作者：林 拓1,2,苑 坤1,2,陈江华3,周 志1,2,陈相霖1,2,王玉芳1,2
1.中国地质调查局油气资源调查中心; 2.非常规油气地质重点实验室; 3.中国石油大学(北京)
近年来,页岩气勘探开发热潮席卷全球,成为目前能源领域关注的热点,并极大的改变了全球油气市场,产生了巨大全球政治经济影响。2015年,中国形成了涪陵、长宁、威远、延长四大页岩气产区,年产能超60亿m3,成为继美国、加拿大之后的第三个实现页岩气商业性开发的国家。然而,其他页岩气资源量巨大的国家页岩气勘探开发并未呈现百花争鸣的局面。非洲油气资源丰富,随着中非能源合作进入新阶段,油气方面的合作内容也延伸到油气勘探开发领域,其中阿尔及利亚页岩气勘探开发是值得关注的重要领域。美国能源信息署(EIA)2013年公布的全球页岩油气资源评价结果表明,阿尔及利亚页岩气技术可采资源量为20.02×1012m3,位居世界第三,页岩油技术可采资源量为7.81×108t,显示出了良好的页岩油气资源潜力。阿尔及利亚页岩油气相关研究滞后,本文利用页岩气有利区多因素叠加法,刻画阿尔及利亚富有机质页岩分布特征,分析页岩油气资源潜力并划分有利区。
1 区域地质背景
阿尔及利亚是非洲国土面积最大的国家,位于非洲大陆西北部,北临地中海,东与利比亚、突尼斯接壤,南与尼日尔、马里交界,西与毛里塔尼亚、摩洛哥、西撒哈拉相邻。地质构造上可分为阿特拉斯褶皱带、撒哈拉地台和霍加尔地盾等3大构造单元,含油气盆地多分布在撒哈拉地台,中部的艾杰兰高和阿拉尔高将其分为西部盆地群和东部盆地群(图1)。西部盆地群包括廷杜夫盆地(Tindouf Basin)、贝沙尔盆地(Bechar Basin)、雷甘盆地(Reggane Basin)、蒂米蒙盆地(Timimoun Basin)和阿赫奈特盆地(Ahnet Basin)等,东部盆地群包括韦德迈阿盆地(OuedMya Basin)、莫伊代尔盆地(Mouydir Basin)、古德米斯盆地(Ghadames Basin)和伊利兹盆地(Illizi Basin)等。东部盆地群是目前阿尔及利亚主要的油气产区,西部盆地群勘探程度相对较低,油气资源勘探潜力巨大。
阿尔及利亚主要沉积盆地的形成演化受到全球板块运动的影响,沉积盆地构造演化可以划分为古生代克拉通、中生代坳陷和新生代前陆等3大阶段。撒哈拉地台主要发育古生界冈瓦纳和中生界新特提斯两大陆-海沉积旋回,盆地的沉积充填受多旋回的板块离散碰撞控制。古生代冈瓦纳旋回时期撒哈拉地台构造格局整体表现为东高西低的特征,寒武纪以陆相河流沉积为主,奥陶纪-石炭纪受到周期性由东向西海侵的影响而发育滨浅海相、深海相沉积。中生代新特提斯旋回时期构造格局整体为南高北低,早三叠世以陆相河流、三角洲相沉积为主,晚三叠世-白垩纪受到古地中海由北向南侵入的影响而沉积了厚层蒸发岩和广泛分布的碳酸盐岩。
2 富有机质页岩分布及特征
阿尔及利亚撒哈拉地台主要发育下志留统Tannezuft和中上泥盆统Frasnian两套富有机质页岩层系。受古生代冈瓦纳旋回时期撒哈拉地台“东高西低”的构造格局控制,富有机质页岩厚度展布呈现为“西厚东薄”的特征,与之相应,有机质成熟度也表现为“西高东低”。
2.1 下志留统Tannezuft页岩
下志留统Tannezuft页岩是撒哈拉地台的主力烃源岩,属深水陆棚沉积,为奥陶纪末期全球冰川融化海侵体系域所形成滞流环境下发育的黑色页岩,富含笔石化石。该套页岩在撒哈拉地台广泛发育,廷杜夫、雷甘、蒂米蒙、阿赫奈特、莫伊代尔、古德米斯、伊利兹等主要沉积盆地均有分布,有机质含量高的层段位于底部,厚度10~60m(表1)。
有机质类型为I型、II型,有机质主要来自藻类、几丁虫类、笔石类、无定形腐泥质等海相母源。有机碳含量一般为1%~16%,东部盆地群4%~16%,西部盆地群1%~4%,有机质丰度呈现“东高西低”的分布特征。有机质成熟度一般为0.5%~3.0%,东部盆地群0.5%~1.3%,西部盆地群1.3%~3.0%(图2)。
2.2 中上泥盆统Frasnian页岩
中上泥盆统Frasnian页岩为深海沉积环境下形成的黑色泥岩,受海西运动影响,该套页岩分布相对局限,仅发育于雷甘、蒂米蒙、阿赫奈特和古德米斯盆地。富有机质页岩厚度20~300m,西部盆地群较东部盆地群略厚(表2)。有机质类型为I、II型,有机碳含量一般为1%~14%,东部盆地群2%~14%,西部盆地群1%~3%;有机质成熟度一般为0.5%~3.0%,东部盆地群0.5%~1.0%,西部盆地群1.0%~3.0%(图2)。
3 主要盆地页岩气资源特征
3.1 西部盆地群页岩油气资源特征
1) 廷杜夫盆地。廷杜夫盆地位于阿尔及利亚的西南部,是目前撒哈拉地台勘探程度最低的盆地,页岩气的资源潜力和勘探前景具有较大的不确定性。富有机质页岩层系为下志留统Tannezuft页岩,页岩埋深为2000~4300m,富有机质页岩厚度平均为16.5m,TOC平均为4.0%,Ro为1.15%~2.5%,具有良好的页岩油、页岩气勘探潜力。页岩气远景区面积7.5×104km2,地质资源量为3.83×1012m3;页岩油远景区面积1.4×104km2,地质资源量为20×108桶。
2) 雷甘盆地。雷甘盆地位于阿尔及利亚中西部,呈现为一个不对称向斜,北部发育了一系列逆断层,南部则有页岩地层出露。富有机质页岩层系为下志留统Tannezuft页岩和中上泥盆统Frasnian页岩。下志留统Tannezuft页岩埋深为1500~4900m,富有机质页岩厚度为39~63m(平均49.4m),TOC为3.0%~7.0%(平均4.0%),Ro为1.15%~1.8%,具有良好的页岩油、页岩气勘探潜力。页岩气远景区面积9.0×104km2,地质资源量为15.36×1012m3;页岩油远景区面积2.6×104km2,地质资源量为80×108桶。中上泥盆统Frasnian页岩埋深为1700~4900m,富有机质页岩厚度为78~99m(平均81.1m),TOC平均为4.0%,Ro为1.15%~1.7%,具有良好的页岩油、页岩气勘探潜力。页岩气远景区面积1.2×104km2,页岩气地质资源量为2.67×1012m3。页岩油远景区面积0.7×104km2,页岩油地质资源量为60×108桶。
3) 蒂米蒙盆地。蒂米蒙盆地位于阿尔及利亚中西部,富有机质页岩层系为下志留统Tannezuft页岩和中上泥盆统Frasnian页岩,受海西期构造高点的侵蚀影响,古生界地层最厚的区域位于盆地中心,并向北部、东部减薄。下志留统Tannezuft页岩埋深为1500~4600m,富有机质页岩的平均厚度为27.5m,TOC平均为2.8%,Ro平均为2.0%,页岩气勘探潜力良好。页岩气远景区面积10.8×104km2,地质资源量为8.37×1012m3。中上泥盆统Frasnian页岩埋深为1000~2400m,富有机质页岩的平均厚度为54.9m,TOC平均为4.0%,Ro平均为1.7%,页岩气勘探潜力良好,页岩气远景区面积8.3×104km2,地质资源量为13.23×1012m3。
4) 阿赫奈特盆地。阿赫奈特盆地是一个南北走向的盆地,在漫长的地质过程中,古生界部分地层在海西运动中被侵蚀,但盆地中央仍有厚达而4000m的古生界沉积。富有机质页岩层系为下志留统Tannezuft页岩和中上泥盆统Frasnian页岩。下志留统Tannezuft页岩埋深为1800~3200m,富有机质页岩的平均厚度为40.6m,TOC为1.5%~4.0%(平均2.8%),Ro平均为2.0%,页岩气勘探潜力良好。页岩气远景区面积3.0×104km2,页岩气地质资源量为7.2×1012m3。中上泥盆统Frasnian页岩埋深为1000~2900m,页岩总厚度为18~83m(平均46.1m),TOC为3.0%~4.0%,Ro为1.15%~1.7%,具有良好的页岩油、页岩气勘探潜力。页岩气远景区面积1.9×104km2,页岩气地质资源量为1.43×1012m3;页岩油远景区面积0.4×104km2,页岩油地质资源量为50×108桶。
3.2 东部盆地群页岩油气资源特征
1) 莫伊代尔盆地。莫伊代尔盆地位于阿尔及利亚中东部,下志留统Tannezuft页岩和中上泥盆统Frasnian页岩在盆地北缘埋藏最深,在盆地南缘出露,富有机质页岩层系为下志留统Tannezuft页岩,页岩埋深为1500~3100m,富有机质页岩厚度为6~36m(平均16.5m),TOC为2.0%~4.0%(平均3.0%),Ro平均为2.2%,页岩气勘探潜力良好。页岩气远景区面积3.3×104km2,页岩气地质资源量为1.35×1012m3。
2) 古德米斯盆地。古德米斯盆地位于阿尔及利亚东部,盆地内发育了系列逆断层,富有机质页岩层系为下志留统Tannezuft页岩和中上泥盆统Frasnian页岩。下志留统Tannezuft页岩埋深为3100~4900m,富有机质页岩平均厚度为31.2m,TOC平均为5.7%,Ro平均为1.9%,具有良好的页岩油、页岩气勘探潜力。页岩气远景区面积7.3×104km2,页岩气地质资源量为20.71×1012m3;页岩油远景区面积1.6×104km2,地质资源量为100×108桶。中上泥盆统Frasnian页岩埋深为2400~4900m,富有机质页岩的平均厚度为75.6m,TOC为3%~10%(平均6.0%),Ro为0.85%~1.7%,具有良好的页岩油、页岩气勘探潜力。页岩气远景区面积2.6×104km2,页岩气地质资源量为14.04×1012m3;页岩油远景区面积1.0×104km2,页岩油地质资源量为780×108桶。
3) 伊利兹盆地。伊利兹盆地位于古德米斯盆地南部,两者以基岩斜坡为转折边界。伊利兹盆地位于相对的构造高点,因此页岩地层埋深相对较浅。富有机质页岩层系为下志留统Tannezuft页岩,页岩埋深为1000~2400m,页岩总厚度为9~99m(平均为49.4m),TOC平均为2.0%~10.0%(平均为5.7%),Ro为1.15%~1.7%,具有良好的页岩油、页岩气勘探潜力。页岩气远景区面积6.9×104km2,地质资源量为8.5×1012m3;页岩油远景区面积2.6×104km2,页岩气地质资源量为1.6×108桶。
4 页岩油气勘探潜力分析
在勘探程度低的地区,页岩油气前期有利区优选多采用页岩气有利区多因素叠加法,利用厚度、TOC、Ro等因素进行页岩气分布有利区划分。受制于区域地质资料,初步以TOC大于2.0%、Ro大于1.3%的区域圈定为页岩气分布有利区,以TOC大于2.0%、Ro小于1.3%的区域圈定为页岩油分布有利区。
4.1 下志留统Tannezuft页岩分布有利区
阿尔及利亚下志留统Tannezuft页岩为一套黑色笔石页岩,与下伏奥陶系地层呈突变接触,页岩富含放射性铀在测井曲线上表现为高伽马特征,是晚奥陶世冰期以后最大规模海侵所形成滞流环境的沉积产物,有机质来自于海相母源,包括藻类、几丁虫类、笔石类、无定型腐泥质等,主要为Ⅰ/Ⅱ型干酪根,这与我国南方中上扬子地区志留系龙马溪组页岩类似,具有分布范围广、富有机质页岩厚度大、有机质含量高、成熟度适中的特征。根据页岩油气分布有利区划分依据,页岩气分布有利区主要位于廷杜夫盆地中部、贝沙尔盆地、蒂米蒙盆地北部、韦德迈阿盆地西部、古德米斯盆地中部、伊利兹盆地中部,页岩油分布有利区主要位于蒂米蒙盆地南部、韦德迈阿盆地北部、古德米斯盆地北部(图2(a))。
4.2 中上泥盆统Frasnian页岩分布有利区
中上泥盆统Frasnian页岩是撒哈拉地台区的区域性烃源岩,为中泥盆世海侵所形成的海相黑色泥岩,所生成的油气占到北非古生界已发现油气储量的10%以上,具有分布局限、富有机质页岩厚度大、有机质含量高、成熟度较低的特征。根据页岩油气分布有利区划分依据,页岩气分布有利区主要位于廷杜夫盆地-雷甘盆地中部、贝沙尔盆地-蒂米蒙盆地-阿赫奈特盆地中部、伊利兹盆地,页岩油分布有利区主要位于韦德迈阿盆地-莫伊代尔盆地中部、古德米斯盆地(图2(b))。
5 结论与讨论
1) 阿尔及利亚主要发育下志留统Tannezuft页岩和中上泥盆统Frasnian页岩两套富有机质页岩。下志留统Tannezuft页岩与我国南方中上扬子地区志留系龙马溪组页岩类似,具有分布范围广、富有机质页岩厚度大、有机质含量高、成熟度适中的特征;中上泥盆统Frasnian页岩具有分布局限、富有机质页岩厚度大、有机质含量高、成熟度较低的特征。
2) 受古生代冈瓦纳旋回时期撒哈拉地台“东高西低”的构造格局控制,下志留统Tannezuft页岩和中上泥盆统Frasnian页岩两套富有机质页岩厚度展布呈现为“西厚东薄”的特征,与之相应有机质成熟度也表现为“西高东低”,有机质丰度则呈现“东高西低”的分布特征。
3) 根据页岩油气分布有利区划分依据,下志留统Tannezuft页岩气分布有利区主要位于廷杜夫盆地中部、贝沙尔盆地、蒂米蒙盆地北部、韦德迈阿盆地西部、古德米斯盆地中部、伊利兹盆地中部,页岩油分布有利区主要位于蒂米蒙盆地南部、韦德迈阿盆地北部、古德米斯盆地北部;中上泥盆统Frasnian页岩气分布有利区主要位于廷杜夫盆地-雷甘盆地中部、贝沙尔盆地-蒂米蒙盆地-阿赫奈特盆地中部、伊利兹盆地,页岩油分布有利区主要位于韦德迈阿盆地-莫伊代尔盆地中部、古德米斯盆地。
4) 阿尔及利亚西部盆地群勘探程度低,富有机质页岩厚度厚、埋深适中,有机质成熟度高,页岩气资源潜力巨大,是值得进行页岩气勘探重点地区;阿尔及利亚东部盆地群勘探程度高,富有机质页岩厚度厚、埋深浅,有机质成熟度低,是页岩气、页岩油勘探重点地区。
（来源：中国矿业 2017年6月）
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