CSAMT在重庆巫溪地区页岩气勘探上的应用

鲁 霞，赵 利



CSAMT在重庆巫溪地区页岩气勘探上的应用

鲁 霞，赵 利

（四川省核工业地质调查院，成都 610053）

利用可控源音频大地电磁测深在重庆巫溪地区页岩气勘探试验区进行勘探，对试验区各地层岩性的电性特征进行分析，划分各地层单元的埋深及厚度，分析目的层的埋深、厚度及空间分布，对深部构造进行探测，为寻找页岩气有利层位取得了很好的效果。该勘查方法快速高效掌握了深部信息，节约了时间和资金，为深部页岩气勘探工作提供了依据。

页岩气；CSAMT；勘查；巫溪

页岩气是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源。从震旦纪到中三叠世，中国南方地区发育了广泛的海相沉积，形成了下寒武统、上奥陶统五峰组一下志留统龙马溪组、下二叠统、上二叠统等4套主力烃源岩。南方地区烃源岩分布广泛、厚度大，有机质丰富、成熟度高，是页岩气发育最有利层位。研究区位于南方地区页岩气有利区，采用CSAMT（可控源音频大地电磁测深）进行页岩气勘探试点，取得了较好的效果。

1 工区地质概况

研究区位于重庆市东北部的巫溪县境内，属华南地层大区扬子地层区大巴山分区巫溪小区。出露地层主要有：志留系下统新滩组（S1），岩性主要为黄绿色粉砂质页岩；志留系下统罗惹坪组（S1），岩性主要为泥质粉砂岩；志留系中统纱帽组（S2），岩性主要为石英砂岩和粉砂质泥岩；二叠系中统的梁山组（P2）、栖霞组（P2）和茅口组（P2），岩性以灰岩为主。

研究区构造位置隶属于上扬子陆块米仓山-大巴山巫溪凹褶束，在万源至巫溪一线，向南呈弧形突出。自北而南呈叠瓦式逆冲推覆。研究区总体构造线近于东西走向，受推覆带向南挤压的影响。研究区内发育了一系列相互平行的褶皱，其背斜轴部伴随有冲断。受区域构造影响，研究区层间褶皱，次级断裂发育。褶皱与断层产状相近，普遍较陡，近直立，局部地方地层发生倒转，岩层中常见有小型断层和褶皱。

2 地球物理特征

岩（矿）石物性资料是CSAMT实测资料解释的主要依据之一。工作中对工区各地层所含岩性视电阻率参数进行了测量，共计对九类岩性电阻率参数进行了统计。研究区地层相应岩性电阻率总体上具有从新至老，高-低-次高-最低-逐渐增高-最高的间替变化特征。下古生界的奥陶系下统中统和寒武系地层厚度大，以白云岩灰岩为主，为高阻层，其值可达数万欧姆。奥陶系中统地层，主要为页岩与灰岩互层，相对高阻层，部分地层夹页岩，尤其中统大湾组地层以黄绿色页岩为主，电阻率为过渡区。奥陶系中统牯牛潭组至上统临湘组下部以灰岩为主层厚不大，电阻率有小幅略增，上部奥陶系上统五峰组地层含硅质页岩为主，电阻率较低。志留系下统龙马溪组地层主要为黑色页岩夹炭质页岩，电阻率最低，但与其下伏地层所含硅质页岩电性区分度不大。志留系下统新滩组地层主要含粉砂质页岩，电阻率相较下伏地层有明显增高。志留系下统罗惹坪组地层含泥质粉砂岩夹页岩，电阻率较下伏地层降低。志留系中统纱帽组地层含石英砂岩为主，电阻率较下伏地层岩性增加比较明显。二叠系地层含灰岩居多，电阻率较高。

奥陶系五峰组和志留系龙马溪组为目的层，岩性主要为黑色页岩、碳质页岩和硅质页岩，电阻率最低，与上下地层电阻率存在明显差异，为我们推断目的层提供了依据。

物性测量统计表

岩性测量块数对应地层电阻率变化范围（Ω.m）电阻率平均值（Ω.m） 石英砂岩32志留系中统纱帽组2372～76854824.87 粉砂质泥岩32志留系中统纱帽组194～23911088.39 泥质粉砂岩32志留系下统罗惹坪组1101～23641574.77 粉砂质页岩30志留系下统新滩组，奥陶系中统大湾组部分696～46662063.34 黑色页岩30志留系下统龙马溪组131～1228484.06 碳质页岩31志留系下统龙马溪组165～713385.81 硅质页岩30奥陶系上统五峰组362～848634.02 灰岩30奥陶系下统南津关、红花园、大湾、牯牛潭、上统宝塔，二叠系中统栖霞组，茅口组及上统3913～4163811376.74 白云岩31奥陶系下统及寒武系地层7146～8376946183.81

3 工作方法及资料处理

根据研究区地形及所存在的干扰情况，采用了CSAMT进行勘查。该方法工作效率高、探测深度大、分辨率高、受地形影响相对较小、抗干扰性能强。该方法在2km深度范围内，能发现所有的电阻率差异较大的高、低阻不均匀体。测量仪器为加拿大Phoenix公司生产的V8多功能电法采集系统。本次CSAMT勘探场源采用电偶极源旁侧排列装置，通过实验、达到规范要求。本次测量工作，确定39个频率进行发射和接收，每频率发射时间一分钟。发射偶极AB：1.8km，测量极距MN：50m，收发距为13.5km。在发射电偶极垂线两侧17.5°范围内的波区进行数据采集。工作中在试验区一复背斜核部的向斜构造垂直布置六条CSAMT剖面，测线走向NE20o，大地电磁剖面总长约12km，测量点距50m，测点250个。

室内对野外取得的数据进行了预处理，包括数据编辑、曲线的圆滑、静位移校正、空间滤波等；然后是定性与半定量分析。电磁资料定性和半定量解释的目的是整体了解研究区电性在纵横向上的变化规律，确定地电结构的初步模型，提供电性层的数目、各层电阻率相对大小关系及各层厚度的相对变化，为反演奠定基础。鉴于本次反演要求数据量不大，对数据精度要求较高，反演方法采用OCCAM反演。

图1 CSAMT剖面成果解释图

4 资料解释

4.1 典型剖面CSAMT成果解释

测线全长2.05km，共42个测点，点距50m，测线方位NE20°，自南向北地表出露栖霞组、茅口组、梁山组、纱帽组、罗惹坪组等地层。

剖面横向上看，浅层1200号点处出现电阻率降低现象。推测该点处为不同电性地层分界，且该点浅层以南电阻率较高，以北电阻率降低。该点地表以南主要出露纱帽组以上地层，岩性主要为灰岩、石英砂岩，电阻率较高。该点地表以北主要出露罗惹坪组地层，岩性以含泥质粉砂岩为主，电阻率较低。根据电性特征推测纱帽组与罗惹坪组界线位于1200点左右。

剖面纵向上大致可以划分五个电性层：地表往下电性上依次为中高阻—中低阻—中阻—低阻—高阻。综合地质和岩石物性资料推测，可能对应栖霞组灰岩及纱帽组石英砂岩—罗惹坪组泥质粉砂岩—新滩组粉砂质页岩夹砂岩—龙马溪组及五峰组页岩—奥陶系上统和下统灰岩地层。根据CSAMT剖面结合地质、钻孔等资料综合推测，该剖面上栖霞组与纱帽组地层平均厚度为40m，罗惹坪组地层平均厚度推测为20～80m，新滩组地层平均厚度推测为250～350m，目标层位以最低阻区及其与周围电阻率差异的原则进行界定，目标层龙马溪组与五峰组低阻层厚度为30m～90m，平均厚度为50m。

图1显示了该线地层及深部地层顶底面起伏形态的推断情况，下伏地层褶皱形态较清晰，体现出该地区强烈水平挤压的构造环境，地层起伏受向斜构造与背斜构造控制。根据电性差异推测志留系下统新滩组至寒武系可能存在断层将粉砂质页岩层切断，断裂可能影响下伏低阻层的连续性。

4.2 目的层系的研究

中国南方地区发育了广泛的海相沉积，形成了五峰组一龙马溪组，下二叠统、上二叠统等4套主力烃源岩。重庆巫溪地区页岩层广泛分布，主要为五峰组一龙马溪组。由于巫溪地区隶属于上扬子陆块米仓山-大巴山巫溪凹褶束，断裂构造相当发育，局部地区奥陶系已出露，研究区选区地表无断裂发育，地层相对稳定的一向斜构造区来研究。目的层五峰组一龙马溪组主要岩性为黑色页岩、碳质页岩和硅质页岩，电阻率值最低，平均500Ω.m左右，与上下地层电阻率存在明显差异。根据研究区布设的6条CSAMT剖面反演结果分析目的层空间分布特征（图2）是：目的层厚度在东西向主构造向斜构造附近厚度相对较厚，50～85m；在次要构造背斜构造附近厚度最薄，25～50m。由于研究区深部隐伏构造活动强烈，页岩层厚度变化范围大。目的层的埋深受地形和构造影响，根据目的层底板埋深分布图（图3）可知，研究区页岩层段底板埋深多在400m以浅，最深550m左右。埋深大于500m的区域很小，顶板埋深更浅。盖层主要为栖霞组灰岩，纱帽组石英砂岩，罗惹坪组泥质粉砂岩，新滩组粉砂质页岩夹砂岩等。盖层平均厚350m左右，较薄。该区隐伏构造发育，盖层局部断穿，对页岩气保存不利。

图2 目的层厚度空间分布图

图3 目的层底板埋深空间分布图

根据国土资源部《页岩气资源潜力评价方法与有利区优选操作手册》有利区埋深介于500m～4500m间、厚度大于20m的含气泥页岩层段分布区，避开断裂等构造。根据手册分析研究区，研究区页岩厚度虽满足要求，但研究区页岩埋深不足500m，盖层较薄，且隐伏构造发育，单层可能断穿盖层，研究区不属于页岩有勘探的有利区。

5 结论

根据岩石物性测量及可控源音频大地电磁测深剖面，查明了勘查区的深部电性结构特征，分析各岩性单元电性特征，识别并划分出各填图单元及空间分布状态，对深部构造的反应效果较好；分析了目的层志留系下统龙马溪组（S1）及奥陶系上统五峰组（O3）黑色页岩层段的埋深厚度及空间分布，为地质工作提供依据。鉴于奥陶系上统五峰组埋深较浅，多数地方小于500m，构造复杂断裂褶皱较多，建议向深部上震旦统陡山沱组勘探。

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The Application of CSAMT to the Exploration of Shale Gas in the Wuxi Region, Chongqing

LU Xia ZHAO Li

（Sichuan Institute of Nuclear Geology, Chengdu 610052）

This study uses CSAMT for exploring in the shale gas exploration test area, analyzing the electrical characteristics of different lithologic rocks, determining the buried depth, thickness and distribution of every stratigraphic units as well as deep structure in the test area. This method is very effective for deep shale gas exploration.

CSAMT; shale gas; exploration; Wuxi

2018-05-09

富有机质页岩空隙特征对页岩气吸附能力的影响分析，项目编号：2017JY0119

鲁霞（1984-），女，四川邻水人，硕士，工程师，主要从事地球物理勘查相关工作

P631.2

A

1006-0995（2018）04-0610-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.04.017