金衢盆地上白堊統(tǒng)金華組湖相頁巖油氣地質(zhì)特征

徐振宇，方朝剛，滕 龍，王玲余

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心，南京 210016； 2.浙江煤炭地質(zhì)局勘探二隊，金華 321000)

金衢盆地上白堊統(tǒng)金華組湖相頁巖油氣地質(zhì)特征

徐振宇1，方朝剛1，滕 龍1，王玲余2

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心，南京 210016； 2.浙江煤炭地質(zhì)局勘探二隊，金華 321000)

以金衢盆地白堊系金華組為研究對象，在鉆井資料分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域沉積背景，通過分析暗色泥頁巖有機質(zhì)豐度、厚度和分布范圍，研究和探索了金衢盆地上白堊統(tǒng)金華組湖相頁巖油氣地質(zhì)特征。金衢盆地金華組湖相暗色泥頁巖樣品的有機質(zhì)豐度特征表明，TOC值一般小于0.5%，屬于非烴源巖，個別樣品達到1.57%，屬于優(yōu)質(zhì)烴源巖； 富有機質(zhì)層段以富砂夾泥型或富泥夾砂型為主，具多產(chǎn)層特征，盆地北部凹陷具備一定的頁巖油氣勘探潛力。金華組湖相暗色泥頁巖主要發(fā)育在西北部衢州—龍游沉積中心區(qū)，區(qū)域較為局限，厚度不均，范圍5～100 m，平均孔隙度3.867%，平均最大滲透率0.087 2×10-3μm2，屬于典型的致密型儲層。將富有機質(zhì)層段砂泥地層作為一個整體進行頁巖油氣勘探，源儲一體是今后陸相頁巖油氣的重要勘探思路。

頁巖油氣； 湖相； 地質(zhì)特征； 金華組； 金衢盆地； 致密性儲層

0 引言

隨著對非常規(guī)油氣資源認識的不斷深入，頁巖油氣和致密砂巖氣共存的現(xiàn)象逐步被業(yè)內(nèi)關(guān)注并深入研究，特別是在陸相地層中廣泛發(fā)育的砂泥巖互層段[1]。中國中新生代湖相泥頁巖正處于生油高峰初期，生油條件好，可望成為頁巖油勘探開發(fā)的新領(lǐng)域。陸相沉積在我國最大的特點是分布面積大，常規(guī)油氣豐度高，目前發(fā)現(xiàn)的一半以上的油氣都是來自陸相地層，具有十分重要的油氣資源意義[2-5]。因此，中國頁巖油氣勘探開發(fā)不能局限于南方海相頁巖氣[6-9]，還需要關(guān)注我國分布范圍更廣的陸相頁巖油氣。陸相頁巖油氣地層的發(fā)育和分布與海相地層有明顯的差別： 受沉積相帶的控制，陸相頁巖油氣地層分布面積小，多為砂泥級互層，單層有效厚度變化大； 因離陸源區(qū)較近，陸源碎屑物常常因河流、沖積扇等搬運作用帶入到湖泊中去，有機質(zhì)類型多樣，深湖相多發(fā)育Ⅰ型干酪根，淺湖相多發(fā)育過渡類型干酪根，湖沼相多發(fā)育Ⅲ型干酪根； 有機質(zhì)演化程度整體較海相低，主要處于生油窗內(nèi)，層內(nèi)油氣共存[10]。鄂爾多斯盆地三疊系及四川盆地三疊系、侏羅系廣泛發(fā)育陸相優(yōu)質(zhì)烴源巖，TOC(總有機碳，Total Organic Carbon)值一般大于1%，有機質(zhì)成熟度低，且最大湖泛期有效頁巖厚度大，分布范圍廣，在近幾年的頁巖油氣勘探過程中取得了重大的發(fā)現(xiàn)和突破[1,11-13]。另外，與四川盆地同處于揚子板塊的下?lián)P子陸塊，沿江紹斷裂帶附近發(fā)育一系列的中新生代陸相斷陷沉積盆地，如信江盆地、撫州盆地、金衢盆地和寧波盆地等，白堊紀時期廣泛發(fā)育湖泊-三角洲-沖積扇-砂礫質(zhì)辮狀河沉積，伴生有火山凝灰質(zhì)沉積物。其中，金衢盆地是浙江省境內(nèi)面積最大的陸相沉積盆地，其蘊含的油氣資源一直以來都備受關(guān)注[14-18]。金衢盆地2000年以前的油氣勘探主要圍繞白堊系金華組常規(guī)砂巖儲層開展研究，對暗色層未予以重視，暗色層以常規(guī)烴源巖評價為主，零星發(fā)現(xiàn)暗色層附近有裂隙油、油侵及油斑等含油氣顯示。筆者在前人研究基礎(chǔ)上，借鑒國內(nèi)外學者頁巖油氣研究思路和方法[19-22]，通過梳理現(xiàn)有資料來研究金衢盆地上白堊統(tǒng)金華組湖相頁巖地質(zhì)特征，概略分析了其頁巖油氣資源潛力。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

金衢盆地位于東亞大陸東南緣，橫跨揚子地塊與華夏地塊兩大構(gòu)造單元。以江山—紹興斷裂帶為界，西北部為揚子地塊東南緣元古宙造山帶的重要組成部分，基底為前震旦系至上古生界海相—海陸過渡相沉積巖； 東南部則位于華夏地塊北部邊緣，基底為浙東南晚侏羅世—早白堊世早期火山巖； 基底上發(fā)育了一套巨厚陸相碎屑沉積[23-35](圖1)。晚白堊世早期，研究區(qū)地殼處于強拉張應(yīng)力體制，盆地范圍不斷擴大，盆底沉降幅度隨之加大，中心最大沉積逾4 000 m,并沉積了2 000 m厚的半深湖相砂泥巖,沉積物總體為紅色。大規(guī)模的沉積不僅使南緣繼續(xù)超覆,北緣也大多超越了斷層邊界,使得上覆細碎屑沉積物直接超覆在邊緣基底地層之上,僅局部保留了斷層邊界。由于盆地斷陷加速,物質(zhì)補給不足,逐漸積水而成湖盆，膠結(jié)物中含石膏,說明湖盆呈封閉型。在樟樹潭一帶出現(xiàn)100余m的暗色層，反映了局部地區(qū)處于半深湖還原環(huán)境，使大量有機物得以保存，甚至形成油頁巖，具備陸相生油基礎(chǔ)。龍游一帶有較大河流自南側(cè)注入,形成湖泊三角洲。盆地東西兩端地勢較高發(fā)育沖積平原，盆緣坡度較緩,邊緣地帶剝蝕強烈,分水嶺不斷向外遷移。在縱向剖面上，由粗—較粗—細—較細—粗，組成一個完整的沉積旋回，包括早白堊世晚期中戴組以及晚白堊世金華組、衢縣組。金華組有利于暗色泥巖形成的環(huán)境(淺湖—半深湖)分布范圍大，鉆井資料相對較多，筆者在此基礎(chǔ)上繪制了晚白堊世早期該地區(qū)的巖相古地理圖(圖2)。

圖1 金衢盆地大地構(gòu)造位置Fig.1 Geotectonic location of Jinqu Basin

圖2 金衢盆地晚白堊世早期巖相古地理Fig.2 Lithofacies paleogeography of Jinqu Basin in the early period of Late Cretaceous

2 湖相頁巖有機質(zhì)豐度

有機質(zhì)是油氣生成的物質(zhì)基礎(chǔ)，其豐度大小不僅決定了油氣生成的數(shù)量，還是評價烴源巖質(zhì)量的重要地球化學指標。我們常用總有機碳(TOC)含量來定量地評價烴源巖的優(yōu)劣，國內(nèi)外大多數(shù)學者比較認可的陸相泥質(zhì)烴源巖總有機碳含量下限為0.4%，0.4%～0.7%為一般烴源巖，0.7%～1%是較好烴源巖，陸相優(yōu)質(zhì)烴源巖總有機碳含量在1.0%以上[36-37]。

金衢盆地湖相頁巖縱向上主要分布于金華組，且鉆井資料相對豐富，因此，筆者將對其進行重點闡述。選取研究區(qū)內(nèi)16口鉆井50余個樣品進行總有機碳含量(圖3)分析，金3井暗色層TOC最高值達1.57%，平均值為0.40%，表明該井金華組部分層段達到好烴源巖標準。結(jié)合金華組沉積環(huán)境，繪制了金衢盆地總有機碳含量等值線圖(圖4)。由圖4看出金衢盆地金華組TOC值總體上較低，相對高值主要分布在盆地北部(淺)凹陷的西隴向斜和厚倫方向斜及蘭溪凸起上，總有機碳含量最高地區(qū)分布在西隴向斜的金17、金19井一帶，平均含量在0.4%～0.5%之間，按照評價標準，該區(qū)金華組為一般烴源巖，生烴潛力一般。

圖3 金衢盆地各鉆孔金華組暗色層總有機碳(TOC)含量統(tǒng)計Fig.3 Total Organic carbon(TOC) content of dark layer in each drilling of Jinhua Formation in Jinqu Basin

圖4 金衢盆地金華組暗色層總有機碳(TOC)含量等值線圖Fig.4 Total Organic carbon(TOC) content isoline of dark layer of Jinhua Formation in Jinqu Basin

3 頁巖儲集層發(fā)育特征

3.1 頁巖儲集層分布

金華組暗色泥頁巖主要分布在金衢盆地的西北部； 而中部從金深3井和金深8井揭露的情況看，暗色層發(fā)育較為局限，南部暗色層并不發(fā)育； 東部除義烏古母塘附近夾有薄層暗色泥巖外，總體發(fā)育情況也不好。暗色泥頁巖層段主要集中在金華組的中下部，總厚度5～110 m，平均厚度15 m左右(表1)，富有機質(zhì)層段以富砂夾泥型或富泥夾砂型為主，且泥巖單層厚度為0.45～11.56 m，具有多產(chǎn)層特征。厚度總體上呈現(xiàn)湖盆邊緣向中心遞增的趨勢(圖5、圖6)。

表1 金衢盆地暗色層金華組鉆井取樣及分析結(jié)果統(tǒng)計

圖5 金衢盆地北部(淺)凹陷帶暗色層層位對比Fig.5 Horizon contrast of dark layer in the northern (shallow) sag of Jinqu Basin

圖6 金衢盆地金華組暗色泥頁巖厚度等值線圖Fig.6 Thickness isoline of the dark shales of Jinhua Formation in Jinqu Basin

3.2 儲集層物性

對金衢盆地物性數(shù)據(jù)進行實測，各個鉆孔中金華組的孔隙度統(tǒng)計顯示(圖7)，最大孔隙度為11.01%，平均為3.867%。金華組滲透率的統(tǒng)計表(表2)顯示最大平均滲透率0.087 2×10-3μm2，為典型的低孔特低滲儲集層，但頁巖發(fā)育的頁理和裂縫可以改善其儲集性能。

圖7 金衢盆地各鉆孔金華組孔隙度統(tǒng)計圖Fig.7 Porosity statistics of each drilling of jinhua Formation in jinqu Basin

井號滲透率/(10-3μm2)平均值最大值最小值累計厚度/m金1井<1.00<1.00<1.005金3井<1.00<1.00<1.004金5井<0.05<0.05<0.057金6井<0.05<0.05<0.0510金7井<0.05<0.05<0.0511金8井<0.05<0.05<0.051金10井0.240.34<0.0512金11井0.090.84<0.0531金13井<0.05<0.05<0.0528金14井<0.05<0.05<0.056金15井<0.05<0.05<0.0521

4 結(jié)論

(1)金衢盆地白堊系衢江群沉積受江紹斷裂帶控制，北部發(fā)育沖積扇-扇三角洲-湖泊沉積體系； 南部發(fā)育沖積扇-辮狀三角洲-淺水湖泊沉積體系； 中部發(fā)育淺湖、半深湖沉積體系，衢江群暗色泥頁巖主要發(fā)育在金華組中下部。

(2)金衢盆地金華組湖相暗色泥頁巖樣品的有機質(zhì)豐度特征表明，TOC值一般小于0.5%，屬于非烴源巖，個別樣品達到1.57%，屬于優(yōu)質(zhì)烴源巖； 富有機質(zhì)層段以富砂夾泥型或富泥夾砂型為主，具有多產(chǎn)層特征，盆地北部凹陷具備一定的頁巖油氣勘探潛力。金華組湖相暗色泥頁巖主要發(fā)育在西北部衢州—龍游沉積中心區(qū)，區(qū)域較為局限，厚度不均，范圍5～100 m。平均孔隙度3.867%，最大平均滲透率0.087 2×10-3μm2，屬于典型的致密性儲層。

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GeologicalcharacteristicsoflacustrineshaleoilandgasofJinhuaFormationinUpperCretaceousinJinquBasin

XU Zhenyu1, FANG Chaogang1, TENG Long1, WANG Lingyu2

(1.NanjingCenter，ChinaGeologicalSurvey，Nanjing210016，China；2.TheSecondExplorationTeam，ZhejiangCoalGeologicalExplorationTeam，Jinhua321000，China)

This paper took the Jinhua Formation of Cretaceous in Jinqu Basin as the research object. According to the regional sedimentary background and the drilling data, the authors analyzed the organic matter abundance, thickness and distribution of dark shales, and studied the geological characteristics of lacustrine shale oil and gas of Jinhua Formation in Upper Cretaceous in Jinqu Basin. The organic matter abundance shows that TOC value is commonly less than 0.5%, belonging to non-source rocks. While the value of a few samples reaches 1.57%, belonging to quality source rocks. The organic-rich layers are mainly sand-rich and mud interbed or mud-rich and sand interbed, and they are multiple productive targets. The northern sag of the basin has a certain exploration potential of shale oil and gas. The dark lacustrine shales in Jinhua Formation are mainly developed in the northwestern Quzhou-Longyou depositional center areas. The developed areas are limited and thickness of shales is 5-100 m. The average porosity of shales is 3.867%, and the average maximum permeability is 0.087 2×10-3μm2, showing that the shales are a typical tight reservoir. The organic-rich layers are taken as a whole for shale oil and gas exploration. And it is an important direction for future terrestrial shale oil and gas exploration that the oil source rocks are the reservoir.

shale oil and gas; lacustrine facies; geological characteristics; Jinhua Formation; Jinqu Basin; tight reservoir

劉丹，常艷)

10.19388/j.zgdzdc.2017.06.02

徐振宇，方朝剛，滕龍，等.金衢盆地上白堊統(tǒng)金華組湖相頁巖油氣地質(zhì)特征[J].中國地質(zhì)調(diào)查，2017,4(6)： 09-14.

TE132.2； P618.13

A

2095-8706(2017)06-0009-06

2017-04-10；

2017-10-25。

中國地質(zhì)調(diào)查局“下?lián)P子地區(qū)古生界頁巖氣基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查(編號： DD2016-0180)”項目資助。

徐振宇(1978—)，男，高級工程師，主要從事沉積學與巖相古地理科研工作。Email: xzy_nj@foxmail.com。

方朝剛(1987—)，男，工程師，主要從事沉積學與層序地層學科研工作。Email: fangchaogang206@163.com。