四川盆地長寧-威遠地區(qū)頁巖氣開采現(xiàn)狀及潛力分析

王 禹，李夏偉，孫冬華

(1.頁巖氣評價與開采四川省重點實驗室，四川 成都 610091；2.自然資源部復(fù)雜構(gòu)造區(qū)頁巖氣勘探開發(fā)工程技術(shù)創(chuàng)新中心,四川 成都 610091；3.四川省科源工程技術(shù)測試中心，四川 成都 610091)

四川盆地是發(fā)現(xiàn)頁巖氣最早的盆地。四川盆地的天然氣資源豐富，在古生界五峰組-龍馬溪組、笻竹寺組等多套含油層系中賦存著豐富的頁巖氣資源。2010年，中國油企通過借鑒和創(chuàng)新頁巖氣相關(guān)地質(zhì)理論，在四川盆地重點地區(qū)的上奧陶統(tǒng)五峰組-下志留統(tǒng)龍馬溪組發(fā)現(xiàn)了可以工業(yè)化生產(chǎn)的頁巖氣流。2011-2012年，在長寧構(gòu)造、陽高寺構(gòu)造和焦石壩構(gòu)造地區(qū)獲得15～43萬方日產(chǎn)量的高產(chǎn)頁巖氣流鉆井，實現(xiàn)了我國四川盆地頁巖氣勘探開發(fā)的重大歷史突破。2012年以后，國家設(shè)立了長寧-威遠等國家級頁巖氣示范區(qū)，拉開了中國頁巖氣大規(guī)模發(fā)展的序幕。截至2017年底，四川盆地實現(xiàn)了頁巖氣年產(chǎn)量90.25×108m3，掌握了頁巖氣勘探開發(fā)的核心技術(shù)。

本文總結(jié)四川盆地頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀，探討長寧-威遠地區(qū)的頁巖氣開發(fā)潛力，以期為四川盆地乃至中國的頁巖氣勘探開發(fā)和潛力評價提供幫助。

1 工區(qū)地理位置

長寧勘探開發(fā)區(qū)位于四川省宜賓市的長寧縣、興文縣、珙縣、筠連縣境內(nèi)，包括了“沐川-宜賓”和“水富-敘永”2個區(qū)塊。威遠勘探開發(fā)區(qū)包括了“內(nèi)江-犍為”、“大足-自貢”、和“安岳-潼南”和“璧山-合江”等5個區(qū)塊，工區(qū)位于四川省和重慶市兩個行政區(qū)境內(nèi)。其中，威遠縣隸屬四川省內(nèi)江市，地處內(nèi)江市西北部，位于四川盆地中南部，地跨北緯29°22′～29°47′，東經(jīng)104°16′～104°53′之間。

2 長寧-威遠地區(qū)的勘探現(xiàn)狀

2006年1月，中國石油西南油氣田公司開始了長寧-威遠地區(qū)的頁巖氣勘探開發(fā)評價和地質(zhì)綜合評價工作。項目的主要目標(biāo)是尋找“甜點”區(qū)，進而實現(xiàn)核實資源量的最終目的。中國石油西南油氣田公司總結(jié)出四川盆地長寧-威遠地區(qū)的頁巖氣評價研究成果。中國石油西南油氣田公司的N201-H1井測獲日產(chǎn)頁巖氣15萬方，成為國內(nèi)第一口具有商業(yè)價值的頁巖氣井的公司。2012年3月，國家發(fā)展改革委員會批準(zhǔn)了中石油建設(shè)長寧-威遠頁巖氣產(chǎn)業(yè)化示范區(qū)的請示。2016年1月，四川盆地長寧-威遠國家級頁巖氣產(chǎn)業(yè)示范區(qū)頁巖氣日產(chǎn)量達到700萬方，這標(biāo)志著中國石油西南油氣田公司，在長寧-威遠地區(qū)建成中石油首個國家級頁巖氣示范區(qū)。中石油建立了頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。

3 長寧-威遠地區(qū)的頁巖氣儲層特征

3.1 沉積儲層特征

在早志留世龍馬溪期，由于受到加里東中期構(gòu)造運動的影響，四川盆地周邊的樂山-龍女寺古陸、黔桂古陸進一步抬升，盆地沉積區(qū)收縮，盆底坳曲沉降，水體相對變深。四川盆地長寧-威遠地區(qū)以黑色筆石頁巖為主的頁巖；含粉砂質(zhì)鈣質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖夾條帶狀黃鐵礦的地層。

長寧-威遠地區(qū)內(nèi)的下志留統(tǒng)龍馬溪組厚約187.3m。該段油層組可劃分為上下兩段：上段巖性主要為灰黑色-深灰色粉砂質(zhì)頁巖夾灰色條帶狀、透鏡狀粉晶灰?guī)r，見筆石，厚104.4m，以鈣質(zhì)砂質(zhì)為主，條帶狀灰?guī)r夾層的出現(xiàn)區(qū)別于下段；下段巖性主要為黑色瀝青質(zhì)筆石頁巖、灰黑色筆石頁巖，見較多筆石，厚82.9m。

3.2 地層構(gòu)造特征

威遠地區(qū)是一個大型的穹窿背斜，位于樂山-龍女寺古隆起帶上。1964年。威遠地區(qū)就發(fā)現(xiàn)了震旦系燈影組大氣田。另外，在威遠地區(qū)除了主力產(chǎn)層震旦系燈影組之外，還發(fā)現(xiàn)了二疊系茅口組，三疊系嘉陵江組、雷口坡組和須家河組等含氣層系。

3.3 儲層分布特征

長寧-威遠地區(qū)由于四川盆地的樂山-龍女寺古隆起抬升。長寧-威遠地區(qū)的下志留統(tǒng)龍馬溪組儲層大部分地層都遭受了嚴(yán)重的風(fēng)化剝蝕：長寧地區(qū)的東南角的殘存地層厚度小于50m；威遠地區(qū)的志留系龍馬溪組保存完整。雖然長寧-威遠地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組厚度較大，但是下志留統(tǒng)龍馬溪組有效泥頁巖段厚度僅為20～140m，平面上榮昌-永川區(qū)塊厚度最大，達120m以上；威遠-榮縣區(qū)塊及赤水區(qū)塊厚度較小，儲層厚度僅為40～80m。

3.4 有機地化特征

3.4.1 有機質(zhì)類型

長寧-威遠地區(qū)的下志留統(tǒng)龍馬溪組泥質(zhì)巖類有機質(zhì)類型以Ⅰ型干酪根為主。有機質(zhì)為海生浮游生物及部分陸源高等植物，干酪根碳同位素為-29 ‰～29.07 ‰，以腐泥型干酪根為主。在T15井的取樣、觀察和測試的結(jié)果均表明：下志留統(tǒng)龍馬溪組黑色頁巖的干酪根為粒狀、絮狀腐泥及霉?fàn)铧S鐵礦結(jié)合體，干酪根同位素為-28.03‰，其生物組成為雙殼、腕足、筆石、藻類。

3.4.2 有機質(zhì)含量和成熟度

通過測試來自長寧-威遠地區(qū)內(nèi)的DS1井和XM1井的樣品來分析長寧-威遠地區(qū)龍馬溪組的有機質(zhì)含量和有機質(zhì)成熟度(Ro)。長寧-威遠地區(qū)的取樣測試結(jié)果表明：有機碳含量普遍大于1%。DS1井的龍馬溪組黑色炭質(zhì)灰質(zhì)泥頁巖、灰黑色頁巖瀝青反射率為3.15%～3.39%，平均3.2%，處于過成熟階段。XM1井的龍馬溪組的10件巖屑樣品有機質(zhì)成熟度(Ro)值從1.92%～2.45%，平均2.04%。通過多口井的測試數(shù)據(jù)，基于插值法可以得到的下志留統(tǒng)龍馬溪組烴源巖有機質(zhì)成熟度(Ro)值的等值線分布圖。從有機質(zhì)成熟度(Ro)值的等值線分布圖可以看出：威遠地區(qū)演化程度相對較高，有機質(zhì)成熟度為2.3%～3.1%；在長寧地區(qū)有機質(zhì)的演化程度相對較低，有機質(zhì)成熟度低于2.3%。

4 長寧-威遠地區(qū)的頁巖氣開發(fā)潛力

已有的勘探開發(fā)現(xiàn)狀和長寧-威遠地區(qū)頁巖氣儲層特征等均表明四川盆地的長寧-威遠地區(qū)頁巖氣儲層具有較大的開發(fā)潛力。2016年4月，四川省以長寧-威遠等國家級頁巖氣示范區(qū)為重點，建成頁巖氣產(chǎn)能35億立方米/年，頁巖氣產(chǎn)量達到25億立方米以上的頁巖氣示范區(qū)。在長寧區(qū)塊、威遠區(qū)塊等區(qū)塊共計鉆頁巖氣井87口以上，建成頁巖氣產(chǎn)能35億立方米/年。目前，四川省政府大力推進長寧-威遠地區(qū)的頁巖氣產(chǎn)能建設(shè)。

4.1 長寧勘探開發(fā)區(qū)

長寧勘探開發(fā)區(qū)頁巖氣儲層為志留系龍馬溪組富有機質(zhì)頁巖。隨著勘探開發(fā)工作的不斷推進，長寧地區(qū)頁巖氣田認(rèn)識目前已經(jīng)逐漸清楚：埋深小于4000米有利區(qū)面積4450平方千米，地質(zhì)資源量1.9萬億立方米。長寧公司積極響應(yīng)《四川省“十三五”能源發(fā)展規(guī)劃》，決定實施《長寧頁巖氣田年產(chǎn)50億立方米開發(fā)方案》。目前，長寧公司已經(jīng)建立N201、N209和N216三個井區(qū)作為建產(chǎn)區(qū)，總面積771.42平方千米。建產(chǎn)區(qū)內(nèi)已投產(chǎn)66口井、和13條采集氣管道，建成產(chǎn)能10×108m3/a；長寧公司計劃于2020年新建產(chǎn)能40×108m3/a，達產(chǎn)50×108m3/a。通過以上的資源開發(fā)現(xiàn)狀可知，長寧地區(qū)的頁巖氣資源具有良好的開發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施，長寧地區(qū)的頁巖氣具有較大的開發(fā)潛力。

4.2 威遠勘探開發(fā)區(qū)

威遠勘探開發(fā)區(qū)頁巖氣儲層為志留系龍馬溪組富有機質(zhì)頁巖。隨著勘探開發(fā)工作的不斷推進，針對威遠地區(qū)的頁巖氣資源的理解也越來越清晰：該地區(qū)儲層埋深小于4000米有利區(qū)面積8500平方千米，地質(zhì)資源量約3.9萬億m3。

四川頁巖氣勘探開發(fā)有限責(zé)任公司第一口頁巖氣評價井Z204井獲得工業(yè)氣流。2018年末，中國石油的Z202-H1、H202、LU203等井相繼獲得高產(chǎn)氣流，標(biāo)志著四川盆地威遠地區(qū)的深層頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)逐步走向成熟，為威遠地區(qū)頁巖氣資源的有效動用奠定了堅實的基礎(chǔ)。2019年1月，Z204井的商業(yè)化應(yīng)用標(biāo)志著威遠區(qū)塊國家級頁巖氣示范區(qū)首個單井壓縮天然氣工程正式投入使用。通過以上的資源開發(fā)現(xiàn)狀可知，威遠地區(qū)的頁巖氣資源具有良好的開發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施，威遠地區(qū)的頁巖氣具有顯著的開發(fā)潛力。