澳大利亞陸上盆地泥頁巖及其地化指標(biāo)

１.泥頁巖評價指標(biāo)的確定

根據(jù)對北美頁巖氣盆地的統(tǒng)計，高產(chǎn)且經(jīng)濟(jì)效益好的頁巖氣儲層往往分布面積廣，埋深適中，厚度大（大于３０ｍ），總有機(jī)碳高（ＴＯＣ＞２％），成熟程度適中（Ｒｏ值為１.１％～２.５％），含氣量較高（３～１０ｍ３／ｔ），產(chǎn)水量較少，黏土含量中等（小于４０％）和脆性較高（即低泊松比、高楊氏彈性模量），以及圍巖條件有利于水力壓裂控制。產(chǎn)層大多為含油氣系統(tǒng)中的主力烴源巖，尤以受上升洋流影響、混合型干酪根為主的海進(jìn)體系域黑色頁巖為佳。因此，本次澳大利亞頁巖勘探潛力評價選取以下幾個主要參數(shù)：１）有機(jī)碳含量ＴＯＣ＞２％；２）鏡質(zhì)體反射率Ｒｏ＞０.６％或者熱解Ｔｍａｘ＞４３５℃；３）厚度大于３０ｍ，且平面上有一定的分布面積，埋藏適中。由于缺乏各盆地的巖石礦物資料，對主要盆地儲層巖石脆性的分析較少討論。

２.主要泥頁巖地化指標(biāo)

澳大利亞陸上主要分布了８個盆地：ＭｃＡｒｔｈｕｒ盆地，Ｇｅｏｒｇｉｎａ盆地，Ｃａｒｐｅｎｔａｒｉａ盆地，Ｃａｎｎｉｎｇ盆地，Ａｍａｄｅｕｓ盆地，Ｏｆｆｉｃｅｒ盆地，Ｅｒｏｍａｎｇａ盆地，Ｂｏｗｅｎ?Ｓｕｒａｔ盆地。其中ＭｃＡｒｔｈｕｒ和Ｇｅｏｒｇｉｎａ盆地主要為新元古代—古生代盆地，Ｃａｎｎｉｎｇ和Ａｍａｄｅｕｓ盆地主要為古生代盆地，Ｃａｒｐｅｎｔａｒｉａ、Ｃｏｏｐｅｒ和Ｂｏｗｅｎ?Ｓｕｒａｔ盆地主要為古生代—中生代盆地。新元古代和古生代形成的烴源巖圖２Ｃａｒｐｅｎｔａｒｉａ盆地和Ｏｆｆｉｃｅｒ盆地地化指標(biāo)圖３部分澳大利亞陸上盆地地化指標(biāo)一般為海相烴源巖，以Ｉ型和Ⅱ型干酪根為主，有利于形成較大規(guī)模的頁巖氣。中生代多發(fā)育海陸交互相巖性組合，Ⅲ型干酪根或煤系地層較普遍，是煤層氣勘探的有利地區(qū)。圖２—４為各個盆地的主要烴源巖的地化指標(biāo)。Ｃａｒｐｅｎｔａｒｉａ和Ｏｆｆｉｃｅｒ盆地的ＴＯＣ和Ｔｍａｘ值均較低，不利于頁巖氣開發(fā)；其他盆地具備頁巖氣２１勘探的基本條件，但盆地內(nèi)不同位置仍存在較大差異。根據(jù)不同構(gòu)造部位烴源巖地化指標(biāo)及熱演化程度，來了解每個盆地有頁巖氣勘探潛力的地區(qū)。

１）ＭｃＡｒｔｈｕｒ盆地

ＭｃＡｒｔｈｕｒ盆地位于澳大利亞的北部，目前油氣勘探程度低，針對油氣勘探的探井少且基本集中在盆地的西部。南部及東部地區(qū)因遭受剝蝕大，主要保留古元古代—中元古代地層，火成巖發(fā)育，是世界級的鋅銀產(chǎn)地。ＭｃＡｒｔｈｕｒ盆地主要為新元古—早古生代盆地，經(jīng)歷４期構(gòu)造運動：(１）新元古代裂谷期，盆地內(nèi)發(fā)育冰川、海相和淺海相環(huán)境，地層以砂巖為主，夾雜礫巖、白云巖等；(２）寒武紀(jì)裂谷擴(kuò)展期，中寒武世Ｈｕｃｋｉｔｔａ運動導(dǎo)致前寒武紀(jì)板塊抬升；(３）奧陶紀(jì)擠壓期，Ｄｅｌａｍｅｒｉａｎ造山運動，盆地遭受剝蝕；（４）中—新生代擠壓期，以Ｒｏｄｉｎｇａｎ運動和ＡｌｉｃｅＳｐｒｉｎｇｓ運動為代表，盆地隆起，接受剝蝕。與新元古裂陷相伴生，廣泛發(fā)育Ｖｅｌｋｅｒｒｉ組和Ｋｙａｌｌａ組海相烴源巖，該烴源巖以Ⅰ型和Ⅱ型干酪根為主，具有一定的熱演化程度（Ｔｍａｘ值為４３５～４５５℃），但ＴＯＣ值在各盆地差異較大，只有ＭｃＡｒｔｈｕｒ盆地西部和Ｇｅｏｒｇｉｎａ盆地北部數(shù)值較大。這種不均一性可能和當(dāng)時的古地貌有關(guān)。ＭｃＡｒｔｈｕｒ盆地古生代抬升較大，地層剝蝕量大，盆地西部大部分地區(qū)僅保留了新元古的Ｖｅｌｋｅｒｒｉ地層。盆地由北向南的鉆井揭示，該地層埋深加大，普遍厚度超過２００ｍ，地層中部ＴＯＣ值普遍大于２％，且Ｔｍａｘ值大于４３５℃，具有頁巖油氣勘探的潛力。元古宙Ｇｅｏｒｇｉｎａ盆地北部的Ｂｅｅｔａｌｏｏ次盆地和ＭｃＡｒｔｈｕｒ盆地為一個盆地，新元古代的地層普遍保留完整。Ｋｙａｌｌａ組和Ｖｅｌｋｅｒｒｉ組鉆井均有鉆遇，且厚度分布穩(wěn)定。Ｋｙａｌｌａ組埋深大于１５００ｍ的面積超過１０００ｋｍ２，Ｖｅｌｋｅｒｒｉ組埋深超過１５００ｍ的面積達(dá)到６０００ｋｍ２，Ｖｅｌｋｅｒｒｉ組總厚度一般大于５００ｍ，其中地化指標(biāo)最好的中段厚度為１５０ｍ。Ｂｅｅｔａｌｏｏ次盆地中Ｖｅｌｋｅｒｒｉ組ＴＯＣ值平均為２.３８，大部分Ｔｍａｘ值大于４３５℃，厚度穩(wěn)定，埋深適中，是比較好的頁巖氣勘探潛力區(qū)。

２）Ｇｅｏｒｇｉｎａ盆地

Ｇｅｏｒｇｉｎａ盆地位于澳大利亞的中北部，面積為３５５６０３ｋｍ２。盆地西南部陸續(xù)進(jìn)行了一些勘探，并有少量的油氣發(fā)現(xiàn)，Ｄｕｌｃｉｅ和Ｔｏｋｏ洼陷中寒武統(tǒng)具有一定的頁巖氣勘探前景。早寒武世造山運動將Ｇｅｏｒｇｉｎａ和Ａｍａｄｅｕｓ盆地分開，盆地西部地層主要為沖積扇和扇三角洲沉積，東部為雜色生物擾動泥巖，后覆蓋一套白云巖；中寒武世盆地再次沉降，為淺的陸架環(huán)境，沉積包含生物礁的灰?guī)r及外陸架的黑色泥頁巖，并逐漸水退；晚寒武世到泥盆紀(jì)經(jīng)歷數(shù)次造山運動，以潮間、潮上沉積物為主，中奧陶世后為湖相沉積。南Ｇｅｏｒｇｉｎａ盆地中寒武統(tǒng)ＴＯＣ值為０.１％～８.６％，平均１.９７％，以Ⅰ型和Ⅱ型干酪根為主，Ｔｍａｘ值為４３５～４５０℃。地化指標(biāo)最好的地層位于ＡｒｔｈｕｒＣｒｅｅｋ下部的地層。中寒武統(tǒng)的烴源巖分布受古地貌控制，僅在該盆地的西南部鉆探有頁巖氣（油）勘探潛力的ＡｒｔｈｕｒＣｒｅｅｋ泥巖，其地層沉積中心位于南Ｇｅｏｒｇｉｎａ盆地的Ｄｕｌｃｉｅ和Ｔｏｋｏ洼陷內(nèi)，向北地層逐漸減薄尖滅，洼陷內(nèi)地層分布較穩(wěn)定，從洼陷邊緣的幾十米到洼陷內(nèi)六七百米，整體表現(xiàn)為箕狀斷陷。Ｏｗｅｎ－２井位于Ｔｏｋｏ洼陷，在下ＡｒｔｈｕｒＣｒｅｅｋ地層鉆遇了厚度超過１００ｍ的暗色泥巖（夾薄層泥灰?guī)r）。平面上，ＡｒｔｈｕｒＣｒｅｅｋ下部地層在靠近西南盆地邊界大斷裂的凹陷部位較厚，可達(dá)３００ｍ以上。

３）Ｃａｎｎｉｎｇ盆地

Ｃａｎｎｉｎｇ盆地位于澳大利亞西北部，東北側(cè)為布勞斯盆地，西南側(cè)為卡那爾文盆地，南側(cè)為Ｏｆｆｉｃｅｒ盆地。地表多為沙漠所覆蓋，遠(yuǎn)離供應(yīng)基地，勘探費用極其昂貴。陸地部分以古生界為主，中生界和新生界較薄。海域部分中生界和新生界較厚，古生界厚度尚不清楚。盆地分為Ｆｉｔｚｒｏｙ地槽Ｇｒｅｇｏｒｙ次盆，Ｗｉｌｌａｒａ次盆／Ｋｉｄｓｏｎ次盆和Ｂｒｏｏｍｅ臺地等構(gòu)造單元。現(xiàn)今油氣的主要發(fā)現(xiàn)集中在Ｆｉｔｚｒｏｙ地槽兩側(cè)的構(gòu)造高部位。盆地古生代地層有多套烴源巖，但只有奧陶系Ｇｏｌｄｗｙｅｒ組烴源巖的有機(jī)碳指標(biāo)達(dá)到頁巖氣標(biāo)準(zhǔn)（平均ＴＯＣ值大于２％）。該套地層在Ｃａｎｎｉｎｇ盆地厚度大，分布穩(wěn)定，但埋藏普遍較深（超過４０００ｍ）頁巖氣勘探成本較高。同時埋藏深使得該套地層Ｒｏ＞１％，在次盆的中心大多達(dá)到１..２％。現(xiàn)今主要鉆井集中在Ｆｉｔｚｒｏｙ地槽兩側(cè)的構(gòu)造位置較高的地區(qū)，所揭示的奧陶系Ｇｏｌｄｗｙｅｒ組ＴＯＣ值并不高，且地槽內(nèi)該地層埋藏非常深，不利于頁巖氣的勘探和開發(fā)。盆地南部Ｗｉｌｌａｒａ次盆／Ｋｉｄｓｏｎ次盆現(xiàn)今勘探程度較低，盆地內(nèi)Ｋｉｄｓｏｎ－１井鉆遇了較高ＴＯＣ值的Ｇｏｌｄｗｙｅｒ組地層，且埋深相對較淺（大多小于４０００ｍ）。該地區(qū)已經(jīng)成為頁巖氣勘探的重點關(guān)注區(qū)。

４）其他盆地

Ａｍａｄｅｕｓ盆地位于澳大利亞中部，該盆地發(fā)育上元古界和奧陶系海相泥頁巖。但目前鉆井解釋的ＴＯＣ值都不高，為０.０１％～３.２％，平均０.４％，其頁巖氣勘探潛力有限。澳大利亞中東部的Ｅｒｏｍａｎｇａ盆地和Ｂｏｗｅｎ?Ｓｕｒａｔ盆地發(fā)育有上二疊統(tǒng)和侏羅系的煤系地層，是目前澳洲陸上主要的油氣勘探盆地。這２個盆地的演化與安得曼海晚二疊世的擴(kuò)張密切相關(guān)。澳大利亞東海岸受安得曼海的東西向擴(kuò)張影響形成南北向造山帶，以及平行于該造山帶的構(gòu)造格局。同時，東部海岸的隆升使得該地區(qū)東西向構(gòu)造發(fā)生反轉(zhuǎn)，形成Ｂｏｗｅｎ?Ｓｕｒａｔ火山弧后的閉塞—半閉塞環(huán)境，有利于煤系地層的發(fā)育。侏羅紀(jì)早期，盆地再次沉降，河流—湖相過渡環(huán)境沉積本地區(qū)第２套煤系地層。Ｅｒｏｍａｎｇａ盆地同時受到其西部的多次造山影響，早二疊世晚期構(gòu)造反轉(zhuǎn)，晚二疊世廣泛發(fā)育煤系地層。Ｓｕｒａｔ盆地的煤層氣已得到有效開發(fā)，Ｅｒｏｍａｎｇａ盆地還具有較大的勘探潛力，其西南部的一些次盆仍然可能殘留古生代的海相沉積，但目前缺乏資料。

結(jié)論

澳大利亞陸上從北到南發(fā)育有一系列的新元古代到中生代的克拉通內(nèi)裂谷，雖然經(jīng)歷了很長地質(zhì)時間的、多次的構(gòu)造變遷，局部依然保留了優(yōu)質(zhì)的海相沉積，從而成為未來頁巖氣勘探的潛在場所。其中，ＭｃＡｒｔｈｕｒ盆地的西部、Ｇｅｏｒｇｉｎａ盆地的北部和西南部、Ｃａｎｎｉｎｇ盆地的南部是最有希望獲得頁巖氣突破的地區(qū)，值得各大油氣公司關(guān)注。澳大利亞陸上盆地非常規(guī)油氣資源較豐富，但迄今為止勘探開發(fā)程度還很低，特別是頁巖氣（油）的勘探才剛剛開始，是我國尋找海外非常規(guī)油氣資源的理想地區(qū)。(本文圖略)

本文作者：方勇 駱宗強(qiáng) 劉鐵樹 常邁 尹川 單位：中海油研究總院