中扬子地区非常规天然气资源潜力及勘查方向

康玉柱

中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083

0 前言

中扬子地区位于中国南方中部，以隆起构造格局为主。近年来，非常规油气勘查取得了新进展。该区非常规天然气成藏条件较好，具有多时代烃源岩，震旦系—侏罗系均可提供气源。多层系储集层、多时代成藏组合至少有三套：下古生界、上古生界及中生界，有利于非常规天然气尤其是致密气成藏，是当前和今后非常规油气勘探的重要地区之一[1-5]。

1 非常规油气勘查新进展

近年来，中扬子地区非常规油气勘查取得了重大进展。2015 年在湖北西部建南建页HF-1 井日产气稳定在3000 m3左右；2017 年5 月22 日，中国地质调查局组织在湖北西部宜昌地区部署的鄂杨页1 井于井深1527 m下寒武统水井沱组黑色页岩中经水平井压裂，试获高产天然气流，日产气12.38×104m3，稳产6×104m3/d；2017 年在湖北宜昌地区，鄂阳页2 井震旦系获致密灰岩及白云岩气流，实现中扬子地区致密气首次重大突破。

这一突破意义重大：一是，我国广大南方隆起构造区新地区、新层系、首次突破。二是，中扬子地区下古生界寒武系首次发现，填补了中扬子地区几十年下古生界无天然气的历史。三是，拉开了中扬子地区下古生界油气勘探开发的序幕。四是，这里是中国和世界最古老层系的致密气。五是，寒武系页岩气藏是常压、低温、多应力系统条件下形成的，具有典型性。因此，这一突破具有历史性、开拓性、导向性的里程碑意义。

2 地层沉积概况

区内从震旦系到二叠系沉积齐全，且分布广泛。中生界也有较广泛分布，为致密气藏的形成奠定了雄厚的物质基础 (表1 及图1～3)。

表1 江汉地区地层简表Table 1 Brief table of strata in the Jianghan area

图1 中扬子地区沉积演化柱状图(据国土资源部)Fig. 1 Histogram of sedimentary evolution in the middle Yangtze Region(according to the Ministry of land and resources)

3 中扬子地区天然气资源潜力大

3.1 发育多套烃源岩

中扬子地区发育6 套泥页岩层系，分别为上二叠统吴家坪组/大隆组、下二叠统梁山组、中上石炭统、上奥陶统五峰组—下志留统、下寒武统水井沱组—天河板组、上震旦统灯影组(横向相变)和下震旦统陡山沱组，以上6 套泥页岩地层区域较稳定，构成中扬子地区油气资源基础和页岩气最有可能发育层系。

(1)下震旦统陡山沱组泥页岩

陡山沱组泥页岩厚度一般为25～70 m，最厚可达302 m(湖北三峡地区)，有机碳含量为0.41%～12.62%，氯仿“A”为(20～84)×10-6，以腐泥型(I型)有机质为主，RO值为2.59%～3.84%，处于过成熟干气阶段。

图2 中扬子早震旦世陡山沱期岩相古地理图(据江汉油田)Fig. 2 Lithofacies paleogeography map of the early Sinian Doushantuo period in the middle Yangtze Region (According to Jianghan Oilfield)

图3 中扬子早寒武世早期岩相古地理图(据江汉油田)Fig. 3 Lithofacies paleogeography map of the early Cambrian in the middle Yangtze Region (According to Jianghan Oilfield)

(2)下寒武统水井沱组(木昌组)泥页岩

早寒武世水井沱期，随着海平面的上升，本区地层沉积以黑色含炭质页岩为主，夹少量粉砂岩、粉砂质页岩(图3)。

水井沱组黑色泥页岩系的分布范围、厚度及有机碳含量在区域上基本稳定，其岩层厚度为50～500 m，有机质丰度高，有机碳含量为0.11%～18.19%，以大于2.0%为主，氯仿“A”的含量为(5～840)×10-6，以腐泥型(Ⅰ型)有机质为主，次为腐殖腐泥型(Ⅱ型)，RO值为3.07%～3.81%，处于过成熟干气阶段。

(3)上奥陶统五峰组泥页岩

五峰组的岩性主要为黑色泥页岩、炭质页岩、硅质页岩、粉砂质页岩，也有薄层硅岩，上部见少量泥灰岩，富含笔石，为笔石相，但含硅质岩和放射虫，为低能沉积环境；岩石厚度一般仅数米至数十米。

五峰组页岩有机质丰度高，有机碳含量为0.29%～4.54%，以大于1.5%为主，氯仿“A”含量为(12～191)×10-6，以腐泥型(Ⅰ型)有机质为主，次为腐殖腐泥型(Ⅱ1型)；上扬子地区RO值为2.79%～3.98%，处于过成熟干气阶段，中扬子地区热演化程度稍低，RO值一般2.0%。

(4)下志留统龙马溪组泥页岩

下志留统龙马溪组岩性主要为灰色至灰黑色泥页岩夹粉砂质泥页岩，局部夹粉细砂岩；局限浅海陆架沉积以灰色至黑色炭质泥页岩为主，下部多为黑色笔石页岩，局部夹粉细砂岩，岩层厚度100～700 m。

龙马溪组有机碳含量变化较大， 分布在0.29%～4.8%，多数大于1%，平均值可达2.11%，且呈现自下而上有机碳含量逐渐减少的特点；氯仿“A”为(18～55)×10-6，以腐泥型Ⅰ型或腐泥腐植型Ⅱ1型为主；由于龙马溪组与其下的五峰组烃源岩形成叠置，因此其泥页岩热演化程度与上奥陶统基本一致，在上扬子地区RO值一般为1.9%～3.05%，已处于过成熟干气阶段。在中扬子地区热演化程度稍低，RO值一般小于2.0%[6-7]。

(5)石炭系

岩性为暗色灰岩，总厚度80～100 m，有机质丰度为0.8～5%，平均为1.0%～3.5%。有机质类型为Ⅰ-Ⅱ型为主，热演化程度RO值一般大于2.0%。

(6)二叠系

上二叠统大隆组和龙潭组烃源岩岩性为暗色硅质页岩、泥页岩，粉沙质泥岩，钙质泥页岩夹砂岩，总厚度80～200 m，有机质丰度为0.8%～5%，平均为1%～3.5%。有机质类型为Ⅱ-Ⅲ型，热演化程度RO值一般大于2.0%。

(7) 侏罗系

岩性为泥页岩、粉沙质泥岩、炭质泥页岩夹煤。总厚度60～70 m，有机质丰度为0.8%～2%，有机质类型为Ⅱ-Ⅲ型，热演化程度RO值一般大于1.0%。

笔者参考前人对古生界油气资源评价资料，进一步根据近年来油气勘探新进展再次对中扬子地区古生界天然气资源量进行了估算，为12×1012～15×1012m3。

3.2 多时代成藏组合

(1)多层段自生自储组合，如震旦系、寒武系、奥陶—志留系、上二叠统侏罗系等，各时代生、储、盖发育良好，自成良好的组合体系。

(2)多时代旋回性生、储、盖重组合，如震旦—寒武系，寒武—志留系，石炭—二叠系，下古生界烃源岩与上古生界储盖组合等，因此，油气聚集空间十分广泛(图4)。

图4 湖北省宜昌地区寒武一震旦系成藏组合图Fig. 4 Cambrian Sinian reservoir forming assemblage in Yichang area,Hubei Province

4 天然气类型及分布特征

4.1 非常规天然气

第一，致密岩天然气。主要分布于古生界碎屑岩层系中，如上志留统砂岩、石炭—二叠系砂岩；古生界各层系致密碳酸盐岩、侏罗系砂岩等[8-11]。

第二，泥页岩天然气，包括震旦系、下寒武统、上奥陶—下志留统的泥页岩中富含天然气。实践证明下古生界泥页岩气资源丰富[8-11]。

第三，致密气资源潜力大[8-11]。

1) 致密气分布广，从震旦系—古近系均有分布，勘查空间大。

2)有烃源岩层系(震旦系—古近系)，就存在致密气 。

3)有泥页气的层系中或上下层段，很可能存在致密气。

4)近年来，致密气已出现快速发展的态势，致密气是中国非常规油气发展最快的类型之一。

4.2 常规天然气

常规天然气主要富集于海相碳酸盐岩层系中。第一，各时代碳酸盐岩中的生物礁、生物滩，颗粒滩等。第二，碳酸盐岩顶面风化壳缝洞储集体，如上震旦统与下寒武统之间的风化壳；石炭系与下获层系碳酸盐岩的风化壳；二叠系或与下伏下古生界碳酸盐岩的风化壳等；古生界各层系碳酸盐岩古岩溶缝洞体内。

5 致密气“甜点”形成和主要指标

致密油气分布富集高产受“甜点”体控制，表现为局部富集。“甜点”的发育主要取决于致密油气形成的构造背景、烃源岩与储层发育等因素[8-11]：

(1)具有优质的厚度较大的烃源岩；

(2)烃源岩与致密砂岩或碳酸盐岩互层状；

(3)储层孔隙度7%～10%，渗透率0.05～0.1 mD；

(4)砂岩脆性矿物含量大于50%；

(5)砂岩胶结物以钙质或硅质为主；

(6)砂岩层理、纹理发育；

(7)砂岩或碳酸盐岩裂缝发育；

(8)含油气饱和度较高，油质较好；

(9) 必须有圈闭存在。

6 油气勘探方向

6.1 下古生界油气勘探方向

据目前油气勘探技术水平，应把重点油气勘探地区放在鄂西宜昌地区和湘西地区。该区下古生界油气成藏条件优越，而且目的层埋藏较浅，一般3500～5000 m，钻探各类施工可行。

6.2 上古生界油气勘探方向

以鄂中和湘中地区为重点，次为鄂西和湘西地区。

6.3 中新生界油气勘探方向

以江汉盆地、秭归盆地及洞庭湖地区及其周围为重点。

7 结论

综上所述，中扬子地区中古生代地层发育齐全，分布广泛。具有多时代烃源岩，天然气资源丰富，勘探潜力大。发育多套成藏组合，保存条件相对较好，且已在下寒武统获高产气流，另在下志留统、上震旦统获气流。因此，中扬子地区是中国南方中古生界非常规天然气勘探重要接替区。