金衢盆地上白垩统金华组湖相页岩油气地质特征

徐振宇，方朝刚，滕 龙，王玲余

(1.中国地质调查局南京地质调查中心，南京 210016； 2.浙江煤炭地质局勘探二队，金华 321000)

金衢盆地上白垩统金华组湖相页岩油气地质特征

徐振宇1，方朝刚1，滕 龙1，王玲余2

(1.中国地质调查局南京地质调查中心，南京 210016； 2.浙江煤炭地质局勘探二队，金华 321000)

以金衢盆地白垩系金华组为研究对象，在钻井资料分析的基础上，结合区域沉积背景，通过分析暗色泥页岩有机质丰度、厚度和分布范围，研究和探索了金衢盆地上白垩统金华组湖相页岩油气地质特征。金衢盆地金华组湖相暗色泥页岩样品的有机质丰度特征表明，TOC值一般小于0.5%，属于非烃源岩，个别样品达到1.57%，属于优质烃源岩； 富有机质层段以富砂夹泥型或富泥夹砂型为主，具多产层特征，盆地北部凹陷具备一定的页岩油气勘探潜力。金华组湖相暗色泥页岩主要发育在西北部衢州—龙游沉积中心区，区域较为局限，厚度不均，范围5～100 m，平均孔隙度3.867%，平均最大渗透率0.087 2×10-3μm2，属于典型的致密型储层。将富有机质层段砂泥地层作为一个整体进行页岩油气勘探，源储一体是今后陆相页岩油气的重要勘探思路。

页岩油气； 湖相； 地质特征； 金华组； 金衢盆地； 致密性储层

0 引言

随着对非常规油气资源认识的不断深入，页岩油气和致密砂岩气共存的现象逐步被业内关注并深入研究，特别是在陆相地层中广泛发育的砂泥岩互层段[1]。中国中新生代湖相泥页岩正处于生油高峰初期，生油条件好，可望成为页岩油勘探开发的新领域。陆相沉积在我国最大的特点是分布面积大，常规油气丰度高，目前发现的一半以上的油气都是来自陆相地层，具有十分重要的油气资源意义[2-5]。因此，中国页岩油气勘探开发不能局限于南方海相页岩气[6-9]，还需要关注我国分布范围更广的陆相页岩油气。陆相页岩油气地层的发育和分布与海相地层有明显的差别： 受沉积相带的控制，陆相页岩油气地层分布面积小，多为砂泥级互层，单层有效厚度变化大； 因离陆源区较近，陆源碎屑物常常因河流、冲积扇等搬运作用带入到湖泊中去，有机质类型多样，深湖相多发育Ⅰ型干酪根，浅湖相多发育过渡类型干酪根，湖沼相多发育Ⅲ型干酪根； 有机质演化程度整体较海相低，主要处于生油窗内，层内油气共存[10]。鄂尔多斯盆地三叠系及四川盆地三叠系、侏罗系广泛发育陆相优质烃源岩，TOC(总有机碳，Total Organic Carbon)值一般大于1%，有机质成熟度低，且最大湖泛期有效页岩厚度大，分布范围广，在近几年的页岩油气勘探过程中取得了重大的发现和突破[1,11-13]。另外，与四川盆地同处于扬子板块的下扬子陆块，沿江绍断裂带附近发育一系列的中新生代陆相断陷沉积盆地，如信江盆地、抚州盆地、金衢盆地和宁波盆地等，白垩纪时期广泛发育湖泊-三角洲-冲积扇-砂砾质辫状河沉积，伴生有火山凝灰质沉积物。其中，金衢盆地是浙江省境内面积最大的陆相沉积盆地，其蕴含的油气资源一直以来都备受关注[14-18]。金衢盆地2000年以前的油气勘探主要围绕白垩系金华组常规砂岩储层开展研究，对暗色层未予以重视，暗色层以常规烃源岩评价为主，零星发现暗色层附近有裂隙油、油侵及油斑等含油气显示。笔者在前人研究基础上，借鉴国内外学者页岩油气研究思路和方法[19-22]，通过梳理现有资料来研究金衢盆地上白垩统金华组湖相页岩地质特征，概略分析了其页岩油气资源潜力。

1 区域地质概况

金衢盆地位于东亚大陆东南缘，横跨扬子地块与华夏地块两大构造单元。以江山—绍兴断裂带为界，西北部为扬子地块东南缘元古宙造山带的重要组成部分，基底为前震旦系至上古生界海相—海陆过渡相沉积岩； 东南部则位于华夏地块北部边缘，基底为浙东南晚侏罗世—早白垩世早期火山岩； 基底上发育了一套巨厚陆相碎屑沉积[23-35](图1)。晚白垩世早期，研究区地壳处于强拉张应力体制，盆地范围不断扩大，盆底沉降幅度随之加大，中心最大沉积逾4 000 m,并沉积了2 000 m厚的半深湖相砂泥岩,沉积物总体为红色。大规模的沉积不仅使南缘继续超覆,北缘也大多超越了断层边界,使得上覆细碎屑沉积物直接超覆在边缘基底地层之上,仅局部保留了断层边界。由于盆地断陷加速,物质补给不足,逐渐积水而成湖盆，胶结物中含石膏,说明湖盆呈封闭型。在樟树潭一带出现100余m的暗色层，反映了局部地区处于半深湖还原环境，使大量有机物得以保存，甚至形成油页岩，具备陆相生油基础。龙游一带有较大河流自南侧注入,形成湖泊三角洲。盆地东西两端地势较高发育冲积平原，盆缘坡度较缓,边缘地带剥蚀强烈,分水岭不断向外迁移。在纵向剖面上，由粗—较粗—细—较细—粗，组成一个完整的沉积旋回，包括早白垩世晚期中戴组以及晚白垩世金华组、衢县组。金华组有利于暗色泥岩形成的环境(浅湖—半深湖)分布范围大，钻井资料相对较多，笔者在此基础上绘制了晚白垩世早期该地区的岩相古地理图(图2)。

图1 金衢盆地大地构造位置Fig.1 Geotectonic location of Jinqu Basin

图2 金衢盆地晚白垩世早期岩相古地理Fig.2 Lithofacies paleogeography of Jinqu Basin in the early period of Late Cretaceous

2 湖相页岩有机质丰度

有机质是油气生成的物质基础，其丰度大小不仅决定了油气生成的数量，还是评价烃源岩质量的重要地球化学指标。我们常用总有机碳(TOC)含量来定量地评价烃源岩的优劣，国内外大多数学者比较认可的陆相泥质烃源岩总有机碳含量下限为0.4%，0.4%～0.7%为一般烃源岩，0.7%～1%是较好烃源岩，陆相优质烃源岩总有机碳含量在1.0%以上[36-37]。

金衢盆地湖相页岩纵向上主要分布于金华组，且钻井资料相对丰富，因此，笔者将对其进行重点阐述。选取研究区内16口钻井50余个样品进行总有机碳含量(图3)分析，金3井暗色层TOC最高值达1.57%，平均值为0.40%，表明该井金华组部分层段达到好烃源岩标准。结合金华组沉积环境，绘制了金衢盆地总有机碳含量等值线图(图4)。由图4看出金衢盆地金华组TOC值总体上较低，相对高值主要分布在盆地北部(浅)凹陷的西陇向斜和厚伦方向斜及兰溪凸起上，总有机碳含量最高地区分布在西陇向斜的金17、金19井一带，平均含量在0.4%～0.5%之间，按照评价标准，该区金华组为一般烃源岩，生烃潜力一般。

图3 金衢盆地各钻孔金华组暗色层总有机碳(TOC)含量统计Fig.3 Total Organic carbon(TOC) content of dark layer in each drilling of Jinhua Formation in Jinqu Basin

图4 金衢盆地金华组暗色层总有机碳(TOC)含量等值线图Fig.4 Total Organic carbon(TOC) content isoline of dark layer of Jinhua Formation in Jinqu Basin

3 页岩储集层发育特征

3.1 页岩储集层分布

金华组暗色泥页岩主要分布在金衢盆地的西北部； 而中部从金深3井和金深8井揭露的情况看，暗色层发育较为局限，南部暗色层并不发育； 东部除义乌古母塘附近夹有薄层暗色泥岩外，总体发育情况也不好。暗色泥页岩层段主要集中在金华组的中下部，总厚度5～110 m，平均厚度15 m左右(表1)，富有机质层段以富砂夹泥型或富泥夹砂型为主，且泥岩单层厚度为0.45～11.56 m，具有多产层特征。厚度总体上呈现湖盆边缘向中心递增的趋势(图5、图6)。

表1 金衢盆地暗色层金华组钻井取样及分析结果统计

图5 金衢盆地北部(浅)凹陷带暗色层层位对比Fig.5 Horizon contrast of dark layer in the northern (shallow) sag of Jinqu Basin

图6 金衢盆地金华组暗色泥页岩厚度等值线图Fig.6 Thickness isoline of the dark shales of Jinhua Formation in Jinqu Basin

3.2 储集层物性

对金衢盆地物性数据进行实测，各个钻孔中金华组的孔隙度统计显示(图7)，最大孔隙度为11.01%，平均为3.867%。金华组渗透率的统计表(表2)显示最大平均渗透率0.087 2×10-3μm2，为典型的低孔特低渗储集层，但页岩发育的页理和裂缝可以改善其储集性能。

图7 金衢盆地各钻孔金华组孔隙度统计图Fig.7 Porosity statistics of each drilling of jinhua Formation in jinqu Basin

井号渗透率/(10-3μm2)平均值最大值最小值累计厚度/m金1井<1.00<1.00<1.005金3井<1.00<1.00<1.004金5井<0.05<0.05<0.057金6井<0.05<0.05<0.0510金7井<0.05<0.05<0.0511金8井<0.05<0.05<0.051金10井0.240.34<0.0512金11井0.090.84<0.0531金13井<0.05<0.05<0.0528金14井<0.05<0.05<0.056金15井<0.05<0.05<0.0521

4 结论

(1)金衢盆地白垩系衢江群沉积受江绍断裂带控制，北部发育冲积扇-扇三角洲-湖泊沉积体系； 南部发育冲积扇-辫状三角洲-浅水湖泊沉积体系； 中部发育浅湖、半深湖沉积体系，衢江群暗色泥页岩主要发育在金华组中下部。

(2)金衢盆地金华组湖相暗色泥页岩样品的有机质丰度特征表明，TOC值一般小于0.5%，属于非烃源岩，个别样品达到1.57%，属于优质烃源岩； 富有机质层段以富砂夹泥型或富泥夹砂型为主，具有多产层特征，盆地北部凹陷具备一定的页岩油气勘探潜力。金华组湖相暗色泥页岩主要发育在西北部衢州—龙游沉积中心区，区域较为局限，厚度不均，范围5～100 m。平均孔隙度3.867%，最大平均渗透率0.087 2×10-3μm2，属于典型的致密性储层。

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GeologicalcharacteristicsoflacustrineshaleoilandgasofJinhuaFormationinUpperCretaceousinJinquBasin

XU Zhenyu1, FANG Chaogang1, TENG Long1, WANG Lingyu2

(1.NanjingCenter，ChinaGeologicalSurvey，Nanjing210016，China；2.TheSecondExplorationTeam，ZhejiangCoalGeologicalExplorationTeam，Jinhua321000，China)

This paper took the Jinhua Formation of Cretaceous in Jinqu Basin as the research object. According to the regional sedimentary background and the drilling data, the authors analyzed the organic matter abundance, thickness and distribution of dark shales, and studied the geological characteristics of lacustrine shale oil and gas of Jinhua Formation in Upper Cretaceous in Jinqu Basin. The organic matter abundance shows that TOC value is commonly less than 0.5%, belonging to non-source rocks. While the value of a few samples reaches 1.57%, belonging to quality source rocks. The organic-rich layers are mainly sand-rich and mud interbed or mud-rich and sand interbed, and they are multiple productive targets. The northern sag of the basin has a certain exploration potential of shale oil and gas. The dark lacustrine shales in Jinhua Formation are mainly developed in the northwestern Quzhou-Longyou depositional center areas. The developed areas are limited and thickness of shales is 5-100 m. The average porosity of shales is 3.867%, and the average maximum permeability is 0.087 2×10-3μm2, showing that the shales are a typical tight reservoir. The organic-rich layers are taken as a whole for shale oil and gas exploration. And it is an important direction for future terrestrial shale oil and gas exploration that the oil source rocks are the reservoir.

shale oil and gas; lacustrine facies; geological characteristics; Jinhua Formation; Jinqu Basin; tight reservoir

刘丹，常艳)

10.19388/j.zgdzdc.2017.06.02

徐振宇，方朝刚，滕龙，等.金衢盆地上白垩统金华组湖相页岩油气地质特征[J].中国地质调查，2017,4(6)： 09-14.

TE132.2； P618.13

A

2095-8706(2017)06-0009-06

2017-04-10；

2017-10-25。

中国地质调查局“下扬子地区古生界页岩气基础地质调查(编号： DD2016-0180)”项目资助。

徐振宇(1978—)，男，高级工程师，主要从事沉积学与岩相古地理科研工作。Email: xzy_nj@foxmail.com。

方朝刚(1987—)，男，工程师，主要从事沉积学与层序地层学科研工作。Email: fangchaogang206@163.com。