我國典型頁巖氣區塊勘探開發現狀分析

戰 雕，喬根才，王海成

(中石油青海油田分公司冷湖油田管理處，青海 海西 817500)

我國典型頁巖氣區塊勘探開發現狀分析

戰 雕，喬根才，王海成

(中石油青海油田分公司冷湖油田管理處，青海 海西 817500)

結合國內近幾年鉆探成果，利用泥頁巖的厚度、有機質豐度、鏡質體反射率等指標作為評價標準，選取鄂爾多斯盆地東南緣、吐哈盆地和珠江口盆地進行分析，闡述各典型區塊的勘探開發現狀并指出主要勘探方向，為我國典型頁巖氣區塊勘探開發提供參考。

頁巖氣；典型區塊；勘探開發

隨著全球經濟的繼續發展，油氣資源日益緊缺，因而對頁巖氣的勘探開發顯得尤為重要。頁巖氣屬于非常規低品位天然氣資源，開發投資大，前期回報率低。另外，頁巖氣勘探開發中存在許多亟待解決的問題，包括有利選區與評價、含氣特點與模擬、產能分析及預測、壓裂技術與壓裂液、精確導向與儲層改造等［1］。因此，頁巖氣儲層評價技術、射孔優化技術、水平井技術和壓裂技術是目前的研究熱點，從而形成適合我國典型頁巖氣區塊的開發勘探開發技術。下面，筆者對我國典型頁巖氣區塊勘探開發現狀進行分析。

1 頁巖氣地質特點

頁巖氣具有生物化學成因氣、熱成因氣或兩者混合的多成因特點，賦存方式復雜。張金川等［2-3］指出,頁巖氣是指以熱成熟作用或連續的生物作用為主以及兩者相互作用生成的，在烴源巖中就近聚集的天然氣，其表現為典型的“原地”成藏模式。在主體上包括了游離態(存在于天然裂縫與粒間孔隙中)、吸附態(存在于粘土礦物顆粒、干酪根顆粒表面)和溶解態(存在于干酪根和瀝青質中)，基本上包括了天然氣存在的所有可能相態。頁巖氣在成藏及分布上具有運移距離短、多種封閉機理、聚集成藏隱蔽、地層飽含氣等地質特殊性，自生自儲、吸附作用及由此所產生的大規模聚集是頁巖氣的重要地質特點。自生自儲的頁巖氣藏的產氣能力受有機碳含量(TOC)、鏡質體反射率(Ro)、無機組分含量、天然和誘導裂縫等因素的影響［4］。

2 我國典型區塊頁巖氣勘探開發情況

2.1鄂爾多斯盆地

鄂爾多斯盆地為我國第二大沉積盆地，是我國主要的含油氣區。鄂爾多斯盆地東南緣位于鄂爾多斯東緣和渭北隆起的交匯處，主要包括韓城、大寧-吉縣和宜川區塊等。該區長期處于相對隆起狀態，僅在中晚寒武世、早奧陶世、中晚石炭世和二疊紀有較薄的沉積。在早二疊世沉積由海相過渡為大型湖相沉積，其中二疊系太原組以濱淺海相為主，厚度40～200m，山西組以濱淺湖相為主，厚度80～300m。研究表明［5］:①盆地東南緣山西組和太原組泥頁巖厚度大、分布穩定。大寧-吉縣地區山西組和太原組泥頁巖厚度分別在40～102m和30～63m，韓城地區山西組和太原組泥頁巖厚度也分別在30～70m和20～50m?？偟膩砜?，二疊系山西組和太原組暗色泥頁巖總厚度在80～150m，沉積中心位于大寧-吉縣區塊西部和宜川區塊中北部地區。②氣源巖有機質豐度高，處于高成熟、過成熟大量生氣階段。二疊系山西組和太原組的泥頁巖平均有機碳含量分別為1.37%和2.05%，高于俄羅斯典型的煤系盆地——西伯利亞盆地(該盆地的平均有機碳含量為1.31%)，因而該區的有機質豐度高。從煤層演化看，韓城地區Ro一般在1.8%～2.1%，處于瘦煤-貧煤階段，大寧-吉縣地區Ro一般在1.2%～2.0%，煤階跨度較大，處于焦煤-貧煤階段。根據泥巖烴類的演化模式可知，該階段是高成熟和過成熟階段，非常有利于泥頁巖大量生氣。③泥頁巖節理裂縫發育，上部多套厚層泥巖封蓋。二疊系頁巖氣具有多套厚層泥巖覆蓋良好的封蓋條件。山西組上部為下石盒子組和上石盒子組，其中上石盒子組在大寧-吉縣地區泥巖厚度在200～350m，在韓城地區也達到了100～250m，因此是一套良好的區域性蓋層；下石盒子組在大寧-吉縣和韓城地區泥巖厚度多在75m以上，是一套局部性蓋層。④泥頁巖埋深適中，有利探區分布廣。源巖較厚的大寧-吉縣西部地區和宜川區塊中北部地區厚度在1500～3000m之間，跟美國頁巖氣主產盆地Ft.worth盆地生產深度比較接近［6］，應為頁巖氣埋藏比較理想的深度。該區的山西組和太原組的泥頁巖厚度合計在80～150m，有利區面積約1.5×104km2，因此勘探潛力較大。

2.2吐哈盆地

1)吐哈盆地水西溝群頁巖氣勘探潛力分析 對比北美頁巖氣藏［4］，吐哈水西溝群具備頁巖氣成藏基本地質條件。水西溝群源巖主要發育在西山窯組西二段和下侏羅統三工河組上部［3］:①西山窯組西二段。巖性為砂泥巖互層，源巖總厚度大、有機碳含量高、成熟度相對較高。尤其是北部山前帶碳質泥巖、暗色泥巖、煤層與砂巖間互，氣測異常顯著。Ro大于0.5%和TOC大于1.0%以上的源巖主要分布于托克遜凹陷、臺北凹陷和哈密三堡凹陷。西山窯組源巖埋深小于3500m的面積約1.5×104km2，也主要分布于上述3個凹陷。②盆地下侏羅統。源巖埋深小于3500m的面積約1.35×104km2，主要集中于臺北凹陷東部和三堡凹陷，下侏羅統三工河組高伽馬泥巖段分布穩定，厚度20～100m，氣測異常明顯。泥頁巖TOC一般在1.0%以上，干酪根類型主要為Ⅲ型，Ro在0.5%～1.3%之間。源巖TOC大于1.0%和Ro大于0.5%的范圍主要分布在托克遜凹陷、臺北凹陷和三堡凹陷。根據盆地現有探井巖性分析，臺北凹陷北部山前帶泥巖脆性礦物含量高，物性好，石英含量普遍大于35%，各類脆性礦物含量一般大于60%。吐哈臺北和三堡凹陷探井揭示頁巖巖石硬度(楊氏模量大于5×106psi)(1psi=6894.757Pa)大，脆性高(硅質含量大于35%)，評價為較好-好頁巖氣儲層。對盆地部分探井含氣量利用隨鉆方法和全托含氣量方法進行估算，含氣量一般在1～8m3/t之間［7］。

2)吐哈盆地小泉溝群頁巖氣勘探潛力分析 吐哈盆地上三疊統中下部集中發育高伽馬、高聲波聲差的大套碳質泥巖、暗色泥巖夾薄煤層，泥巖段分布穩定，厚度一般在20～70m。源巖段有機質豐度高，碳質泥巖段氣測異常明顯，氣測一般在0.5%～1%之間。在哈4井郝家溝組還發育有140m碳質泥巖段，氣測異常顯著。吐哈盆地三疊系埋深小于3500m的面積約1.7×104km2，主要集中于了墩隆起和哈密三堡凹陷。盆地小泉溝群源巖成熟度中等，源巖Ro大于0.5%的范圍主要分布在托克遜凹陷、勝北次凹、臺南凹陷和三堡凹陷；源巖TOC大于1.0%的范圍主要分布在臺北凹陷北部山前帶和三堡凹陷。對三堡凹陷部分探井含氣量利用隨鉆方法和全托含氣量方法進行估算，含氣量一般在1.5～4m3/t之間。

2.3珠江口盆地

通過對頁巖氣成因、成藏、分布等進行綜合研究，認為頁巖氣的勘探不應局限于陸上，也應在海相地層或中-古生代地層進行勘探開發。珠江口盆地發育有巨厚的新生界沉積盆地并且有一定厚度的中-古生代殘余盆地分布，因而具有一定勘探潛力［8］。

1)西江凹陷PY4洼 探井PY5-8-1的鉆探資料表明，該井在深度3272～4150m處鉆遇878m文昌組地層，其中泥巖段厚度超過500m。錄井過程中，進入文昌組地層后，多個層段表現為氣測異常和熒光顯示。巖石地化分析表明，文昌組泥巖段有機碳含量一般在3%以上，最高11.43%；Ro在0.68%～1.03%之間，處于成熟階段。根據頁巖氣成因、成藏機制以及影響頁巖氣分布的控制因素分析，該地區具有形成頁巖氣的潛力［9］。

2)白云凹陷 白云凹陷新生界沉積巨厚，總厚度超過1.2×104m，其中古近系陸相斷陷充填沉積厚達8800m，成熟生烴巖面積1.8×104km2，主要烴源巖始新統文昌組中深湖相泥巖及漸新統恩平組河湖沼澤相泥巖厚度超過6000m。白云凹陷以及周邊斜坡區目前發現了5個大氣田和多個含氣構造，已有勘探證實，白云凹陷烴源巖有機質熱演化處于成熟-高成熟階段，以生氣為主，具備了形成頁巖氣藏的巨大潛力［10］。

3)潮汕凹陷 根據地震資料分析，珠江口盆地中生代地層在潮汕凹陷、白云凹陷東南、韓江凹陷和海豐凸起等地區均有分布，其中潮汕凹陷是珠江口盆地進行中生代勘探的首選區［11］。測井分析認為，潮汕凹陷是由白堊系和中-上侏羅統組成的中生代殘留坳陷。有機質類型以Ⅲ型為主，有少量Ⅱ2。烴源巖主要集中在中-上侏羅統海相地層中，因受巖漿活動和埋深的影響，有機質已達成熟-過成熟的干氣階段。從巖性上看，粵東地區的侏羅系是數千米的黑色頁巖，臺灣西部地區的侏羅系也是黑色深褐色頁巖為主的地層，南海南部禮樂灘有灰色頁巖和煤層，這些巖性均是潛在的優質烴源巖。

［1］潘繼平.巖氣開發現狀及發展前景——關于促進我國頁巖氣資源開發的思考［J］.國際石油經濟，2009(11):12-15.

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［3］張金川,金之均，袁明生.頁巖氣成藏機理和分布［J］.天然氣工業，2004，24(7)：15-18.

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［5］徐士林，包書景.鄂爾多斯盆地三疊系延長組頁巖氣形成條件及有利發育區預測［J］.天然氣地球科學，2009，20(3):460-465.

［6］Jarvie D M，Hill R J，Rubi E，et al.Unconventional shale-gas systems：The Mississippian Barnett Shale of north-central Texas as one model for thermogenic shale_gas assessment［J］.AAPG Bulletin，2007，9l(4)：475-499.

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［11］施和生，秦成崗,張忠濤,等.珠江口盆地番禺低隆起-白云凹陷北坡天然氣晚期成藏特征［J］.中國海上油氣，2009，21(6):361-366.

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.07.016

P618.13

A

1673-1409(2012)07-N049-03

2012-04-14

戰雕(1986-)，男，2008年大學畢業，助理工程師，現主要從事油藏開發地質方面的研究工作。

［編輯］ 李啟棟