下扬子地区二叠系页岩含气性特征分析

白玉坤

(山东省鲁南地质工程勘察院(山东省地质矿产勘查开发局第二地质大队)，山东济宁 272100)

0 引言

近年来，随着世界“页岩气革命”的发展，针对非常规油气资源调查研究的不断深入，我国页岩气勘查与开发的潜力巨大，总体呈现积极良好的发展局面与态势，目前已进入商业开发阶段[1]。相比而言，我国下扬子地区具有多时代、多类型储集特征，其中二叠系大隆组和龙潭组埋深适中，发育有一定面积和厚度的富有机质页岩，在我国页岩气资源量计算中占比较大。

在下扬子地区及周缘地区实施的宣页1井、徽页1井等均发现有页岩气资源[2]。位于下扬子地区的泾页1井钻遇了二叠系大隆组、龙潭组富有机质泥页岩，随钻进行了含气量现场解吸、气测录井等工作，为深入研究下扬子地区含气页岩基本地质特征和分布规律，提供了重要的评价依据[3]。本文以泾页1井钻井资料和气测录井资料等为研究对象，分析了下扬子地区二叠系页岩含气性特征。

1 地质背景

1.1 区域地层

下扬子地区在漫长的地质历史演化中，发育了巨厚的沉积地层，包括古生界—下中生界海相地层和中新生界陆相沉积，总厚度愈万米。其中，古生界海相地层主要发育于深水陆棚相环境，而中、新生界主要形成于湖相、河流相及滨岸相。根据生物组合不同，大体可以分为下扬子、沪杭及江南3个地层小区。其中下扬子地层小区除缺失中、下泥盆统外，其他时代地层都有沉积记录。沪杭及江南地层分区缺失早、中泥盆世、早石炭世、中三叠世及中、新生代部分地层[4]。

1.2 构造

泾页1井位于安徽泾县泾川镇茅山采石场的孤峰向斜西翼(图1)，其地表露头地层倾角一般在45°～50°之间。孤峰向斜轴向70°～75°，全长约17 km，核部主要由三叠系扁担山组灰岩组成，两翼为上古生界二叠系大隆组、龙潭组地层，地表总体表现为西北缓、东南陡的斜歪向斜。

图1 下扬子地区地质构造略图

下扬子地区经历了加里东、海西、印支、燕山等多次构造运动，海相地层内逆冲推覆构造发育，部分区域地层遭到严重剥蚀，油气保存条件相对较差，但仍是我国南方海相地层沉积及油气藏分布的重要地区之一[5]。

2 泾页1井钻探成果

2.1 地层

泾页1井终孔孔深1247.30 m，全孔绳索取心，收获岩心总长1219.20 m，岩心收获率97.75%，自上而下钻遇地层分别为三叠系扁担山组、龙山组、殷坑组，二叠系大隆组、龙潭组，钻遇地层层序正常，各组地层岩性特征信息见表1。

表1 泾页1井钻遇地层岩性

2.2 岩石矿物特征

大隆组钻遇井深1189.61～1208.05 m，岩性以黑色泥岩、灰色灰岩为主。黑色泥岩共2层，总厚度17.68 m，单层厚度分别为3.03 m和14.65 m，裂隙较发育，充填方解石脉，见图2(a)；灰色灰岩共1层，总厚度0.76 m，单层厚度0.76 m，硬度相对较大。

龙潭组钻遇井深1208.05～1247.30 m，岩性以黑色泥岩、煤层为主。黑色泥岩共5层，总厚度33.45 m，单层厚度1.00～13.37 m，有机碳质含量高，颜色较黑；煤层共4层，总厚度5.80 m，单层厚度0.20～4.47 m，裂隙发育，岩心破碎程度大，充填方解石脉，见图2(b)。

图2 泾页1井上二叠统大隆组、龙潭组岩心照片

3 页岩含气性特征分析

3.1 大隆组

大隆组地层补偿密度、补偿中子呈变化幅度较小的平滑曲线，声波时差、自然电位、自然伽马、侧向电阻率多呈不规则锯齿状曲线。平均钻时约42.65 min/m，气测录井全烃值平均0.05%，C1值平均0.01%，平均解吸气含量平均值0.644 m3/t，见图3。在标准大气压下，采用三级解吸温度对大隆组3块样品进行了现场含气性解吸实验，在损失气含量的恢复方面，采用直线回归法，计算得到损失气量主要介于0.001～0.739 m3/t，平均为0.010 m3/t；残留气含量为0。大隆组3个样品的页岩气含气量现场解吸值介于0.261～1.067 m3/t，平均值约为0.644 m3/t，见图4；4个样品的有机碳含量测试分析值介于0.20%～0.22%，平均值约为0.21%，见图5。

图3 泾页1井目的层大隆组和龙潭组综合录井图

图4 大隆组(黄色)和龙潭组(红色)含气量现场解吸数据柱形图

图5 大隆组(黄色)和龙潭组(红色)有机碳含量柱形图

综合分析，大隆组烃源岩有机碳含量较低，解吸气含量虽较高，但不可燃，可能与地层中含较多裂隙及孔洞有关。

3.2 龙潭组

龙潭组地层的补偿密度、补偿中子、声波时差、自然电位、自然伽马、侧向电阻率均呈不规则锯齿状曲线。槽面显示不明显，平均钻时约47.85 min/m，测试分析有机碳含量平均1.665%，气测录井全烃值平均3.26%，C1值平均2.81%，见图3。

龙潭组9个样品的含气量现场解吸值变化幅度较大，介于0.013～9.329 m3/t，大多样品小于1.000 m3/t，平均值约为2.121 m3/t，见图4。其中，1232.20 m、1233.50 m两处煤层和1236.35 m、1241.20 m两处黑色碳质泥岩解吸气点燃成功，如图6所示，证明龙潭组地层中甲烷气体成分比较高，含气量解吸结果分别为9.329 m3/t、6.262 m3/t、0.888 m3/t、0.434 m3/t，平均值约为4.228 m3/t。

图6 龙潭组样品解吸气点燃成功照片

11个样品的有机碳含量测试分析值介于0.37%～2.90%，平均值约为1.67%，见图5，并出现一个有机碳含量峰值区，即1209.20～1226.90 m井段；采用显微光度计进行有机质成熟度Romax测定，Romax值介于1.27%～1.64%，平均值约1.46%，热演化程度属于成熟阶段，如果有机质丰度和储层厚度等其他条件有利，则具有形成油气储层的潜力。

4 结论

泾页1井钻探成果揭示，二叠系龙潭组烃源岩厚度达39.25 m，气测全烃值平均值约3.26%，最高为13.76%，含气量现场解吸平均值约为2.121 m3/t，最高为9.329 m3/t，有机碳含量平均值约为1.67%，有机质成熟度Romax值介于1.27%～1.64%，平均值约1.46%，热演化程度属于成熟阶段，可作为下扬子地区二叠系页岩气储集及赋存有利层位。