中揚子地區非常規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研究院，北京 100083

0 前言

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

1 非常規油氣勘查新進展

近年來，中揚子地區非常規油氣勘查取得了重大進展。2015 年在湖北西部建南建頁HF-1 井日產氣穩定在3000 m3左右；2017 年5 月22 日，中國地質調查局組織在湖北西部宜昌地區部署的鄂楊頁1 井于井深1527 m下寒武統水井沱組黑色頁巖中經水平井壓裂，試獲高產天然氣流，日產氣12.38×104m3，穩產6×104m3/d；2017 年在湖北宜昌地區，鄂陽頁2 井震旦系獲致密灰巖及白云巖氣流，實現中揚子地區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造區新地區、新層系、首次突破。二是，中揚子地區下古生界寒武系首次發現，填補了中揚子地區幾十年下古生界無天然氣的歷史。三是，拉開了中揚子地區下古生界油氣勘探開發的序幕。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、多應力系統條件下形成的，具有典型性。因此，這一突破具有歷史性、開拓性、導向性的里程碑意義。

2 地層沉積概況

區內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基礎 (表1 及圖1～3)。

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

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

3 中揚子地區天然氣資源潛力大

3.1 發育多套烴源巖

中揚子地區發育6 套泥頁巖層系，分別為上二疊統吳家坪組/大隆組、下二疊統梁山組、中上石炭統、上奧陶統五峰組—下志留統、下寒武統水井沱組—天河板組、上震旦統燈影組(橫向相變)和下震旦統陡山沱組，以上6 套泥頁巖地層區域較穩定，構成中揚子地區油氣資源基礎和頁巖氣最有可能發育層系。

(1)下震旦統陡山沱組泥頁巖

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

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

圖3 中揚子早寒武世早期巖相古地理圖(據江漢油田)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，本區地層沉積以黑色含炭質頁巖為主，夾少量粉砂巖、粉砂質頁巖(圖3)。

水井沱組黑色泥頁巖系的分布范圍、厚度及有機碳含量在區域上基本穩定，其巖層厚度為50～500 m，有機質豐度高，有機碳含量為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)有機質為主，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)上奧陶統五峰組泥頁巖

五峰組的巖性主要為黑色泥頁巖、炭質頁巖、硅質頁巖、粉砂質頁巖，也有薄層硅巖，上部見少量泥灰巖，富含筆石，為筆石相，但含硅質巖和放射蟲，為低能沉積環境；巖石厚度一般僅數米至數十米。

五峰組頁巖有機質豐度高，有機碳含量為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)有機質為主，次為腐殖腐泥型(Ⅱ1型)；上揚子地區RO值為2.79%～3.98%，處于過成熟干氣階段，中揚子地區熱演化程度稍低，RO值一般2.0%。

(4)下志留統龍馬溪組泥頁巖

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

龍馬溪組有機碳含量變化較大， 分布在0.29%～4.8%，多數大于1%，平均值可達2.11%，且呈現自下而上有機碳含量逐漸減少的特點；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基本一致，在上揚子地區RO值一般為1.9%～3.05%，已處于過成熟干氣階段。在中揚子地區熱演化程度稍低，RO值一般小于2.0%[6-7]。

(5)石炭系

巖性為暗色灰巖，總厚度80～100 m，有機質豐度為0.8～5%，平均為1.0%～3.5%。有機質類型為Ⅰ-Ⅱ型為主，熱演化程度RO值一般大于2.0%。

(6)二疊系

上二疊統大隆組和龍潭組烴源巖巖性為暗色硅質頁巖、泥頁巖，粉沙質泥巖，鈣質泥頁巖夾砂巖，總厚度80～200 m，有機質豐度為0.8%～5%，平均為1%～3.5%。有機質類型為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、粉沙質泥巖、炭質泥頁巖夾煤。總厚度60～70 m，有機質豐度為0.8%～2%，有機質類型為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資料，進一步根據近年來油氣勘探新進展再次對中揚子地區古生界天然氣資源量進行了估算，為12×1012～15×1012m3。

3.2 多時代成藏組合

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

(2)多時代旋回性生、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、上奧陶—下志留統的泥頁巖中富含天然氣。實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，致密氣已出現快速發展的態勢，致密氣是中國非常規油氣發展最快的類型之一。

4.2 常規天然氣

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

5 致密氣“甜點”形成和主要指標

致密油氣分布富集高產受“甜點”體控制，表現為局部富集。“甜點”的發育主要取決于致密油氣形成的構造背景、烴源巖與儲層發育等因素[8-11]：

(1)具有優質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)砂巖膠結物以鈣質或硅質為主；

(6)砂巖層理、紋理發育；

(7)砂巖或碳酸鹽巖裂縫發育；

(8)含油氣飽和度較高，油質較好；

(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

據目前油氣勘探技術水平，應把重點油氣勘探地區放在鄂西宜昌地區和湘西地區。該區下古生界油氣成藏條件優越，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

以鄂中和湘中地區為重點，次為鄂西和湘西地區。

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及其周圍為重點。

7 結論

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