安徽淮南潘集外圍深部地區(qū)山西組致密砂巖氣成藏條件分析

易小會(huì)，趙志義，丁海，竇新釗，胡廣青

（1.安徽省煤田地質(zhì)局勘查研究院，安徽合肥 230088；2.安徽省非常規(guī)天然氣工程技術(shù)研究中心，安徽合肥 230088）

0 引言

致密砂巖氣藏作為重要的非常規(guī)資源，其對(duì)中國(guó)天然氣產(chǎn)量和儲(chǔ)量的迅速提高作出了重要的貢獻(xiàn)；原因是致密砂巖氣資源豐度最大、開采工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、目前的勘探進(jìn)展和效益也最為顯著[1～3]。

潘集外圍深部地區(qū)煤炭鉆孔成果表明：該地區(qū)山西組的厚度和層序比較穩(wěn)定，底部為前三角洲暗色泥巖，暗色泥巖之上發(fā)育兩層穩(wěn)定的煤層，在煤層頂部發(fā)育厚度大且穩(wěn)定的砂體[4～5]，該砂體位于煤層之上，在縱向上與煤層構(gòu)成間互式結(jié)構(gòu)，有利于形成源-儲(chǔ)緊鄰型的致密砂巖氣藏[6～7]。目前對(duì)山西組烴源巖、儲(chǔ)層、蓋層特征等認(rèn)識(shí)不夠深入，不能有效指導(dǎo)該地區(qū)致密砂巖氣的勘探；鑒于此，本文從油氣成藏三大基本要素著手，分析山西組致密砂巖氣藏發(fā)育的地質(zhì)條件，為有效指導(dǎo)潘集外圍深部地區(qū)致密砂巖氣勘探提供理論依據(jù)。

1 地質(zhì)特征

潘集外圍深部地區(qū)位于淮南煤田復(fù)向斜的東段，陳橋-潘集背斜轉(zhuǎn)折端的深部，北起明龍山斷層，南連謝橋-古溝向斜，兩翼地層傾角平緩且變化不大，一般為5°～15°，構(gòu)造復(fù)雜程度相對(duì)簡(jiǎn)單。研究區(qū)東西走向長(zhǎng)約6.1～26.6km，南北寬約6～19km，面積281.71km2。

研究區(qū)山西組為一套向上變粗的層序，屬于三角洲沉積體系[8]。據(jù)潘氣1 井巖心資料，該段地層底部為一套深灰色泥巖，孔蟲、腹足類化石和菱鐵礦層發(fā)育，塊層狀構(gòu)造，屬于前三角洲泥沉積；在中下部發(fā)育2套穩(wěn)定的煤層，即：1#煤和3#煤；煤層頂為一套淺灰白色細(xì)砂巖，含少許暗色礦物及云母片，測(cè)井曲線形態(tài)為中幅鐘形，屬下三角洲平原分流河道沉積（圖1）。

2 成藏條件

2.1 烴源巖條件

烴源巖對(duì)致密氣的成藏至關(guān)重要。國(guó)內(nèi)外眾多研究表明，煤系烴源巖是致密氣藏最主要的氣源巖，其生氣數(shù)量大、生氣期持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，為致密砂巖氣藏的形成提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)[9]。研究區(qū)山西組發(fā)育2套厚度大且穩(wěn)定的煤層，下伏于致密砂巖底，煤系烴源巖與致密儲(chǔ)層具有良好的配置關(guān)系，為天然氣短距離二次運(yùn)移提供良好的基礎(chǔ)。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)表明：山西組泥質(zhì)烴源巖有機(jī)碳含量分布在0.1%～5.57%之間，平均為2.0%；氯仿瀝青“A”分布在0.01%～0.76%之間，平均為0.36%；生烴潛力S1+S2分布在0.03～7.59mg/g之間，平均為4.50mg/g。煤系烴源巖有機(jī)碳含量為69.69%；氯仿瀝青“A”為0.34%～5.39%，平均為2.86%；生烴潛力為50～130mg/g 之間，平均為92.4mg/g。根據(jù)陸相烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（表1），認(rèn)為研究區(qū)有機(jī)質(zhì)豐度較高，其生油巖類別為好—很好。

表1 陸相生油巖有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(SY/T5735-1995)Table 1. Evaluation criteria for organic matter abundance in terrestrial source rocks (SY/T5735-1995)

2.2 儲(chǔ)層條件

潘集外圍深部地區(qū)山西組厚度在39～84m之間，平均厚度68m，其中致密儲(chǔ)層發(fā)育于3煤上，屬三角洲平原分流河道沉積，砂體厚度大且分布穩(wěn)定，統(tǒng)計(jì)區(qū)內(nèi)28 口鉆孔，揭露砂體厚度在1～39.09m 之間，平均厚度達(dá)14.41m（圖2）。

圖2 潘集外圍深部地區(qū)3煤上砂巖段厚度等值線圖Figure 2. Thickness contour map of sandstone member in upper coal seam 3 in the deep periphery of Panji

根據(jù)薄片鑒定、掃面電鏡觀測(cè)及全巖分析，山西組致密儲(chǔ)層巖性主要是巖屑長(zhǎng)石石英砂巖，巖屑主要為碳酸鹽巖屑。以孔隙式膠結(jié)為主，膠結(jié)物主要為鈣質(zhì)。大量的膠結(jié)物充填孔隙導(dǎo)致儲(chǔ)層孔隙度減小，加劇了儲(chǔ)層的致密化進(jìn)程。

研究區(qū)山西組砂巖儲(chǔ)層物性非均質(zhì)性較強(qiáng)，以潘氣1井為例，在砂巖層頂、底各取1個(gè)樣品進(jìn)行壓汞測(cè)試，其中頂部砂巖樣品孔隙度為13.9%，滲透率為0.017mD，底部孔隙度為10.5%，滲透率為9.68mD。儲(chǔ)層孔隙度相對(duì)較大，說明砂巖儲(chǔ)層能夠提供的儲(chǔ)集空間較大，儲(chǔ)集能力較好。

氣測(cè)錄井全烴曲線能夠直觀反映儲(chǔ)層含氣與否，區(qū)內(nèi)潘氣1 井山西組砂巖儲(chǔ)層在1835～1851m 段全烴氣測(cè)異常值在25.911%～29.587%之間，C1氣測(cè)異常值一般在23.145%～27.008%之間，表明研究區(qū)山西組砂巖氣測(cè)異常幅度值高、含氣性好。

2.3 蓋層條件

潘集外圍深部地區(qū)山西組致密砂巖氣藏除了具有較好的烴源巖和儲(chǔ)層條件外，還具有良好的蓋層條件。蓋層對(duì)天然氣的形成和保存均具有重要的作用。一般來說，需要分布范圍廣且穩(wěn)定的致密泥頁(yè)巖作為蓋層。而致密砂巖氣藏，則需要更好的頂、底封蓋條件[10～11]。山西組底部發(fā)育一套穩(wěn)定的深灰色泥巖，其為致密砂巖氣藏提供充足的氣源同時(shí)，也為氣藏提供了良好的封堵條件。另在致密儲(chǔ)層之上沉積了一套穩(wěn)定、致密的鋁質(zhì)泥巖蓋層，可大大降低天然氣的擴(kuò)散速率，有利于山西組致密砂巖氣藏大規(guī)模的形成。

3 結(jié)論

（1）潘集外圍深部地區(qū)山西組烴源巖厚度大，分布穩(wěn)定，烴源巖生烴潛力高，有機(jī)質(zhì)豐度大，是一套優(yōu)質(zhì)的氣源巖，為致密氣藏的形成提供了充足的物質(zhì)基礎(chǔ)。

（2）在烴源巖上致密儲(chǔ)層分布廣泛，儲(chǔ)層孔隙度在10.5%～13.9%之間，能夠提供較大的儲(chǔ)集空間，儲(chǔ)集能力較好；氣測(cè)錄井顯示該段儲(chǔ)層全烴氣測(cè)異常值在25.911%～29.587%之間，儲(chǔ)層含氣性好。

（3）在致密儲(chǔ)層頂、底發(fā)育的泥巖有效減小了天然氣的擴(kuò)散速率，為氣藏的形成提供了保護(hù)作用。

（4）山西組充足的氣源條件、廣泛發(fā)育的儲(chǔ)層形成了良好的源儲(chǔ)配置關(guān)系，加上有效的蓋層條件為該地區(qū)的致密砂巖氣藏的形成提供了有利條件。綜上認(rèn)為山西組致密砂巖氣藏是研究區(qū)下一步勘探的重點(diǎn)。