阿根廷内乌肯盆地页岩油气资源潜力

姜向强 ，田纳新，殷进垠，李 臣，谷 宁 ，郭金瑞

（1．中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083；2．重庆邮电大学移通学院）

进入21世纪以来，随着美国页岩油气的大规模商业开采，页岩油气已成为重要的油气资源增长点，据EIA（美国能源信息署）2013年统计，全球页岩气可采资源量为221×1012m3，页岩油可采资源量为3 346亿桶，其中阿根廷页岩油和页岩气资源量分别排在第四位和第三位。内乌肯盆地被认为是北美以外最可能实现大规模页岩油气开采的盆地，盆地页岩油可采资源 198.8亿桶，页岩气可采资源 16.5×1012m3（EIA，2013）。自2004年以来，阿根廷天然气产量逐年下滑，深层常规天然气勘探效果不理想，阿根廷成为天然气进口国，从而出台了天然气优惠政策。近几年各大石油公司包括壳牌、埃克森美孚、陶氏、雪佛龙等均参与到该盆地页岩油气的勘探开发中。南美前陆区作为中国公司的重要战略目标区，深入评价乌肯盆地页岩油气资源潜力并进行甜点区的预测，对指导下一步的勘探开发工作具有重要意义。

1 区域构造沉积演化过程

内乌肯盆地位于阿根廷的西部[1]，面积为 11×104km2。油气勘探始于1913年，经过100多年的勘探，盆地共有607个油气发现，已发现油气2P储量128.6亿桶当量，为高勘探程度的富油气盆地。

内乌肯盆地为弧后前陆盆地，盆地西侧为安第斯褶皱带（图1），自西向东发育逆冲推覆带、前缘带和斜坡带，盆地可划分为6个次级构造单元：西北部褶皱带、中部高地、东北台地、内乌肯坳陷、南部隆起和Picun–Leufu次盆，油气主要分布在前四个次级构造单元中。

盆地经历了克拉通期、裂谷期、裂后坳陷期和前陆期四期构造演化，在古生界花岗闪长岩侵入的杂岩基底之上沉积充填了上三叠统、侏罗系、白垩系、古近系和新近系地层，发育了多套广布的海相页岩，侏罗系Vaca Muerta组为盆地主要的页岩油气开发目的层系。

1.1 晚元古代–古生代克拉通边缘盆地阶段

晚元古代–古生代内乌肯盆地成为冈瓦那大陆的一部分，盆地继承性地发育在潘帕山脉前寒武系–古生代基底之上，基底主要由岩浆岩和变质岩组成。前寒武系或下古生界的变质岩沿盆地西部边缘出露。在盆地西南部有下古生界和泥盆系的低变质岩到高固结沉积岩出露。在西北部有石炭系–下二叠统火山碎屑沉积岩和含化石的沉积岩出露。在西部火山弧可见二叠–三叠系的酸性侵入岩，在西部褶皱区则作为某些出露的向斜核部。在晚二叠世，爆发了一次盆地范围的火山运动，沉积了Choiyoi群，岩性主要为玄武岩、凝灰岩及凝灰质的砂岩，不整合地覆盖在前寒武系及下古生界变质基底之上。

图1 内乌肯盆地地质剖面

1.2 晚三叠世-早侏罗世裂谷期

晚三叠世–早侏罗世，弧后背景下的造山坍塌使拉张成为冈瓦纳大陆主要的应力机制，发育了平行于西部大陆边缘的走滑断层，并形成了一系列半地堑，其内部充填有复杂的碎屑岩、火山碎屑和熔岩流。碎屑沉积包括冲积的、河流的、浅海的三角洲和湖相沉积。此时盆地的沉降受断层控制，盆地内的沉积范围有限，由于火山碎屑物质含量高而且埋藏较深，储层物性较差。

1.3 早侏罗世–早白垩世坳陷期

从普林巴斯阶早期开始，盆地进入坳陷期，沉积轴走向与先期走滑断裂平行。盆地在此时期经历了几次区域的抬升及构造反转作用。晚侏罗世盆地西部岩浆弧发育，弧后沉降导致了海相范围的扩张，盆地中西部为海相沉积，东部和南部边缘逐渐过渡为陆相沉积。其中发育盆地内重要的三套海相烃源岩，分别是Los Molles，Vaca muerta，Agrio组海相页岩，另外在各沉积旋回内发育的海相砂岩、碳酸盐岩以及陆相的砂岩均是盆地内重要的储层。

1.4 晚白垩世至今前陆阶段

晚白垩世末期，太平洋板块向南美板块聚敛，盆地进入了前陆期，挤压成为主要的应力机制，并导致先前张性构造的反转，形成有效的构造圈闭。中–晚白垩世存在较小的基底冲断，下白垩统沉积发生抬升遭受侵蚀。古近系和新近系主要是火山碎屑岩夹陆源碎屑岩，被较新的玄武岩覆盖。

2 页岩油气特征

2.1 生烃条件

广泛分布且具有一定厚度的泥页岩是形成页岩油气藏的物质基础，富含有机质泥页岩的厚度越大，页岩油气资源规模越大。内乌肯盆内发育四套烃源岩，包括三叠系Puesto Kaufmann组湖相页岩，侏罗系Los Molles组、Vaca Muerta组和白垩系Agrio组海相泥岩，尤以侏罗系Los Molles组和Vaca Muerta组泥岩为主，其中Vaca Muerta组不仅分布范围广并富含有机质，是内乌肯盆地最主要的页岩油气层[2]。

Vaca Muerta组为晚侏罗世深海泥岩沉积[3]，在盆地内广泛发育（图 2），在盆地西部沉积厚度大，向盆地的东部逐渐减薄，过渡为Quintuco组沉积，主要为外陆架碳酸盐岩沉积，再向东过渡为 Loma Montosa组内陆架碳酸盐岩沉积，再向东为 Lindero组滨岸相和河流相等碎屑岩沉积。

图2 内乌肯盆地Vaca Muerta组沉积古地理（138 Ma）

Vaca Muerta组可分为下、中、上三套沉积[4]。Vaca Muerta组下部为海相沉积，其上覆陆架和滨岸环境下的碎屑岩沉积（图3），向盆地方向过渡为缺氧环境下的暗色泥岩沉积，该套泥岩厚度为50～100 m；泥岩含薄层砂岩，夹层厚度小于4 cm。中段的陆坡环境沉积层厚，主要为非常细粒的碎屑岩、泥质灰岩和泥灰岩沉积，陆架环境为薄层的碳酸盐岩沉积；中段泥岩分布范围相对下段小，厚度大于200 m。上段是一个新的层序的开始，海泛环境下沉积了广布的页岩，在盆地的东部此套页岩是下覆碳酸盐岩的有效盖层，在西部的大陆坡和盆地相发育了缺氧环境下富含有机质的页岩。

图3 内乌肯盆地Vaca Muerta组沉积剖面

内乌肯盆地 Vaca Muerta组烃源岩有机质以无定形体为主，还有部分藻质体和草本物质。据岩石热解分析资料，氢指数200～675 mg/g， 烃指数（17～2 797）×10-6；干酪根类型为Ⅰ型和Ⅱ型。卢双舫等通过对松辽盆地南部地区青山组研究认为，该地区在TOC大于1.8%时，烃源岩所生成的油量总和已经能够满足页岩各种形式的残留需要，丰度更高时页岩的含油量达到饱和，多余的油被排出，此类页岩的含油量最为丰富，是页岩油勘探的有利区[5]。由于物源、沉积环境、矿物组成和有机质类型的差异性，不同烃源岩含油量达到饱和的分界点有所不同，一般以TOC为2.0%为界评价页岩油气有利区的有机质丰度下限。Vaca Muerta组烃源岩为一套很好–极好的烃源岩，TOC值一般为 2%～8%，烃指数（17～2 797）×10-6，TOC值大多为4%～6%，局部可达 10%～12%，且由上往下逐渐增高，底部页岩TOC平均为8%。富含有机质的沉积相带向东部和南部尖灭，源岩的生油潜力也从东向西增长。

内乌肯盆地 Vaca Muerta组烃源岩在晚白垩世进入生油窗，现今Ro为0.39%～1.52%。目前除盆地东部外，该套烃源岩均已成熟，成熟烃源岩分布广，在页岩油气有利区评价时以 Ro值高于 0.7%作为页岩油气富集区的界限。Vaca Muerta组有效烃源岩分布面积为8.12×104km2。与其它次安第斯前陆盆地中烃源岩相比，内乌肯盆地进入生油窗时间早，持续时间适中。盆地内50%以上的油气均来自该套烃源岩，是最为有利的页岩油气勘探目标。

2.2 储层特征

内乌肯盆地Vaca Muerta组页岩厚度大[6]，在盆地中心的El Trapial区块，富含有机质的页岩净厚度220～270 m[7]，厚度大于美国多数油气开发区的页岩厚度。盆地中西部页岩厚度大，向东部减薄。Vaca Muerta组页岩孔喉直径是4～30 nm，属于中等孔喉。该地区孔隙度可达10%～12%，同目前美国页岩气产量最高的Marcellus页岩孔隙度相当。

页岩中石英、长石、方解石和白云石等脆性矿物含量越高，在压裂时越易形成裂缝，有利于页岩油气的开采。内乌肯盆地Vaca Muerta组页岩中裂缝发育，黏土含量低（5%～25%），以伊利石为主。在该层的底部，石英含量高，向上钙质含量增加，在盆地远端地区，石英和钙质含量相当[8]。

3 页岩油气甜点区资源潜力

内乌肯盆地 Vaca Muerta组有利区面积 30 000 km2，有利区内超压发育（图4），TOC含量高，埋深1 500～3 000 m，主要生凝析气和油。Vaca Muerta组的各项参数总体优于 Los Molles组。开发试验区内目前在产的直井单井初产为200～600桶/天。

3.1 评价方法

页岩气藏中的气包括基质孔隙和裂缝中的游离气、吸附于有机质和黏土表面的吸附气和少量溶解于轻烃和水中的溶解气。在当前的行业标准计算中，一般认为溶解气和吸附气在等温吸附分析中体现，所以计算中只考虑游离气和吸附气两部分。页岩油气有利区的标准一般为TOC大于2%，Ro大于0.5%，孔隙度大于3%，渗透率大于2×10-7μm2。对含气量没有一致的标准，一般认为页岩有效厚度较大时含气量的标准低一些，页岩有效厚度较小时含气量要高些。

页岩油气资源量的计算方法一般包括容积法、递减曲线分析法、物质平衡法和数值模拟法等，在勘探阶段容积法应用较多。通常含油率需要采用密闭取心的方法确定，为节约成本，同时考虑到页岩油中能够产出的吸附油很少，因此页岩油储量（资源量）的计算通常采用常规油容积法计算公式。容积法计算页岩气储量（资源量）是分别计算游离气和吸附气量，然后将二者相加。

图4 内乌肯盆地页岩油气甜点区分布

3.2 评价结果

根据Vaca Muerta组地层厚度、TOC含量、有机质热成熟度、超压发育带等综合评价内乌肯盆地页岩油气甜点发育区。页岩气甜点区的面积为 3 940 km2，页岩油甜点区的面积为5 910 km2，有利区内超压发育，TOC大于4.5%，Ro大于0.7%，地层厚度大于300 m，埋深1 500～4 000 m。

针对内乌肯盆地 Vaca Muerta组的甜点区内页岩油、气的资源量进行了计算。鉴于目前对页岩油、气资源量评价仍以常规油气的评价方法为主，而这些方法在页岩油气的评价中各参数的不确定性增加，因此本次评价采用蒙特卡洛方法进行。对页岩油、页岩气用容积法进行了计算，评价参数见表1和表2。

计算结果表明，内乌肯盆地甜点区Vaca Muerta组页岩油气P50地质资源量合计为332.8亿桶油当量，可采资源量合计为225.0亿桶油当量。

表1 内乌肯盆地Vaca Muerta组页岩油资源量参数

表2 内乌肯盆地Vaca Muerta组页岩气资源量参数

4 结论

（1）阿根廷内乌肯盆地Vaca Muerta组厚度大，埋深适中，TOC含量高，处于生油–生气阶段，为盆地的主力烃源岩层。盆地中部表现出异常高压的特征，黏土矿物含量低，脆性矿物含量高，可压裂性强。总体上看Vaca Muerta组是优质的页岩油气层。

（2）盆地中心地区最为有利。页岩气甜点区的面积为3 940 km2，页岩油甜点区的面积为5 910 km2，甜点区P50地质资源量合计为332.8亿桶油当量，可采资源量合计为 225.0亿桶油当量。甜点区初产高，压裂效果好，可以考虑在该盆地Vaca Muerta组页岩油领域开展页岩油气开发工作。

[1] 童晓光，琚亮．阿根廷库约和内乌肯盆地油气特征与勘探潜力[J]．西南石油大学学报，2011，33（3）：1–7．

[2] 田纳新，姜向强．阿根廷重点盆地油气资源潜力评价[J]．石油地质与工程，2014，28（4）：1–6．

[3] Gonzalez Tomassini F，Kietzmann D，Fantín M，et al．Estratigrafía y análisis de facies de la Formación Vaca Muerta en el área de El Trapial，Cuenca Neuquina，Argentina， IX Congreso de Exploración y Desarrollo de Hidrocarburos[C]．IAPG，Mendoza，Argentina．Unconventional resources technology conference，2014．

[4] Leonardo Legarreta，Patagonia Exploración S A，Héctor J，et al．The Vaca Muerta Formation Late Jurassic–Early Cretaceous[C]．Neuquén Basin，Argentina：Sequences，Facies and Source Rock Characteristics，Unconventional resources technology conference，2015．

[5] 卢双舫，黄文彪．页岩油气资源分级评价标准探讨[J]．石油勘探与开发，2012，39（2）：249–256.

[6] Fantín M，González R．Primeros Pasos en la Evaluació n de Vaca Muerta como Reservorio No–Convencional en el Bloque El Trapial， IX Congreso de Exploración y Desarrollo de Hidrocarburos[C]．IAPG，Mendoza，Argentina，Unconventional resources technology conference，2014.

[7] CROUSSE，LUISA，CUERVO，et al．Unconventional shale Pore system characterization in El trapial area[C]．Vaca Muerta，Argentina，unconventional resources technology conference，2015.

[8] LEGARRETA L，VILLAR H．Geological and geochemical keys of the potential shale resources，Argentina basins[C]．AAPG geoscience technology workshop，unconventional resources：basics，challenges，and opportunities for new frontier plays，Buenos aires，Argentina，June 26–28，2011.