下?lián)P子地區(qū)二疊系頁巖含氣性特征分析

白玉坤

(山東省魯南地質(zhì)工程勘察院(山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)大隊)，山東濟寧 272100)

0 引言

近年來，隨著世界“頁巖氣革命”的發(fā)展，針對非常規(guī)油氣資源調(diào)查研究的不斷深入，我國頁巖氣勘查與開發(fā)的潛力巨大，總體呈現(xiàn)積極良好的發(fā)展局面與態(tài)勢，目前已進入商業(yè)開發(fā)階段[1]。相比而言，我國下?lián)P子地區(qū)具有多時代、多類型儲集特征，其中二疊系大隆組和龍?zhí)督M埋深適中，發(fā)育有一定面積和厚度的富有機質(zhì)頁巖，在我國頁巖氣資源量計算中占比較大。

在下?lián)P子地區(qū)及周緣地區(qū)實施的宣頁1井、徽頁1井等均發(fā)現(xiàn)有頁巖氣資源[2]。位于下?lián)P子地區(qū)的涇頁1井鉆遇了二疊系大隆組、龍?zhí)督M富有機質(zhì)泥頁巖，隨鉆進行了含氣量現(xiàn)場解吸、氣測錄井等工作，為深入研究下?lián)P子地區(qū)含氣頁巖基本地質(zhì)特征和分布規(guī)律，提供了重要的評價依據(jù)[3]。本文以涇頁1井鉆井資料和氣測錄井資料等為研究對象，分析了下?lián)P子地區(qū)二疊系頁巖含氣性特征。

1 地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地層

下?lián)P子地區(qū)在漫長的地質(zhì)歷史演化中，發(fā)育了巨厚的沉積地層，包括古生界—下中生界海相地層和中新生界陸相沉積，總厚度愈萬米。其中，古生界海相地層主要發(fā)育于深水陸棚相環(huán)境，而中、新生界主要形成于湖相、河流相及濱岸相。根據(jù)生物組合不同，大體可以分為下?lián)P子、滬杭及江南3個地層小區(qū)。其中下?lián)P子地層小區(qū)除缺失中、下泥盆統(tǒng)外，其他時代地層都有沉積記錄。滬杭及江南地層分區(qū)缺失早、中泥盆世、早石炭世、中三疊世及中、新生代部分地層[4]。

1.2 構造

涇頁1井位于安徽涇縣涇川鎮(zhèn)茅山采石場的孤峰向斜西翼(圖1)，其地表露頭地層傾角一般在45°～50°之間。孤峰向斜軸向70°～75°，全長約17 km，核部主要由三疊系扁擔山組灰?guī)r組成，兩翼為上古生界二疊系大隆組、龍?zhí)督M地層，地表總體表現(xiàn)為西北緩、東南陡的斜歪向斜。

圖1 下?lián)P子地區(qū)地質(zhì)構造略圖

下?lián)P子地區(qū)經(jīng)歷了加里東、海西、印支、燕山等多次構造運動，海相地層內(nèi)逆沖推覆構造發(fā)育，部分區(qū)域地層遭到嚴重剝蝕，油氣保存條件相對較差，但仍是我國南方海相地層沉積及油氣藏分布的重要地區(qū)之一[5]。

2 涇頁1井鉆探成果

2.1 地層

涇頁1井終孔孔深1247.30 m，全孔繩索取心，收獲巖心總長1219.20 m，巖心收獲率97.75%，自上而下鉆遇地層分別為三疊系扁擔山組、龍山組、殷坑組，二疊系大隆組、龍?zhí)督M，鉆遇地層層序正常，各組地層巖性特征信息見表1。

表1 涇頁1井鉆遇地層巖性

2.2 巖石礦物特征

大隆組鉆遇井深1189.61～1208.05 m，巖性以黑色泥巖、灰色灰?guī)r為主。黑色泥巖共2層，總厚度17.68 m，單層厚度分別為3.03 m和14.65 m，裂隙較發(fā)育，充填方解石脈，見圖2(a)；灰色灰?guī)r共1層，總厚度0.76 m，單層厚度0.76 m，硬度相對較大。

龍?zhí)督M鉆遇井深1208.05～1247.30 m，巖性以黑色泥巖、煤層為主。黑色泥巖共5層，總厚度33.45 m，單層厚度1.00～13.37 m，有機碳質(zhì)含量高，顏色較黑；煤層共4層，總厚度5.80 m，單層厚度0.20～4.47 m，裂隙發(fā)育，巖心破碎程度大，充填方解石脈，見圖2(b)。

圖2 涇頁1井上二疊統(tǒng)大隆組、龍?zhí)督M巖心照片

3 頁巖含氣性特征分析

3.1 大隆組

大隆組地層補償密度、補償中子呈變化幅度較小的平滑曲線，聲波時差、自然電位、自然伽馬、側向電阻率多呈不規(guī)則鋸齒狀曲線。平均鉆時約42.65 min/m，氣測錄井全烴值平均0.05%，C1值平均0.01%，平均解吸氣含量平均值0.644 m3/t，見圖3。在標準大氣壓下，采用三級解吸溫度對大隆組3塊樣品進行了現(xiàn)場含氣性解吸實驗，在損失氣含量的恢復方面，采用直線回歸法，計算得到損失氣量主要介于0.001～0.739 m3/t，平均為0.010 m3/t；殘留氣含量為0。大隆組3個樣品的頁巖氣含氣量現(xiàn)場解吸值介于0.261～1.067 m3/t，平均值約為0.644 m3/t，見圖4；4個樣品的有機碳含量測試分析值介于0.20%～0.22%，平均值約為0.21%，見圖5。

圖3 涇頁1井目的層大隆組和龍?zhí)督M綜合錄井圖

圖4 大隆組(黃色)和龍?zhí)督M(紅色)含氣量現(xiàn)場解吸數(shù)據(jù)柱形圖

圖5 大隆組(黃色)和龍?zhí)督M(紅色)有機碳含量柱形圖

綜合分析，大隆組烴源巖有機碳含量較低，解吸氣含量雖較高，但不可燃，可能與地層中含較多裂隙及孔洞有關。

3.2 龍?zhí)督M

龍?zhí)督M地層的補償密度、補償中子、聲波時差、自然電位、自然伽馬、側向電阻率均呈不規(guī)則鋸齒狀曲線。槽面顯示不明顯，平均鉆時約47.85 min/m，測試分析有機碳含量平均1.665%，氣測錄井全烴值平均3.26%，C1值平均2.81%，見圖3。

龍?zhí)督M9個樣品的含氣量現(xiàn)場解吸值變化幅度較大，介于0.013～9.329 m3/t，大多樣品小于1.000 m3/t，平均值約為2.121 m3/t，見圖4。其中，1232.20 m、1233.50 m兩處煤層和1236.35 m、1241.20 m兩處黑色碳質(zhì)泥巖解吸氣點燃成功，如圖6所示，證明龍?zhí)督M地層中甲烷氣體成分比較高，含氣量解吸結果分別為9.329 m3/t、6.262 m3/t、0.888 m3/t、0.434 m3/t，平均值約為4.228 m3/t。

圖6 龍?zhí)督M樣品解吸氣點燃成功照片

11個樣品的有機碳含量測試分析值介于0.37%～2.90%，平均值約為1.67%，見圖5，并出現(xiàn)一個有機碳含量峰值區(qū)，即1209.20～1226.90 m井段；采用顯微光度計進行有機質(zhì)成熟度Romax測定，Romax值介于1.27%～1.64%，平均值約1.46%，熱演化程度屬于成熟階段，如果有機質(zhì)豐度和儲層厚度等其他條件有利，則具有形成油氣儲層的潛力。

4 結論

涇頁1井鉆探成果揭示，二疊系龍?zhí)督M烴源巖厚度達39.25 m，氣測全烴值平均值約3.26%，最高為13.76%，含氣量現(xiàn)場解吸平均值約為2.121 m3/t，最高為9.329 m3/t，有機碳含量平均值約為1.67%，有機質(zhì)成熟度Romax值介于1.27%～1.64%，平均值約1.46%，熱演化程度屬于成熟階段，可作為下?lián)P子地區(qū)二疊系頁巖氣儲集及賦存有利層位。