论文标题： Unveiling the Oldest Industrial Shale Gas Reservoir: Insights for the Enrichment Pattern and Exploration Direction of Lower Cambrian Shale Gas in the Sichuan Basin

期刊：Engineering

作者：Caineng Zou, Zhengfu Zhao, Songqi Pan, Jia Yin, Guanwen Lu, Fangliang Fu, Ming Yuan, Hanlin Liu, Guosheng Zhang, Cui Luo, Wei Wang, Zhenhua Jing

DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2024.03.007

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下寒武统筇竹寺组海相页岩具有分布广、厚度大、有机质含量高等利于页岩气赋存的条件，是我国页岩气资源潜力最大的层系之一。但是，由于其地层较老，孔隙度偏低，过去10 余年的勘探中，多数地区的产气效果欠佳，并未实现规模商业化开发。自2020年起，四川盆地筇竹寺组页岩气勘探在德阳-安岳深水裂陷槽内进行了探索。2023年4月，中国石油西南油气田公司在槽内部署的资201井测试日产气量达73.88万方/天，实现全球最古老且最高产工业页岩气流突破（表1），后续中国石化资阳2井（距资201井19 km）和金页3井亦获高产，显示出古老地层独特的页岩气富集条件，为四川盆地页岩气增储上产开辟了新阵地。

基于筇竹寺组实测数据和已发表资料，中国石油勘探开发研究院邹才能院士联合中国石油西南油气田等研究团队，对比分析了德阳-安岳裂陷槽内外筇竹寺组页岩的地质条件和页岩气富集因素，建立了高产层与寒武纪生命大爆发的联系，揭示了槽内页岩的勘探潜力，对未来筇竹寺组页岩气的勘探开发提供了参考。相关成果以“Unveiling the Oldest Industrial Shale Gas Reservoir: Insights for the Enrichment Pattern and Exploration Direction of Lower Cambrian Shale Gas in the Sichuan Basin”（揭幕最古老的工业页岩气藏——对四川盆地下寒武统页岩气富集规律和勘探方向的启示）为题在中国工程院院刊《Engineering》2024年11月刊发表（2024年4月在线）。

表1 全球下寒武统及前寒武重要油气发现统计（截止到2024-4-3发文）

德阳-安岳裂陷槽内的深水硅质泥棚相和槽缘斜坡深水含粉砂质泥棚相为优势沉积相带，利于页岩气富集。筇竹寺组纵向发育多套页岩储层，主要为筇一1亚段１、３小层，筇一2亚段５小层和筇二段７小层，分别对应①、②、③、④号储层，其中资201井高产层段（4585–4605m）位于③号储层。

通过测井地层对比及旋回地层学分析，研究团队发现高产层属于寒武系第三阶底部，年龄约为520Ma，恰好处于寒武纪生命大爆发主幕前后（图1）。在邻近资201井的威207井相当层位中，发现大量藻类、开腔骨、软舌螺、武定虫、高肌虫以及动物骨骼碎片化石（图2），显示生命勃发在筇竹寺组深水陆棚相的响应。研究认为，早寒武世动物种类和数量的激增，可以通过捕食浮游生物，形成体积较大的有机质碎片和粪球，沉降速度加快，促进有机质的规模富集。这一耦合关系揭示了全球重大生物地质事件对油气资源富集和工业开采的重要影响。

图1 四川盆地德阳-安岳裂陷槽（DART）内外筇竹寺组优质储层连井对比图

图2 四川盆地下寒武统筇竹寺组中的大量生物证据

相较于槽外储层，槽内筇竹寺组储层连续且厚度大、孔隙度高、脆性矿物含量高、含气性好。无机孔在槽内外均较发育，有机孔在槽内更发育，推测因槽外页岩有机质热演化程度较高，部分有机孔可能因石墨化及压实作用而垮塌消失。同时，槽内脆性矿物含量高，含气性强导致超压发育，一定程度上可以保护黏土矿物孔和有机质孔。

槽内筇竹寺组页岩气呈现 “生烃-储集-保存三因素富集模式”。寒武纪生命勃发和特殊的裂陷构造背景奠定了页岩生烃基础；适宜的热演化程度保证了高质量有机孔发育和充足气源；储层顶部的泥质粉砂岩和沧浪铺组白云质细砂岩夹泥页岩，以及底部的麦地坪组页岩和致密泥质白云岩等，构成“上盖下堵”型配置关系，封堵性能优越。同时，槽内页岩自封闭性强，远离大型断裂，微裂缝规模和期次有限，进一步促进了页岩气的保存（图3）。

图3 四川盆地德阳-安岳裂陷槽内外筇竹寺组页岩气保存条件对比

研究团队综合评价槽内四套储层的厚度、TOC、脆性矿物含量、孔隙度和含气量等关键参数，发现①、②号储层与③号储层参数相近且最优（图4），其中取得73.88万方/天高产突破的层段即位于③号储层。综上，建议重点针对①、②、③号储层，建立“立体井网开发模式”，进一步扩大德阳-安岳深水裂陷槽页岩气勘探开发成果。

图4 四川盆地德阳安岳裂陷槽内筇竹寺组四套优质页岩储层关键参数对比图

该研究受到中国石油天然气集团有限公司科技专项（2021DJ1802，2021YJCQ03）和国家自然科学基金（U23B20155，42303004）等资助。

相关成果被中央电视台专题介绍

邹才能, 曾波. 央视网.【透视新科技】“生气”的黑石头. [2024-2-3]. https://tv.cctv.com/2024/02/03/VIDEl0i1mxcbMWL2hooU2Vvh240203.shtml

文章信息：

Caineng Zou,Zhengfu Zhao,Songqi Pan,Jia Yin,Guanwen Lu,Fangliang Fu,Ming Yuan,Hanlin Liu,Guosheng Zhang,Cui Luo,Wei Wang,Zhenhua Jing. Unveiling the Oldest Industrial Shale Gas Reservoir: Insights for the Enrichment Pattern and Exploration Direction of Lower Cambrian Shale Gas in the Sichuan Basin. Engineering, 2024, 42(11): 278–294 https://doi.org/10.1016/j.eng.2024.03.007

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