厄瓜多爾奧連特盆地下Napo組頁(yè)巖氣資源潛力評(píng)價(jià)

張　洪

(中國(guó)石油大學(xué)石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京102249)

厄瓜多爾奧連特盆地下Napo組頁(yè)巖氣資源潛力評(píng)價(jià)

張洪

(中國(guó)石油大學(xué)石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京102249)

摘要：針對(duì)厄瓜多爾富油貧氣的現(xiàn)狀，評(píng)價(jià)其主要含油氣盆地——奧連特盆地頁(yè)巖氣勘探潛力。給出了頁(yè)巖氣儲(chǔ)層標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)奧連特盆地巖性、地球化學(xué)指標(biāo)、深度、分布穩(wěn)定性及資料完善程度諸方面綜合分析，優(yōu)選出下Napo組頁(yè)巖作為具有頁(yè)巖氣勘探潛力的地層。并研究其成藏條件，利用不同區(qū)塊38口井測(cè)井解釋成果，獲得頁(yè)巖厚度分布及變化趨勢(shì)，通過(guò)29條地震測(cè)線解釋成果，研究了下Napo組頁(yè)巖在盆地內(nèi)的變化趨勢(shì)，綜合前人研究成果及地球化學(xué)指標(biāo)，預(yù)測(cè)了盆地下Napo組頁(yè)巖氣勘探有利區(qū)。結(jié)果表明，盆地的東部地區(qū) (12區(qū)塊、67區(qū)塊、18區(qū)塊、 31區(qū)塊及 63區(qū)塊)和西北地區(qū)(11區(qū)塊、18區(qū)塊)對(duì)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)相對(duì)有利，其次是西部地區(qū)(29區(qū)塊、20區(qū)塊、22區(qū)塊、28區(qū)塊、70區(qū)塊)，研究成果為厄瓜多爾奧連特盆地頁(yè)巖氣勘探指明了方向。

關(guān)鍵詞：厄瓜多爾；奧連特盆地；頁(yè)巖氣；勘探開(kāi)發(fā)有利區(qū)

Potential Assessment on Shale Gas in Lower Napo Formation of

Oriente Basin, Ecuador

Zhang Hong

(MOEKeyLaboratoryofPetroleumEngineering,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China)

Abstract:For more petroleum and less gas in Ecuador, we assessed the shale gas exploration potential of its main oil and gas bearing basin, Oriente Basin. We gave the shale gas reservoir criteria, and analyzed lithology, geochemical factors, depth, distribution stability, and data perfection, and chose the shale in lower Napo Formation in the Basin as promising. We probed into its reservoir forming conditions, used the logging interpretation results of 38 wells in different blocks and obtained shale thickness distribution and variation trend. Through the interpretation results of 29 seismic lines, we studied the variation of the shale in lower Napo Formation in the Basin, and utilized previous research results and geochemical factors to predict the favorable areas for shale gas exploration in lower Napo Formation. Results showed that the eastern areas (Block 12, Block 67, Block 18, Block 31 and Block 63) and the northwestern area (Block 11 and Block 18) were more favorable for shale gas exploration and development, followed by the western area (Block 29, Block 20, Block 22, Block 28 and Block 70). The results showed the way for shale gas exploration in Oriente Basin.

Key words:Ecuador; Oriente Basin; shale gas; favorable exploration and development area

奧連特 ( Oriente) 盆地是南美洲厄瓜多爾最主要的含油氣盆地, 盆地類(lèi)型為弧后前陸盆地，位于厄瓜多爾東部亞馬孫平原區(qū), 面積約10×104km2；北部與哥倫比亞毗鄰，東部與秘魯接壤[1](圖1)。許多學(xué)者描述了該盆地的石油地質(zhì)特征[2-3]，其主要烴源巖為Napo組黑色頁(yè)巖，作為一個(gè)大的前陸盆地系統(tǒng)，在哥倫比亞相當(dāng)于Villeta組(普?qǐng)D馬約盆地主要烴源巖)，其次為Santiago 組頁(yè)巖[4-9]；主要儲(chǔ)層是白堊系Napo組和Hollin組海相砂巖，即M1、M2、U及T砂巖，儲(chǔ)層物性極好[10-14]。盆地石油探明可采儲(chǔ)量為6.3×108t，天然氣探明可采儲(chǔ)量為97.7×108m3，2004年石油年產(chǎn)量為2590×104t，同期天然氣年產(chǎn)量不到1×108m3[15]，石油和天然氣產(chǎn)儲(chǔ)量(當(dāng)量)巨大差異體現(xiàn)了厄瓜多爾富油貧氣的狀況。

圖1　奧連特盆地位置圖Fig.1　Location of Oriente Basin

尋找天然氣藏，提高天然氣產(chǎn)量是厄瓜多爾石油界目前面臨的難題。與厄瓜多爾臨近的美國(guó)實(shí)現(xiàn)了“頁(yè)巖氣革命”，頁(yè)巖氣和頁(yè)巖油產(chǎn)量快速增長(zhǎng)。厄瓜多爾政府和相關(guān)企業(yè)目前意識(shí)到開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣是改變其能源格局的重要手段，但資金和技術(shù)的缺乏使該國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)仍然處于空白狀態(tài)。本文通過(guò)對(duì)厄瓜多爾主要產(chǎn)油盆地奧連特盆地所有可能頁(yè)巖氣層進(jìn)行篩查，選出目的層進(jìn)行研究，在對(duì)主要目的層成藏地質(zhì)條件研究的基礎(chǔ)上，找出頁(yè)巖氣有利勘探區(qū)，為該國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)提供重要依據(jù)。

1 頁(yè)巖氣有利含氣層位優(yōu)選

1.1 頁(yè)巖氣儲(chǔ)層條件

頁(yè)巖氣儲(chǔ)層具有源儲(chǔ)一體特性，可作為勘探開(kāi)發(fā)目標(biāo)的頁(yè)巖氣儲(chǔ)層需滿足如下標(biāo)準(zhǔn):

(1)烴源巖條件。美國(guó)產(chǎn)頁(yè)巖氣的頁(yè)巖都是暗色富含有機(jī)質(zhì)的泥巖和碳質(zhì)頁(yè)巖，此類(lèi)巖石在成烴演化中可產(chǎn)生大量天然氣，具備頁(yè)巖氣成藏的物質(zhì)基礎(chǔ)。

只有具備一定成烴標(biāo)準(zhǔn)的烴源巖，即具有較高的有機(jī)碳含量、處于適合的熱演化階段的泥頁(yè)巖才有可能形成大量的天然氣，并保存在頁(yè)巖儲(chǔ)層中(表1)。另外，若達(dá)到頁(yè)巖氣富集，烴源巖參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)需提高：有機(jī)碳含量TOC值大于2%，鏡質(zhì)組反射率Ro大于1.1%。

表1　烴源巖判別標(biāo)準(zhǔn)表

(2)厚度條件。頁(yè)巖累計(jì)厚度大于20m，最好大于30m。

(3)深度條件。在目前技術(shù)條件下，深度低于3000m的頁(yè)巖氣藏才有勘探開(kāi)發(fā)價(jià)值。

(4)礦物組成條件。頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)需要壓裂，而形成有效裂縫的前提條件是頁(yè)巖氣儲(chǔ)層具有一定數(shù)量的脆性礦物，要求脆性礦物含量高于40%。

(5)物性條件。有利的頁(yè)巖氣儲(chǔ)層滲透率應(yīng)大于0.005mD，孔隙度應(yīng)大于2%,具有一定的物性條件是儲(chǔ)存、吸附和解析天然氣并能有效生產(chǎn)的基礎(chǔ)。

(6)資料完善程度。目前頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)處于起步階段，只有具有一定地質(zhì)、地震、鉆井資料的頁(yè)巖層才能得到有效研究。

1.2 地層系統(tǒng)分析

為了優(yōu)選奧連特盆地有利頁(yè)巖層，對(duì)其地層進(jìn)行了系統(tǒng)分析。奧連特盆地構(gòu)造演化經(jīng)歷了古生代被動(dòng)大陸邊緣、三疊紀(jì)—白堊紀(jì)弧后裂陷、晚白堊世以來(lái)前陸盆地3個(gè)階段。

古生界包括兩個(gè)地層組，最下面的為上志留統(tǒng)—下泥盆統(tǒng) Pumbuiza組，由中度變質(zhì)的石灰?guī)r、頁(yè)巖、粉砂質(zhì)泥巖和砂巖組成， 其上為厚 750m的Macuma組。中生界裂陷層系可劃分為三疊系—侏羅系同裂陷層系與白堊系裂后坳陷層系兩個(gè)亞層系，同裂陷層系包括 Santiago 組、Chapiza 組及 Misahualli組，上覆裂后坳陷層系包括Hollin 組和Napo 組，是盆地的主要油氣產(chǎn)層。新生代造山運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致奧連特盆地演化成前陸盆地，沉積了新生代磨拉石建造，自下而上依次為T(mén)ena組、Tiyuyacu組、Orteguaza組、Chalcana組、Arajuro 組及Mesa 組，主要由陸相碎屑巖組成，沉積物來(lái)自西邊的科迪勒拉山區(qū)[16]。盆地地層由下到上能滿足最關(guān)鍵的條件——烴源巖條件和厚度條件?？赡艹蔀橛欣?yè)巖儲(chǔ)層(即累計(jì)厚度超過(guò)20m的暗色泥頁(yè)巖)的地層有5套：Macuma組、Santiago 組、下Napo頁(yè)巖、上Napo組頁(yè)巖及古近系Tiyuyacu組(圖2)。

圖2　奧連特盆地地層綜合柱狀圖Fig.2　Integrated column of strata in Oriente Basin

Macuma組由薄層石灰?guī)r和泥巖組成，為被動(dòng)大陸邊緣淺海碳酸鹽巖大陸架沉積，埋深非常大，達(dá)5000m以上。雖然可以作為烴源巖，但作為頁(yè)巖氣儲(chǔ)層其深度過(guò)大，且盆地中尚無(wú)鉆井鉆達(dá)此深度，缺乏研究資料，不滿足上述有利條件的深度條件和資料完善程度條件，因此其難以成為頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的目標(biāo)。

Santiago 組由富含有機(jī)質(zhì)的頁(yè)巖、砂巖及石灰?guī)r組成，J.Gaibor采樣獲取了相關(guān)烴源巖參數(shù)，其TOC為2%～3%，Tmax為437～500℃，S1為0.3～1mg/g，S2為0.25～5mg/g。因此，學(xué)者們認(rèn)為此目的層，特別其內(nèi)部的頁(yè)巖段有一定生油氣潛力，為盆地除Napo組外另一套烴源巖[6]。其有兩個(gè)弱點(diǎn)：一是其埋藏深，多在4000m左右，目前作為頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)層系難度較大；二是其主要分布在盆地南部，很少有鉆井鉆遇，缺乏研究資料，同樣不滿足有利條件的深度條件和資料完善程度條件。

上Napo組頁(yè)巖和古近系Tiyuyacu組埋深太淺，熱演化程度較低，不滿足烴源巖條件，且上Napo組頁(yè)巖在盆地內(nèi)分布不如下Napo組頁(yè)巖穩(wěn)定。因此，這兩套地層也無(wú)法成為研究目的層。下Napo組頁(yè)巖為灰黑色、有機(jī)質(zhì)豐富的黑色碳質(zhì)頁(yè)巖，在Napo組底部與 Hollin組交界的頁(yè)巖(下Napo組頁(yè)巖)中見(jiàn)到了油氣顯示(圖3)。其厚度較大(15～20m)，全盆地分布穩(wěn)定，埋深適中(2000～3000m)，研究資料豐富(不同區(qū)塊多數(shù)鉆井鉆遇此層)，滿足所有有利條件，優(yōu)選其為頁(yè)巖氣富集有利層位。

圖3　COCA露頭頁(yè)巖情況圖Fig.3　COCA outcrop shale gas

2 下Napo組成藏條件分析

2.1 烴源巖條件分析

國(guó)外許多學(xué)者研究了奧連特盆地的烴源巖問(wèn)題，認(rèn)為Napo組頁(yè)巖是盆地的主要烴源巖[5，9]。盆地東部該地層有機(jī)質(zhì)主要為Ⅱ型干酪根(陸源沉積)，而在盆地中西部地區(qū)一般為Ⅰ型干酪根。Napo組頁(yè)巖有機(jī)碳含量在盆地東部小于1%，盆地西部最高可達(dá)6%，平均為4.7% ，有機(jī)質(zhì)豐富，Ro為0.4%～0.6%，表明其剛剛成熟。美國(guó)密執(zhí)安盆地Antrim頁(yè)巖的Ro也在0.4%～0.6%之間，形成了生物成因頁(yè)巖氣藏。因此，Napo組頁(yè)巖雖然未進(jìn)入熱成因頁(yè)巖氣門(mén)限，但已進(jìn)入了生物成因頁(yè)巖氣門(mén)限(圖4)。

圖4　奧連特盆地Napo組頁(yè)巖有機(jī)地球化學(xué)特征圖[5]Fig.4　Geochemical features of Napo shale[5]

2.2 下Napo組頁(yè)巖厚度及分布

利用不同區(qū)塊測(cè)井資料解釋下Napo組頁(yè)巖厚度并研究平面分布情況。按照奧連特盆地沉積層序，下Napo組頁(yè)巖位于T砂巖(或T石灰?guī)r)之下，Hollin組C石灰?guī)r之上，測(cè)井響應(yīng)特征如下。

(1)自然伽馬曲線：泥頁(yè)巖含有較多放射性元素使自然伽馬呈現(xiàn)典型高值，目的層自然伽馬值異常高。

(2)自然電位曲線：處于基線位置。

(3)井徑：泥頁(yè)巖較多，天然裂縫使其脆性大，易擴(kuò)徑。

圖5　測(cè)井解釋圖Fig.5　Logging interpretation

(4)電阻率：泥頁(yè)巖電阻率位于低值，但其中若含氣或含油則會(huì)使電阻率值增高，呈現(xiàn)中—高值。下Napo組頁(yè)巖電阻率值呈現(xiàn)中—高值，說(shuō)明其含有頁(yè)巖油氣(圖5)。 (5)聲波時(shí)差：頁(yè)巖低聲速造成其聲波時(shí)差高，含有頁(yè)巖氣使其聲波時(shí)差更高。

(6)密度：頁(yè)巖組成顆粒較小且結(jié)構(gòu)疏松，造成其密度較低。

按照以上特征，解釋了盆地不同區(qū)塊38口井下Napo組頁(yè)巖厚度，并做了厚度分布等值線圖(表2、圖6)。

由結(jié)果可以看出，頁(yè)巖在盆地分布廣泛，厚度為15～25m，在盆地西北部18區(qū)塊和南部81區(qū)塊附近各有一個(gè)沉積中心，在盆地東部31區(qū)塊附近頁(yè)巖厚度也比較大。在盆地北部58區(qū)塊及盆地中部17區(qū)塊附近有兩個(gè)厚度減薄區(qū)。

表2奧連特盆地下Napo組頁(yè)巖厚度表

Table 2Shale thickness of lower Napo Formation

井名下Napo組頁(yè)巖(ft)厚度深度位置Amazonas-1(86)459985~10030AUTAPI-1(28)456905~6950BALSAURA-1(86)4010116~10156DANTA-1(83)5412632~12686Coca-1(7)679320~9387DANTA-2(83)6512820~12885Garza-1(83)3812282~12320

續(xù)表

圖6　奧連特盆地下Napo組頁(yè)巖厚度分布等值線圖Fig.6　Shale thickness contour map of lower Napo Formation

2.3 下Napo組頁(yè)巖深度變化

圖7　奧連特盆地地震測(cè)線分布圖Fig.7　Distribution of seismic lines in Oriente Basin

為了解下Napo組頁(yè)巖在盆地內(nèi)分布和深度變化，選出不同區(qū)塊的29條地震測(cè)線并解釋，追蹤Napo組頂?shù)捉?，為了?jiǎn)化稱謂，29條測(cè)線標(biāo)記為1～29(圖7)。

由圖8的解釋成果可知，視域中部大片雜亂反射為T(mén)ena組—Napo組上部頁(yè)巖(砂巖)層，其上第一條可以全區(qū)追蹤的反射波同向軸是Tiyuyaca組底部石灰?guī)r，大片弱反射區(qū)域下部第二條可全區(qū)追蹤的反射波同向軸是Napo組A石灰?guī)r，而最下部一條可全區(qū)追蹤的反射波同向軸是Marcador組石灰?guī)r(Hollin組上部C石灰?guī)r)頂，也是下Napo組頁(yè)巖的底，Napo組頁(yè)巖與上、下石灰?guī)r巖性相差極大。因此，具有相對(duì)較好的反射波同向軸，由Marcador組頁(yè)巖界線向上找一條反射較好的同向軸即為Napo組頁(yè)巖的頂，解釋結(jié)果顯示，Marcador組頂(下Napo組頁(yè)巖底，圖8中深藍(lán)線)，A石灰?guī)r頂(圖8中紅線)。

圖8　奧連特盆地AOI-89-39測(cè)線解釋結(jié)果圖Fig.8　AOI-89-39 seismic line interpretation result of the Oriente Basin

所有測(cè)線解釋結(jié)果得出如下成果:①下Napo組頁(yè)巖全區(qū)廣泛分布；②在測(cè)線3～8(58區(qū)塊、29區(qū)塊、21區(qū)塊、45區(qū)塊)位置，即盆地北部下Napo組頁(yè)巖埋深較淺，為1500～1700ms(7000～8000ft)。從地震測(cè)線9開(kāi)始，在測(cè)線 9～22(22區(qū)塊、17區(qū)塊、74區(qū)塊、79區(qū)塊、83區(qū)塊、84區(qū)塊、80區(qū)塊、86區(qū)塊、81區(qū)塊、85區(qū)塊)位置, 也就是盆地南部, 下Napo組頁(yè)巖埋藏很深，深度達(dá)到 2500～2600ms(13000～14000ft)，在盆地東部23～29測(cè)線( 16區(qū)塊、31區(qū)塊、13區(qū)塊)位置, 下Napo組頁(yè)巖埋深較淺，為1200～1800ms(6000～9000ft)。

3 頁(yè)巖氣勘探有利區(qū)預(yù)測(cè)

為了預(yù)測(cè)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)有利區(qū)，將整個(gè)盆地分為6個(gè)區(qū)域，即西北區(qū)(11區(qū)塊、18區(qū)塊)、北區(qū)(58區(qū)塊、62區(qū)塊)、西區(qū)(29區(qū)塊、20區(qū)塊、22區(qū)塊、28區(qū)塊、70區(qū)塊)、中部區(qū)(55區(qū)塊、 22區(qū)塊及17區(qū)塊)、東區(qū)(12區(qū)塊、67區(qū)塊、18區(qū)塊、 31區(qū)塊及 63區(qū)塊)及南區(qū)( 79區(qū)塊、83區(qū)塊、84區(qū)塊、75區(qū)塊、80區(qū)塊、81等區(qū)塊)。按不同區(qū)域下Napo組頁(yè)巖厚度、深度變化狀況結(jié)合地球化學(xué)特征，可以對(duì)頁(yè)巖氣勘探有利區(qū)做初步分析。

北區(qū)和中區(qū)下Napo組頁(yè)巖厚度太小，勘探潛力低；南區(qū)處于深水環(huán)境，頁(yè)巖埋藏很深(在4000m以上)，造成未來(lái)的勘探開(kāi)發(fā)工作十分不利，因此為勘探開(kāi)發(fā)不利的區(qū)域；西區(qū)頁(yè)巖厚度稍小，但深度適中，地球化學(xué)參數(shù)有利，是較為有利區(qū)域；西北區(qū)和東區(qū)頁(yè)巖厚度大、埋深淺，地球化學(xué)參數(shù)有利，是兩個(gè)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)最為有利的區(qū)域。因此最終選取西北區(qū)、東區(qū)及西區(qū)作為頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)有利區(qū)域(圖9)。

圖9　奧連特盆地下Napo組頁(yè)巖氣勘探有利區(qū)預(yù)測(cè)圖Fig.9　Forecast of favorable shale gas exploration areas in lower Napo Formation

4 結(jié)束語(yǔ)

(1)綜合分析地球化學(xué)指標(biāo)、厚度、埋深、分布穩(wěn)定性、資料完善程度等因素，優(yōu)選奧連特盆地下Napo組頁(yè)巖作為頁(yè)巖氣主力層位，其有機(jī)質(zhì)富集且到達(dá)成熟階段，厚度、深度適中、分布穩(wěn)定，研究資料豐富，是一套非常有潛力的頁(yè)巖氣儲(chǔ)層。

(2)測(cè)井資料解釋及地震測(cè)線追蹤結(jié)果綜合顯示，下Napo組頁(yè)巖全盆地分布穩(wěn)定，厚度為15～25m，且在盆地的西北部、南部、東部沉積厚度較大；從深度來(lái)看，呈現(xiàn)北淺南深的趨勢(shì)。

(3)綜合分析顯示，盆地的西北區(qū)、東區(qū)及西區(qū)是頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的有利區(qū)域。

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中圖分類(lèi)號(hào)：TE319

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

作者簡(jiǎn)介：張洪(1970年生)，男，博士，講師，從事非常規(guī)油氣勘探開(kāi)發(fā)方向研究工作。郵箱：zhangho2002@sina.com。