渝东南复杂地质区页岩气勘探潜力

韦先海 王 婷 李 超 黄 帅

（1.中国石油西南油气田公司，四川 成都 610051；2.重庆地质矿产研究院，重庆 400042；3.斯伦贝谢中渝页岩气技术服务（重庆）有限公司，重庆 400043）

渝东南复杂地质区页岩气勘探潜力

韦先海1王 婷3李 超2黄 帅2

（1.中国石油西南油气田公司，四川 成都 610051；2.重庆地质矿产研究院，重庆 400042；3.斯伦贝谢中渝页岩气技术服务（重庆）有限公司，重庆 400043）

页岩有效储层厚度大、富含有机质、含天然气量高、保存条件好和便于施工作业的地貌是国内外勘探开发页岩气的主要地质条件。重庆市东南部地区下志留统龙马溪组—上奥陶统五峰组页岩层已钻获页岩气，根据国内外勘探开发页岩气地质条件对比，该区位于四川盆地东南缘，历经多期构造运动，断层极其发育，地层遭受剥蚀严重，页岩层埋藏浅，保存条件差，有效页岩层薄，含气量低，为典型的复杂地质区。系统分析了页岩气地质条件，认为局部地区具有形成页岩气藏的地质条件，提出复杂地质区背斜两翼地层倾角不大、向斜、断层不发育区等地区仍具页岩气勘探潜力。

重庆 东南 页岩气 复杂地质区 勘探潜力

0 引言

渝东南地区位于重庆市东南部，南与黔北相接，东与湘西为邻，面积约2×104km2。人文地理主要为北北东向的岭、谷相间，发育喀斯特地貌，一般在800m以上碳酸盐地层中岩溶较发育，地形地貌高差大，海拔为380～2700m，高差达2300m。属山体滑坡、崩塌、泥石流、危岩地质灾害易发区。全区良田土地少，植被发育，荆棘丛生，树林茂密，森林覆盖率超过70%，集高、陡山地和丛林为一体。

渝东南地区以四川盆地东南七曜山断裂为界，位于其东南部。在大地构造上属于扬子准地台上扬子台内坳陷构造区，历经多期强烈构造运动，大小断裂十分发育，构造带多为平行排列的线状褶皱，形成现今北北东向的山谷相间地貌。区内出露地层较老，以古生界为主，其次为中生界三叠系及少量的侏罗系，背斜核部多出露寒武系—奥陶系，向斜主要出露上古生界及中、下三叠统。下古生界下志留统龙马溪组—上奥陶统五峰组、下寒武统牛蹄塘组为该区页岩气勘探目的层，但龙马溪组—上奥陶统五峰组页岩层有效厚度薄，埋藏较浅，保存条件差，为典型的复杂地质区。

国内外页岩气勘探开发实践表明，有效页岩层厚度大、页岩中富含有机质、页岩含天然气量高、保存条件好和便于施工作业的地理环境是勘探开发页岩气的主要地质条件。渝东南地区与国内外勘探开发页岩气的地质条件相对比，虽然其勘探开发页岩气地质条件复杂，但目前在该区下古生界下志留统龙马溪组—上奥陶统五峰组已钻获页岩气，充分表明复杂地质区仍具页岩气勘探潜力。

1 复杂地质特点

渝东南地区属于上扬子台内坳陷构造区，在不同的地质时期形成了不同的沉积建造。自印支运动以来，由于华夏与扬子板块的碰撞挤压，构造遭受破坏最为严重，形成现今复杂地质特点［1］。

1.1 褶皱断裂发育

渝东南地区历经晋宁、澄江、加里东、华力西、印支、燕山、喜山等多期强烈构造运动，褶皱断裂发育，地面明显可见，且断裂深达基底，地腹断层、裂缝也较发育。

自印支运动以来，华夏与扬子板块的碰撞，由

SE-NW向的挤压动力开始，首先在造山带附近形成隔挡式褶皱，随着时间的推移，隔挡式褶皱开始向NW迁移，早期的隔挡式褶皱带被隔槽式褶皱带所取代，在强烈挤压的造山带根部，基底岩系被挤出，形成遭受破坏最为严重的挤出构造变形带。构造带内多为线状褶皱，总体呈NNE向，其同心褶皱（亦称平行褶皱）特征及分带性明显。北部背斜为轴部窄、地层陡倾的紧闭式背斜，而向斜轴部宽、地层相对平缓的屉状向斜，其间次级褶皱发育。紧闭背斜与平缓向斜相间排列，组成典型的隔挡式褶皱或梳状褶皱，在地貌上形成岭、谷相间的特征。中部背斜和向斜的宽度大致相当，组成了典型的过渡性褶皱，形态上为城垛状褶皱；东南部构造变形带内背斜呈箱状，核部出露寒武系—奥陶系，向斜狭窄呈线状，主要是由上古生界及中、下三叠统组成的不对称至倒转向斜褶皱，向斜底部大多以勺状断层使其滑脱在志留系之上。背斜中发育Y字型断裂，上部变形剧烈，其主断裂多数深达基底。

地震物探发现，地腹中断层较为发育。地震剖面除有断层突破地表外，还有大小不等、组系不一的多条断层未突破地表（图1）。成像测井页岩层发育裂缝，主要为高角度裂缝。

图1 局部构造东西向地震剖面图

1.2 单层黑色页岩地层薄

渝东南地区在不同的地质时期形成了不同的沉积建造。震旦纪灯影期大规模的海侵，礁滩型碳酸盐广泛发育；寒武系—志留系为碳酸盐和砂泥质页岩；石炭纪—泥盆纪，海侵曾波及本区，少数地区残留上泥盆统和中石炭统；二叠系为铝土质铁质沉积、内源碳酸盐和单陆屑含煤沉积；下、中三叠统为蒸发式沉积；晚三叠世—侏罗纪，区内由于受雪峰隆起影响，发育了上三叠统和侏罗系碎屑岩沉积；上白垩统为山间盆地磨拉石沉积，不整合于侏罗系及更老地层之上。全区地层发育不全，部分地层缺失。出露地层以古生界为主，其次为三叠系及少量的侏罗系，缺失白垩系和第三系。背斜核部出露寒武系、奥陶系，向斜出露中、下三叠统、上古生界二叠系。页岩地层主要分布在下古生界下寒武统牛蹄塘组、上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组。

徐渭(1521-1593)，字文清，后改字文长，别号青藤等，明晚期杰出文学艺术家。张岱(1597-1679)，字宗子，明末清初著名文学家。400多年前的绍兴城中，张岱家族中的张天复、张元忭、张汝霖祖孙三代，以及张岱本人，与徐渭一起，构成了一段以“怜才与感恩”为主题的风雅往事。

两套黑色页岩地层平面分布均匀，单层厚度薄。下寒武统牛蹄塘组为深水陆棚相沉积，岩性以灰绿色页岩或黑色炭质页岩为主。底部为硅质岩夹少量炭质页岩，普遍含磷矿，产软舌螺类化石。下部以黑色炭质页岩为主，上部为深灰绿色页岩夹粉砂岩条带页岩，产三叶虫、古介类、古海绵骨针、软舌螺类等化石，厚度为35～210m。其中黑色页岩总厚度为20～120m，单层厚度小，局部地区大于30m，平面分布由西北向东南增厚。

上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组为深水陆棚相沉积，上奥陶统五峰组岩性主要为黄绿色、浅紫色或棕色，薄层、含有机质、砂质水云母页岩，夹黑灰色薄层硅质灰岩，与下伏地层整合接触。总厚度为3～13m。下志留统龙马溪组上部岩性为黄绿、灰绿色页岩夹粉砂质页岩或粉砂岩。下部为黑色、深灰色钙质灰岩、灰质粉砂质页岩，底部为黑色粉砂质炭质页岩，与下伏地层整合接触，厚度为50～220m。其中黑色页岩总厚度为20～60m，单层厚度较薄，平面分布呈西北向东南减薄的趋势。

1.3 页岩层生烃特征

渝东南地区下寒武统牛蹄塘组、下志留统龙马溪组—上奥陶统五峰组两套页岩是主要烃源层，由于两套烃源层有机质含量TOC值在纵向上差异较大，平均值都不高。成熟度Ro较高，均达到高—过成熟阶段。由于受保存条件的影响，页岩层含气量偏低［2］。

下寒武统牛蹄塘组页岩有机质含量差异较大，TOC值为0.04%～14.3%，平均值为3.2%；有机质成熟度较高，Ro为1.6%～3.55%，平均为2.8%；含气量普遍偏低，等温吸附测试吸附能力为0.6～2.9m3／t，平均为1.87m3／t。

上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩有机质含量也不高，TOC值为0.12%～7.97%，平均值为

2.37%；有机质成熟度较高，Ro为1.56%～3.68%，平均为2.35%；含气量为0.31～4.21m3／t，平均含气量为1.76m3／t。

1.4 页岩层物性差

页岩气均为自生自储气藏，页岩既是烃源层也是储集层［3］。渝东南地区下寒武统牛蹄塘组、下志留统龙马溪组—上奥陶统五峰组两套页岩储层物性较差，孔隙度、渗透率低。下寒武统牛蹄塘组主要为灰绿色页岩或黑色炭质页岩，页岩层岩心实测孔隙度为0.77%～4.70%，渗透率为0.0026～0.0328 mD；下志留统龙马溪组—上奥陶统五峰组主要为黑色含炭质硅质页岩及黑色含炭质粉砂质页岩，页岩层岩心实测孔隙度为0.2%～3.5%，渗透率为0.0012～0.9361mD。属于典型的特低孔、低渗储集层。

渝东南地区遭受多期强烈构造运动，褶皱断裂发育，其断裂上部变形剧烈，主断裂多数深达基底。地腹断层、裂缝发育，测井资料发现页岩层岩心主要为高角度裂缝。地层遭受剥蚀严重，该区受华夏与扬子板块碰撞的影响，应力由南东向北西方向传递，隆升的东南部地层遭受剥蚀最严重，出露地层以古生界为主，不但背斜核部已出露寒武系—奥陶系，而且向斜也出露中、下三叠统和二叠系地层。该区由于褶皱断裂发育，尤其多发育深断裂、地腹断层、高角度裂缝，地层遭受剥蚀最严重，页岩层埋藏浅，影响页岩气保存。

2 页岩气勘探潜力

根据国内外勘探开发页岩气地质条件对比，渝东南地区属于典型的复杂地质区。但是，在这个勘探开发页岩气地质条件复杂区，QY1井、PY1井、PY3井已钻获页岩气，充分表明复杂地质区仍具页岩气勘探潜力。

2.1 广泛分布黑色页岩地层

渝东南地区下古生界地层分布较广。下古生界寒武系—志留系为碳酸盐和砂泥质页岩沉积，在下寒武统牛蹄塘组、下志留统龙马溪组—上奥陶统五峰组发育两套黑色有机质页岩地层，虽然两套黑色有机质页岩地层总的沉积厚度不大，但平面分布广。尤其下寒武统牛蹄塘组在东南部地区，以及下志留统龙马溪组—上奥陶统五峰组在西北部地区黑色页岩增厚，局部地区单层厚度大于30m，是勘探开发页岩气的有利区。

2.2 局部地区页岩烃源条件较好

渝东南地区下寒武统牛蹄塘组、下志留统龙马溪组—上奥陶统五峰组两套页岩烃源层，TOC平均值都不高，成熟度Ro均达到高—过成熟阶段，含气量普遍偏低，总体烃源条件较差。但在局部地区下寒武统牛蹄塘组页岩有机质含量最高可达到14.3%，等温吸附测试吸附能力最高可达到2.9m3／t；上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩有机质含量最高可达到7.97%，等温吸附测试吸附能力最高可达到4.21m3／t，有机质成熟度较高，Ro平均超过2%，说明该区局部地区黑色页岩层段烃源条件较好，是有利富集页岩气的“甜点”区［4］。

2.3 页岩储层具备压裂改造条件

页岩气藏储层主要依靠后期改造。渝东南地区牛蹄塘组、龙马溪组—五峰组两套页岩基质孔隙度、渗透率低，连通性差，总体物性较差，属于典型的特低孔、低渗储集层。该区两套页岩储层岩性含硅质组分，具备较好的压裂改造条件。特别是局部地区有好的孔隙层段，下寒武统牛蹄塘组页岩层岩心实测孔隙度最高可达到4.70%，五峰组—龙马溪组页岩层岩心实测孔隙度最高可达到3.50%，对这种可改造的相对较高的孔隙层段，通过后期改造将会进一步提高储层的储渗条件。

2.4 页岩气具有自生自储的特点

常规气藏形成需要完整的生、储、盖、保组合地质条件，但页岩气藏具有自生自储的特点，因此，页岩气藏形成的地质条件不同于常规气藏。虽然渝东南有的地区遭受深大断裂的破坏，以及地层剥蚀严重，对页岩气的保存有一定的影响，但在背斜翼部以及向斜等深大断裂不发育区，地层遭受破坏和剥蚀影响较小，页岩地层保存完整，对形成页岩气藏影响不大。

3 结论

根据国内外勘探开发页岩气地质条件对比，渝东南地区下古生界下志留统龙马溪组—上奥陶统五峰组、下寒武统牛蹄塘组两套页岩气勘探目的层，虽然页岩层厚度不大，有机质、天然气含量不高，储层物性较差，构造褶皱断裂及地腹断层、裂缝发育，地层遭受剥蚀最严重，页岩气保存条件差，属于典型的复杂地质区。但这个复杂地质区仍具页岩气勘探开发潜力［5］：

1）渝东南地区广泛分布下志留统龙马溪组—上奥陶统五峰组、下寒武统牛蹄塘组两套黑色页岩地层，下寒武统牛蹄塘组在东南部地区，以及下志留统龙马溪组—上奥陶统五峰组在西北部地区黑色页岩增厚，局部地区单层厚度大于30m，是勘探开发页岩气的有利区。

2）牛蹄塘组、五峰组—龙马溪组两套黑色页岩地层局部地区烃源条件较好，有机质含量、含气量高，是页岩气富集的“甜点”区。

3）牛蹄塘组、龙马溪组—五峰组两套页岩局部地区有好的孔隙层段，储层岩性含硅质组分，具备较好的储层改造条件。

4）页岩气藏具有自生自储的特点，在背斜翼部以及向斜等深大断裂不发育区，地层遭受破坏和剥蚀影响较小，页岩地层保存完整，可形成页岩气藏。

［1］李玉喜，聂海宽，龙鹏宇.我国富含有机质泥页岩发育特点与页岩气战略选区［J］.天然气工业，2009，29（12）：115-118.

［2］王社教，王兰生，黄金亮.上扬子区志留系页岩气成藏条件［J］.天然气工业，2009，29（5）：45-50.

［3］邹才能，董大忠，王社教，等.中国页岩气形成机理、地质特征及资源潜力［J］.石油勘探与开发，2010，37（6）：641-653.

［4］王玉满，董大忠，杨桦，等.上扬子地区海相地层页岩气保存条件浅析［J］.非常规油气，2012（1）：4-9.

［5］《页岩气地质与勘探开发实践》丛书编委会.北美地区页岩气勘探开发新进展［M］.北京：石油工业出版社，2009.

（编辑：卢栎羽）

B

2095-1132（2014）01-0024-03

10.3969／j.issn.2095-1132.2014.01.007

2013-08-06

2014-01-07

韦先海（1950-），高级工程师，从事油气勘探工作。E-mail：2497975422@qq.com。