四川盆地及其周缘页岩气勘探开发现状、潜力与展望

历经10余年的探索与发展,中国南方地区已全面进入中浅层海相页岩气规模效益开发阶段,综合评价四川盆地及其周缘页岩气勘探开发潜力和发展前景,是关乎四川盆地能否建成"天然气大庆"的关键。为了给下一步的页岩气勘探开发提供理论支持,通过系统总结四川盆地上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气勘探开发理论和成效,分析了中国南方页岩气勘探开发现状与潜力,预判了未来的发展前景。研究结果表明:①川南地区4 500 m以浅五峰组—龙马溪组海相页岩的页岩气资源量为3.7×10~(12)m~3,其中可采储量超过2×10~(12)m~3,具备建成1 000×10~8m~3页岩气年产规模并稳产10年以上的开发潜力,中国石油天然气股份有限公司迄今已累计提交页岩气探明地质储量1.061×10~(12)m~3,并建成百亿立方米年产量页岩气大气区;②渝东北—鄂西地区、川西南—滇东北复杂构造区五峰组—龙马溪组海相页岩的页岩气资源潜力较好,亦具有良好的勘探开发前景;③四川盆地及其周缘具有三套后备页岩气层系,即下寒武统筇竹寺组海相页岩、上二叠统龙潭组海陆过渡相页岩和下侏罗统自流井组陆相页岩,其中筇竹寺组海相页岩在绵阳—长宁拉张槽内优质页岩厚度较大、压力较高、孔隙较发育,是下一步页岩气勘探开发的重点,而川中—川东北地区自流井组大安寨段陆相页岩也具有一定的页岩油气勘探开发潜力。     

陆相页岩气突破和建产的有利目标——以四川盆地下侏罗统为例

与北美在海相泥页岩中成功开发的页岩气相比,我国主要含油气盆地中的页岩气是以赋存于陆相沉积岩中为基本特点的,因此陆相层系也是页岩气勘探开发新的重要领域。但陆相与海相页岩中的矿物成分、沉积结构存在一定的差别,与岩石力学性质有关的压裂特征是制约陆相页岩气能否取得有效益的开发的关键。四川盆地下侏罗统陆相页岩气主要发育于湖湘泥页岩中。通过老井复查和重新评价,已在川东建南、元坝地区获得页岩气工业气流,展示了下侏罗统页岩气良好的潜力和可采性。对四川盆地下侏罗统页岩气形成条件和富集关键控制因素分析认为,下侏罗统湖相泥页岩分布广泛,具自生自储连续型气藏的特点。泥页岩有机质丰度、滞留烃的厚度和较好的保存条件是下侏罗统页岩气富集的主控因素;脆性矿物含量给大型水力压裂改造创造了较好条件;合理的试采方式是下侏罗统获得页岩气工业气流和长期稳产的关键;页岩气评价、压裂试验、测试证实,四川盆地下侏罗统页岩气是陆相页岩气突破和建产的有利目标。      

论四川盆地页岩气资源勘探开发前景

四川盆地是目前中国页岩气勘探开发的重点地区,也是最成功的地区。四川盆地页岩气资源勘探开发前景,将在较大程度上反映和影响中国页岩气未来的发展前景。通过全面总结近年来该盆地页岩气勘探开发的新进展,得出了以下认识:1四川盆地经历了海相、陆相两大沉积演化,发育了海相、海陆过渡相、陆相三类富有机质页岩,形成了震旦系陡山沱组、寒武系筇竹寺组、奥陶系五峰组—志留系龙马溪组、二叠系龙潭组、三叠系须家河组、侏罗系自流井组6套有利的页岩气富集层系;2深水陆棚相、集中段厚度大、热演化程度适中、正向构造背景下裂缝发育、储层超压是五峰组—龙马溪组页岩气富集的"五大"关键要素;3该盆地页岩气勘探开发仍面临资源富集"甜点区"及资源潜力不清、深度超过3 500 m的深层页岩气勘探开发技术不成熟等两大挑战。结论认为:四川盆地已在侏罗系、三叠系和寒武系初步实现了页岩气发现,在奥陶系—志留系实现了工业化突破和初步规模生产,未来发展前景较好;该盆地页岩气资源可以实现经济有效勘探开发,预期可实现年产量300×108~600×108m3;对该盆地页岩气资源勘探开发将为中国页岩气资源规模发展提供重要的理论与技术支撑。     

四川盆地元坝地区自流井组页岩气成藏条件

按照页岩气勘探思路和成藏特点,四川盆地元坝地区一批探井针对自流井组泥页岩录取了资料,其中3口井测试获得了工业气流。研究表明,元坝地区自流井组形成于浅湖-半深湖环境,暗色泥页岩厚度较大,有机碳含量高,有机质热成熟度适中,处于生气高峰期。泥页岩矿物成分中石英含量普遍在60%以上,粘土含量在30%以下,泥页岩含气量高,具备页岩气形成和勘探的基本条件,是页岩气勘探的有利层系。     

我国富含有机质泥页岩发育特点与页岩气战略选区

我国页岩气勘探才刚刚起步,目前研究主要集中在页岩气成藏条件和有利区评价方面。页岩气有利区优选还处于富含有机质泥页岩优选阶段,优选出的主要是页岩气发育远景区。受复杂地质背景和多阶段演化过程的影响,我国含油气盆地类型多、盆地结构复杂,盆地的不同演化规律直接控制着富含有机质泥页岩的发育与分布。为此,依据形成环境将富含有机质泥页岩划分为海相厚层富含有机质泥页岩、海陆交互相及陆相煤系地层富含有机质泥页岩、湖相富含有机质泥页岩这3种类型,并分别探讨了其页岩气勘探开发前景。结论认为：①海相厚层富含有机质页岩是我国近期页岩气勘探的首选;②海陆交互相及陆相煤系地层富含有机质泥页岩单层厚度较薄,但与致密砂岩气和煤层气有共生条件,发展页岩气与致密砂岩气等多类型天然气资源多层合采技术具有十分现实的意义;③湖相富含有机质泥页岩成岩程度普遍不高,需要进一步优选岩石强度较大、具备裸眼完井条件的层位进行勘探开发。     

国内外页岩气形成条件对比与有利区优选

为了优选国内有利勘探区及层系,通过对美国、中国各个盆地富有机质页岩最新资料调研,将我国发育的富有机质页岩与美国现今技术可采储量居前的五大类页岩从区域构造背景、有机碳含量、储层物性、含气量等11个方面进行了对比分析。结果显示:1中国海相页岩有机质丰度、类型与美国海相页岩相当,皆以Ⅰ型或者Ⅱ1型为主,有机质成熟度要比美国页岩高,表明烃源岩可以并已经产生足够数量的烃类气体;陆相泥页岩TOC值低于北美地区页岩TOC值,有机质类型大都属于Ⅱ2型或者Ⅲ型,成熟度介于2%~4.5%之间且变化范围较大,生成页岩气潜力不如海相页岩好。2中国海相页岩脆性矿物含量比北美页岩高,黏土矿物含量相当,利于后期压裂改造;陆相页岩脆性矿物含量比北美地区低,黏土矿物含量与北美地区相当,不利于后期压裂改造。3中国海相页岩总体上孔隙度大小与北美海相页岩相当,但孔隙度分布范围比北美页岩大,孔隙类型与北美相当,显示出较好的储集性能;陆相页岩孔隙度大小要略低于北美海相页岩,孔隙类型与北美相当,储集性能较差。4中国海相页岩层埋藏深度主体分布在1 200~5 300m之间,比北美地区现今勘探的主体深度(1 300~4 000m)范围要大,并且由于构造演化复杂而与美国相对稳定的构造背景差异较大,导致我国页岩气保存条件变差和勘探风险增大;中新生界陆相页岩具有累计厚度大,单层厚度要小且平面展布范围小,虽然埋藏深度与北美地区相当,但由于后期构造运动破坏较大,因此对页岩气的保存十分不利。据此提出了适合我国海相页岩和陆相页岩的评价标准,并对各盆地优选出的有利地区和有利层位进行优选评价,指出海相页岩气勘探最有利的地区和层系为重庆周缘O3w—S1l、威远地区∈1q和S1l,陆相页岩气最有利地区和层系为鄂尔多斯盆地T3y、松辽盆地K1q。     

四川盆地二叠系海陆过渡相页岩气地质条件及勘探潜力

上二叠统龙潭组海陆过渡相泥页岩是四川盆地重要的烃源岩层系,前期的研究工作主要集中于烃源岩评价,而针对页岩气成藏方面的研究则较少。为此,通过对龙潭组取心井——东页深1井分析测试结果的解剖,结合邻区的钻探成果,对龙潭组富有机质泥页岩的分布特征、地化特征、储层特征、含气特征及顶底板条件等进行了研究,并与具有相似沉积背景且已获得良好页岩气显示的页岩层系展开了对比分析,明确了龙潭组页岩气形成的地质条件及勘探潜力。研究结果表明:(1)川东南地区龙潭组海陆过度相富有机质泥页岩发育,厚度大于40 m、脆性矿物含量较高、孔隙度较高、有机碳含量高、热演化程度适中、含气性较好,具备页岩气形成的有利地质条件;(2)较之于国内外其他已获得良好页岩气显示的海陆过渡相泥页岩,川东南地区龙潭组孔隙度、有机碳含量、有机质成熟度、含气量等关键参数更优;(3)有机质类型是影响龙潭组泥页岩中有机质孔隙发育程度的主要因素,页岩气勘探选层应避开煤层富集段。结论认为:在综合考虑富有机质泥页岩发育程度及夹层厚度、埋深、保存等条件下,綦江—赤水一带是四川盆地龙潭组海陆过渡相页岩气勘探的最有利地区。     

基于模糊综合评价法的四川盆地下侏罗统陆相页岩气地质选区

四川盆地是我国重要的油气共生盆地,其下侏罗统自流井组主要为一套深湖-半深水湖相沉积,黑色页岩非常发育,具有分布广、有机碳丰度高等特点,具备页岩气成藏的基本地质条件。由于我国页岩气工业尚处于初期阶段,还未建立完善的页岩气评价体系,在参考北美海相页岩气评价标准的基础上,结合下侏罗统陆相页岩气成藏特点,筛选有机碳含量、成熟度等7项指标作为地质选区评价因素,通过建立模糊综合评判模型对四川盆地下侏罗统陆相页岩气进行综合评价,结果表明阆中-平昌地区下侏罗统页岩气具有较好的勘探潜力。     

四川盆地通南巴构造带陆相层系气藏的气源与成藏期分析

川东北地区陆相层系天然气的研究工作取得了重要的进展,但四川盆地通南巴构造陆相层系天然气组成特征比较复杂,气源方面的认识一直存在争议,成藏时间尚不明确。在对川东北地区典型气藏地质特征及天然气地球化学特征剖析的基础上,探讨了通南巴构造陆相层系天然气的气源及成藏期次。结果表明,研究区陆相层系天然气以烃类化合物为主,非烃含量低,甲烷含量在95%以上,为海相、陆相气源的混合气,主要来源于陆相地层须家河组及自流井组烃源岩的贡献。通南巴构造陆相层系不同含气层段总体经历了2期成藏事件:(1)须家河组在中侏罗世早期至晚侏罗世中期、早白垩世中期各经历一次成藏事件;(2)自流井组在中侏罗世早期至晚侏罗世早期、早白垩世各经历一次成藏事件。     

特提斯域板块构造约束下上扬子地区二叠系龙潭组页岩气的差异性赋存

全球页岩气勘探开发在海相页岩中取得了巨大成功,在海-陆过渡相和陆相页岩中也进行了积极探索,但尚未形成商业开发局面。在分析华南地区二叠纪板块构造对原型盆地和富有机质页岩形成分布控制的基础上,研究了龙潭组岩相、地化、矿物组合、储层特征,通过与具有相似沉积背景且已进行商业开发的国内外典型页岩层系的对比,明确了龙潭组海-陆过渡相-海相页岩气赋存特征及资源前景。研究认为：①受秦岭洋和金沙江洋俯冲消减的拖拽作用和“峨眉地裂运动”等构造事件的影响,扬子台地内部和边缘分别发育了一系列的裂陷盆地,发生了强烈的构造-沉积分异作用,形成了一套陆相-海-陆过渡相-海相的沉积体系。②四川盆地龙潭组富有机质层段可以划分为泥页岩夹灰岩型、砂泥灰互层型、泥页岩夹煤层型3种类型,分别形成于深水陆棚、浅水陆棚、潮坪-潟湖环境。③川东北地区二叠系龙潭组页岩沉积时古水深大,沉积水体滞留严重,封闭性和还原性增强,是有机质富集的理想场所。该区不仅具有下三叠统膏盐岩优质区域盖层,而且具备良好的顶板（长兴组灰岩）和底板（茅口组灰岩）条件,保存条件总体较好。④川东北地区龙潭组泥页岩具有“高有机碳含量（TOC>2%）、高热演化程度（R_o>2%）、高孔隙度（Φ>5%）、高石英含量（>40%）、高含气量（解吸气含量>3 m³/t）、高压力系数（~1.5）”六高特征,具有良好的页岩气赋存条件和资源潜力。⑤四川盆地二叠系龙潭组与五峰组-龙马溪组、Barnett、Ohio、Antrim、New Albany等国内外典型海相页岩类似,具备形成规模性页岩气赋存的良好地质条件,有望在埋深相对较浅、硅质页岩厚度较大的川东北-川东地区率先获得战略性突破。     

四川盆地海相页岩气富集条件及勘探开发有利区

历经十余年探索实践,四川盆地海相页岩气勘探取得了一系列进展,锁定五峰组—龙马溪组为最有利产层,提出了一批页岩气富集高产理论,形成了集地质评价、开发优化、优快钻井、体积压裂、工厂化作业、清洁开发等为一体的勘探开发技术,探明了万亿立方米级储量的页岩气大气田。时值中国页岩气勘探发展的重要节点,回顾四川盆地海相页岩气勘探开发历程、梳理五峰组—龙马溪组页岩气在地质条件与富集规律上的成果认识、展望四川盆地海相页岩气勘探的重点接替领域,对推进盆地海相页岩气的勘探开发有积极意义。(1)四川盆地海相页岩气勘探开发经历了4个阶段：评层选区找目标阶段;浅层至中—深层先导试验阶段;浅层至中—深层示范区建设阶段;浅层至中—深层上产、深层评价、常压页岩气评价、立体开发评价、超深层和新层系探索阶段。(2)四川盆地五峰组—龙马溪组的沉积条件优越,深水陆棚相高有机质含量页岩呈连续稳定分布;页岩气主要赋存在有机孔隙中,页岩储层在纵向上集中发育,连续厚度大;川南地区和川东南涪陵区块的构造相对简单,气源持续补给、远离古/今剥蚀区和大型断裂逸散区是页岩气富集保存的有利区;目前,五峰组—龙马溪组的页岩气资源量为33.19×10<...     

四川盆地中侏罗统下沙溪庙组致密气勘探潜力及有利方向

基于对四川盆地中侏罗统下沙溪庙组多年的勘探实践,研究了致密气成藏富集的关键条件,认为下沙溪庙组致密气藏为多层叠置、整体含气的次生构造—岩性气藏,具有明显的源控、相控、位控的“三元”控藏特点:①下侏罗统自流井组、上三叠统须家河组暗色泥岩、碳质泥岩与煤层等多套源岩提供了天然气来源;②冲积扇、三角洲相等沉积体系中的各类河道砂体和泥页岩组合形成的泥包砂结构是有利的富集组合体;③广泛分布的“叶肢介页岩”或紫红色泥页岩层可以作为区域盖层;④喜马拉雅运动之后形成的3大古隆起和3大坳陷,隆坳相间,发育了一系列下沙溪庙组顶部构造,具有全盆地分布形成有利含气圈闭的条件;⑤从须家河组断至下沙溪庙组的断层可以形成远源气藏的运移通道,近源的自流井组烃源可以通过小断层或微裂缝就近输导。据此,建立了下沙溪庙组致密气成藏模式,认为下沙溪庙组具备形成大中型气田的基础,川西地区勘探潜力最大,川北及川南地区次之,川中地区成藏条件配置较差,勘探潜力较差。      

川东北沙溪庙组天然气地球化学特征及地质意义 ——以五宝场地区为例

川东北地区侏罗系沙溪庙组浅层致密气具有投资成本低、见效快、分布广、资源量大、埋深浅等诸多优势,是一个高效的勘探开发对象.通过对川东北五宝场地区侏罗系沙溪庙组天然气与下伏烃源岩实地采集,进行了相关的天然气组分、碳同位素、镜质体反射率、显微组分以及总有机碳测定等地球化学实验,根据天然气和烃源岩样品分析,对川东北侏罗系沙溪庙...     

四川盆地石柱地区自流井组页岩气成藏条件与勘探前景

为研究四川盆地石柱地区自流井组页岩气的成藏条件，开展了野外地质露头调查、岩心观察、有机地球化学分析、X射线衍射测试、物性分析和扫描电镜观察等工作。结果表明：①石柱地区自流井组东岳庙段形成于半深湖相，岩性以泥页岩为主，厚度为30～95 m。②目的层泥页岩具有“有机质丰度高、热演化程度适中”等特征，TOC质量分数多为0.49%～2.02%，R_o平均为1.27%，脆性矿物质量分数平均为58.8%。③岩石中吸附气含量较高，质量体积平均为2.78 m³/t，且埋深适中，具有良好的勘探前景。④采用叠合法预测出石柱地区桥头坝—建南—上水坝一带为页岩气勘探的有利区，通过计算可以获得研究区页岩气地质资源量约为3 905亿m³。该研究成果可为四川盆地石柱地区自流井组页岩气勘探提供借鉴。     

鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩气成藏条件研究现状与展望

海陆过渡相页岩是页岩气勘探的重要接替领域。与海相页岩相比,海陆过渡相页岩层段岩石类型多样、厚度分布不稳定、有机质丰度较低,页岩气的勘探难度较大。随着鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩气勘探的不断突破,亟需加强页岩气成藏过程、保存条件及时空匹配等方面的精细化研究,以明确不同构造区海陆过渡相—页岩气—富集主控因素与成藏模式。研究以鄂尔多斯盆地东缘北部和南部页岩气潜力区为研究对象,在详细对比页岩基本地质条件和生烃潜力基础上,从能量场—演化、保存条件—有效性及成藏模式特征进行系统总结。综合分析认为：鄂东缘北部太原组页岩层段生烃潜力优越,具备页岩气勘探潜力;南部山西组页岩生烃潜力要优于太原组页岩,但能量场及页岩气保存条件的研究还相对薄弱;海陆过渡相页岩气成藏模式建立的关键参数缺乏校正,有待精细研究。未来需要在精细刻画岩性组合和流体单元的基础上,开展能量场的重建和盖层封闭性的评价,精细描述能量场对页岩气赋存方式的控制,进而准确建立页岩生排烃过程与保存条件的时空匹配关系,从而建立鄂东缘海陆过渡相页岩气的精细成藏模式,以期为该区页岩气高效勘探开发提供重要理论支撑。     

四川盆地页岩气与煤层气勘探前景分析

页岩气与煤层气是非常规气勘探的重要领域,国外早已进入实质性商业勘探开发。我国从本世纪初对页岩气关注渐增。页岩气以吸附、溶解、游离状态存在,形成于暗色高炭泥质烃源岩中。该文根据四川盆地烃源岩研究成果,论证了上二叠统龙潭组煤系利于煤层气成藏,有利区块位于华蓥山及其东南侧与南端地带。该地带以烟煤为主,瓦斯含量高、埋藏浅。上三叠统须家河组煤系,煤岩瓦斯含量低,有利页岩气成藏。有利区块有二：一是川西南威远背斜周缘及川南之北段区块;二是米仓山前缘,目的层埋藏较浅。 油系泥质烃源岩有利页岩气成藏的层系是下侏罗统,有利区块位于川东北、川北有机质成熟度高的高陡构造翼部及盆地边缘浅埋带。下志留统龙马溪组、下寒武统筇竹寺组暗色泥质烃源岩,在盆地内早期有利页岩气成藏。现今因成熟度剧增,不利页岩气保存,而且目的层埋深大,可在老气田“立体勘探”时关注。但在大巴山靠盆地一侧,江南古陆西北缘,其有机质成熟度有降低的趋势,不失为页岩气成藏的有利地带。