下寺湾油气田延长组长7段页岩气藏浅析

李锦锋

(1.延长石油下寺湾采油厂勘探开发研究所,陕西 延安 716000；2.西安石油大学地球科学与工程学院,陕西 西安 710065)

下寺湾油气田延长组长7段页岩气藏浅析

李锦锋1,2

(1.延长石油下寺湾采油厂勘探开发研究所,陕西 延安 716000；2.西安石油大学地球科学与工程学院,陕西 西安 710065)

下寺湾油气田位于鄂尔多斯盆地中部，研究区中生界三叠系延长组长7段发育大套黑色油页岩。结合国内专家学者研究成果，通过对研究区页岩分布，页岩埋藏深度、厚度及微构造，有机质丰度和有机质热演化程度，孔隙度，渗透率，微裂缝等成藏条件进行分析认为：该区中生界三叠系延长组长7段页岩具备了页岩气成藏的条件；该区页岩气勘探选区评价的关键地质参数主要包括页岩埋藏深度及厚度、有机碳含量、成熟度、微裂缝发育程度和气测异常显示等。根据页岩气藏成藏条件及勘探过程中钻井气测异常的分布情况，预测下寺湾油气田西南部柳洛峪一带为页岩气藏最有利发育区，是下一步勘探开发的重点区域。

页岩气 成藏条件 有利发育区 延长组 下寺湾油气田 鄂尔多斯盆地

继中国第一口陆相页岩气井-LP177井在鄂尔多斯盆地下寺湾油气田压裂试气成功之后，延长石油又在下寺湾油气田钻成我国第一口陆相页岩气水平井-YYP1井并成功压裂产气，这不仅证实了我国陆相页岩气的存在，而且标志着我国在陆相页岩气藏勘探开发技术领域取得了重大突破。

近年来，随着社会的发展和人民生活水平的提高，国内对天然气的消费需求逐年增加，油气供需矛盾日益突出，对进口油气资源的依存程度呈逐年上升趋势。因此进一步加强对页岩气资源的勘探开发和页岩气资源(储量)评价具有重要意义。

1 区域地质概况

下寺湾油气田位于陕西省延安市甘泉县境内洛河流域，其构造位置处于鄂尔多斯盆地陕北斜坡带南部，总面积约2 400 km2。盆地先后经历了中晚元古代坳拉谷、早古生代陆表海、晚古生代海陆过渡、中生代内陆湖盆及新生代周边断陷等五大演化阶段，形成了下古生界碳酸盐岩、上古生界海陆过渡相煤系碎屑岩及中新生界内陆碎屑岩沉积的三层结构[1]。鄂尔多斯盆地于晚三叠世开始经历了大型内陆湖盆间歇震荡式湖进、湖退兴衰演化的完整历史，并进入大型内陆差异沉积盆地的形成和发展时期，为一大型微咸水湖盆，为陆相页岩气藏形成提供了条件[2]。研究区陆相页岩主要发育于中生界三叠系延长组长9段和长7段，其中长7段为下寺湾油气田主要产气层段。

2 页岩气成藏条件

2.1页岩分布

研究区延长组7段页岩气藏的有利发育区位于盆地南部地区，其中在甘泉、华池、富县一带是页岩气最为有利发育区，具有分布面积广、沉积厚度大，埋藏深度适中，有机质含量高、成熟度适中等特点[3]。研究区下寺湾油气田位于盆地沉积—沉降中心处，页岩气资源十分丰富。

延长组7段为深湖相沉积体系，平均厚度在110 m左右，其中最薄处位于柳洛峪区，厚度约80 m，最厚处位于东部王坪—道镇区域，厚度超过130 m。研究区的页岩发育于长7段中下部，又称“张家滩页岩”，呈东北薄，西南厚的特征。东北部长7段保存完整，西南部长7段上部大部分被剥蚀，仅保存“张家滩页岩”。

2.2页岩埋藏深度及页岩厚度

油页岩的埋藏深度不仅对页岩气的生成和聚集会产生很大的影响，而且对页岩气的勘探及开发成本有很大影响，泥页岩埋藏深度达到某一深度后就会形成烃类气体。随着埋藏深度的逐渐增加，底层的压力会逐渐增大，而孔隙度就会逐渐变小，这不利于游离态页岩气的赋存，但有利于吸附态页岩气的赋存。

研究区长7段张家滩页岩顶面构造平缓，呈西倾单斜构造，无断裂带，利于页岩气藏的形成。其顶面埋深总体上呈东部较浅，西部较深的特征。东部道镇—蒲家沟一带埋深一般为820～1 200 m，西部柳洛峪一带埋深一般为1 100～1 700 m(图1)，其埋深适中，有利于页岩气藏的形成。长7段张家滩页岩厚度为10～80 m，其中东北部厚度较薄，最薄约10～15 m，西南部厚度较大，最高值约70～80 m。

图1 LP184井长7段测井响应特征

2.3有机质丰度及热演化程度

有机质的含量是影响页岩气成藏的另一个重要条件，它不仅对页岩气藏的生气量具有决定性的作用，同时对页岩气藏的含气量也有着非常重要的影响。美国5大页岩具有丰富的有机质含量(表1)，其TOC大多介于1.0%～20.0%，通常认为总有机碳含量超过0.5%的页岩是有潜力的烃源岩[4]。通过对下寺湾油气田YYP1井及YYP3井岩心的有机地化项目分析得出(图2)，长7段“张家滩页岩”有机碳含量在2.14%～5.42%之间，均值为3.63%。从图2可以看出，TOC含量越高，其吸附页岩气的能力就越强,吸附页岩气的数量就越多。

表1 北美页岩气藏烃源岩特征

图2 长7段页岩TOC含量与页岩气吸附关系

图3 长7段页岩成熟度与页岩气吸附关系

根据美国五大页岩气田和加拿大的勘探开发结果，形成页岩气的Ro(页岩有机质成熟度)值为0.37%～4.89%[5]。对延长组7段页岩有机质热演化的研究及结合前人研究成果表明，早白垩世中期进入成熟门限，到早白垩世末期进入大量生烃门限，古近纪进入高成熟期[3]。下寺湾油气田西南部有机质成熟度较高，是盆地的生油中心，其Ro值大于1.03%。该区西部YYP1井、YYP3井和LP173井等长7段页岩镜质体反射率为1.07%至1.09%；而东部Y391井长7段页岩镜质体反射率为1.01%。总体上分析西南部页岩镜质体反射率高于东北部，西南部有机质演化程度高于东北部。从图3可以看出，Ro越高,其吸附页岩气的能力就越强,吸附页岩气的数量就越多。

2.4页岩孔隙度

据加拿大及美国五大页岩气系统含气页岩统计分析，其孔隙度均小于6.5%，均值为5.2%，由此可知其自身的有效基质孔隙度很低[6]。据LP177井和YYP1井长7段张家滩油页岩的孔隙分析报告显示，孔隙度高的大于2.4%，达到了页岩气藏成藏所需的有效孔隙度条件。

2.5页岩渗透率

据加拿大及美国五大页岩气系统含气页岩统计，其渗透率一般为(0.001～2.0)×10-3μm2，平均值约为0.040 9×10-3μm2[6]，由此可以看出页岩自身的有效渗透率是十分低的。据YYP1井和YYP3井长7段油页岩的岩心分析报告显示，渗透率高的大于0.5×10-3μm2，达到了含气页岩所需的渗透率值。

2.6页岩微裂缝

通过对加拿大及美国五大页岩气系统的资料分析，裂缝的发育程度受页岩中的矿物成分含量的控制，其中硅质含量(石英)的多少对裂缝的发育具有很大的影响。页岩的脆性与石英的含量呈正相关，石英含量越高，页岩的脆性就越大，高石英含量的页岩有利于微裂缝的形成。加拿大及美国五大页岩气盆地高产页岩气藏中石英含量均超过30%。延长组7段页岩中石英含量在17%～65%之间，均值为47%。延长组微裂缝的发育及展布状况是在基底断裂的基础上，受成岩过成中多期构造运动的古构造应力场和现今构造应力场共同作用的影响结果[7]。通过资料分析认为，裂缝对油气的分布具有一定的控制作用，在裂缝较发育区域往往是油气富集区。下寺湾油气田多口井中均监测到有切穿若干层的一级微裂缝(YY1井等)和局限于单层内的二级微裂缝(YY3井等)的存在。这些微裂缝不仅可以作为很好的渗流通道，而且可以作为页岩气藏储层的重要储集空间。

2.7页岩气测异常显示

根据实际录井资料分析，钻时、钻井液密度、黏度等因素对气测全烃值的高低均有一定的影响。在保持其他因素不变的情况下，钻时越小，气测值越大；钻井液密度越小，气测值越大；黏度越小，气测值越大。通过对下寺湾油气田已完钻气井的气测资料进行统计分析，在综合考虑钻时、钻井液密度、黏度等因素的基础上所绘制的长7段页岩气测全烃异常高值区图显示，西南部柳洛峪区为气测异常主要分布区(图4)，其中YY1井、YY4井、YYP1井、Y313井长7段页岩随钻全烃值高达80%。

图4 下寺湾油气田延长组7段页岩气测全烃异常高值区

3 页岩气富集有利区预测

通过对加拿大及美国5大页岩气系统的调研及结合前人研究成果[1,3,4,8-9]发现,油页岩储层吸附页岩气能力的大小受油页岩的总有机碳含量(TOC)、有效厚度以及热演化程度等条件的控制。TOC含量越高、有效厚度越大、成熟度越高,其吸附页岩气的能力就越强,吸附页岩气的数量就越多。通过对延长组7段岩心(YYP1井和YYP3井)化验分析,也得出同样的结论。

综合分析认为，研究区延长组7段页岩气藏的有利发育区位于下寺湾油气田柳洛峪地区,该区具备了页岩气成藏所需的地质条件，长7段页岩分布范围广、分布稳定，页岩埋藏深度适中且厚度较大，总有机碳含量(TOC)和成熟度高，断裂构造不发育。油页岩的平均厚度可达60 m;油页岩埋藏深度在800～1 700 m之间，总有机碳含量(TOC)较高，Ro>1.1%。区内大部分钻井均有较高的气测异常显示(表2)。因此，LP171-LP173一带是最有利发育区(图5)。

表2 页岩气地质选区评价参数指标

图5 下寺湾油气田张家滩页岩厚度及顶面构造叠合图

4 结论

(1)研究区主要页岩发育层段长7段页岩分布范围广、分布稳定，页岩埋藏深度适中且厚度较大，总有机碳含量(TOC)和成熟度高，断裂构造不发育。据此得出延长组7段(张家滩页岩段)具有良好的页岩气资源潜力。

(2)综合分析得出研究区延长组7段页岩气藏的有利发育区位于下寺湾油气田柳洛峪区域,其中LP171-LP173一带是其最有利发育区,是下一步勘探及开发的重点区域。

[1] 王社教,李登华,李建忠,等.鄂尔多斯盆地页岩气勘探潜力分析[J].天然气工业,2011,31(12):40-46.

[2] 何自新.鄂尔多斯盆地演化与油气[M].石油工业出版社,2003：3-285.

[3] 周文,苏瑗,王付斌,等,鄂尔多斯盆地富县区块中生界页岩气成藏条件与勘探方向[J].地质勘探,2011，31(2):29-31.

[4] 蒲泊伶,包书景,王毅,等.页岩气成藏条件分析——以美国页岩气盆地为例[J].石油地质与工程，2008，22(3)：33-36.

[5] 陈更生,董大忠,王世谦,等.页岩气藏形成机理与富集规律初探[J].天然气工业,2009,29(5):17-21.

[6] 张金川,徐波,聂海宽,等.中国页岩气资源勘探潜力[J].天然气工业，2008，28(6)：136-140.

[7] 王瑞飞.特低渗透砂岩油藏储层微观特征[M].石油工业出版社,2008：55-70.

[8] 蒲泊伶,蒋有录,王毅,等.四川盆地下志留统龙马溪组页岩气成藏条件及有利地区分析[J].石油学报,2010，31(02):225-230.

[9] 徐士林,包书景.鄂尔多斯盆地三叠系延长组页岩气形成条件及有利发育区预测[J].天然气地球科学,2009,20(03):460-465.

(编辑 曹征远)

Preliminary analysis of the shale gas reservoir of Yanchang Formationin Xiasiwan oil-gas field

Li Jinfeng1，2

(1.ExplorationandProductionResearchInstituteofYanchangOilfield，Yan’an716000，China;2.SchoolofEarthSciencesandEngineeringofXi’anPetroleumUniversity，Xi’an710065，China)

Xiasiwan oil-gas field is close to the center of Ordos Basin.In the study area，the chang7 member of Yanchang Formation of Mesozoic was developed in the massive thick black shale.Combined with the study results of domestic and foreign experts and scholars，by analyzing various conditions for shale gas accumulation，such as distribution，burial depth，and microstructure of shale，abundance and thermal evolution of organic matter，porosity，permeability，microfracture，etc.，it was indicated that the chang7 member of Yanchang Formation of Mesozoic in the study area has the conditions for shale gas accumulation.The major geologic parameters for evaluation and identification of exploration targets are mainly focused on the thickness and burial depth of shale，TOC，maturity，development degree of microfracture，and abnormal indication of gas logging.According to the reservoir-forming conditions of shale gas and the distribution of abnormal indication of gas logging in drilling，it was indicated that the area of Liuluoyu is the most favorable area for the shale gas accumulation，which is the main area for next step exploration and development.

shale gas；accumulation conditions；favorable development area；Yanchang Formation；Xiasiwan oil and gas field；Ordos Basin

TE122.1

A

10.16181/j.cnki.fzyqc.2015.01.005

2014-07-09；改回日期2014-08-22。

收稿日期：李锦锋(1987—),助理工程师，在读研究生，现主要从事油气田勘探开发研究工作。电话：15229114696，E-mail：vip_lj1213@163.com。