安徽淮南潘集外围深部地区山西组致密砂岩气成藏条件分析

易小会，赵志义，丁海，窦新钊，胡广青

（1.安徽省煤田地质局勘查研究院，安徽合肥 230088；2.安徽省非常规天然气工程技术研究中心，安徽合肥 230088）

0 引言

致密砂岩气藏作为重要的非常规资源，其对中国天然气产量和储量的迅速提高作出了重要的贡献；原因是致密砂岩气资源丰度最大、开采工艺相对简单、目前的勘探进展和效益也最为显著[1～3]。

潘集外围深部地区煤炭钻孔成果表明：该地区山西组的厚度和层序比较稳定，底部为前三角洲暗色泥岩，暗色泥岩之上发育两层稳定的煤层，在煤层顶部发育厚度大且稳定的砂体[4～5]，该砂体位于煤层之上，在纵向上与煤层构成间互式结构，有利于形成源-储紧邻型的致密砂岩气藏[6～7]。目前对山西组烃源岩、储层、盖层特征等认识不够深入，不能有效指导该地区致密砂岩气的勘探；鉴于此，本文从油气成藏三大基本要素着手，分析山西组致密砂岩气藏发育的地质条件，为有效指导潘集外围深部地区致密砂岩气勘探提供理论依据。

1 地质特征

潘集外围深部地区位于淮南煤田复向斜的东段，陈桥-潘集背斜转折端的深部，北起明龙山断层，南连谢桥-古沟向斜，两翼地层倾角平缓且变化不大，一般为5°～15°，构造复杂程度相对简单。研究区东西走向长约6.1～26.6km，南北宽约6～19km，面积281.71km2。

研究区山西组为一套向上变粗的层序，属于三角洲沉积体系[8]。据潘气1 井岩心资料，该段地层底部为一套深灰色泥岩，孔虫、腹足类化石和菱铁矿层发育，块层状构造，属于前三角洲泥沉积；在中下部发育2套稳定的煤层，即：1#煤和3#煤；煤层顶为一套浅灰白色细砂岩，含少许暗色矿物及云母片，测井曲线形态为中幅钟形，属下三角洲平原分流河道沉积（图1）。

2 成藏条件

2.1 烃源岩条件

烃源岩对致密气的成藏至关重要。国内外众多研究表明，煤系烃源岩是致密气藏最主要的气源岩，其生气数量大、生气期持续时间长，为致密砂岩气藏的形成提供了充分的物质基础[9]。研究区山西组发育2套厚度大且稳定的煤层，下伏于致密砂岩底，煤系烃源岩与致密储层具有良好的配置关系，为天然气短距离二次运移提供良好的基础。

实验测试数据表明：山西组泥质烃源岩有机碳含量分布在0.1%～5.57%之间，平均为2.0%；氯仿沥青“A”分布在0.01%～0.76%之间，平均为0.36%；生烃潜力S1+S2分布在0.03～7.59mg/g之间，平均为4.50mg/g。煤系烃源岩有机碳含量为69.69%；氯仿沥青“A”为0.34%～5.39%，平均为2.86%；生烃潜力为50～130mg/g 之间，平均为92.4mg/g。根据陆相烃源岩有机质丰度评价标准（表1），认为研究区有机质丰度较高，其生油岩类别为好—很好。

表1 陆相生油岩有机质丰度评价标准(SY/T5735-1995)Table 1. Evaluation criteria for organic matter abundance in terrestrial source rocks (SY/T5735-1995)

2.2 储层条件

潘集外围深部地区山西组厚度在39～84m之间，平均厚度68m，其中致密储层发育于3煤上，属三角洲平原分流河道沉积，砂体厚度大且分布稳定，统计区内28 口钻孔，揭露砂体厚度在1～39.09m 之间，平均厚度达14.41m（图2）。

图2 潘集外围深部地区3煤上砂岩段厚度等值线图Figure 2. Thickness contour map of sandstone member in upper coal seam 3 in the deep periphery of Panji

根据薄片鉴定、扫面电镜观测及全岩分析，山西组致密储层岩性主要是岩屑长石石英砂岩，岩屑主要为碳酸盐岩屑。以孔隙式胶结为主，胶结物主要为钙质。大量的胶结物充填孔隙导致储层孔隙度减小，加剧了储层的致密化进程。

研究区山西组砂岩储层物性非均质性较强，以潘气1井为例，在砂岩层顶、底各取1个样品进行压汞测试，其中顶部砂岩样品孔隙度为13.9%，渗透率为0.017mD，底部孔隙度为10.5%，渗透率为9.68mD。储层孔隙度相对较大，说明砂岩储层能够提供的储集空间较大，储集能力较好。

气测录井全烃曲线能够直观反映储层含气与否，区内潘气1 井山西组砂岩储层在1835～1851m 段全烃气测异常值在25.911%～29.587%之间，C1气测异常值一般在23.145%～27.008%之间，表明研究区山西组砂岩气测异常幅度值高、含气性好。

2.3 盖层条件

潘集外围深部地区山西组致密砂岩气藏除了具有较好的烃源岩和储层条件外，还具有良好的盖层条件。盖层对天然气的形成和保存均具有重要的作用。一般来说，需要分布范围广且稳定的致密泥页岩作为盖层。而致密砂岩气藏，则需要更好的顶、底封盖条件[10～11]。山西组底部发育一套稳定的深灰色泥岩，其为致密砂岩气藏提供充足的气源同时，也为气藏提供了良好的封堵条件。另在致密储层之上沉积了一套稳定、致密的铝质泥岩盖层，可大大降低天然气的扩散速率，有利于山西组致密砂岩气藏大规模的形成。

3 结论

（1）潘集外围深部地区山西组烃源岩厚度大，分布稳定，烃源岩生烃潜力高，有机质丰度大，是一套优质的气源岩，为致密气藏的形成提供了充足的物质基础。

（2）在烃源岩上致密储层分布广泛，储层孔隙度在10.5%～13.9%之间，能够提供较大的储集空间，储集能力较好；气测录井显示该段储层全烃气测异常值在25.911%～29.587%之间，储层含气性好。

（3）在致密储层顶、底发育的泥岩有效减小了天然气的扩散速率，为气藏的形成提供了保护作用。

（4）山西组充足的气源条件、广泛发育的储层形成了良好的源储配置关系，加上有效的盖层条件为该地区的致密砂岩气藏的形成提供了有利条件。综上认为山西组致密砂岩气藏是研究区下一步勘探的重点。