黔北安场向斜五峰-龙马溪组页岩气成藏条件及勘探意义

近几年,我国页岩气勘查进展较快,在四川盆地的涪陵、长宁、威远和昭通等地区五峰-龙马溪组取得页岩气重大突破,并形成产能建设。其中,涪陵页岩气田累计探明储量3806×108 立方米,含气面积383.54 平方千米,完成成一期50×108 立方米/年产能建设目标,并同时启动二期50×108 立方米/年产能建设。在成藏理论和开发技术方面均取得重要进展。但与美国相比,我国南方地区地质条件复杂,页岩气的发现仍然局限于涪陵、长宁、威远等局部地区的五峰-龙马溪组,且主要分布在正向构造中。盆地之外的复杂构造区是否具有页岩气勘查开发前景、向斜构造是否具页岩气成藏条件是勘探面临的难题。通过野外地质调查、地球物理勘查、有机地球化学指标对比等手段,系统对武陵山褶皱带重点地区开展了页岩气成藏条件综合分析,优选了黔北安场向斜有利区,部署实施的安页1 井在五峰-龙马溪组获得页岩气重要发现。

黔北及相邻的渝东南地区位于武陵-湘鄂西褶皱带南段,受加里东期和燕山期两大构造旋回影响,褶皱和断裂均较发育,构造形迹的展布方向主要为北东向、次为近南北向,另有少量北西向构造。自西北向东南,由隔挡式变形带过渡为槽档转换带再到隔槽式变形带。槽档转换带由一系列的紧密向斜和平缓背斜相间平行排列而成,在平面上和剖面上呈雁形排列。区内普遍发育有与褶皱轴平行的冲断层,与上述褶皱一起构成褶皱推覆构造。同时,走滑断层与上述褶皱、冲断层斜交,构成复杂的断裂网络。安场向斜位于槽档转换带西南端,轴向北北东20°~30°,延伸长度约30 千米,核部出露侏罗系-三叠系地层,翼部为志留系-奥陶系地层。东翼岩层倾角相对较陡,倾角
一般在50°左右,西翼地层倾角相对较小,一般在25°~35°。

安场向斜构造位置图

晚奥陶-早志留世龙马溪期,是中上扬子地区盆山格局发生重大转变的时期,该时期陆块边缘处于挤压、褶皱造山过程,为形成古隆起的高峰阶段。扬子南缘的黔中隆起、武陵隆起和雪峰隆起基本相连形成了滇黔桂大的隆起带。三个古隆起向外,由滨岸相过渡到浅水陆棚相再到深水陆棚相。深水陆棚相主要分布在古隆起所围限的坳陷的中心部位,靠近古隆主要发育浅水陆棚沉积。黔北地区自黔中隆起向西北水体逐渐加深,横向上可进一步划分为浅水陆棚亚相泥质粉砂棚微相、浅水陆棚亚相灰质粉砂质泥棚微相、深水陆棚亚相粉砂质碳质泥棚微相、深水陆棚亚相碳质泥棚微相等四个微相带。安场向斜五峰-龙马溪组岩性为黑色薄-中层炭质页岩、含粉砂质炭质泥岩,含细粒黄铁矿颗粒,富含浮游生物笔石化石,水平纹层极为发育,为典型的深水陆棚沉积地层。受水体深度的影响,黑色页岩厚度较小,据正安河槽渡、正安城北、正安瑞溪、正安土坪等露头测量数据及道页1 井和安页1 井岩心资料,安场向斜龙马溪组-五峰组富有机质页岩(TOC>2%)厚度16~25 米。纵向上,五峰组底界埋深小于3250 米,由向斜周缘剥蚀线至向斜内部逐渐加深,2000~3000 米范围之间的面积为40.27 平方千米。

安场向斜及其邻区五峰-龙马溪组富有机质页岩厚度等值线图

有机质类型决定页岩生气能力,对地表岩样和钻井岩心样品进行化验分析显示,腐泥组以无定型体为主,不含壳质组,镜质组主要为正常镜质体,惰质组见少量丝质体,类型指数71.75~97.00,以I 型干酪根为主,个别样品为为Ⅱ1 型。美国页岩气开发的主力产层显示,I 型与II 型干酪根具有较好的生烃潜力。有机质的含量是页岩气形成的物质基,有机质含量往往与页岩的生气率和吸附气量成正比,其高低不仅决定着生烃的数量,同时有机质生烃过程中产生的大量微孔隙,可有效增加对气体吸附能力。根据美国及涪陵焦石坝地区页岩气的勘探开发经验优质有机碳含量一般>2%,甚至可以高达25%。对于烃源岩演化程度,当Ro>4.0%时,干酪根已全部芳构化(石墨化),不再有天然气生成。通过对安场向斜和相邻的斑竹向斜五峰-龙马溪页岩样品分析,有机质镜质体反射率在1.92%~2.19%,平均为2.06%,处于高成熟-过成熟早期演化阶段,有利于气体生成。

五峰-龙马溪组有机碳TOC 统计图

构造保存条件对页岩气成藏富集起着关键的控制作用。研究区向斜内发育多条NE 向断裂,主要为加里东期发育正安断裂的伴生断层,断层规模较小,断距在30~120 米之间,且均为隐伏断层。其中东、西翼发育的F1、F2 逆断层在侧向上可对油气运移形成遮挡,造成局部自封闭的超压环境,钻探及试气结果数据显示,上覆地层石牛栏组压力系数高达2.27,下伏地层宝塔组压力系数为1.62,有利于油气的保存。

过安页1 井地震剖面

页岩的含气性是评价页岩储层的关键参数之一,它直接反映了页岩的含气丰度和能否经济有效开发。安页1 井钻遇含气页岩累计厚19.50 米,全烃最高7.56%(图6)。岩心浸水气泡逸出剧烈,连续浓密,解析气可燃,火焰呈淡蓝色。现场解析气量0.99~2.36 立方米/吨,总含气量最高达6.49 立方米/吨,含气量高于焦石坝地区焦页1HF、焦页2HF 井。

龙马溪组岩心浸水见大量气泡并解析气后可燃

安场向斜位于武陵山褶皱带东南端,该区发育多个残留向斜,前期勘探一直未获得突破,安场向斜规模较小、相带处于深水陆棚相边缘,安页1 井获得页岩气重要发现,证实了残留向斜不但具有连续性的页岩气形成富集条件,提升了同类构造勘探的信心,将带动武陵山地区7800 平方千米油气勘查进展。

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