干酪根的特点

14、13。1.4 热演化程度无论是型、型干酪根还是型干酪根，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量生成，但是过高的热演化程度是否有利于气体的富集保存，需待进一

15、步研究。烃源岩的H/C值随演化程度增高而变小，但当演化程度较高时，其比值很小，无法进行进一步的划分，只能给出一个总体成熟度较高的结论15。龙马溪组页岩样品的H/C值较低（表1），大多为0.230.59，表明其达到了较高的演化程度。2 储集条件2.1 孔 隙孔隙是页岩气的重要储集空间，页岩中同时存在原生孔隙和次生孔隙，其中以原生孔隙为主。页岩原生孔隙系统的渗透率相当低，但原生孔隙内表面积大，拥有许多潜在的吸附空间，可以储存大量气体16。在吸附实验中，可用比表面积（即外表面积与裂缝、空洞内表面积之和）来表征岩石的内表面积，比表面积越大其内表面积越大。页岩地面样品的实测分析结果表明（表2），该地区页

16、岩的比表面积较大，约为2.599.60m2/g，平均为4.75m2/g，可为页岩气的吸附提供充足空间。表2 四川盆地龙马溪组页岩地面样品孔隙度及比表面积Table 2 Porosity and specific surface area of ground shalesamples in Sichuan Basin地 点 层 位 岩 性 孔隙度/% 比表面积/（m2g-1）长 坪 龙马溪组 灰色泥岩 4.08 2.89雷 波 龙马溪组 黑色碳质泥岩 6.48 6.58芭蕉滩 龙马溪组中上部 深灰色泥岩 1.31 3.18安 稳 龙马溪组中部 灰绿色泥页岩 0.84 2.69龙马溪组底部 黑色碳

17、质页岩 2.39 9.60米溪沟 龙马溪组中部 黑色页岩 7.37 6.12溶溪 龙马溪组中下部 深灰色泥岩 4.32 4.53龙马溪组中部 黑色碳质页岩 2.16 4.55黑 水 龙马溪组中部 黑色页岩 2.89 2.59 孔隙度是确定游离气含量和评价页岩渗透性的主要参数,页岩原生孔隙常显示出较低的孔隙度（1.5%），生烃潜力大，具备形成页岩气藏的气源条件。（2）龙马溪组页岩中孔隙和裂缝发育，等温吸附实验表明，页岩吸附气量大，可为页岩气成藏提供充足的储集空间。（3）页岩具有较强的抗构造破坏能力，自身可作为页岩气藏的盖层。研究区龙马溪组页岩虽经多期次构造运动的建造与改造，但总体上未受明显破坏，

18、页岩气的保存条件良好。（4）利用页岩厚度、有机碳含量、热演化程度和生烃强度等信息叠合预测表明，龙马溪组页岩气的有利勘探地区大致分布在川西南地区宜宾自贡泸州一带及川东北达州万县一带。致谢 感谢中国地质大学（北京）张金川教授、中国石油勘探开发研究院程克明教授、中国石化石油勘探开发研究院勘探研究中心周雁高级工程师及中国石化南方分公司提供的帮助及宝贵资料。参 考 文 献1 Schmoker J W. Resource-assessment perspectives for unconventional gas systemsJ.AAPG Bulletin,2002,86（11）:1993-1999.2

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20、tems J. AAPG Bulletin,2002,86（11）:1921-1938.5 张金川,徐波,聂海宽,等.中国天然气勘探的两个重要领域J.天然气工业,2007,27（11）:1-6.Zhang Jinchuan,Xu Bo,Nie Haikuan,et al.Two essential gas accumulations for natural gas exploration in ChinaJ.Natural Gas Industry,2007,27（11）:6 张水昌,朱光有.四川盆地海相天然气富集成藏特征与勘探潜力J.石油学报,2006,27（5）:1-8.Zhang Shu

21、ichang,Zhu Guangyou.Gas accumulation characteristics and exploration potential of marine sediments in Sichuan BasinJ.Acta Petrolei Sinica,2006,27（5）:1-8.7 关德师,牛嘉玉,郭丽娜,等.中国非常规油气地质M.北京:石油工业出版社,1995:116-120.Guan Deshi,Niu Jiayu,Guo Lina,et al.Unconventional oil & gasgeology in ChinaM.Beijing:Petroleum

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