渝东北寒武系下统水井沱组页岩气成藏地质条件评价

张志平

程礼军，曾春林，汪生秀 (重庆市页岩气资源与勘查工程技术研究中心(重庆地质矿产研究院)，重庆 400042)

王巧丽，谢治国，姜生玲，黄荣安 (油气资源与探测国家重点实验室重庆页岩气研究中心，重庆 400042)

渝东北寒武系下统水井沱组页岩气成藏地质条件评价

程礼军，曾春林，汪生秀 (重庆市页岩气资源与勘查工程技术研究中心(重庆地质矿产研究院)，重庆 400042)

王巧丽，谢治国，姜生玲，黄荣安 (油气资源与探测国家重点实验室重庆页岩气研究中心，重庆 400042)

页岩气是当前我国重点勘探的非常规天然气资源。重庆渝东北地区寒武系下统水井沱组黑色页岩广泛发育，厚度较大，有机地化参数、物性等指标表明该区具备页岩气藏的地质条件。参照国外标准，并结合渝东北地区实际情况优选出该区寒武系下统水井沱组页岩气资源潜力有利区，并运用面积丰度类比法、体积法、特尔菲法等计算渝东北地区寒武系下统有利区页岩气资源量。

渝东北;页岩气;水井沱组;有利区;资源量

1 区域概况

重庆渝东北地区大部分处于扬子准地台的西北部，仅城口、巫溪的北部处于秦岭地槽褶皱系的南部。寒武纪时期该区以冒地槽型沉积为主，广泛沉积了几百米厚的黑色页岩，经历了多期构造运动[1-3]。

1.1区域地层

渝东北地区地层发育较好，出露齐全，层序明晰，接触关系清楚，沉积稳定，化石种类繁多，小区出露最老的地层为震旦系下统，分布于最北部。最新地层为三叠系中统下统，其中石炭系、泥盆系缺失,第四系零星分布。

1.2区域构造

渝东北地区属扬子准地台之大巴山凹褶束，位于南大巴山弧形构造带南段。南大巴山弧形构造带自城口县庙坝，由北西向折转向南东至巫溪高楼、中梁、两河一带呈近东西向展布，整个弧形构造外缘向南西略为凸出，是受顺时针旋扭应力作用下所形成，由一系列弧形冲断层和弧形褶曲组成[4]。弧形背斜往往伴生大型冲断群，向斜则相对保存较完整，断层不发育。

1.3区域沉积

渝东北地区早寒武世早期海水由西往东加深，沉积物为黑色砂岩、页岩、泥质页岩夹硅质岩的建造组合。早寒武世中-晚期，海水变浅，水体由滞流变为畅通，由还原转为氧化环境。沉积物主要为灰绿色页岩、泥岩、砂岩夹灰岩；中、晚寒武世，海水进一步变浅，沉积物主要为白云岩、白云质灰岩夹砂泥质组合。北部地槽区是位于扬子与华北2个陆表海之间的一个活动性较强的陆缘海槽，早寒武世活动较强，属于浅海-半深海环境，沉积水井沱组和箭竹坝组炭硅质泥砂岩、页岩夹碳酸盐岩。中、晚寒武世活动性减弱，地壳上升为陆表海环境，沉积了毛坝关组、八卦庙组、八仙组碳酸盐岩及炭泥质岩。

2 地层发育特征

该套富有机质页岩富有机质层段地层厚度较大，普遍60～250m，局部受到断裂影响，地层有所缺失。研究区东南部庙堂-平河一带和西北部明通-双河一带为厚度高值区(见图1)，反映了沉积时有丰富的物源供应，推测为当时的沉积中心。

3 有机地化特征

3.1有机碳

寒武系下统水井沱组富有机质页岩有机碳含量(TOC)变化较大，从0.4%～12.6%，主体分布在1%～6%之间，均值为2.9%。平面上有TOC高值区集中在城口地区，即城口县垃圾场、太平乡油房沟一带，TOC大于3%，平均值达3.62%；东安寒风垭、巫溪鱼鳞、巫溪顺阳村一带TOC相对较低，分布在1.5%～3%之间(见图2)。

图1 渝东北寒武系下统水井沱组厚度等值线图

图2 渝东北地区寒武系下统水井沱组TOC等值线图

3.2成熟度

图3 渝东北地区寒武系下统水井沱组有机质成熟度等值线图

该套富有机质页岩总体演化程度较高，全区寒武系下统黑色富有机质页岩未见有机质成熟度小于1%的区域，各条剖面的单个样品的有机质成熟度1.6%～3.75%，平均2.31%。平面上，可见形成修齐-庙坝和鱼鳞-兰英2个高值区(见图3)，成熟度(Ro)均超过2.1%。

3.3有机质类型

渝东北寒武系下统样品中有机显微组分以MB(腐泥质)、E(壳质组)为主，V(镜质组)次之，I(惰质组)基本未出现。依据有机质类型指数(TI)值[5]判断出渝东北地区寒武系下统水井沱组富有机质页岩有机质类型多为Ⅰ型(见表1),是有利的生气源岩。

表1 富有机质显微组分定量统计结果

4 物性特征

4.1孔隙度、渗透率及裂缝

渝东北地区富有机质页岩均具有较高的孔隙度，大致分布3.73%～7.53%，平均4.69%。渝东北地区富有机质页岩具有较低的渗透率，为(0.0157～1.1611)×10-3μm2，平均0.30216×10-3μm2。 渝东北地区经历了多期次构造运动，区内裂缝比较发育，野外露头的裂缝发育程度达到(5～7)条/m(见图4)，镜下可观测到微裂缝、解理(见图5)等，对页岩气的保存条件有一定的影响。

图4 城口高望剖面富有机质页岩裂缝

图5 巫溪太平乡剖面构造裂缝

4.2岩石矿物

通过岩样薄片镜下分析，寒武系下统水井沱组富有机质页岩中石英、长石、岩屑等陆源碎屑平均含量为26.8%，杂基、胶结物等填隙物平均含量为73.2%(见图6)。填隙物含量相对较高，由此可推断出该地区页岩层原始成分成熟度相对较低，后期经历过岩石改造过程。

渝东北地区寒武系下统水井沱组粘土矿物含量16%～47%。主要为伊利石、伊蒙间层和绿泥石等。其中伊利石含量62.2%～67.7%，平均64.2%，伊蒙间层含量18%～33%(见图7)，平均26.9%。

图6 寒武系下统水井沱组岩石成分成分直方图

图7 水井沱组富有机质页岩粘土矿物百分含量直方图

5 有利区及资源量

5.1有利区

表2 渝东北页岩层系页岩气聚集预测参数指标

依照国外选区标准[6]，结合渝东北地区相关实际情况，主要选取有机碳含量(TOC)、有机质成熟度(Ro)、厚度及含气量等指标(见表2)，采用综合叠合法对渝东北地区页岩气发育有利区进行预测[7]。

基于页岩气有利区优选原则和构造地形特征，优选2个寒武系下统水井沱组页岩气有利区，分别为庙坝-明中-厚坪一带、中梁-正溪-朝阳-红岩一带(见图8)。

图8 渝东北地区寒武系下统水井沱组页岩气有利区图

1)庙坝-明中-厚坪一带 该区有效地层厚度90～210m，有机碳含量2%～3%，Ro值2.1%～2.5%，通过叠加法，确定该区为页岩气发育有利区。同时，该区目的层埋深500～1500m，构造条件相对简单，可作为下一步勘查的目标。

2)中梁-正溪-朝阳-红岩一带 该区有效地层厚度60～100m，有机碳含量2%～4%，Ro值2.0%～2.3%，三者叠加，可确定该区为页岩气发育有利区。该区目的层埋藏深1500～3000m，构造条件相对简单，可作为备选勘探区域。

5.2有利区资源量

渝东北地区以往油气研究程度相对较低，选择面积丰度类比法和体积法预测目的层位页岩气资源量[8-9]，其中，面积丰度类比法计算得出寒武系下统水井沱组页岩气资源量分别为(0.174～0.628)×1012m3；体积法计算得出寒武系下统水井沱组页岩气资源量分别为(0.062～0.879)×1012m3。由于研究区研究程度较低以及相关评价方法使用条件的差异性，采用特尔菲法对估算出的研究区页岩气资源量进行加权平均，得出渝东北地区寒武系下统水井沱组页岩气资源量最终为分别为(0.107～0.779)×1012m3。

6 结 论

1)渝东北地区寒武系下统水井沱组黑色富有机质页岩广泛发育，厚度适中。

2)渝东北地区寒武系下统水井沱组黑色富有机质页岩有机碳含量为0.4%～12.6%，有机质成熟度1.6%～3.75%，有机质类型均为Ⅰ型，具备有利页岩气成藏的有机地化特征。

3)渝东北地区寒武系下统水井沱组黑色富有机质页岩孔隙度3.73%～7.53%，渗透率(0.0157～1.1611)×10-3μm2，节理发育程度达到(5～7)条/m，杂基、胶结物等填隙物平均含量为73.2%，填隙物含量相对较高，该地区页岩层后期改造强烈。

4)初步优选出庙坝-明中-厚坪一带和中梁-正溪-朝阳-红岩一带2个寒武系下统水井沱组页岩气有利区，估算该有利区页岩气资源量为(0.107～0.779)×1012m3。

[1]Wilkin R T, Barnes H L,Barantley S L. The size distribution of framboidal- pyrite inmodern sediments: An indica-tor of redox conditions[J].Geochim Cosmochim Acta, 1996,60: 3897-3912.

[2]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.

[3]张金川,聂海宽,徐波，等.四川盆地页岩气成藏地质条件[J].天然气工业,2008,28(2):151-156.

[4]四川油气区石油地质志编写组.中国石油地质志(卷十)四川油气区[M]. 北京: 石油工业出版社,1989:123-127.

[5]成海燕,李安龙,龚建明，等.陆相烃源岩评价参数浅析[J].海洋地质动态,2008,24(2):6-10.

[6]张金川,薛会,张德明，等.页岩气及其成藏机理[J].现代地质,2003,17(4):466.

[7]聂海宽,唐玄,边瑞康，等.页岩气成藏控制因素及中国南方页岩气发育有利区预测[J].石油学报,2009,30(4):484-491.

[8]李艳丽.页岩气储量计算方法探讨[J].天然气地球科学,2009,20(3):466-470.

[9]董大忠,程克明,王世谦，等.页岩气资源评价方法及其在四川盆地的应用[J].天然气工业,2009(5):33-39.

[编辑] 洪云飞

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

P618.13

A

1673-1409(2012)03-N046-04

2012-01-17

国土资源部中国重点地区页岩气资源潜力及有利区带优选项目(2009GYXQ15)；重庆市国土资源与房屋管理局2010年度重点前期工作项目(DYY5095012010017)。

张志平(1983-)，2007年大学毕业，硕士，工程师，现主要从事非常规油气资源方面的研究工作。