南华北盆地二叠系页岩气富集条件及主控因素

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作者张明强
来源中国地质大学(北京)
出版年2016
摘要
南华北盆地作为我国海陆过渡相页岩气勘探潜在有利区的典型代表,对区内二叠系山西组和太原组页岩气聚集条件的研究具有重大意义,本文通过对南华北盆地页岩发育地质背景、有机地化条件、储层的储集物性条件以及含气量等的研究,对南华北盆地海陆过渡相页岩气的富集条件进行了分析,并探讨了页岩气富集的主控因素。南华北盆地晚古生代的沉积环境由早到晚经历了陆表海环境-海陆过渡环境-内陆环境的转变,相应在垂向上形成了下部以碳酸盐台地沉积体系为主,中部以三角洲沉积体系为主,上部以河流和湖泊沉积体系为主的沉积演化序列。海陆过渡相特殊的沉积环境导致二叠系页岩的有机质类型以Ⅲ型为主;有机质丰度整体较高,且太原组泥页岩的有机碳含量略优于山西组,垂向上具有较强的非均质性;三叠纪末期和古近纪的两次构造沉降运动,使目的层系的最大埋深达到了5000m,使有机质处于成熟-过成熟阶段,岩性致密,低孔低渗,同时还使二叠系暗色泥页岩发生了两次生烃过程,进而有利于其页岩地层中天然气的富集。特殊的沉积环境使研究区山西组和太原组地层普遍含气,且太原组的含气量整体优于山西组。二叠系地层以发育砂岩、灰岩、煤层和泥页岩互层为特点,在页岩气成藏过程中,烃源岩中生成的天然气除原地成藏以外,还进行了短距离的运移,形成了砂、泥、煤、灰地层复杂的含气特点,不同的岩相组合导致页岩地层含气量不同,现场解析结果表面,煤层含气量最大,页岩次之,砂岩和灰岩中含气最少,而砂煤互层和砂泥互层地层中含气量变化较大,地层含气量与夹层中煤线厚度或者泥岩厚度呈正比。经分析各个参数与含气量之间的关系认为TOC和Ro是影响页岩含气量最主要的因素,综合分析南华北盆地二叠系页岩的沉积、构造、成岩和生烃过程,泻湖相、浅湖相和水下分流河道相的沉积环境所形成的富有机质页岩是页岩气富集的物质基础,页岩的矿物组成、热演化程度及成岩过程中所产生的孔缝及其组合是页岩气富集的重要保障,多期次的生烃和构造运动是页岩气富集的关键。

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