澳大利亞陸上盆地泥頁巖及其地化指標

１.泥頁巖評價指標的確定

根據對北美頁巖氣盆地的統計，高產且經濟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。產層大多為含油氣系統中的主力烴源巖，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：１）有機碳含量ＴＯＣ＞２％；２）鏡質體反射率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

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盆地地化指標圖３部分澳大利亞陸上盆地地化指標一般為海相烴源巖，以Ｉ型和Ⅱ型干酪根為主，有利于形成較大規模的頁巖氣。中生代多發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。圖２—４為各個盆地的主要烴源巖的地化指標。Ｃａｒｐｅｎｔａｒｉａ和Ｏｆｆｉｃｅｒ盆地的ＴＯＣ和Ｔｍａｘ值均較低，不利于頁巖氣開發；其他盆地具備頁巖氣２１勘探的基本條件，但盆地內不同位置仍存在較大差異。根據不同構造部位烴源巖地化指標及熱演化程度，來了解每個盆地有頁巖氣勘探潛力的地區。

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。南部及東部地區因遭受剝蝕大，主要保留古元古代—中元古代地層，火成巖發育，是世界級的鋅銀產地。ＭｃＡｒｔｈｕｒ盆地主要為新元古—早古生代盆地，經歷４期構造運動：(１）新元古代裂谷期，盆地內發育冰川、海相和淺海相環境，地層以砂巖為主，夾雜礫巖、白云巖等；(２）寒武紀裂谷擴展期，中寒武世Ｈｕｃｋｉｔｔａ運動導致前寒武紀板塊抬升；(３）奧陶紀擠壓期，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盆地北部數值較大。這種不均一性可能和當時的古地貌有關。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的面積達到６０００ｋｍ２，Ｖｅｌｋｅｒｒｉ組總厚度一般大于５００ｍ，其中地化指標最好的中段厚度為１５０ｍ。Ｂｅｅｔａｌｏｏ次盆地中Ｖｅｌｋｅｒｒｉ組ＴＯＣ值平均為２.３８，大部分Ｔｍａｘ值大于４３５℃，厚度穩定，埋深適中，是比較好的頁巖氣勘探潛力區。

２）Ｇｅｏｒｇｉｎａ盆地

Ｇｅｏｒｇｉｎａ盆地位于澳大利亞的中北部，面積為３５５６０３ｋｍ２。盆地西南部陸續進行了一些勘探，并有少量的油氣發現，Ｄｕｌｃｉｅ和Ｔｏｋｏ洼陷中寒武統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，為淺的陸架環境，沉積包含生物礁的灰巖及外陸架的黑色泥頁巖，并逐漸水退；晚寒武世到泥盆紀經歷數次造山運動，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℃。地化指標最好的地層位于ＡｒｔｈｕｒＣｒｅｅｋ下部的地層。中寒武統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，向北地層逐漸減薄尖滅，洼陷內地層分布較穩定，從洼陷邊緣的幾十米到洼陷內六七百米，整體表現為箕狀斷陷。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（夾薄層泥灰巖）。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３００ｍ以上。

３）Ｃａｎｎｉｎｇ盆地

Ｃａｎｎｉｎｇ盆地位于澳大利亞西北部，東北側為布勞斯盆地，西南側為卡那爾文盆地，南側為Ｏｆｆｉｃｅｒ盆地。地表多為沙漠所覆蓋，遠離供應基地，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臺地等構造單元。現今油氣的主要發現集中在Ｆｉｔｚｒｏｙ地槽兩側的構造高部位。盆地古生代地層有多套烴源巖，但只有奧陶系Ｇｏｌｄｗｙｅｒ組烴源巖的有機碳指標達到頁巖氣標準（平均ＴＯＣ值大于２％）。該套地層在Ｃａｎｎｉｎｇ盆地厚度大，分布穩定，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到１..２％。現今主要鉆井集中在Ｆｉｔｚｒｏｙ地槽兩側的構造位置較高的地區，所揭示的奧陶系Ｇｏｌｄｗｙｅｒ組ＴＯＣ值并不高，且地槽內該地層埋藏非常深，不利于頁巖氣的勘探和開發。盆地南部Ｗｉｌｌａｒａ次盆／Ｋｉｄｓｏｎ次盆現今勘探程度較低，盆地內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）。該地區已經成為頁巖氣勘探的重點關注區。

４）其他盆地

Ａｍａｄｅｕｓ盆地位于澳大利亞中部，該盆地發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盆地發育有上二疊統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張密切相關。澳大利亞東海岸受安得曼海的東西向擴張影響形成南北向造山帶，以及平行于該造山帶的構造格局。同時，東部海岸的隆升使得該地區東西向構造發生反轉，形成Ｂｏｗｅｎ?Ｓｕｒａｔ火山弧后的閉塞—半閉塞環境，有利于煤系地層的發育。侏羅紀早期，盆地再次沉降，河流—湖相過渡環境沉積本地區第２套煤系地層。Ｅｒｏｍａｎｇａ盆地同時受到其西部的多次造山影響，早二疊世晚期構造反轉，晚二疊世廣泛發育煤系地層。Ｓｕｒａｔ盆地的煤層氣已得到有效開發，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。

結論

澳大利亞陸上從北到南發育有一系列的新元古代到中生代的克拉通內裂谷，雖然經歷了很長地質時間的、多次的構造變遷，局部依然保留了優質的海相沉積，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，值得各大油氣公司關注。澳大利亞陸上盆地非常規油氣資源較豐富，但迄今為止勘探開發程度還很低，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油氣資源的理想地區。(本文圖略)

本文作者：方勇 駱宗強 劉鐵樹 常邁 尹川 單位：中海油研究總院