石２０１７年３月 油地质与丁＿程 ＰＥＴＲＯｌ ＥＵＭ ＧＥＯＬＯＧＹ ＡＮＤ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ 第３１卷第２期 文章编号：１６７３—８２１７（２０１７）Ｏ２～００１３—０４ 鄂西渝东区二叠系吴家坪组页岩气成藏特征分析 蔡 进 （中国石化江汉油田分公司勘探开发研究院，湖北武汉，４３４０２３） 摘要：鄂西渝东区二叠系上统吴家坪组是该地区页岩气勘探的一套有利层系，基于该地区部分钻井、岩心、野外露 头等资料，从沉积、地化、储集和保存等方面，对鄂西渝东区二叠系上统吴家坪组页岩气形成的地质条件进行了分 析。分析认为鄂西渝东地区二叠系上统吴家坪组富有机质泥页岩平面分布稳定，泥页岩有机碳含量较高，演化程 度高，保存条件好，具有页岩气形成的地质条件，其中建南构造北部Ｌ８０１井一Ｊ２６井区是二叠系上统昊家坪组页岩 气勘探有利地区。 关键词：页岩气；鄂西渝东地区；二叠系上统；吴家坪组 中图分类号：ＴＥｌ１２．１１ｌ 文献标识码：Ａ 片 ｆＪ』Ｊ１０ ｌ研究区概况 鄂西渝东区位于四川盆地东缘，地跨重庆市万 层 深 度ｒ 位 ｍ 颤 岩性 全烃 Ｌ Ｉｎ— ＯＥ～ Ｉ ｌ∞ ＴＴ ， ， 渊井 旋 沉 蠕 ＊ 积 包 削面 ｎ Ｃ№ Ｄ甲烷 解释 回 相 ０ ５ Ｉ Ｉ删 ０ Ⅲ 州区、石柱县和湖北省利川市，东南与齐岳山接壤， ３２９０ 西北与方斗山相连，面积约３ ５５０ ｋｍ 。构造位于上 —— ｝ —— ● ｌＩ １『 黼 麟日 气层 扬子地块川东褶皱带，夹于齐岳山和方斗山复背斜 之问，该复向斜主体走向为北西向，可分为龙驹坝高 陡构造、建南低缓构造和茶园坪断褶构造３个次级 构造。区内出露最新地层为上侏罗统遂宁组，平均 地面海拔９５０余米Ｌ１］。区内发育多套页岩层系，本 次主要针对二叠系上统吴家坪组页岩层段进行成藏 特征分析。 吴 ３ ｌ０ 家 坪 ３＝１００ 瑚 Ｉ 浅 水 陆 棚 ． 《 三Ｉ ＿ Ｉ ． １． 天 碳 酸 盐 厶 ‘， ＿＿－ １ １ ｛组 ７ ３ 加 地 ２成藏特征分析 ２．１沉积特征 ∞ ） 一 —— 八 潮坪 螺 ‘＿ ｌ １＇，ｒ 沼 研究区二叠系属台地一台地边缘沉积，吴家坪 组属局限台地一台盆沉积。台地沉积体系为分布最 ｌ＞－Ｌ订８ 一 一ｆ ７ １ ｒ 卫 广的沉积体系，可分为两种类型：在碳酸盐缓坡背景 下发育而成的克拉通台地和受断裂控制的孤立台 ３ 蚰 图１ ＪＳ１井吴家坪组沉积旋回分析柱状图 地，但都可识别出众多的亚相，包括局限台地、开阔 台地、台内浅滩、台地边缘滩和生物礁等 ］。 通过单井沉积相分析，将晚二叠世吴家坪期沉 积分为３个阶段（图１）。 吴家坪早期鄂西渝东地区发育泥岩为主，沉积 相属于潮坪一沼泽相，西北部梁平一带见玄武岩；吴 家坪中期鄂西渝东地区属碳酸盐台地相，主要岩性 为灰岩；吴家坪晚期鄂西渝东地区属浅水陆棚沉积 相，岩性主要为泥页岩。 收稿日期：２０１６—１１—２１ ２．２泥页岩厚度 二叠系上统吴家坪组在鄂西渝东地区连续分 布，下伏地层为茅口组，为假整合接触，上覆地层为 二叠系上统长兴组，为整合接触。吴家坪组沉积相 属于局限盆地相一台地相，沉积充填以碳质泥岩、碳 作者简介：蔡进，助理工程师，１９８８年生，２０１０年毕业于长江大 学资源勘查工程专业，现从事非常规油气地质研究工作。 石油地质与Ｔ程 ２０１７年第２期 质页岩、灰岩及泥灰岩为主。建南地区纵向上可分 为上部泥页岩段、中部灰岩段、下部泥页岩段，湘鄂 两地区上部岩性多为硅质岩、硅质页岩心】。鄂西渝 东地区二叠系上统吴家坪组富有机质泥页岩，主要 分布在吴家坪组上部的碳质页岩、泥页岩和下部的 色泥岩厚度一般为１５～５０ ＩＢ．，上部泥页岩１Ｏ～３０ ＩＴＩ，下部５～２０ １ＴＩ，区内呈现中间薄、四周厚的趋势， 中部ＪＺ１井泥页岩厚３４ ｍ，ＪＳ１井厚３５ ｍ；南部 ＳＸ１井吴家坪组地层厚５３ ｍ，Ｙ１井厚５１ ｍ；北部 Ｌ６井厚５３ ｍ，Ｑ２井厚８６ ＩＴＩ；西部ＸＩ ２井厚８６ ｍ； 东部黄金洞剖面厚５４ ｍ，庆阳坝剖面厚８０ ＩＴＩ。鄂 泥页岩及煤层，分布稳定，纵向上高有机质丰度的优 质暗色泥页岩主要分布在吴家坪组上、下部，以高伽 马、高有机碳值为特征，厚度一般为１５￣７０ ｍＩ。】。 西渝东地区二叠系吴家坪组连续分布（图２），利川 以及湘鄂西区二叠系已经出露地面，二叠系上统吴 平面分布看，鄂西渝东地区二叠系吴家坪组暗 ＳＸＩ拌 层 ｆ Ｈ 位 Ｄ＾Ｈ 僳 岩 Ｉ堑， 性 家坪组大多已经剥蚀。 ＬＳＯＩ井 ｆ：Ｒ 冉 ｌＪ』Ｊ ｊ堑， 『Ｉ】ｍＩ 性 ｒ Ｈ Ｙｌ井 襟 辑 ＬＬＤ 艇， ｆｎ・ｍ、 性 ｌ Ｉ㈣１ ＪＺ！升 岩 Ｊ，Ｄ 度， ｆｎｍｌ 性 Ｊｓ 片岩 『ＪＪ】 Ｉ堑， ｆｉｌ＿，ｌｌ 性 Ｉ Ｉ【“ＩＩ Ｌ６外 ＪＪ 】堑， 『Ｉ】ｍｌ 性 Ｑ２井 。‘● ｆ』Ｊ’ 胜， ｆ１ 性 “ｌ－ｍ ｌ ； Ｉ ＜ 哭 坪 ＿ ｝ Ｉ ； ｌ ！≤ ｉ ３掘 ，∞ 家 组 — ●ｌ ．｜ ｛ …ｌ ； ｌ ， ’乏： 一 ＼ 一ｌＩ 雾 ｌ＝ Ｉ●ｌ ．， ｌ ， －，，血 ｛ ｌ Ｉ Ｉ ，３１Ｄ ３，１ 二＝） ３， ． ５ ， Ｉ ： Ｊ ｛ ＭＩＯ ： ，”５ ３＇＂ ３３９５ Ｍｏｏ 舀 主 Ｍ％ Ｉ５ ● ● 瞄国 ’一 ・ ｌ ； ／ ， ■‘ 图２鄂西渝东区二叠系上统吴家坪组连井地层对比图 ２．３地化特征 备形成页岩气的有利条件。 表ｌ 吴家坪组泥页岩¨）（’样品分析 ２．３．１有机质丰度 对鄂西渝东区二叠系上统吴家坪组泥页岩段进 行有机碳含量测定，共分析有机碳样品ｌ０块，其中 Ｌ８０１井有机碳样品５块，有机碳含量为２．４０ ～ ５．４５ ，平均３．８７ ９／６；Ｊ４３１井有机碳样品１块，有机 碳含量为２．３２ ；ＪＺ１井２块，有机碳含量为２．７１％ ～１１．８０ ，平均７．２６ ；ＪＳ１井有机碳样品２块，有 机碳含量为５．Ｏ６ ～５．２７ ，平均５．１７％。４口井 共１０块样品，有机碳含量平均值４．６５ 。 除新分析样品外，还收集整理了已有分析化验 资料，包括ＪＳ１井、ＳＸ１井、Ｉ ６井、Ｉ ８井、石柱冷水 溪的２１块有机碳样品，建立了研究区二叠系上统吴 家坪组有机碳数据汇总表（表１）。总体上研究区内 二叠系上统吴家坪组泥页岩段有机碳含量较高，具 由于针对二叠系上统吴家坪组没有做过系统的 分析化验，ＴＯＣ资料点较少，但从资料点相对较多 的Ｌ８０１井可以看出，吴家坪组上、下段碳质页岩、 泥页岩、灰质泥岩中所取样品的ＴＯＣ值相对较高， 蔡进．鄂西渝东区二叠系吴家坪组页岩气成藏特征分析 ．１５． 且有自上而下逐渐增高的趋势。 ２．３．２有机质类型 型四种类型（表２）。 二叠系上统吴家坪组属于海陆过渡相，烃源岩 中有机质大多来自于海洋中的各种水生生物，如藻 干酪根类型的划分是根据干酪根中无定形、壳 质组、镜质组和惰质组四个组分的相对含量来确定， 一类、浮游生物及少量陆源高等植物等啪。 般划分为腐泥型、腐殖腐泥型、腐泥腐殖型、腐殖 通过对研究区内４口井样品进行干酪根显微组 表２烃源岩有机质类型划分标准 分鉴定可以看出，二叠系上统吴家坪组有机质类型 多为Ⅱ 型、ⅡＩ。型。其中Ｊ４３１井检测样品１个，类 型指数７．８，属Ⅱ。型；ＪＺ１井检测样品１个，类型指 数４３．５，属Ⅱ１型；ＪＳ１井检测样品２块，类型指数 ４２．８～４８．０，属Ⅱ 型；Ｌ８０１井检测样品４块，类型 黏土矿物Ｘ射线衍射分析结果可以表明，区内 上二叠统吴家坪组泥页岩中黏土矿物主要以伊／蒙 间层和伊利石为主，占总含量的９０％以上，高岭石 和绿泥石含量较少，均在１Ｏ 以下。 整体而言，鄂西渝东地区二叠系吴家坪组泥页 岩组分以石英、方解石为主，较高的脆性矿物含量有 利于页岩气藏的后期改造，说明本区该层系具备良 好的页岩气后期改造条件。 ２．４．２物性特征 指数３６．５～４９．８，属Ⅱ 、Ⅱ。型。总共８块样品，５ 块为Ⅱ 型，３块为Ⅱｚ型。 ２．３．３镜质体反射率（Ｒ０） 本次研究共收集已有Ｒ０分析化验结果１２块， 新取分析样品１块，分析化验结果见表３。１３块样 针对研究区上二叠统吴家坪组开展的物性研究 品Ｒ。平均值２．２３％，有机质均达到过成熟早、中期 阶段，油气形成属凝析油一湿气阶段到干气阶段。 表３吴家坪组泥页岩Ｒ。样品分析 工作相对较少，缺乏钻井取心资料，缺乏孔隙度和渗 透率实验分析数据，老井重新取样多为较细碎的岩 屑样品或粉末，不具备检测孑Ｌ隙度和渗透率实验的 条件。 ２．５保存条件 页岩气的形成具有广泛的地质基础和条件，有 机碳含量大于２．０％，热成熟度大于０．５ 的泥岩或 页岩均具有形成工业价值页岩气的基础条件。由于 大约半数的页岩气是以吸附方式存在，而页岩又具 有最优先的聚集和保存条件。因此它具有较强的抗 ２．４储集特征 ２．４．１鼍五砖溉 酶往 构造破坏能力，只要具备适当的埋藏深度和适当的 区域就能够在一般常规气藏难以形成或保存的地区 形成工业规模聚集。即使在构造作用破坏程度较高 的地区，只要有天然气的不断生成，就仍会有页岩气 的持续存在。当然，泥页岩的自身厚度、埋藏深度、 顶底板的性质及厚度、大型断裂的发育情况等对页 岩油气藏的保存均有影响，进行页岩油气选区评价 时，应适当考虑 。 ２．５．１泥页岩埋藏深度 北美地区Ｂａｒｎｅｔｔ页岩的石英、长石和黄铁矿 含量为２０％～８０％（其中石英含量为４０ －－６０ ）， 碳酸盐矿物含量低于２５ ，黏土矿物含量通常小于 ５０ 。 鄂西渝东区上二叠统吴家坪组岩性主要为碳质 泥岩、碳质页岩、泥灰岩、灰质泥岩、石灰岩、煤层及 铝土质泥岩等。 通过对沉积岩中常见矿物进行ｘ射线衍射定 量分析表明，区内上二叠统吴家坪组泥页岩样品中 黏土含量比较低，普遍在１０ 以下，个别样品超过 了４０ ，石英和方解石含量较高，占到总含量的 ７０ ９／５以Ｅ。 含气页岩的埋藏深度，一方面可以反映保存条 件和储集特征，另一方面也是评价能否进行经济技 术可发的重要参数。美国商业规模开发的五大含气 页岩系统埋藏深度１８３￣２ ５９１ ｍ，其中目前页岩气 单井产量和年产量较高的Ｂａｒｎｅｔｔ页岩系统埋藏深 １６・ 石油地质与工程 ２０１７年第２期 ・度１ ８９１－－２ ５９１ ｍ。近期收集到的资料表明，美国 目前商业开发的含气页岩的埋藏深度达到甚至超过 了３ ０００ ｍ。对国外含气页岩特征分析表明，如果 含气页岩埋藏较浅、保存条件较差、含气量较低、多 以生物气为主，一般来说单井日产量较低、生产周期 较短；如果含气页岩埋藏较深（当然不能太深）、保存 条件较好、含气量较高、多以热成因气为主，一般来 说单井日产量较高、生产周期较长。美国早期进行 页岩气开发的阿巴拉契亚盆地Ｏｈｉｏ页岩、密执安盆 地Ａｎｔｒｉｍ页岩、伊利诺斯盆地Ｎｅｗ Ａｌｂａｎｙ页岩的 埋藏深度较浅（１８３～１ ５２４ ｍ），随后进行页岩气开 发的福特沃斯盆地Ｂａｒｎｅｔｔ页岩、圣胡安盆地的 Ｌｅｗｉｓ页岩的埋藏深度较深（９１４￣２ ５９１ ｍ）Ｌ６］。 建南主体构造上二叠统吴家坪组富含有机质泥 页岩总体埋深较大（３ ０００～４ ５００ ｍ），西部埋深最 大，深达６ ０００ ｍ。ＪＳ１井、ＪＺ１井吴家坪组泥页岩 气集中显示段均在３ ５００～４ ０００ ｒｎ，龙驹坝一带 Ｌ８０１井、Ｌ８井在４ ５００－－５ ０００ ｍＥ 。 ２．５．２区域断裂 区域地质构造运动后，往往会在岩石表面形成 褶皱、裂缝，被挤压形成的裂缝对页岩气的聚集空间 具有明显的改善作用，开启的、相互垂直的多套天然 裂缝能增加页岩气储层的产量。然而，构造活动形 成的大型断裂对油气的保存条件却是不利的，开启 程度较大的断裂会影响天然气的封堵，断层越多，断 距越大，破坏性越大。 建南地区构造变形的程度存在差异性，复背斜 高陡并变形强烈，复向斜内部虽然也发生了褶皱，但 构造变形程度远强于复背斜。复背斜带地表多表现 为简单的高陡，地表出露碳酸盐岩地层，断裂发育在 背斜两翼。从建南构造展布看，二叠系断层发育少， 主要有３条断裂存在，均为逆断层，且平行于构造轴 线，断裂发育在背斜两翼。石柱复向斜内部均为侏 罗系连片覆盖，轴线走向由北向南，由北东东转向北 东，使其轴线呈北西突出的弧形，构造变形较弱，断 裂不发育，无开启性大断裂切穿侏罗系地层，具有较 好的保存条件。建南气田和龙驹坝气田的发现，充 分证明石柱复向斜的二叠系以下具有良好的油气封 存性。 ３ 选区评价 通过对鄂西渝东区上二叠统吴家坪组泥页岩发 育层系沉积环境和演化特征的分析，利用有机碳和 烃源岩热演化程度指标，结合泥页岩厚度和区域分 布的稳定程度以及含气页岩埋深，借鉴国外标准，优 质泥页岩厚度需大于１５ ｍ，结合中国石化２０１２年 资源评价最新标准要求有效泥页岩厚度大于３０ ｍ， 并考虑ＴＯＣ含量大于２．０ ，目的层埋深小于４ ５００ ｍ，评价认为鄂西渝东区建南构造北部是上二 叠统吴家坪组页岩气勘探有利地区。根据钻遇上二 叠统吴家坪组泥页岩层段井显示情况、测井解释成 果，油气显示的井位主要分布在建南矿权区的西北 部。结合地化指标、泥页岩厚度、埋藏深度、油气显 示及地表环境等方面条件，评价认为Ｌ８０１井区至 Ｊ２６井区为上二叠统吴家坪组页岩气勘探有利区。 ４ 结论 （１）研究区二叠系属台地一台地边缘沉积，吴家 坪组属局限台地一台盆沉积，台地沉积体系为分布 最广的沉积体系。 （２）研究区二叠系吴家坪组富有机质泥页岩厚 度、ＴＯＣ、Ｒ。、储集特征及保存条件等地质因素均有 利于页岩气藏形成。 （３）综合评价认为，研究区内二叠系吴家坪组页 岩气勘探有利区为Ｌ８０１井区至Ｊ２６井区。 参考文献 Ｅｌｉ 冯冲，邹华耀，郭彤楼，等．ＪＩｌ东北及邻区上二叠统吴 家坪组烃源岩评价ＥＪ］．地球科学与环境学报，２０１３，３５ （４）：１８—２９． Ｅ２］李蔚洋，刘杰，何幼斌．四川ｉ地区上二叠统吴家坪组条 带状硅质岩成因分析ＥＪ］．海相油气地质，２０１１，１８ （２）：６１—６５． Ｅ３］李艳霞，林娟华，龙幼康，等．中扬子地区下古生界海 相泥ＥＪ］．地质通报，２０１１，（ｚ１）：３４９—３５６． ［４］ 腾格尔，秦建中，付小东，等．川ｉ东北地区上二叠统吴 家坪组烃源岩评价ＥＪ］。古地理学报，２０１０，１２（３）：３３４ —３４５． 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