四川盆地及周缘地区五峰—龙马溪组页岩气概况及前景评价

2012-01-04万洪程刘树根波叶玥豪王世玉田梦娜

成都理工大学学报（自然科学版） 2012年2期

万洪程孙玮刘树根冉波叶玥豪王世玉罗超田梦娜

（油气藏地质及开发工程国家重点实验室（成都理工大学），成都610059）

四川盆地及周缘地区下古生界最有利的页岩层位即上奥陶统—下志留统五峰－龙马溪组页岩，曾祥亮等（2011）将该层位与Barnett页岩做了对比，认为沉积环境相似，但其中龙马溪组岩性更为复杂一些[1]。威201井和宁201井龙马溪组的勘探成功，对该层位的未来勘探有着重要的意义。且志留系在四川盆地多处见显示，如太13井、阳63井、阳9井、五科1井、建深1井等，都说明龙马溪组烃源所起的作用。本文综合前人的研究成果[2－7]，结合近年来对四川盆地下古生界页岩气的最新研究工作，对该层位的平面分布特征进行分析，并对四川盆地及周缘地区的页岩基本特征进行总结，以期为四川盆地及周缘地区页岩气的勘探、研究提供思路。

1 平面展布特征

五峰－龙马溪组由于埋藏相对较浅，四川盆地内钻达的探井较多，因此平面分布特征较为清晰。

1.1 厚度与有效厚度平面分布特征

受加里东运动的影响，志留纪末期发生大规模构造隆升剥蚀作用，在中上扬子地区形成大型古隆起乐山—龙女寺古隆起和黔中古隆起，顶部志留系被剥蚀掉，如威远地区龙马溪组残厚0～187m。龙马溪组环古隆起分布，由乐山—龙女寺古隆起向鄂西地区、川南地区和川北地区逐渐变厚，黔中古隆起向北变厚。五峰—龙马溪组页岩分布面积较下寒武统筇竹寺组要小，但厚度要比之大得多，如自深1井的龙马溪组和五峰组厚度可达571m和25m。从厚度分布来看，位于2个古隆起之间的川南为一沉降厚度中心，向东至鄂西渝东地区厚度逐渐加大，形成另一个沉降厚度中心（图1）。

图1 四川盆地及周缘五峰－龙马溪组厚度等值线图Fig.1 Isopach map of the Lower Cambrian Wufeng－Longmaxi Formation in Sichuan Basin and surrounding areas

五峰—龙马溪组的有效黑色页岩厚度，一般指有机碳质量分数（wTOC）＞0.5%的厚度，主要集中于该组的下段，一般厚度在20～80m，主要也是环2个加里东古隆起逐渐增厚（图2）。厚度较大的区域主要分布在2个地区，一个在川南泸州一带，一个分布在鄂西—渝东南。米仓山—大巴山地区包括川北地区限于数据，仅是推测而来。从整体上看，都是远离古隆起逐渐变厚，最厚的泸州地区可达123m（阳深2井）。

龙马溪组的厚度与有效黑色页岩段厚度具有一致性，即组厚大的地方有效厚度也较大。而且都是环古隆起变厚，说明加里东运动形成的古隆起对于该套黑色页岩沉积有一定的影响。

1.2 有机地球化学特征

五峰－龙马溪组的有机质丰度非常高。四川盆地内这套地层的有机碳质量分数在0.1%～4.88%间，平均为1.1%（93个样），平面展布基本上都在0.5%之上；丰度最高的是大巴山前、川南、川渝鄂黔一带[8]，如图2所示。有机碳的质量分数，威远地区为3.2%，川南长宁地区为＞2.5%；大巴山城口明中剖面最大值可达4.56%，平均为1.99%（17个样品）；川东南綦江该段最大值可达7.28%，平均为2.57%（21个样品）。

图2 四川盆地及周缘五峰－龙马溪组有效厚度与TOC等值线图Fig.2 Effective shale thickness and TOC isoline map of the Lower Cambrian Wufeng－Longmaxi Formation in Sichuan Basin and surrounding areas

有机质类型为腐泥型，有机质类型好，干酪根碳同位素值δ13C＝－30.71‰ （9个样品），属I型。据刘树根等（2011）对该层位镜质体反射率作图[9]可知，有机质成熟度高，Ro一般都是＞2%，为高成熟晚期—过成熟。龙门山北段及大巴山地区成熟度相对较低；川南和川东地区成熟度高，多为过成熟[8]。生烃能力强，生烃强度一般为＞1.5×106t／km2。

从盆地内合12井和盆地边缘的丁山1井该层位测井曲线上分析（图3），合12井和丁山1井在GR曲线上具有一致性，即五峰组和龙马溪组底部的值非常高，向上逐渐变小。由于这2口井都未发现页岩气，深浅双侧向曲线也无太大的变化；因此可以看出，虽然这2口井所处的构造位置不同，但是岩性变化比较一致。

通过分析组厚与有效厚度图可知，五峰—龙马溪组的有效页岩段的厚度与组厚的分布空间具有一致性，即组厚大的地区一般有效厚度也较大。这与筇竹寺组的变化趋势是不一样的。TOC的高值区也与有效厚度的分布一致，而且明显地具有环乐山—龙女寺和黔中2个加里东古隆起的特征。如位于2个古隆起之间的泸州地区组厚与有效页岩的厚度都很大，且TOC值高；向2个古隆起部位减薄和减小。由此可以看出，加里东期的构造活动对于该套页岩的发育有着明显的控制作用。

图3 合12井与丁山1井五峰－龙马溪组测井柱状对比图Fig.3 Logging columnar contrast figure of Wufeng－Longmaxi Formation in Well He－12and Well Dingshan－1

2 加里东古隆起格局与页岩发育的关系

四川盆地早期接受震旦纪和早古生代的沉积之后，在志留纪末发生了加里东造陆运动，四川盆地整体抬升为陆地。在华蓥山以西的盆地西部抬升最剧烈，形成了乐山—龙女寺加里东古隆起。乐山—龙女寺古隆起范围非常大，以奥陶系为界圈闭面积达3.8×104km2。古隆起的高部位原本沉积了寒武—志留系，后被剥蚀。根据岩相分析，被剥蚀的地层厚度在1.2～1.5km之间。它的形状如同一个头西尾东的飞鸟，最高部位在成都、都江堰、大邑、雅安、乐山之间，最高处被剥蚀至灯影组，其余地区存留下寒武统下部九老洞组黑色页岩，志留、奥陶系以及中上寒武统全部被剥蚀（这已被汉1井、油1井钻探所证实）。由都江堰向北东方向，由乐山向东南宜宾方向各有一鼻状构造，如同飞鸟的两翅。向东也有一北东东向鼻状构造与龙女寺高点相接[8]。

另一个具有重要意义的加里东古隆起即黔中古隆起。该古隆起以遵义为中心，呈东西走向，向东一直延伸至雪峰推覆带，向西延伸至昭通一带，南北为黔南拗陷和滇黔北部拗陷。该地区在地史上形成过很多古油藏，如凯里奥陶系—志留系残余油藏、麻江奥陶系古油藏，均与志留系黑色页岩有着重要的联系[10]。

这2个加里东古隆起控制了当时四川盆地及周缘古地理、古构造格局，进而控制着这段时期地层的垂直发育序列和横向展布情况。

龙马溪组岩性以深灰色、黑灰色页岩为主，夹灰色的细砂岩，部分地区现今硅化严重。从整体上来讲，龙马溪组可以分为上、下两段，下段主要是黑色页岩，也是有利的勘探目标段；但上段的岩性复杂，砂质含量增大。下段位于高水位体系域，主要为海侵最大时期的产物；而上段则向海退体系域变迁，沉积相方面从广海陆棚中的洋盆亚相向广海陆棚亚相过渡。据贵州地区对于该套黑色页岩地球化学研究表明，该区黑色页岩形成于深海—半深海的封闭环境[11]。

3 四川盆地及周缘页岩气有利选区评价

四川盆地及周缘的川北拗陷带、大巴山前缘推覆构造带、川西前陆盆地、川中低隆带、川南复合构造带、川东隔档式构造带、川东－鄂西过渡带、鄂西渝东隔槽式构造带至雪峰推覆带，页岩气的评价主要利用总有机碳含量、成熟度（Ro）、干酪根类型、生烃率、总含气量和埋深这6个参数。由于四川盆地及周缘该套页岩的有机质干酪根类型是腐泥型，属于有利参数，符合形成页岩气的有利条件，因此该参数未做太多的研究。

由于加里东古隆起的影响，四川盆地西部缺失该套地层，因此勘探条件不利。总结上述构造带的页岩气主要特征如表1所示，按页岩气评价的标准：wTOC＞2%，埋深＜4km，厚度＞30m（张金川等，2003，2004）[12，13]，对这些地区综合分析。

埋深对于龙马溪组来讲，既是有利条件又是不利条件，盆地范围内由于保存条件比较好，因此龙马溪组埋藏较浅对于勘探和开发就比较有利，如川南地区（图4）。可是，在一些保存条件比较差的地区，如鄂西渝东地区，虽然埋藏较浅，为0.5～2km；但是该区断层发育，地下水活跃，对于页岩气的保藏就有一定的影响；而且龙马溪组大面积抬升剥蚀，在边缘地区较难形成大面积的有利区，勘探较为不利。川北地区由于埋深较大，河坝1井钻达7 001m，仅钻至志留系的顶，因此，从开发成本的角度看在目前经济技术条件下属于不利的区带。所以，埋深条件最有利的即是四川盆地南部和东部的高陡构造，以及盆地向造山带过渡的盆缘地带，其次就是鄂西渝东过渡带及鄂西渝东地区，这些地方的埋深适中，比较有利于页岩气勘探开发。