張志平

程禮軍，曾春林，汪生秀 (重慶市頁巖氣資源與勘查工程技術(shù)研究中心(重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院)，重慶 400042)

王巧麗，謝治國，姜生玲，黃榮安 (油氣資源與探測國家重點實驗室重慶頁巖氣研究中心，重慶 400042)

渝東北寒武系下統(tǒng)水井沱組頁巖氣成藏地質(zhì)條件評價

程禮軍，曾春林，汪生秀 (重慶市頁巖氣資源與勘查工程技術(shù)研究中心(重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院)，重慶 400042)

王巧麗，謝治國，姜生玲，黃榮安 (油氣資源與探測國家重點實驗室重慶頁巖氣研究中心，重慶 400042)

頁巖氣是當(dāng)前我國重點勘探的非常規(guī)天然氣資源。重慶渝東北地區(qū)寒武系下統(tǒng)水井沱組黑色頁巖廣泛發(fā)育，厚度較大，有機(jī)地化參數(shù)、物性等指標(biāo)表明該區(qū)具備頁巖氣藏的地質(zhì)條件。參照國外標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合渝東北地區(qū)實際情況優(yōu)選出該區(qū)寒武系下統(tǒng)水井沱組頁巖氣資源潛力有利區(qū)，并運(yùn)用面積豐度類比法、體積法、特爾菲法等計算渝東北地區(qū)寒武系下統(tǒng)有利區(qū)頁巖氣資源量。

渝東北;頁巖氣;水井沱組;有利區(qū);資源量

1 區(qū)域概況

重慶渝東北地區(qū)大部分處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺的西北部，僅城口、巫溪的北部處于秦嶺地槽褶皺系的南部。寒武紀(jì)時期該區(qū)以冒地槽型沉積為主，廣泛沉積了幾百米厚的黑色頁巖，經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動[1-3]。

1.1區(qū)域地層

渝東北地區(qū)地層發(fā)育較好，出露齊全，層序明晰，接觸關(guān)系清楚，沉積穩(wěn)定，化石種類繁多，小區(qū)出露最老的地層為震旦系下統(tǒng)，分布于最北部。最新地層為三疊系中統(tǒng)下統(tǒng)，其中石炭系、泥盆系缺失,第四系零星分布。

1.2區(qū)域構(gòu)造

渝東北地區(qū)屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺之大巴山凹褶束，位于南大巴山弧形構(gòu)造帶南段。南大巴山弧形構(gòu)造帶自城口縣廟壩，由北西向折轉(zhuǎn)向南東至巫溪高樓、中梁、兩河一帶呈近東西向展布，整個弧形構(gòu)造外緣向南西略為凸出，是受順時針旋扭應(yīng)力作用下所形成，由一系列弧形沖斷層和弧形褶曲組成[4]?；⌒伪承蓖樯笮蜎_斷群，向斜則相對保存較完整，斷層不發(fā)育。

1.3區(qū)域沉積

渝東北地區(qū)早寒武世早期海水由西往東加深，沉積物為黑色砂巖、頁巖、泥質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖的建造組合。早寒武世中-晚期，海水變淺，水體由滯流變?yōu)闀惩ǎ蛇€原轉(zhuǎn)為氧化環(huán)境。沉積物主要為灰綠色頁巖、泥巖、砂巖夾灰?guī)r；中、晚寒武世，海水進(jìn)一步變淺，沉積物主要為白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r夾砂泥質(zhì)組合。北部地槽區(qū)是位于揚(yáng)子與華北2個陸表海之間的一個活動性較強(qiáng)的陸緣海槽，早寒武世活動較強(qiáng)，屬于淺海-半深海環(huán)境，沉積水井沱組和箭竹壩組炭硅質(zhì)泥砂巖、頁巖夾碳酸鹽巖。中、晚寒武世活動性減弱，地殼上升為陸表海環(huán)境，沉積了毛壩關(guān)組、八卦廟組、八仙組碳酸鹽巖及炭泥質(zhì)巖。

2 地層發(fā)育特征

該套富有機(jī)質(zhì)頁巖富有機(jī)質(zhì)層段地層厚度較大，普遍60～250m，局部受到斷裂影響，地層有所缺失。研究區(qū)東南部廟堂-平河一帶和西北部明通-雙河一帶為厚度高值區(qū)(見圖1)，反映了沉積時有豐富的物源供應(yīng)，推測為當(dāng)時的沉積中心。

3 有機(jī)地化特征

3.1有機(jī)碳

寒武系下統(tǒng)水井沱組富有機(jī)質(zhì)頁巖有機(jī)碳含量(TOC)變化較大，從0.4%～12.6%，主體分布在1%～6%之間，均值為2.9%。平面上有TOC高值區(qū)集中在城口地區(qū)，即城口縣垃圾場、太平鄉(xiāng)油房溝一帶，TOC大于3%，平均值達(dá)3.62%；東安寒風(fēng)埡、巫溪魚鱗、巫溪順陽村一帶TOC相對較低，分布在1.5%～3%之間(見圖2)。

圖1 渝東北寒武系下統(tǒng)水井沱組厚度等值線圖

圖2 渝東北地區(qū)寒武系下統(tǒng)水井沱組TOC等值線圖

3.2成熟度

圖3 渝東北地區(qū)寒武系下統(tǒng)水井沱組有機(jī)質(zhì)成熟度等值線圖

該套富有機(jī)質(zhì)頁巖總體演化程度較高，全區(qū)寒武系下統(tǒng)黑色富有機(jī)質(zhì)頁巖未見有機(jī)質(zhì)成熟度小于1%的區(qū)域，各條剖面的單個樣品的有機(jī)質(zhì)成熟度1.6%～3.75%，平均2.31%。平面上，可見形成修齊-廟壩和魚鱗-蘭英2個高值區(qū)(見圖3)，成熟度(Ro)均超過2.1%。

3.3有機(jī)質(zhì)類型

渝東北寒武系下統(tǒng)樣品中有機(jī)顯微組分以MB(腐泥質(zhì))、E(殼質(zhì)組)為主，V(鏡質(zhì)組)次之，I(惰質(zhì)組)基本未出現(xiàn)。依據(jù)有機(jī)質(zhì)類型指數(shù)(TI)值[5]判斷出渝東北地區(qū)寒武系下統(tǒng)水井沱組富有機(jī)質(zhì)頁巖有機(jī)質(zhì)類型多為Ⅰ型(見表1),是有利的生氣源巖。

表1 富有機(jī)質(zhì)顯微組分定量統(tǒng)計結(jié)果

4 物性特征

4.1孔隙度、滲透率及裂縫

渝東北地區(qū)富有機(jī)質(zhì)頁巖均具有較高的孔隙度，大致分布3.73%～7.53%，平均4.69%。渝東北地區(qū)富有機(jī)質(zhì)頁巖具有較低的滲透率，為(0.0157～1.1611)×10-3μm2，平均0.30216×10-3μm2。 渝東北地區(qū)經(jīng)歷了多期次構(gòu)造運(yùn)動，區(qū)內(nèi)裂縫比較發(fā)育，野外露頭的裂縫發(fā)育程度達(dá)到(5～7)條/m(見圖4)，鏡下可觀測到微裂縫、解理(見圖5)等，對頁巖氣的保存條件有一定的影響。

圖4 城口高望剖面富有機(jī)質(zhì)頁巖裂縫

圖5 巫溪太平鄉(xiāng)剖面構(gòu)造裂縫

4.2巖石礦物

通過巖樣薄片鏡下分析，寒武系下統(tǒng)水井沱組富有機(jī)質(zhì)頁巖中石英、長石、巖屑等陸源碎屑平均含量為26.8%，雜基、膠結(jié)物等填隙物平均含量為73.2%(見圖6)。填隙物含量相對較高，由此可推斷出該地區(qū)頁巖層原始成分成熟度相對較低，后期經(jīng)歷過巖石改造過程。

渝東北地區(qū)寒武系下統(tǒng)水井沱組粘土礦物含量16%～47%。主要為伊利石、伊蒙間層和綠泥石等。其中伊利石含量62.2%～67.7%，平均64.2%，伊蒙間層含量18%～33%(見圖7)，平均26.9%。

圖6 寒武系下統(tǒng)水井沱組巖石成分成分直方圖

圖7 水井沱組富有機(jī)質(zhì)頁巖粘土礦物百分含量直方圖

5 有利區(qū)及資源量

5.1有利區(qū)

表2 渝東北頁巖層系頁巖氣聚集預(yù)測參數(shù)指標(biāo)

依照國外選區(qū)標(biāo)準(zhǔn)[6]，結(jié)合渝東北地區(qū)相關(guān)實際情況，主要選取有機(jī)碳含量(TOC)、有機(jī)質(zhì)成熟度(Ro)、厚度及含氣量等指標(biāo)(見表2)，采用綜合疊合法對渝東北地區(qū)頁巖氣發(fā)育有利區(qū)進(jìn)行預(yù)測[7]。

基于頁巖氣有利區(qū)優(yōu)選原則和構(gòu)造地形特征，優(yōu)選2個寒武系下統(tǒng)水井沱組頁巖氣有利區(qū)，分別為廟壩-明中-厚坪一帶、中梁-正溪-朝陽-紅巖一帶(見圖8)。

圖8 渝東北地區(qū)寒武系下統(tǒng)水井沱組頁巖氣有利區(qū)圖

1)廟壩-明中-厚坪一帶 該區(qū)有效地層厚度90～210m，有機(jī)碳含量2%～3%，Ro值2.1%～2.5%，通過疊加法，確定該區(qū)為頁巖氣發(fā)育有利區(qū)。同時，該區(qū)目的層埋深500～1500m，構(gòu)造條件相對簡單，可作為下一步勘查的目標(biāo)。

2)中梁-正溪-朝陽-紅巖一帶 該區(qū)有效地層厚度60～100m，有機(jī)碳含量2%～4%，Ro值2.0%～2.3%，三者疊加，可確定該區(qū)為頁巖氣發(fā)育有利區(qū)。該區(qū)目的層埋藏深1500～3000m，構(gòu)造條件相對簡單，可作為備選勘探區(qū)域。

5.2有利區(qū)資源量

渝東北地區(qū)以往油氣研究程度相對較低，選擇面積豐度類比法和體積法預(yù)測目的層位頁巖氣資源量[8-9]，其中，面積豐度類比法計算得出寒武系下統(tǒng)水井沱組頁巖氣資源量分別為(0.174～0.628)×1012m3；體積法計算得出寒武系下統(tǒng)水井沱組頁巖氣資源量分別為(0.062～0.879)×1012m3。由于研究區(qū)研究程度較低以及相關(guān)評價方法使用條件的差異性，采用特爾菲法對估算出的研究區(qū)頁巖氣資源量進(jìn)行加權(quán)平均，得出渝東北地區(qū)寒武系下統(tǒng)水井沱組頁巖氣資源量最終為分別為(0.107～0.779)×1012m3。

6 結(jié) 論

1)渝東北地區(qū)寒武系下統(tǒng)水井沱組黑色富有機(jī)質(zhì)頁巖廣泛發(fā)育，厚度適中。

2)渝東北地區(qū)寒武系下統(tǒng)水井沱組黑色富有機(jī)質(zhì)頁巖有機(jī)碳含量為0.4%～12.6%，有機(jī)質(zhì)成熟度1.6%～3.75%，有機(jī)質(zhì)類型均為Ⅰ型，具備有利頁巖氣成藏的有機(jī)地化特征。

3)渝東北地區(qū)寒武系下統(tǒng)水井沱組黑色富有機(jī)質(zhì)頁巖孔隙度3.73%～7.53%，滲透率(0.0157～1.1611)×10-3μm2，節(jié)理發(fā)育程度達(dá)到(5～7)條/m，雜基、膠結(jié)物等填隙物平均含量為73.2%，填隙物含量相對較高，該地區(qū)頁巖層后期改造強(qiáng)烈。

4)初步優(yōu)選出廟壩-明中-厚坪一帶和中梁-正溪-朝陽-紅巖一帶2個寒武系下統(tǒng)水井沱組頁巖氣有利區(qū)，估算該有利區(qū)頁巖氣資源量為(0.107～0.779)×1012m3。

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[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.03.016

P618.13

A

1673-1409(2012)03-N046-04

2012-01-17

國土資源部中國重點地區(qū)頁巖氣資源潛力及有利區(qū)帶優(yōu)選項目(2009GYXQ15)；重慶市國土資源與房屋管理局2010年度重點前期工作項目(DYY5095012010017)。

張志平(1983-)，2007年大學(xué)畢業(yè)，碩士，工程師，現(xiàn)主要從事非常規(guī)油氣資源方面的研究工作。