張琳婷，郭建華，焦鵬，舒楚天，李杰

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湘西北地區(qū)牛蹄塘組頁(yè)巖氣有利地質(zhì)條件及成藏區(qū)帶優(yōu)選

張琳婷，郭建華，焦鵬，舒楚天，李杰

(中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙，410083)

在對(duì)湘西北地區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組黑色頁(yè)巖露頭觀察和取樣分析基礎(chǔ)上，對(duì)黑色頁(yè)巖的平面展布、巖性特征、有機(jī)質(zhì)類型、有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)、頁(yè)巖成熟度、儲(chǔ)層礦物特征、頁(yè)巖氣儲(chǔ)蓋特征等參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。應(yīng)用地質(zhì)類比法評(píng)價(jià)研究區(qū)的各地質(zhì)參數(shù)。研究結(jié)果表明：區(qū)內(nèi)頁(yè)巖厚度大，平面分布穩(wěn)定，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ和Ⅱ1型為主，有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，成熟度高，脆性礦物豐富，儲(chǔ)蓋條件較好；研究區(qū)與沃斯堡盆地Barnett頁(yè)巖較相似；評(píng)價(jià)區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組黑色頁(yè)巖的評(píng)價(jià)參數(shù)的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)得分為0.052，下寒武統(tǒng)牛蹄塘組頁(yè)巖氣地質(zhì)資源量為(2.54~3.38)×1012m3；溫塘—大庸—慈利一帶為頁(yè)巖氣勘探目標(biāo)區(qū)，花垣—保靖—永順及龍山茨巖塘一帶為勘探有利區(qū)，桑植—石門復(fù)向斜南翼為勘探遠(yuǎn)景區(qū)。

湘西北區(qū)；下寒武統(tǒng)；頁(yè)巖氣；地質(zhì)條件；地質(zhì)類比法；成藏區(qū)帶優(yōu)選

頁(yè)巖氣是指富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖地層中以吸附或游離狀態(tài)為主要存在方式存在并富集的天然氣。1821年美國(guó)就已經(jīng)開始對(duì)頁(yè)巖氣進(jìn)行勘探開發(fā)，2010年頁(yè)巖氣資源量達(dá)到1 379×108m3[1]。中國(guó)對(duì)頁(yè)巖氣的研究約始于2000年，分為2個(gè)階段：2000—2005年為老井復(fù)查與富有機(jī)質(zhì)篩選階段；2007年以后才正式進(jìn)入目標(biāo)優(yōu)選、實(shí)驗(yàn)分析、鉆探資源評(píng)估階段。Ewing等[2?6]對(duì)頁(yè)巖氣的概念、成藏機(jī)理、頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)方法、頁(yè)巖氣賦存方式等方面進(jìn)行了研究，指出生氣機(jī)理、礦物組分、有機(jī)地球化學(xué)特征及有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)與含氣性之間的關(guān)系。頁(yè)巖氣藏是烴源巖持續(xù)生氣、不間斷供氣和連續(xù)聚集形成的。本文針對(duì)頁(yè)巖氣成藏的主控因素[7]，對(duì)區(qū)內(nèi)的會(huì)同、保靖、大坪、太陽(yáng)山、拾柴坡等地區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組黑色頁(yè)巖進(jìn)行取樣分析，與沃斯堡盆地Barnett頁(yè)巖進(jìn)行類比；根據(jù)地質(zhì)類比法所得結(jié)果對(duì)區(qū)內(nèi)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組頁(yè)巖氣資源量進(jìn)行計(jì)算，優(yōu)選出湘西北區(qū)頁(yè)巖氣有利成藏區(qū)帶。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于湖南省西北部，東經(jīng)109°—111°50′、北緯27°56′—30°10′，南界西起懷化，經(jīng)瀘溪、沅陵至常德石門。寒武系露頭出露廣泛，主要分布在慈利—大庸—吉首一線以南[8]。巖性由灰?guī)r、泥灰?guī)r、粉砂巖、炭質(zhì)頁(yè)巖及硅質(zhì)巖組成；寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組(∈1n)以黑色炭質(zhì)頁(yè)巖為主，底部為灰色硅質(zhì)頁(yè)巖，夾磷鐵礦或磷結(jié)核及黃鐵礦。在地層分區(qū)上，研究區(qū)隸屬于揚(yáng)子地臺(tái)區(qū)和江南區(qū)的過(guò)渡地帶。區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)主要受慈利—保靖大斷裂控制，分為2個(gè)背斜帶，自北向南依此為宜都—鶴峰復(fù)背斜和桑植石門復(fù)向斜。圖1所示為湘西北區(qū)域構(gòu)造剖面圖。從圖1可見：區(qū)內(nèi)構(gòu)造強(qiáng)烈，褶皺?斷裂發(fā)育目的層位均被斷層切穿。據(jù)此判斷區(qū)域內(nèi)裂縫發(fā)育程度較高，能夠?yàn)樘烊粴馓峁┐罅康膬?chǔ)集空間。桑植石門復(fù)向斜是構(gòu)造轉(zhuǎn)折帶和地應(yīng)力相對(duì)集中的區(qū)帶，是頁(yè)巖氣富集的重要場(chǎng)所。

圖1 湘西北區(qū)域構(gòu)造剖面示意圖

2 烴源條件

2.1 牛蹄塘組厚度分布

頁(yè)巖的厚度和埋深是控制頁(yè)巖氣成藏的關(guān)鍵因素。泥頁(yè)巖必須達(dá)到一定的厚度并具有連續(xù)分布面積，提供足夠的氣源和儲(chǔ)集空間，才能成為有效的烴源巖層和儲(chǔ)集層。研究區(qū)自震旦紀(jì)末進(jìn)入地臺(tái)區(qū)，長(zhǎng)期穩(wěn)定地接受沉積，因此，牛蹄塘組在整個(gè)工區(qū)內(nèi)平面上連續(xù)性較好。圖2所示為湘西區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組厚度與有機(jī)碳(TOC)等值線疊合圖。從圖2可以看出：牛蹄塘組厚度從研究區(qū)中心90 m左右向四周逐漸變厚。區(qū)內(nèi)共有3個(gè)較大的沉積中心，分別為：西部的龍山茨巖塘，厚度約為240 m；東部的常德太陽(yáng)山，沉積厚度為270余m；南部鳳凰一帶，厚度約為150 m。美國(guó)阿巴拉契亞盆地富含有機(jī)質(zhì)的黑色頁(yè)巖的有效厚度大于152 m；沃斯堡盆地的Barnett頁(yè)巖中心產(chǎn)區(qū)的平均厚度約106.7 m?？梢娤嫖鞅钡貐^(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組從厚度上分析滿足頁(yè)巖氣成藏條件。

圖2 湘西北區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組厚度與TOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)等值線疊合圖

2.2 巖性特征

頁(yè)巖通常被定義為“細(xì)粒的碎屑沉積巖”，但它在礦物組成(黏土質(zhì)、石英和有機(jī)碳等)、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造上多種多樣。而含氣頁(yè)巖并不僅僅是單純的頁(yè)巖，它還包括細(xì)粒的粉砂巖、細(xì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖及灰?guī)r、白云巖等。圖3所示為湘西北野外剖面照片。從圖3可見：牛蹄塘組在湘西北地區(qū)主要為碳質(zhì)頁(yè)巖，局部夾粉砂質(zhì)頁(yè)巖，底部見有灰色硅質(zhì)頁(yè)巖，夾磷礦層或磷結(jié)核及黃鐵礦并含多種伴生元素，整個(gè)湘西北地區(qū)的巖性基本上一致。

(a) 張家界大庸灰色硅質(zhì)頁(yè)巖，夾磷礦層或磷結(jié)核及黃鐵礦；(b)常德拾柴坡黑色頁(yè)巖

3 有機(jī)地化特征

3.1 有機(jī)質(zhì)類型

美國(guó)的勘探經(jīng)驗(yàn)證實(shí)Ⅰ型和Ⅱ型干酪根為頁(yè)巖氣生成的主要有機(jī)質(zhì)類型，也有部分產(chǎn)自Ⅲ型。前人研究結(jié)果表明，湘西北下寒武統(tǒng)牛蹄塘組黑色泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ型[9?10]。表1所示為湘西北下寒武統(tǒng)牛蹄塘組泥頁(yè)巖干酪根有機(jī)顯微組分統(tǒng)計(jì)表。從表1可見：湘西北下寒武統(tǒng)牛蹄塘組黑色泥頁(yè)巖干酪根以“腐殖無(wú)定型”為主，占97%以上，顯微組分類型指數(shù)分布在 46%~47%之間，屬Ⅱ1型干酪根，僅有馬進(jìn)洞剖面1個(gè)樣品有機(jī)質(zhì)類型為Ⅲ。

表1 干酪根有機(jī)顯微組分統(tǒng)計(jì)(質(zhì)量分?jǐn)?shù))

3.2 有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)

有機(jī)碳(TOC)質(zhì)量分?jǐn)?shù)是烴源巖豐度評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，也是衡量生烴強(qiáng)度和生烴量的重要參數(shù)。Boyer 等[11?12]提出頁(yè)巖中有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.15%~3.00%，而國(guó)內(nèi)大都認(rèn)為(TOC)＞0.50%以上就是有利源巖[13]，本文作者選用(TOC)＞0.50%作為有利烴源巖評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。在研究區(qū)內(nèi)共取得61塊樣品進(jìn)行有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析，圖4所示為湘西北地區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組泥頁(yè)巖有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布頻率。由圖4可見：有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.0%的樣品數(shù)約占樣品總數(shù)的80%，大于4.0%的樣品數(shù)占樣品總數(shù)的30%以上。美國(guó)福特沃斯盆地NewarkEast氣田巴涅特頁(yè)巖巖心有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.0%~5.0%，阿巴拉契亞盆地俄亥俄頁(yè)巖Huron下段的總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0~4.7%，產(chǎn)氣層段的總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%[14?17]。與美國(guó)主要產(chǎn)頁(yè)巖氣頁(yè)巖相比，下寒武統(tǒng)牛蹄塘組黑色頁(yè)巖有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高。由圖2所示的湘西北下寒武統(tǒng)牛蹄塘組厚度與TOC等值線疊合圖可知：有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)自南西向北北東方向有逐漸增加的趨勢(shì)，這可能與“熱水沉積”有關(guān)，即大坪—慈利一帶處于花垣—慈利大斷裂內(nèi)側(cè)的斷陷盆地中，且呈NEE向帶狀延伸。在牛蹄塘組黑色頁(yè)巖形成階段盆地正處于拉張沉降狀態(tài)，且伴有海底熱液活動(dòng)，為嗜熱微生物提供了廣闊的生存空間。在此過(guò)程中，伴隨著火山噴溢過(guò)程中產(chǎn)生的火山灰等物質(zhì)會(huì)隨著海水的潮汐、波浪作用，擴(kuò)散到深水斜坡方相，因此，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)自大坪自常德一帶逐漸增大[18?20]。

圖4 湘西北地區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組實(shí)測(cè)樣品有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布頻率

3.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

頁(yè)巖層中的有機(jī)質(zhì)達(dá)到了生烴標(biāo)準(zhǔn)，即鏡質(zhì)組反射率o＞0.4%就可以生成天然氣。一般認(rèn)為，當(dāng)o＞1.0%時(shí)更易于生氣，1.0%＜o(jì)＜2.0%時(shí)為生氣窗，當(dāng)o＞1.4%時(shí)則生成干氣；o＜0.6%時(shí)為未成熟階段，0.4%＜o(jì)＜0.6%時(shí)可生成生物成因氣。但是，在美國(guó)主要盆地產(chǎn)氣頁(yè)巖的成熟度變化大，從未成熟的生物氣、低成熟—成熟、高成熟—過(guò)成熟至二次生氣都可以在不同的頁(yè)巖盆地中找到實(shí)例。

研究區(qū)內(nèi)下古生界缺乏來(lái)源于高等植物的標(biāo)準(zhǔn)鏡質(zhì)組，所以，用瀝青反射率b和鏡質(zhì)組反射率o之間的換算關(guān)系式(o=0.618 8b+0.40)計(jì)算有機(jī)質(zhì)成熟度[21]。通過(guò)計(jì)算，區(qū)內(nèi)可分為2個(gè)演化區(qū)帶。大庸及三岔地區(qū)的黑色頁(yè)巖的鏡質(zhì)體反射率o分別為 4.2%和3.2%，慈利南山坪黑色頁(yè)巖鏡質(zhì)體反射率o為2.7%，為高熱演化區(qū)；吉首—永順—龍山一帶成熟度普遍小于2.5%，局部地區(qū)小于2%，為低熱演化區(qū)帶。

4 頁(yè)巖氣儲(chǔ)蓋條件

4.1 儲(chǔ)層礦物特征

頁(yè)巖礦物成分組成為頁(yè)巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)主要內(nèi)容之一。通常認(rèn)為頁(yè)巖中石英、長(zhǎng)石、方解石等礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)低的巖石是有效儲(chǔ)層，因?yàn)閹r石的脆性強(qiáng)，在外力的作用下易于壓裂。研究區(qū)內(nèi)對(duì)20塊巖石樣品進(jìn)行全巖樣分析，圖5所示為湘西北地區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)。由圖5可見：在大庸、三叉、古丈剖面樣品中黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，分布在6.75%~45.54%之間；在會(huì)同區(qū)巖樣的黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，最高為12.97%；脆性礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，達(dá)80%以上。礦物特征表明：研究區(qū)內(nèi)牛蹄塘組黑色頁(yè)巖脆性礦物豐富，在平面上表現(xiàn)為南西高—北東低的分布。黏土礦物演化程度高，缺乏蒙皂石等膨脹性黏土礦物，影響頁(yè)巖氣的吸附量。

圖5 湘西北地區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)

4.2 儲(chǔ)滲特征

本次研究應(yīng)用的測(cè)試方法為掃描電鏡和壓汞測(cè)試，目的是通過(guò)掃描電鏡揭示出巖石內(nèi)部的孔喉微觀特征；通過(guò)壓汞實(shí)驗(yàn)研究巖石的毛管壓力及有效孔滲。在研究區(qū)共取得6塊樣品，僅有1塊樣品局部見少量溶蝕微孔等。圖6所示為掃描電鏡下頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)。從圖6可見：樣品孔徑小于2 μm，巖石結(jié)構(gòu)致密，溶蝕微孔極不發(fā)育，僅零星分布，連通性較差，面孔率小。

圖6頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)的掃描電鏡成像

圖7所示為牛蹄塘組樣品壓汞測(cè)試曲線。由圖7可見：實(shí)驗(yàn)測(cè)得的鉆孔巖樣孔隙體積為(63~143)×10?3cm3，孔隙度比較小，為1%~2%，滲透率為(0.001~ 0.034)×10?3μm2。由于注汞量未達(dá)到孔隙體積的50%，故沒(méi)有中值壓力；其排驅(qū)壓力比較大，為4~14 MPa，進(jìn)汞迂曲度為0.10~0.34，退汞迂曲度為0.02~0.30，最大孔喉半徑為0.05~0.15 μm，平均孔喉半徑為0.019~0.024 μm；分選系數(shù)為0.006~0.022，結(jié)構(gòu)系數(shù)為0.07~0.50；孔隙不發(fā)育，連通性較差。

圖7 牛蹄塘組樣品壓汞測(cè)試曲線

由掃描電鏡和壓汞測(cè)試分析結(jié)果可知：湘西北牛蹄塘組頁(yè)巖儲(chǔ)層物性較差。但結(jié)合儲(chǔ)層的礦物特征綜合判斷，由于儲(chǔ)層中的脆性礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，故可以通過(guò)后期的壓裂技術(shù)有利地改造儲(chǔ)層。

4.3 頁(yè)巖氣蓋層

由圖1所示湘西北區(qū)域構(gòu)造剖面可見：下寒武統(tǒng)—中奧陶統(tǒng)的上覆地層上奧陶統(tǒng)—下志留統(tǒng)僅在桑植石門復(fù)向斜區(qū)域內(nèi)連續(xù)分布，在宜都—鶴峰復(fù)背斜區(qū)內(nèi)大多已出露地表，頁(yè)巖氣封蓋和保存條件較差。受保靖—慈利深大斷裂影響，牛蹄塘組泥頁(yè)巖為源巖的頁(yè)巖氣基本上散溢。在桑植－石門復(fù)向斜一帶，以石門楊家坪剖面為例，下寒武統(tǒng)地層厚度為927 m，其中蓋層厚度666 m(泥巖541 m，碳酸鹽巖125 m)，最大單層厚度162 m，連續(xù)厚度220 m[22]。平面上，下寒武統(tǒng)蓋層普遍大于400 m，且向北、向西蓋層厚度不斷增大。由此可以看出：下寒武統(tǒng)區(qū)域蓋層不但遮擋能力強(qiáng)，而且厚度較大，基本連續(xù)分布，埋藏深，對(duì)其上地表能起隔擋作用，同時(shí)對(duì)其下油氣層起到保護(hù)作用，是有效的區(qū)域蓋層。

5 資源量預(yù)測(cè)

湘西北地區(qū)是低程度研究區(qū)，因此，選用地質(zhì)類比法對(duì)研究區(qū)進(jìn)行資源量預(yù)測(cè)。頁(yè)巖氣地質(zhì)評(píng)價(jià)系數(shù)的主控因素為源巖有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)((TOC))、熱成熟度(o)、分布面積、產(chǎn)層厚度、埋深、氣體成因及類型、巖性和沉積環(huán)境、原始?jí)毫蜏囟鹊萚23]。本文選定沃斯堡盆地Barnett頁(yè)巖作為標(biāo)準(zhǔn)區(qū)。根據(jù)頁(yè)巖氣成藏條件選定的16項(xiàng)評(píng)價(jià)參數(shù)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)與類比區(qū)的頁(yè)巖進(jìn)行地質(zhì)類比評(píng)分。表2所示為湘西北下寒武統(tǒng)牛蹄塘組頁(yè)巖與美國(guó)Barnett頁(yè)巖系統(tǒng)主要地質(zhì)地化參數(shù)對(duì)比。由表2可見：標(biāo)準(zhǔn)區(qū)沃斯堡盆地Barnett頁(yè)巖地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)得分為0.094；評(píng)價(jià)區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組頁(yè)巖的地質(zhì)條件(評(píng)價(jià)參數(shù))的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)得分為0.052。本次計(jì)算將(TOC)＞0.5%且厚度＞30 m的頁(yè)巖發(fā)育地區(qū)作為頁(yè)巖有效面積。參照標(biāo)準(zhǔn)區(qū)頁(yè)巖的資源豐度區(qū)間(3.28~4.37)×108m3/km2及牛蹄塘組頁(yè)巖厚度，計(jì)算評(píng)價(jià)區(qū)頁(yè)巖氣地質(zhì)資源量為(2.54~3.38)×1012m3。

表2 湘西北下寒武統(tǒng)牛蹄塘組頁(yè)巖與美國(guó)Barnett頁(yè)巖系統(tǒng)主要地質(zhì)地化參數(shù)對(duì)比

6 有利成藏區(qū)帶優(yōu)選

本次頁(yè)巖氣有利成藏區(qū)帶優(yōu)選主要考慮黑色頁(yè)巖中總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.5%，o為1.0%~4%，埋深為200~4 000 m，有效厚度大于30 m的頁(yè)巖發(fā)育區(qū)。圖8所示為湘西北地區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組頁(yè)巖氣有利成藏區(qū)帶評(píng)價(jià)圖。從圖8可見：花垣—保靖—永順及龍山茨巖塘一帶，其下寒武統(tǒng)牛蹄塘組頁(yè)巖厚度為90~240 m，有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%~2.5%，有機(jī)質(zhì)成熟度o為2.5%~3.5%，儲(chǔ)蓋條件相對(duì)較好，可作為頁(yè)巖氣勘探的有利區(qū)帶；溫塘—大庸—慈利周邊下寒武統(tǒng)牛蹄塘組頁(yè)巖有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸升高，為0.70%~ 9.16%；有機(jī)質(zhì)成熟度o為2.5%~4.0%，埋藏深度在4 000 m內(nèi)，脆性礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為54.45%~93.25%，蓋層厚度普遍大于400 m，是頁(yè)巖氣生成的目標(biāo)區(qū)帶。在桑植—石門復(fù)向斜南翼，常德拾柴坡剖面中牛蹄塘組頁(yè)巖有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低都達(dá)到16.72%，最高為23.25%，o為2.32%~3.06%，黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.73%~27.61%，表明該地區(qū)具有形成頁(yè)巖氣藏的巨大潛力，為頁(yè)巖氣勘探遠(yuǎn)景區(qū)。

7 結(jié)論

1) 湘西北下寒武統(tǒng)牛蹄塘組全區(qū)發(fā)育，巖性以含碳質(zhì)頁(yè)巖和硅質(zhì)頁(yè)巖為主的黑色巖系。有機(jī)碳質(zhì)量發(fā)數(shù)高，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ和Ⅱ1型為主。

2) 研究區(qū)內(nèi)黑色頁(yè)巖TOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)自西南向北東方向逐漸增加，可以分為2個(gè)演化區(qū)帶。大庸及三岔地區(qū)的下寒武統(tǒng)黑色頁(yè)巖的鏡質(zhì)體反射率分別為 4.2%和3.2%，慈利南山坪黑色頁(yè)巖鏡質(zhì)體反射率為2.7%，為高熱演化區(qū)。吉首—永順—龍山一帶成熟度普遍小于2.5%，局部地區(qū)小于2%，為低熱演化區(qū)。

3) 研究區(qū)內(nèi)脆性礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)由北東方向至西南增加，正好與TOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)的分布規(guī)律相反。

4) 研究區(qū)內(nèi)頁(yè)巖結(jié)構(gòu)致密，溶蝕微孔極不發(fā)育，僅零星分布，連通性較差，面孔率小?？紫抖葹?%~2%，滲透率為(0.001~0.034)×10?3μm2。

5) 桑植－石門復(fù)向斜一帶下寒武統(tǒng)蓋層普遍厚度大于400 m，且向北、向西蓋層厚度不斷增大，遮蓋能力強(qiáng)，厚度較大，基本連續(xù)分布，埋藏深，是有效的區(qū)域蓋層。

6) 湘西北地區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組頁(yè)巖氣的資源量為(2.54~3.38)×1012m3。綜合各項(xiàng)地質(zhì)條件，指出溫塘—大庸—慈利一帶為頁(yè)巖氣勘探目標(biāo)區(qū)，花垣—保靖—永順及龍山茨巖塘一帶為勘探有利區(qū)，桑植—石門復(fù)向斜南翼為勘探遠(yuǎn)景區(qū)。

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Geological conditions and favorable exploration zones of shale gas in Niutitang Formation at northwest Hunan

ZHANG Linting, GUO Jianhua, JIAO Peng, SHU Chutian, LI Jie

(School of Geosciences and Environmental Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)

Based on outcrops observation and samples test on black shale from lower Cambrian in northwest Hunan, the parameters such as distribution of black shale, lithologic character, organic matter type, organic carbon content, shale maturity, mineral characteristics of reservoir and characteristics of shale gas caprocks were evaluated. The geologic analogy method was applied to evaluate geological parameters in the studied area. The results show that the shale in this area has large thickness, distribution stability, high content of organic carbon, high maturity, high contents of brittle minerals, good reservoiring and capping conditions, and it is dominated byⅠand Ⅱ1type organic matter. The shale in the studied area is similar to Barnett shale in Vossburg Base. The geological risk score from Niutitang Formation of lower Cambrian is 0.052. The shale gas resource of shale from Niutitang Formation of lower Cambrian is (2.54?3.38)×1012m3by specific calculation. Wentang—Dayong—Cili is the target zone of shale gas, while Huayuan—Baojing—Yongshun and Ciyantang of Longshan are the favorable exploration area. The south wing of Sangzhi—Shimen synclinorium is regarded as the prospect area.

northwestern Hunan; lower Cambrian; shale gas; geological conditions; geologic analogy method; favorable reservoir zones

10.11817/j.issn.1672-7207.2015.05.020

TE112

A

1672?7207(2015)05?1715?08

2014?10?29；

2014?12?12

湖南省國(guó)土資源廳軟科學(xué)計(jì)劃項(xiàng)目(2010-12)；湖南省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(12JJ4036) (Project(2010-12) by the Department of Land and Resources of Soft Science Plan of Hunan Province; Project(12JJ4036) supported by the Natural Science Foundation of Hunan Province)

郭建華，教授，博士生導(dǎo)師，從事層序地層學(xué)及儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)研究；E-mail: gjh796@csu.edu.cn

(編輯 陳燦華)