李錦鋒

(1.延長石油下寺灣采油廠勘探開發(fā)研究所,陜西 延安 716000；2.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院,陜西 西安 710065)

下寺灣油氣田延長組長7段頁巖氣藏淺析

李錦鋒1,2

(1.延長石油下寺灣采油廠勘探開發(fā)研究所,陜西 延安 716000；2.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院,陜西 西安 710065)

下寺灣油氣田位于鄂爾多斯盆地中部，研究區(qū)中生界三疊系延長組長7段發(fā)育大套黑色油頁巖。結(jié)合國內(nèi)專家學(xué)者研究成果，通過對研究區(qū)頁巖分布，頁巖埋藏深度、厚度及微構(gòu)造，有機質(zhì)豐度和有機質(zhì)熱演化程度，孔隙度，滲透率，微裂縫等成藏條件進行分析認為：該區(qū)中生界三疊系延長組長7段頁巖具備了頁巖氣成藏的條件；該區(qū)頁巖氣勘探選區(qū)評價的關(guān)鍵地質(zhì)參數(shù)主要包括頁巖埋藏深度及厚度、有機碳含量、成熟度、微裂縫發(fā)育程度和氣測異常顯示等。根據(jù)頁巖氣藏成藏條件及勘探過程中鉆井氣測異常的分布情況，預(yù)測下寺灣油氣田西南部柳洛峪一帶為頁巖氣藏最有利發(fā)育區(qū)，是下一步勘探開發(fā)的重點區(qū)域。

頁巖氣 成藏條件 有利發(fā)育區(qū) 延長組 下寺灣油氣田 鄂爾多斯盆地

繼中國第一口陸相頁巖氣井-LP177井在鄂爾多斯盆地下寺灣油氣田壓裂試氣成功之后，延長石油又在下寺灣油氣田鉆成我國第一口陸相頁巖氣水平井-YYP1井并成功壓裂產(chǎn)氣，這不僅證實了我國陸相頁巖氣的存在，而且標志著我國在陸相頁巖氣藏勘探開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域取得了重大突破。

近年來，隨著社會的發(fā)展和人民生活水平的提高，國內(nèi)對天然氣的消費需求逐年增加，油氣供需矛盾日益突出，對進口油氣資源的依存程度呈逐年上升趨勢。因此進一步加強對頁巖氣資源的勘探開發(fā)和頁巖氣資源(儲量)評價具有重要意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

下寺灣油氣田位于陜西省延安市甘泉縣境內(nèi)洛河流域，其構(gòu)造位置處于鄂爾多斯盆地陜北斜坡帶南部，總面積約2 400 km2。盆地先后經(jīng)歷了中晚元古代坳拉谷、早古生代陸表海、晚古生代海陸過渡、中生代內(nèi)陸湖盆及新生代周邊斷陷等五大演化階段，形成了下古生界碳酸鹽巖、上古生界海陸過渡相煤系碎屑巖及中新生界內(nèi)陸碎屑巖沉積的三層結(jié)構(gòu)[1]。鄂爾多斯盆地于晚三疊世開始經(jīng)歷了大型內(nèi)陸湖盆間歇震蕩式湖進、湖退興衰演化的完整歷史，并進入大型內(nèi)陸差異沉積盆地的形成和發(fā)展時期，為一大型微咸水湖盆，為陸相頁巖氣藏形成提供了條件[2]。研究區(qū)陸相頁巖主要發(fā)育于中生界三疊系延長組長9段和長7段，其中長7段為下寺灣油氣田主要產(chǎn)氣層段。

2 頁巖氣成藏條件

2.1頁巖分布

研究區(qū)延長組7段頁巖氣藏的有利發(fā)育區(qū)位于盆地南部地區(qū)，其中在甘泉、華池、富縣一帶是頁巖氣最為有利發(fā)育區(qū)，具有分布面積廣、沉積厚度大，埋藏深度適中，有機質(zhì)含量高、成熟度適中等特點[3]。研究區(qū)下寺灣油氣田位于盆地沉積—沉降中心處，頁巖氣資源十分豐富。

延長組7段為深湖相沉積體系，平均厚度在110 m左右，其中最薄處位于柳洛峪區(qū)，厚度約80 m，最厚處位于東部王坪—道鎮(zhèn)區(qū)域，厚度超過130 m。研究區(qū)的頁巖發(fā)育于長7段中下部，又稱“張家灘頁巖”，呈東北薄，西南厚的特征。東北部長7段保存完整，西南部長7段上部大部分被剝蝕，僅保存“張家灘頁巖”。

2.2頁巖埋藏深度及頁巖厚度

油頁巖的埋藏深度不僅對頁巖氣的生成和聚集會產(chǎn)生很大的影響，而且對頁巖氣的勘探及開發(fā)成本有很大影響，泥頁巖埋藏深度達到某一深度后就會形成烴類氣體。隨著埋藏深度的逐漸增加，底層的壓力會逐漸增大，而孔隙度就會逐漸變小，這不利于游離態(tài)頁巖氣的賦存，但有利于吸附態(tài)頁巖氣的賦存。

研究區(qū)長7段張家灘頁巖頂面構(gòu)造平緩，呈西傾單斜構(gòu)造，無斷裂帶，利于頁巖氣藏的形成。其頂面埋深總體上呈東部較淺，西部較深的特征。東部道鎮(zhèn)—蒲家溝一帶埋深一般為820～1 200 m，西部柳洛峪一帶埋深一般為1 100～1 700 m(圖1)，其埋深適中，有利于頁巖氣藏的形成。長7段張家灘頁巖厚度為10～80 m，其中東北部厚度較薄，最薄約10～15 m，西南部厚度較大，最高值約70～80 m。

圖1 LP184井長7段測井響應(yīng)特征

2.3有機質(zhì)豐度及熱演化程度

有機質(zhì)的含量是影響頁巖氣成藏的另一個重要條件，它不僅對頁巖氣藏的生氣量具有決定性的作用，同時對頁巖氣藏的含氣量也有著非常重要的影響。美國5大頁巖具有豐富的有機質(zhì)含量(表1)，其TOC大多介于1.0%～20.0%，通常認為總有機碳含量超過0.5%的頁巖是有潛力的烴源巖[4]。通過對下寺灣油氣田YYP1井及YYP3井巖心的有機地化項目分析得出(圖2)，長7段“張家灘頁巖”有機碳含量在2.14%～5.42%之間，均值為3.63%。從圖2可以看出，TOC含量越高，其吸附頁巖氣的能力就越強,吸附頁巖氣的數(shù)量就越多。

表1 北美頁巖氣藏烴源巖特征

圖2 長7段頁巖TOC含量與頁巖氣吸附關(guān)系

圖3 長7段頁巖成熟度與頁巖氣吸附關(guān)系

根據(jù)美國五大頁巖氣田和加拿大的勘探開發(fā)結(jié)果，形成頁巖氣的Ro(頁巖有機質(zhì)成熟度)值為0.37%～4.89%[5]。對延長組7段頁巖有機質(zhì)熱演化的研究及結(jié)合前人研究成果表明，早白堊世中期進入成熟門限，到早白堊世末期進入大量生烴門限，古近紀進入高成熟期[3]。下寺灣油氣田西南部有機質(zhì)成熟度較高，是盆地的生油中心，其Ro值大于1.03%。該區(qū)西部YYP1井、YYP3井和LP173井等長7段頁巖鏡質(zhì)體反射率為1.07%至1.09%；而東部Y391井長7段頁巖鏡質(zhì)體反射率為1.01%?？傮w上分析西南部頁巖鏡質(zhì)體反射率高于東北部，西南部有機質(zhì)演化程度高于東北部。從圖3可以看出，Ro越高,其吸附頁巖氣的能力就越強,吸附頁巖氣的數(shù)量就越多。

2.4頁巖孔隙度

據(jù)加拿大及美國五大頁巖氣系統(tǒng)含氣頁巖統(tǒng)計分析，其孔隙度均小于6.5%，均值為5.2%，由此可知其自身的有效基質(zhì)孔隙度很低[6]。據(jù)LP177井和YYP1井長7段張家灘油頁巖的孔隙分析報告顯示，孔隙度高的大于2.4%，達到了頁巖氣藏成藏所需的有效孔隙度條件。

2.5頁巖滲透率

據(jù)加拿大及美國五大頁巖氣系統(tǒng)含氣頁巖統(tǒng)計，其滲透率一般為(0.001～2.0)×10-3μm2，平均值約為0.040 9×10-3μm2[6]，由此可以看出頁巖自身的有效滲透率是十分低的。據(jù)YYP1井和YYP3井長7段油頁巖的巖心分析報告顯示，滲透率高的大于0.5×10-3μm2，達到了含氣頁巖所需的滲透率值。

2.6頁巖微裂縫

通過對加拿大及美國五大頁巖氣系統(tǒng)的資料分析，裂縫的發(fā)育程度受頁巖中的礦物成分含量的控制，其中硅質(zhì)含量(石英)的多少對裂縫的發(fā)育具有很大的影響。頁巖的脆性與石英的含量呈正相關(guān)，石英含量越高，頁巖的脆性就越大，高石英含量的頁巖有利于微裂縫的形成。加拿大及美國五大頁巖氣盆地高產(chǎn)頁巖氣藏中石英含量均超過30%。延長組7段頁巖中石英含量在17%～65%之間，均值為47%。延長組微裂縫的發(fā)育及展布狀況是在基底斷裂的基礎(chǔ)上，受成巖過成中多期構(gòu)造運動的古構(gòu)造應(yīng)力場和現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場共同作用的影響結(jié)果[7]。通過資料分析認為，裂縫對油氣的分布具有一定的控制作用，在裂縫較發(fā)育區(qū)域往往是油氣富集區(qū)。下寺灣油氣田多口井中均監(jiān)測到有切穿若干層的一級微裂縫(YY1井等)和局限于單層內(nèi)的二級微裂縫(YY3井等)的存在。這些微裂縫不僅可以作為很好的滲流通道，而且可以作為頁巖氣藏儲層的重要儲集空間。

2.7頁巖氣測異常顯示

根據(jù)實際錄井資料分析，鉆時、鉆井液密度、黏度等因素對氣測全烴值的高低均有一定的影響。在保持其他因素不變的情況下，鉆時越小，氣測值越大；鉆井液密度越小，氣測值越大；黏度越小，氣測值越大。通過對下寺灣油氣田已完鉆氣井的氣測資料進行統(tǒng)計分析，在綜合考慮鉆時、鉆井液密度、黏度等因素的基礎(chǔ)上所繪制的長7段頁巖氣測全烴異常高值區(qū)圖顯示，西南部柳洛峪區(qū)為氣測異常主要分布區(qū)(圖4)，其中YY1井、YY4井、YYP1井、Y313井長7段頁巖隨鉆全烴值高達80%。

圖4 下寺灣油氣田延長組7段頁巖氣測全烴異常高值區(qū)

3 頁巖氣富集有利區(qū)預(yù)測

通過對加拿大及美國5大頁巖氣系統(tǒng)的調(diào)研及結(jié)合前人研究成果[1,3,4,8-9]發(fā)現(xiàn),油頁巖儲層吸附頁巖氣能力的大小受油頁巖的總有機碳含量(TOC)、有效厚度以及熱演化程度等條件的控制。TOC含量越高、有效厚度越大、成熟度越高,其吸附頁巖氣的能力就越強,吸附頁巖氣的數(shù)量就越多。通過對延長組7段巖心(YYP1井和YYP3井)化驗分析,也得出同樣的結(jié)論。

綜合分析認為，研究區(qū)延長組7段頁巖氣藏的有利發(fā)育區(qū)位于下寺灣油氣田柳洛峪地區(qū),該區(qū)具備了頁巖氣成藏所需的地質(zhì)條件，長7段頁巖分布范圍廣、分布穩(wěn)定，頁巖埋藏深度適中且厚度較大，總有機碳含量(TOC)和成熟度高，斷裂構(gòu)造不發(fā)育。油頁巖的平均厚度可達60 m;油頁巖埋藏深度在800～1 700 m之間，總有機碳含量(TOC)較高，Ro>1.1%。區(qū)內(nèi)大部分鉆井均有較高的氣測異常顯示(表2)。因此，LP171-LP173一帶是最有利發(fā)育區(qū)(圖5)。

表2 頁巖氣地質(zhì)選區(qū)評價參數(shù)指標

圖5 下寺灣油氣田張家灘頁巖厚度及頂面構(gòu)造疊合圖

4 結(jié)論

(1)研究區(qū)主要頁巖發(fā)育層段長7段頁巖分布范圍廣、分布穩(wěn)定，頁巖埋藏深度適中且厚度較大，總有機碳含量(TOC)和成熟度高，斷裂構(gòu)造不發(fā)育。據(jù)此得出延長組7段(張家灘頁巖段)具有良好的頁巖氣資源潛力。

(2)綜合分析得出研究區(qū)延長組7段頁巖氣藏的有利發(fā)育區(qū)位于下寺灣油氣田柳洛峪區(qū)域,其中LP171-LP173一帶是其最有利發(fā)育區(qū),是下一步勘探及開發(fā)的重點區(qū)域。

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(編輯 曹征遠)

Preliminary analysis of the shale gas reservoir of Yanchang Formationin Xiasiwan oil-gas field

Li Jinfeng1，2

(1.ExplorationandProductionResearchInstituteofYanchangOilfield，Yan’an716000，China;2.SchoolofEarthSciencesandEngineeringofXi’anPetroleumUniversity，Xi’an710065，China)

Xiasiwan oil-gas field is close to the center of Ordos Basin.In the study area，the chang7 member of Yanchang Formation of Mesozoic was developed in the massive thick black shale.Combined with the study results of domestic and foreign experts and scholars，by analyzing various conditions for shale gas accumulation，such as distribution，burial depth，and microstructure of shale，abundance and thermal evolution of organic matter，porosity，permeability，microfracture，etc.，it was indicated that the chang7 member of Yanchang Formation of Mesozoic in the study area has the conditions for shale gas accumulation.The major geologic parameters for evaluation and identification of exploration targets are mainly focused on the thickness and burial depth of shale，TOC，maturity，development degree of microfracture，and abnormal indication of gas logging.According to the reservoir-forming conditions of shale gas and the distribution of abnormal indication of gas logging in drilling，it was indicated that the area of Liuluoyu is the most favorable area for the shale gas accumulation，which is the main area for next step exploration and development.

shale gas；accumulation conditions；favorable development area；Yanchang Formation；Xiasiwan oil and gas field；Ordos Basin

TE122.1

A

10.16181/j.cnki.fzyqc.2015.01.005

2014-07-09；改回日期2014-08-22。

收稿日期：李錦鋒(1987—),助理工程師，在讀研究生，現(xiàn)主要從事油氣田勘探開發(fā)研究工作。電話：15229114696，E-mail：vip_lj1213@163.com。