厄瓜多尔奥连特盆地下Napo组页岩气资源潜力评价

张　洪

(中国石油大学石油工程教育部重点实验室，北京102249)

厄瓜多尔奥连特盆地下Napo组页岩气资源潜力评价

张洪

(中国石油大学石油工程教育部重点实验室，北京102249)

摘要：针对厄瓜多尔富油贫气的现状，评价其主要含油气盆地——奥连特盆地页岩气勘探潜力。给出了页岩气储层标准，通过对奥连特盆地岩性、地球化学指标、深度、分布稳定性及资料完善程度诸方面综合分析，优选出下Napo组页岩作为具有页岩气勘探潜力的地层。并研究其成藏条件，利用不同区块38口井测井解释成果，获得页岩厚度分布及变化趋势，通过29条地震测线解释成果，研究了下Napo组页岩在盆地内的变化趋势，综合前人研究成果及地球化学指标，预测了盆地下Napo组页岩气勘探有利区。结果表明，盆地的东部地区 (12区块、67区块、18区块、 31区块及 63区块)和西北地区(11区块、18区块)对页岩气勘探开发相对有利，其次是西部地区(29区块、20区块、22区块、28区块、70区块)，研究成果为厄瓜多尔奥连特盆地页岩气勘探指明了方向。

关键词：厄瓜多尔；奥连特盆地；页岩气；勘探开发有利区

Potential Assessment on Shale Gas in Lower Napo Formation of

Oriente Basin, Ecuador

Zhang Hong

(MOEKeyLaboratoryofPetroleumEngineering,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China)

Abstract:For more petroleum and less gas in Ecuador, we assessed the shale gas exploration potential of its main oil and gas bearing basin, Oriente Basin. We gave the shale gas reservoir criteria, and analyzed lithology, geochemical factors, depth, distribution stability, and data perfection, and chose the shale in lower Napo Formation in the Basin as promising. We probed into its reservoir forming conditions, used the logging interpretation results of 38 wells in different blocks and obtained shale thickness distribution and variation trend. Through the interpretation results of 29 seismic lines, we studied the variation of the shale in lower Napo Formation in the Basin, and utilized previous research results and geochemical factors to predict the favorable areas for shale gas exploration in lower Napo Formation. Results showed that the eastern areas (Block 12, Block 67, Block 18, Block 31 and Block 63) and the northwestern area (Block 11 and Block 18) were more favorable for shale gas exploration and development, followed by the western area (Block 29, Block 20, Block 22, Block 28 and Block 70). The results showed the way for shale gas exploration in Oriente Basin.

Key words:Ecuador; Oriente Basin; shale gas; favorable exploration and development area

奥连特 ( Oriente) 盆地是南美洲厄瓜多尔最主要的含油气盆地, 盆地类型为弧后前陆盆地，位于厄瓜多尔东部亚马孙平原区, 面积约10×104km2；北部与哥伦比亚毗邻，东部与秘鲁接壤[1](图1)。许多学者描述了该盆地的石油地质特征[2-3]，其主要烃源岩为Napo组黑色页岩，作为一个大的前陆盆地系统，在哥伦比亚相当于Villeta组(普图马约盆地主要烃源岩)，其次为Santiago 组页岩[4-9]；主要储层是白垩系Napo组和Hollin组海相砂岩，即M1、M2、U及T砂岩，储层物性极好[10-14]。盆地石油探明可采储量为6.3×108t，天然气探明可采储量为97.7×108m3，2004年石油年产量为2590×104t，同期天然气年产量不到1×108m3[15]，石油和天然气产储量(当量)巨大差异体现了厄瓜多尔富油贫气的状况。

图1　奥连特盆地位置图Fig.1　Location of Oriente Basin

寻找天然气藏，提高天然气产量是厄瓜多尔石油界目前面临的难题。与厄瓜多尔临近的美国实现了“页岩气革命”，页岩气和页岩油产量快速增长。厄瓜多尔政府和相关企业目前意识到开发页岩气是改变其能源格局的重要手段，但资金和技术的缺乏使该国页岩气勘探开发仍然处于空白状态。本文通过对厄瓜多尔主要产油盆地奥连特盆地所有可能页岩气层进行筛查，选出目的层进行研究，在对主要目的层成藏地质条件研究的基础上，找出页岩气有利勘探区，为该国页岩气勘探开发提供重要依据。

1 页岩气有利含气层位优选

1.1 页岩气储层条件

页岩气储层具有源储一体特性，可作为勘探开发目标的页岩气储层需满足如下标准:

(1)烃源岩条件。美国产页岩气的页岩都是暗色富含有机质的泥岩和碳质页岩，此类岩石在成烃演化中可产生大量天然气，具备页岩气成藏的物质基础。

只有具备一定成烃标准的烃源岩，即具有较高的有机碳含量、处于适合的热演化阶段的泥页岩才有可能形成大量的天然气，并保存在页岩储层中(表1)。另外，若达到页岩气富集，烃源岩参数标准需提高：有机碳含量TOC值大于2%，镜质组反射率Ro大于1.1%。

表1　烃源岩判别标准表

(2)厚度条件。页岩累计厚度大于20m，最好大于30m。

(3)深度条件。在目前技术条件下，深度低于3000m的页岩气藏才有勘探开发价值。

(4)矿物组成条件。页岩气开发需要压裂，而形成有效裂缝的前提条件是页岩气储层具有一定数量的脆性矿物，要求脆性矿物含量高于40%。

(5)物性条件。有利的页岩气储层渗透率应大于0.005mD，孔隙度应大于2%,具有一定的物性条件是储存、吸附和解析天然气并能有效生产的基础。

(6)资料完善程度。目前页岩气勘探开发处于起步阶段，只有具有一定地质、地震、钻井资料的页岩层才能得到有效研究。

1.2 地层系统分析

为了优选奥连特盆地有利页岩层，对其地层进行了系统分析。奥连特盆地构造演化经历了古生代被动大陆边缘、三叠纪—白垩纪弧后裂陷、晚白垩世以来前陆盆地3个阶段。

古生界包括两个地层组，最下面的为上志留统—下泥盆统 Pumbuiza组，由中度变质的石灰岩、页岩、粉砂质泥岩和砂岩组成， 其上为厚 750m的Macuma组。中生界裂陷层系可划分为三叠系—侏罗系同裂陷层系与白垩系裂后坳陷层系两个亚层系，同裂陷层系包括 Santiago 组、Chapiza 组及 Misahualli组，上覆裂后坳陷层系包括Hollin 组和Napo 组，是盆地的主要油气产层。新生代造山运动导致奥连特盆地演化成前陆盆地，沉积了新生代磨拉石建造，自下而上依次为Tena组、Tiyuyacu组、Orteguaza组、Chalcana组、Arajuro 组及Mesa 组，主要由陆相碎屑岩组成，沉积物来自西边的科迪勒拉山区[16]。盆地地层由下到上能满足最关键的条件——烃源岩条件和厚度条件。可能成为有利页岩储层(即累计厚度超过20m的暗色泥页岩)的地层有5套：Macuma组、Santiago 组、下Napo页岩、上Napo组页岩及古近系Tiyuyacu组(图2)。

图2　奥连特盆地地层综合柱状图Fig.2　Integrated column of strata in Oriente Basin

Macuma组由薄层石灰岩和泥岩组成，为被动大陆边缘浅海碳酸盐岩大陆架沉积，埋深非常大，达5000m以上。虽然可以作为烃源岩，但作为页岩气储层其深度过大，且盆地中尚无钻井钻达此深度，缺乏研究资料，不满足上述有利条件的深度条件和资料完善程度条件，因此其难以成为页岩气勘探开发的目标。

Santiago 组由富含有机质的页岩、砂岩及石灰岩组成，J.Gaibor采样获取了相关烃源岩参数，其TOC为2%～3%，Tmax为437～500℃，S1为0.3～1mg/g，S2为0.25～5mg/g。因此，学者们认为此目的层，特别其内部的页岩段有一定生油气潜力，为盆地除Napo组外另一套烃源岩[6]。其有两个弱点：一是其埋藏深，多在4000m左右，目前作为页岩气勘探开发层系难度较大；二是其主要分布在盆地南部，很少有钻井钻遇，缺乏研究资料，同样不满足有利条件的深度条件和资料完善程度条件。

上Napo组页岩和古近系Tiyuyacu组埋深太浅，热演化程度较低，不满足烃源岩条件，且上Napo组页岩在盆地内分布不如下Napo组页岩稳定。因此，这两套地层也无法成为研究目的层。下Napo组页岩为灰黑色、有机质丰富的黑色碳质页岩，在Napo组底部与 Hollin组交界的页岩(下Napo组页岩)中见到了油气显示(图3)。其厚度较大(15～20m)，全盆地分布稳定，埋深适中(2000～3000m)，研究资料丰富(不同区块多数钻井钻遇此层)，满足所有有利条件，优选其为页岩气富集有利层位。

图3　COCA露头页岩情况图Fig.3　COCA outcrop shale gas

2 下Napo组成藏条件分析

2.1 烃源岩条件分析

国外许多学者研究了奥连特盆地的烃源岩问题，认为Napo组页岩是盆地的主要烃源岩[5，9]。盆地东部该地层有机质主要为Ⅱ型干酪根(陆源沉积)，而在盆地中西部地区一般为Ⅰ型干酪根。Napo组页岩有机碳含量在盆地东部小于1%，盆地西部最高可达6%，平均为4.7% ，有机质丰富，Ro为0.4%～0.6%，表明其刚刚成熟。美国密执安盆地Antrim页岩的Ro也在0.4%～0.6%之间，形成了生物成因页岩气藏。因此，Napo组页岩虽然未进入热成因页岩气门限，但已进入了生物成因页岩气门限(图4)。

图4　奥连特盆地Napo组页岩有机地球化学特征图[5]Fig.4　Geochemical features of Napo shale[5]

2.2 下Napo组页岩厚度及分布

利用不同区块测井资料解释下Napo组页岩厚度并研究平面分布情况。按照奥连特盆地沉积层序，下Napo组页岩位于T砂岩(或T石灰岩)之下，Hollin组C石灰岩之上，测井响应特征如下。

(1)自然伽马曲线：泥页岩含有较多放射性元素使自然伽马呈现典型高值，目的层自然伽马值异常高。

(2)自然电位曲线：处于基线位置。

(3)井径：泥页岩较多，天然裂缝使其脆性大，易扩径。

图5　测井解释图Fig.5　Logging interpretation

(4)电阻率：泥页岩电阻率位于低值，但其中若含气或含油则会使电阻率值增高，呈现中—高值。下Napo组页岩电阻率值呈现中—高值，说明其含有页岩油气(图5)。 (5)声波时差：页岩低声速造成其声波时差高，含有页岩气使其声波时差更高。

(6)密度：页岩组成颗粒较小且结构疏松，造成其密度较低。

按照以上特征，解释了盆地不同区块38口井下Napo组页岩厚度，并做了厚度分布等值线图(表2、图6)。

由结果可以看出，页岩在盆地分布广泛，厚度为15～25m，在盆地西北部18区块和南部81区块附近各有一个沉积中心，在盆地东部31区块附近页岩厚度也比较大。在盆地北部58区块及盆地中部17区块附近有两个厚度减薄区。

表2奥连特盆地下Napo组页岩厚度表

Table 2Shale thickness of lower Napo Formation

井名下Napo组页岩(ft)厚度深度位置Amazonas-1(86)459985~10030AUTAPI-1(28)456905~6950BALSAURA-1(86)4010116~10156DANTA-1(83)5412632~12686Coca-1(7)679320~9387DANTA-2(83)6512820~12885Garza-1(83)3812282~12320

续表

图6　奥连特盆地下Napo组页岩厚度分布等值线图Fig.6　Shale thickness contour map of lower Napo Formation

2.3 下Napo组页岩深度变化

图7　奥连特盆地地震测线分布图Fig.7　Distribution of seismic lines in Oriente Basin

为了解下Napo组页岩在盆地内分布和深度变化，选出不同区块的29条地震测线并解释，追踪Napo组顶底界，为了简化称谓，29条测线标记为1～29(图7)。

由图8的解释成果可知，视域中部大片杂乱反射为Tena组—Napo组上部页岩(砂岩)层，其上第一条可以全区追踪的反射波同向轴是Tiyuyaca组底部石灰岩，大片弱反射区域下部第二条可全区追踪的反射波同向轴是Napo组A石灰岩，而最下部一条可全区追踪的反射波同向轴是Marcador组石灰岩(Hollin组上部C石灰岩)顶，也是下Napo组页岩的底，Napo组页岩与上、下石灰岩岩性相差极大。因此，具有相对较好的反射波同向轴，由Marcador组页岩界线向上找一条反射较好的同向轴即为Napo组页岩的顶，解释结果显示，Marcador组顶(下Napo组页岩底，图8中深蓝线)，A石灰岩顶(图8中红线)。

图8　奥连特盆地AOI-89-39测线解释结果图Fig.8　AOI-89-39 seismic line interpretation result of the Oriente Basin

所有测线解释结果得出如下成果:①下Napo组页岩全区广泛分布；②在测线3～8(58区块、29区块、21区块、45区块)位置，即盆地北部下Napo组页岩埋深较浅，为1500～1700ms(7000～8000ft)。从地震测线9开始，在测线 9～22(22区块、17区块、74区块、79区块、83区块、84区块、80区块、86区块、81区块、85区块)位置, 也就是盆地南部, 下Napo组页岩埋藏很深，深度达到 2500～2600ms(13000～14000ft)，在盆地东部23～29测线( 16区块、31区块、13区块)位置, 下Napo组页岩埋深较浅，为1200～1800ms(6000～9000ft)。

3 页岩气勘探有利区预测

为了预测页岩气勘探开发有利区，将整个盆地分为6个区域，即西北区(11区块、18区块)、北区(58区块、62区块)、西区(29区块、20区块、22区块、28区块、70区块)、中部区(55区块、 22区块及17区块)、东区(12区块、67区块、18区块、 31区块及 63区块)及南区( 79区块、83区块、84区块、75区块、80区块、81等区块)。按不同区域下Napo组页岩厚度、深度变化状况结合地球化学特征，可以对页岩气勘探有利区做初步分析。

北区和中区下Napo组页岩厚度太小，勘探潜力低；南区处于深水环境，页岩埋藏很深(在4000m以上)，造成未来的勘探开发工作十分不利，因此为勘探开发不利的区域；西区页岩厚度稍小，但深度适中，地球化学参数有利，是较为有利区域；西北区和东区页岩厚度大、埋深浅，地球化学参数有利，是两个页岩气勘探开发最为有利的区域。因此最终选取西北区、东区及西区作为页岩气勘探开发有利区域(图9)。

图9　奥连特盆地下Napo组页岩气勘探有利区预测图Fig.9　Forecast of favorable shale gas exploration areas in lower Napo Formation

4 结束语

(1)综合分析地球化学指标、厚度、埋深、分布稳定性、资料完善程度等因素，优选奥连特盆地下Napo组页岩作为页岩气主力层位，其有机质富集且到达成熟阶段，厚度、深度适中、分布稳定，研究资料丰富，是一套非常有潜力的页岩气储层。

(2)测井资料解释及地震测线追踪结果综合显示，下Napo组页岩全盆地分布稳定，厚度为15～25m，且在盆地的西北部、南部、东部沉积厚度较大；从深度来看，呈现北浅南深的趋势。

(3)综合分析显示，盆地的西北区、东区及西区是页岩气勘探开发的有利区域。

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中图分类号：TE319

文献标识码:A

作者简介：张洪(1970年生)，男，博士，讲师，从事非常规油气勘探开发方向研究工作。邮箱：zhangho2002@sina.com。