中揚(yáng)子地區(qū)非常規(guī)天然氣資源潛力及勘查方向

康玉柱

中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083

0 前言

中揚(yáng)子地區(qū)位于中國南方中部，以隆起構(gòu)造格局為主。近年來，非常規(guī)油氣勘查取得了新進(jìn)展。該區(qū)非常規(guī)天然氣成藏條件較好，具有多時(shí)代烴源巖，震旦系—侏羅系均可提供氣源。多層系儲集層、多時(shí)代成藏組合至少有三套：下古生界、上古生界及中生界，有利于非常規(guī)天然氣尤其是致密氣成藏，是當(dāng)前和今后非常規(guī)油氣勘探的重要地區(qū)之一[1-5]。

1 非常規(guī)油氣勘查新進(jìn)展

近年來，中揚(yáng)子地區(qū)非常規(guī)油氣勘查取得了重大進(jìn)展。2015 年在湖北西部建南建頁HF-1 井日產(chǎn)氣穩(wěn)定在3000 m3左右；2017 年5 月22 日，中國地質(zhì)調(diào)查局組織在湖北西部宜昌地區(qū)部署的鄂楊頁1 井于井深1527 m下寒武統(tǒng)水井沱組黑色頁巖中經(jīng)水平井壓裂，試獲高產(chǎn)天然氣流，日產(chǎn)氣12.38×104m3，穩(wěn)產(chǎn)6×104m3/d；2017 年在湖北宜昌地區(qū)，鄂陽頁2 井震旦系獲致密灰?guī)r及白云巖氣流，實(shí)現(xiàn)中揚(yáng)子地區(qū)致密氣首次重大突破。

這一突破意義重大：一是，我國廣大南方隆起構(gòu)造區(qū)新地區(qū)、新層系、首次突破。二是，中揚(yáng)子地區(qū)下古生界寒武系首次發(fā)現(xiàn)，填補(bǔ)了中揚(yáng)子地區(qū)幾十年下古生界無天然氣的歷史。三是，拉開了中揚(yáng)子地區(qū)下古生界油氣勘探開發(fā)的序幕。四是，這里是中國和世界最古老層系的致密氣。五是，寒武系頁巖氣藏是常壓、低溫、多應(yīng)力系統(tǒng)條件下形成的，具有典型性。因此，這一突破具有歷史性、開拓性、導(dǎo)向性的里程碑意義。

2 地層沉積概況

區(qū)內(nèi)從震旦系到二疊系沉積齊全，且分布廣泛。中生界也有較廣泛分布，為致密氣藏的形成奠定了雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ) (表1 及圖1～3)。

表1 江漢地區(qū)地層簡表Table 1 Brief table of strata in the Jianghan area

圖1 中揚(yáng)子地區(qū)沉積演化柱狀圖(據(jù)國土資源部)Fig. 1 Histogram of sedimentary evolution in the middle Yangtze Region(according to the Ministry of land and resources)

3 中揚(yáng)子地區(qū)天然氣資源潛力大

3.1 發(fā)育多套烴源巖

中揚(yáng)子地區(qū)發(fā)育6 套泥頁巖層系，分別為上二疊統(tǒng)吳家坪組/大隆組、下二疊統(tǒng)梁山組、中上石炭統(tǒng)、上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)、下寒武統(tǒng)水井沱組—天河板組、上震旦統(tǒng)燈影組(橫向相變)和下震旦統(tǒng)陡山沱組，以上6 套泥頁巖地層區(qū)域較穩(wěn)定，構(gòu)成中揚(yáng)子地區(qū)油氣資源基礎(chǔ)和頁巖氣最有可能發(fā)育層系。

(1)下震旦統(tǒng)陡山沱組泥頁巖

陡山沱組泥頁巖厚度一般為25～70 m，最厚可達(dá)302 m(湖北三峽地區(qū))，有機(jī)碳含量為0.41%～12.62%，氯仿“A”為(20～84)×10-6，以腐泥型(I型)有機(jī)質(zhì)為主，RO值為2.59%～3.84%，處于過成熟干氣階段。

圖2 中揚(yáng)子早震旦世陡山沱期巖相古地理圖(據(jù)江漢油田)Fig. 2 Lithofacies paleogeography map of the early Sinian Doushantuo period in the middle Yangtze Region (According to Jianghan Oilfield)

圖3 中揚(yáng)子早寒武世早期巖相古地理圖(據(jù)江漢油田)Fig. 3 Lithofacies paleogeography map of the early Cambrian in the middle Yangtze Region (According to Jianghan Oilfield)

(2)下寒武統(tǒng)水井沱組(木昌組)泥頁巖

早寒武世水井沱期，隨著海平面的上升，本區(qū)地層沉積以黑色含炭質(zhì)頁巖為主，夾少量粉砂巖、粉砂質(zhì)頁巖(圖3)。

水井沱組黑色泥頁巖系的分布范圍、厚度及有機(jī)碳含量在區(qū)域上基本穩(wěn)定，其巖層厚度為50～500 m，有機(jī)質(zhì)豐度高，有機(jī)碳含量為0.11%～18.19%，以大于2.0%為主，氯仿“A”的含量為(5～840)×10-6，以腐泥型(Ⅰ型)有機(jī)質(zhì)為主，次為腐殖腐泥型(Ⅱ型)，RO值為3.07%～3.81%，處于過成熟干氣階段。

(3)上奧陶統(tǒng)五峰組泥頁巖

五峰組的巖性主要為黑色泥頁巖、炭質(zhì)頁巖、硅質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)頁巖，也有薄層硅巖，上部見少量泥灰?guī)r，富含筆石，為筆石相，但含硅質(zhì)巖和放射蟲，為低能沉積環(huán)境；巖石厚度一般僅數(shù)米至數(shù)十米。

五峰組頁巖有機(jī)質(zhì)豐度高，有機(jī)碳含量為0.29%～4.54%，以大于1.5%為主，氯仿“A”含量為(12～191)×10-6，以腐泥型(Ⅰ型)有機(jī)質(zhì)為主，次為腐殖腐泥型(Ⅱ1型)；上揚(yáng)子地區(qū)RO值為2.79%～3.98%，處于過成熟干氣階段，中揚(yáng)子地區(qū)熱演化程度稍低，RO值一般2.0%。

(4)下志留統(tǒng)龍馬溪組泥頁巖

下志留統(tǒng)龍馬溪組巖性主要為灰色至灰黑色泥頁巖夾粉砂質(zhì)泥頁巖，局部夾粉細(xì)砂巖；局限淺海陸架沉積以灰色至黑色炭質(zhì)泥頁巖為主，下部多為黑色筆石頁巖，局部夾粉細(xì)砂巖，巖層厚度100～700 m。

龍馬溪組有機(jī)碳含量變化較大， 分布在0.29%～4.8%，多數(shù)大于1%，平均值可達(dá)2.11%，且呈現(xiàn)自下而上有機(jī)碳含量逐漸減少的特點(diǎn)；氯仿“A”為(18～55)×10-6，以腐泥型Ⅰ型或腐泥腐植型Ⅱ1型為主；由于龍馬溪組與其下的五峰組烴源巖形成疊置，因此其泥頁巖熱演化程度與上奧陶統(tǒng)基本一致，在上揚(yáng)子地區(qū)RO值一般為1.9%～3.05%，已處于過成熟干氣階段。在中揚(yáng)子地區(qū)熱演化程度稍低，RO值一般小于2.0%[6-7]。

(5)石炭系

巖性為暗色灰?guī)r，總厚度80～100 m，有機(jī)質(zhì)豐度為0.8～5%，平均為1.0%～3.5%。有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ-Ⅱ型為主，熱演化程度RO值一般大于2.0%。

(6)二疊系

上二疊統(tǒng)大隆組和龍?zhí)督M烴源巖巖性為暗色硅質(zhì)頁巖、泥頁巖，粉沙質(zhì)泥巖，鈣質(zhì)泥頁巖夾砂巖，總厚度80～200 m，有機(jī)質(zhì)豐度為0.8%～5%，平均為1%～3.5%。有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ-Ⅲ型，熱演化程度RO值一般大于2.0%。

(7) 侏羅系

巖性為泥頁巖、粉沙質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥頁巖夾煤?？偤穸?0～70 m，有機(jī)質(zhì)豐度為0.8%～2%，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ-Ⅲ型，熱演化程度RO值一般大于1.0%。

筆者參考前人對古生界油氣資源評價(jià)資料，進(jìn)一步根據(jù)近年來油氣勘探新進(jìn)展再次對中揚(yáng)子地區(qū)古生界天然氣資源量進(jìn)行了估算，為12×1012～15×1012m3。

3.2 多時(shí)代成藏組合

(1)多層段自生自儲組合，如震旦系、寒武系、奧陶—志留系、上二疊統(tǒng)侏羅系等，各時(shí)代生、儲、蓋發(fā)育良好，自成良好的組合體系。

(2)多時(shí)代旋回性生、儲、蓋重組合，如震旦—寒武系，寒武—志留系，石炭—二疊系，下古生界烴源巖與上古生界儲蓋組合等，因此，油氣聚集空間十分廣泛(圖4)。

圖4 湖北省宜昌地區(qū)寒武一震旦系成藏組合圖Fig. 4 Cambrian Sinian reservoir forming assemblage in Yichang area,Hubei Province

4 天然氣類型及分布特征

4.1 非常規(guī)天然氣

第一，致密巖天然氣。主要分布于古生界碎屑巖層系中，如上志留統(tǒng)砂巖、石炭—二疊系砂巖；古生界各層系致密碳酸鹽巖、侏羅系砂巖等[8-11]。

第二，泥頁巖天然氣，包括震旦系、下寒武統(tǒng)、上奧陶—下志留統(tǒng)的泥頁巖中富含天然氣。實(shí)踐證明下古生界泥頁巖氣資源豐富[8-11]。

第三，致密氣資源潛力大[8-11]。

1) 致密氣分布廣，從震旦系—古近系均有分布，勘查空間大。

2)有烴源巖層系(震旦系—古近系)，就存在致密氣 。

3)有泥頁氣的層系中或上下層段，很可能存在致密氣。

4)近年來，致密氣已出現(xiàn)快速發(fā)展的態(tài)勢，致密氣是中國非常規(guī)油氣發(fā)展最快的類型之一。

4.2 常規(guī)天然氣

常規(guī)天然氣主要富集于海相碳酸鹽巖層系中。第一，各時(shí)代碳酸鹽巖中的生物礁、生物灘，顆粒灘等。第二，碳酸鹽巖頂面風(fēng)化殼縫洞儲集體，如上震旦統(tǒng)與下寒武統(tǒng)之間的風(fēng)化殼；石炭系與下獲層系碳酸鹽巖的風(fēng)化殼；二疊系或與下伏下古生界碳酸鹽巖的風(fēng)化殼等；古生界各層系碳酸鹽巖古巖溶縫洞體內(nèi)。

5 致密氣“甜點(diǎn)”形成和主要指標(biāo)

致密油氣分布富集高產(chǎn)受“甜點(diǎn)”體控制，表現(xiàn)為局部富集?！疤瘘c(diǎn)”的發(fā)育主要取決于致密油氣形成的構(gòu)造背景、烴源巖與儲層發(fā)育等因素[8-11]：

(1)具有優(yōu)質(zhì)的厚度較大的烴源巖；

(2)烴源巖與致密砂巖或碳酸鹽巖互層狀；

(3)儲層孔隙度7%～10%，滲透率0.05～0.1 mD；

(4)砂巖脆性礦物含量大于50%；

(5)砂巖膠結(jié)物以鈣質(zhì)或硅質(zhì)為主；

(6)砂巖層理、紋理發(fā)育；

(7)砂巖或碳酸鹽巖裂縫發(fā)育；

(8)含油氣飽和度較高，油質(zhì)較好；

(9) 必須有圈閉存在。

6 油氣勘探方向

6.1 下古生界油氣勘探方向

據(jù)目前油氣勘探技術(shù)水平，應(yīng)把重點(diǎn)油氣勘探地區(qū)放在鄂西宜昌地區(qū)和湘西地區(qū)。該區(qū)下古生界油氣成藏條件優(yōu)越，而且目的層埋藏較淺，一般3500～5000 m，鉆探各類施工可行。

6.2 上古生界油氣勘探方向

以鄂中和湘中地區(qū)為重點(diǎn)，次為鄂西和湘西地區(qū)。

6.3 中新生界油氣勘探方向

以江漢盆地、秭歸盆地及洞庭湖地區(qū)及其周圍為重點(diǎn)。

7 結(jié)論

綜上所述，中揚(yáng)子地區(qū)中古生代地層發(fā)育齊全，分布廣泛。具有多時(shí)代烴源巖，天然氣資源豐富，勘探潛力大。發(fā)育多套成藏組合，保存條件相對較好，且已在下寒武統(tǒng)獲高產(chǎn)氣流，另在下志留統(tǒng)、上震旦統(tǒng)獲氣流。因此，中揚(yáng)子地區(qū)是中國南方中古生界非常規(guī)天然氣勘探重要接替區(qū)。