济阳坳陷区页岩气资源储存可能性浅析

王立东，张明德，吴清华，王玲丽，张平平

(山东省鲁北地质工程勘察院，山东 德州　253072)



济阳坳陷区页岩气资源储存可能性浅析

王立东，张明德，吴清华，王玲丽，张平平

(山东省鲁北地质工程勘察院，山东 德州253072)

摘要：页岩气作为一种非常规能源，一般主要产于空隙率渗透率极低且富含有机质的暗色页岩地层系统中，是近期可实现经济规模勘探开发、资源丰富的非常规天然气资源。山东省页岩气资源调查评价工作已起步实施，战略选区为：济阳坳陷区和临清坳陷区、胶莱坳陷区、鲁西南潜隆起区，现已先后施工多眼参数井，该次结合具体工程，针对济阳坳陷页岩气参数井施工，浅析济阳坳陷页岩气资源存在可能。

关键词：页岩气；可能性；济阳坳陷

引文格式：王立东，张明德，吴清华，等.济阳坳陷区页岩气资源储存可能性浅析[J].山东国土资源，2016,32(6)：27-31.WANG Lidong, ZHANG Mingde, WU Qinghua, etc. Primary Analysis on the Possibility of Shale Gas Resource Storage in Jiyang Depression[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(6)：27-31.

0引言

页岩气作为一种非常规能源，一般主要产于空隙率渗透率极低且富含有机质的暗色页岩地层系统中，是近期可实现经济规模勘探开发、资源丰富的非常规天然气资源。页岩气的形成与分布独具特征，往往分布在盆地内厚度较大、分布较广的有效烃源岩层中，具资源潜力大、开采寿命长的优势[1-2]。

2012年温家宝总理所作的政府工作报告中，要求“加快页岩气勘查、开发攻关，提高新能源和可再生能源比重”，将页岩气的勘查开发工作上升为国家战略。

山东省页岩气资源调查已起步实施，综合考虑页岩的赋存层位、页岩成气潜力和页岩气开发可行性的基础上，初步选定山东省页岩气战略选区为：济阳坳陷区和临清坳陷区、胶莱坳陷区、鲁西南潜隆起区，此外，鲁中隆起区大汶口—蒙阴断陷官庄群大汶口组泥页岩中夹油页岩，也是页岩气资源潜力区[3]。目前山东省页岩气已先后施工多眼参数井，野外钻探基本结束。

据前人研究成果，东营凹陷内富有机质的页岩层主要赋存于古近纪沙河街组沙四上亚段、沙三下亚段与沙一段[4]。该次结合具体工程，针对济阳坳陷页岩气参数井施工进行分析探讨，该工程位于山东省东营市河口区西北，设计孔深3 700 m，实际完钻成井3 665.47 m，通过实钻资料分析，到达古近纪沙河街组四段，结合取心及地质编录综合测井等手段研究，显示该区具备页岩气资源开发利用的条件。

1区域地质背景

1.1构造

图1　区域地质构造略图

沾化凹陷：位于工作区北部，北与义和庄凸起、车镇凹陷相连，南与陈庄凸起毗邻，东部为孤岛凸起，西与惠民凹陷相通。呈近东西向略延长的三角形，向西收敛，向东散开并延伸入海。凹陷长22 km，宽6～20 km，该区面积约220 km2。上覆新近纪及第四纪厚度为1 300～2 200 m。

渤南洼陷位于沾化潜凹陷中部，属于“北断南超”、“东西双断”北东走向的断陷湖盆；北部以埕南

断裂带与埕东凸起相邻、西部以义东断裂带与义和庄凸起相接；东、东南部以孤西断层对接孤北洼陷、孤岛潜凸起，南部为陈庄潜凸起。

1.2地层

济阳坳陷页岩气参数井所钻遇的地层有第四纪、新近纪明化镇组、新近纪馆陶组、古近纪东营组、古近纪沙河街组，地层界线划分见表1。

2页岩气资源存在可能性分析

2.1资料预测分析

2.1.1区域研究成果

根据收集的物探资料及油田地质资料，渤南洼陷勘探面积600 km2，三维覆盖面积600 km2，已完钻探井377眼，发现了渤南、罗家、义东3个油气田，已累计探明常规石油地质储量1.84×108t。泥页岩中多眼井见到油气显示，其中录井见到油斑以上级别显示井52眼，20眼井进行测试9眼井获得工业油流，6眼进行投产，产能从574～13 465t不等，展示了渤南洼陷页岩油气良好的勘探前景[5]。

表1　钻遇地层界线划分

2.1.2储层特征分析

泥页岩的储集性能是影响页岩油气产能的主要因素，而储集性能主要与岩相及岩相组合、埋藏深度等密切相关。渤南洼陷沙一段、沙三中亚段、沙三下亚段、沙四上亚段沉积环境存在差异，形成的岩相及其岩相组合不同。

沙四上亚段沉积时期：属于断陷湖盆初始裂陷期，此时为水进体系域，湖水仍然维持了较高的盐度，烃源岩中碳酸盐含量普遍较高，洼陷内蒸发量较大，多形成泥灰岩、泥质灰岩、灰质泥岩与膏岩、含膏泥岩等互层的特征。

沙三下亚段沉积时期：断陷湖盆发育的鼎盛，气候温暖湿润，随着湖盆的扩大由半咸水迅速演变为微咸水沉积。利用周边油田钻孔系统取心井资料，从早期到晚期，岩相呈现由纹层-层状泥质灰岩(灰质泥岩)—纹层状泥质灰岩—纹层-层状泥质灰岩(灰质泥岩)—层状泥质灰岩(灰质泥岩)—块状灰质泥岩的变化，反映了早期水体由浅至深的变化规律。在渤南洼陷北部及中部也可以看到纹层状泥质灰岩、灰质泥岩与薄层砂条互层的岩相组合。

沙三段为深湖—半深湖环境，以灰色泥岩、油页岩、油泥岩为主，与下伏沙四段为角度不整合沉积，上部主要以层状泥质灰岩、泥岩、层-纹层状泥质灰岩、灰质泥岩为主，局部发育纹层状泥质灰岩，底部岩性以油页岩与油泥岩互层为主。

综合渤南洼陷沙四上、沙三下、沙三中、沙一段的岩相组合特征，认为沙三下亚段、沙一段储集条件较好，优选沙三下亚段为该地区页岩气目标区勘探的主力层系。

2.2实钻资料分析

2.2.1勘探孔概况

济阳坳陷页岩气参数井自2014年7月开钻施工，2015年1月完钻，参数井采用三开井身结构，下部裸眼完井，终孔孔深3 665.47m，钻孔结构见表2。

表2　页岩气参数井钻孔结构

2.2.2岩屑录井及分段取心

济页参1井全井岩屑录井，捞去岩屑样共计735件，其中0～1 160 m，20 m/包；1 160～2 590 m，10 m/包；2 590～2 640 m，5 m/包；2 640～3 665.47 m，2 m/包，每包取样不低于500g，晒干装袋保存。

取心工作先后采用“川6-3”取心钻具分段取心10次，累计取心进尺133.83 m，岩心长度共计118.96 m/31箱，总采取率88.89%，详细回次取心数据见表3。

表3　钻孔取心记录

2.2.3物探测井解译

该参数井重点针对油气层进行了1∶200综合测井，测井项目自然电位、自然伽马、双侧向、双感应、电阻率、声波补偿、井温等，通过综合解译，沙河街组三段中段以层状泥质灰岩为主，视电阻率呈锯齿状高阻，中下段以块状泥岩为主，电阻率呈锯齿状低阻，下部以油页岩与油泥岩互层为主，电阻率锯齿状低阻。油气储层孔隙度1.2%～13.6%，平均4.5%，渗透率<10×10-3μm2，因页岩油的主要储集空间类型为微孔隙、其次为微裂缝，由此可见该段储集条件较好。

通过取心及样品测试，该页岩气参数井主要揭露古近纪沙河街组地层，岩性为一套色调和成分复杂生物碎屑岩系，具有生成大量页岩油气的物质基础，具有页岩油气成生和聚集前景，具备页岩气储藏条件，证明该区是较理想的页岩气开发利用区域。

2.2.4实测储集特性分析

(1)页岩厚度、孔隙度及渗透率。根据参数井实测值及对油田钻井取得有关参数的统计分析，工作区沙三段暗色富含有机质泥页岩累计厚度大于300m，单层最大厚度可达8m，沙四段累计厚度大于150m。沙三下亚段空隙度变化1.3%～13.6%，主要集中在2%～8%，均值在5%，渗透率变化很大，最大可达到493m/D(推测与裂缝发育有关)，一般分布在1～10m/D，其次为0.1～1m/D，均值为7.72m/D(表4)。

(2)有机碳丰度。据测试及收集资料，沙一段岩样的有机碳分布范围为0.93%～12.69%，有约50%岩样的有机碳含量在4%～6%之间，平均含量为4.76%，因此从有机碳含量来看，沙一段为很好的烃源岩。沙二段岩样的有机碳分布范围为1.33%～2.44%，平均含量为2.30%，从有机碳含量来看，沙二段也是很好的烃源岩。沙三段岩样的有机碳分布范围为0.55%～12.44%，其中有约40%分布在1%～5%之间，平均含量为3.02%，单从有机碳含量来看，沙三段是好—很好的烃源岩。沙四段岩样的有机碳分布范围为0.77%～15.18%，有约70%分布在1%～5%之间，平均含量为3.28%。因此沙四段从有机碳来看是好—很好的烃源岩。

(3)有机质熟度。据测试及收集资料，沙一段岩样的Ro分布范围为0.27%～0.56%，其平均值为0.4575%，可见该段岩样总的来说还没进入成熟，仅部分成熟。其特点为有机质演化程度低，说明干酪根的缩聚程度差。沙二段岩样的Ro分别为0.32%～0.41%，可见该区沙二段岩样没有进入成熟阶段。但是进入了低熟阶段。特点为有机质演化程度低，说明干酪根的缩聚程度差。沙三段岩样的Ro分布范围为0.36%～0.9%，平均值为0.59%，其中仅有两个岩样的Ro值小于0.5%，说明该区沙三段岩样己经进入成熟阶段，有机质演化程度明显加深，说明干酪根的缩聚程度较高。沙四段岩样的Ro分布范围为0.41%～1.56%，平均值为0.794%，这说明该区沙四段岩样已经进入成熟阶段，为有机质演化程度较高，说明干酪根的缩聚程度较高。

表4　孔隙度特征和渗透性特征

(4)总烃产率。岩样高温热解可以使不挥发的高分子聚合物(如干酪根)加热裂解成挥发性产物(烃类)。岩样热解所得到的游离烃(S1)和裂解烃(S2)之和，即为热解总烃产率，通常用毫克烃/克岩石表示。S1代表岩样中已经生成的烃(游离烃)，S1代表岩样随埋深增大，热演化增强，所含干酪根进一步裂解所生成的烃(裂解烃)，故热解烃和游离烃之和更本质的反映了岩样中干酪根热解的生烃潜力，用以表征有机质丰度更有实用价值，据测试及收集资料，区内统计见表5。

表5　岩样高温热解总烃产率(S1+S2)

3结语

我国拥有丰富的页岩气资源，但是研究起步较晚，2015年我国才开始正式投入开发的页岩气藏，开始供气运营。现在我省页岩气资源调查已起步实施，已先后施工多眼参数井，建议针对目前已有的济阳坳陷参数井取得的基础资料，分析论证后重点布置开展济阳坳陷区页岩气勘查工作，与当前矿产勘查项目紧密结合，以快速实现页岩气勘查突破；另外省内还有许多盆地页岩气情况不明，尚需要进一步开展远景调查和研究。

通过该页岩气参数井施工取得的成果分析，该地区存在页岩气资源，具有一定的开发利用价值，应加大对该区及相似区域的地质勘探，通过更多的勘探孔，寻找油气富集区，圈定高产范围，尽早进行相关开发利用试验，为将来大规模开发利用页岩气资源提供基础性资料。

参考文献：

[1]邹才能，董大忠，王社教，等.中国页岩气形成机理、地质特征及资源潜力[J].石油勘探与开发，2010，37(6)：641-653.

[2]董大忠，程克明，王玉满，等.中国上扬子地区下古生界页岩气形成条件及特征[J].石油与天然气地质，2010，31(3)：288-299.

[3]赵季初.东营凹陷沙三下亚段页岩气前景分析[J].山东国土资源，2015，31(3)：26-29.

[4]张增奇,田京祥.国内外页岩气研究进展及山东省页岩气资源潜力[J].山东国土资源，2012,28(10)：1-6.

[5]张林晔，李政，朱日房，等.济阳坳陷古近系存在页岩气资源的可能性[J].天然气工业，2008，37(12)：26-29．

Primary Analysis on the Possibility of Shale Gas Resource Storage in Jiyang Depression

WANG Lidong, ZHANG Mingde, WU Qinghua, WANG Lingli, ZHANG Pingping

(Lubei Geo-engineering Exploration Insitute, Shandong Dezhou 253072, China)

Abstract：As a kind of unconventional energy, shale gas is generally occurred in dark shale formation system with porosity, low permeability and rich organic matter. It is unconventional rich gas resources in recent years which can realize economic scale exploration and development. Shale gas strategy research has been launched in Shandong province at present. Strategic selecting areas are Jiyang depression, Linqing depression, Jiaolei basin, Longkou sag and Luxinan uplift. Combining with specific engineering project, in view of the construction parameters of shale gas wells in Jiyang depression, shale gas resource existed in Jiyang depression has been analyzed.

Key words：Shale gas; possibility;Jiyang depression

收稿日期：2015-08-13；

修订日期：2015-09-20；编辑：王敏

作者简介：王立东(1984—)，男，吉林梨树人，工程师，主要从事深部资源勘探及地热资源的勘查开发工作；E-mail：swdwld@126.com

中图分类号：P618.1

文献标识码：A

依托项目：山东省国土资源厅《关于下达2013年度升级整装勘查区地质勘查项目和页岩气调查评价项目计划的通知》(鲁国土资字[2013]1170号)——《济阳坳陷页岩气资源潜力调查评价项目》(任务书号：鲁勘字(2013)3号)