鄒媛 尚永紅 張楠

摘 要：針對貴州地區(qū)頁巖氣成藏條件復(fù)雜的問題，以上奧陶統(tǒng)五峰龍馬溪組頁巖為研究對象，對貴州地區(qū)龍馬溪組海相頁巖氣成藏條件進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明：貴州地區(qū)五峰-龍馬溪組頁巖主要發(fā)育海相沉積，厚度約40-80m，埋深適中，基本不超過3000m；有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ—Ⅱ1型為主，有機(jī)碳量含量較高，有機(jī)質(zhì)成熟度適中，具備生氣能力；礦物成分以碎屑石英和黏土礦物為主，巖層脆性較大，儲集物性較好，具有較高的含氣量和吸附能力，具有良好的頁巖氣成藏條件。

關(guān)鍵詞：黔西北；頁巖氣；五峰-龍馬溪；成藏條件

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.074

0 引言

頁巖氣是指主體以吸附和游離兩種狀態(tài)同時賦存于具有自身生氣能力泥巖或頁巖地層層系中的天然氣聚集，作為一種新型的天然氣體資源，具有自生自儲、分布廣、埋藏淺、生產(chǎn)周期長等特點(diǎn)，是一種典型的低豐度、大規(guī)模，分布廣非常規(guī)天然氣資源。因?yàn)楸泵赖貐^(qū)頁巖氣資源的成功開發(fā)，使美國成功完成能源體系轉(zhuǎn)型，并從化石能源進(jìn)口國轉(zhuǎn)為出口國，并有希望在2020年前稱為全球最大石油天然氣出口國，這一成就使得世界各頁巖氣資源大國紛紛加大了對頁巖氣資源的勘探開發(fā)力度。近年，我國頁巖氣領(lǐng)域勘探開發(fā)研究成果豐富，均獲得重大發(fā)現(xiàn)，初步掌握頁巖氣壓裂技術(shù)，具有良好的前景。研究以四川盆地、鄂爾多斯盆地等重點(diǎn)區(qū)域?yàn)橹行?，向周緣地區(qū)逐步開展，在貴州、湖南、河南、山西等省份也已經(jīng)取得重要研究進(jìn)展，成為頁巖氣研究新熱點(diǎn)區(qū)域。貴州省地處四川盆地外緣，近年來頁巖氣資源研究成果較為突出。貴州省發(fā)育多套含氣頁巖層系，厚度大、范圍廣，具有形成大規(guī)模頁巖氣資源的基本地質(zhì)條件。2011年全國頁巖氣資源潛力評價結(jié)果表明，貴州省頁巖氣地質(zhì)資源量10.48萬億方，列全國第四位，頁巖氣資源巨大，是我國重要的頁巖氣遠(yuǎn)景區(qū)[1-3]。目前，貴州省實(shí)施頁巖氣調(diào)查井26余口，對全省范圍內(nèi)頁巖氣資源進(jìn)行了普查性研究，上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M、下二疊統(tǒng)梁山組、下石炭統(tǒng)打屋壩組、下志留統(tǒng)龍馬溪組、下寒武統(tǒng)牛蹄塘組均有不同程度頁巖氣資源發(fā)現(xiàn)，具有較好資源潛力和進(jìn)一步研究價值[2-3]。其中，上奧陶統(tǒng)五峰組-下志留統(tǒng)龍馬溪組下段的富含有機(jī)質(zhì)黑色頁巖，普遍被認(rèn)為是上揚(yáng)子地區(qū)最有利的頁巖氣研究對象。本文針對貴州地區(qū)上奧陶統(tǒng)五峰組-下志留統(tǒng)龍馬溪組潛質(zhì)頁巖層系地質(zhì)條件及資源成藏條件進(jìn)行系統(tǒng)分析，為后期開發(fā)生產(chǎn)提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

貴州地區(qū)位于華南板塊，橫跨揚(yáng)子陸塊和南華活動帶兩個大地構(gòu)造單元。其地質(zhì)構(gòu)造處于揚(yáng)子板塊中西部，發(fā)育大套海相沉積地層，是我國主要的海相沉積區(qū)。晚奧陶-早志留世龍馬溪期，由南往北主要發(fā)育潮坪相、淺海陸棚和深水陸棚相，早志留世龍馬溪期，海水由南向北海退，往南缺失龍馬溪組地層，北部在龍馬溪組底部普遍沉積一套富有機(jī)質(zhì)頁巖，總體由南往北為潮坪—淺水陸棚—深水陸棚沉積。

2 頁巖氣成藏條件

頁巖氣資源是主要的非常規(guī)天然氣資源的重要類型之一，其成藏條件較常規(guī)天然氣藏有所區(qū)別，泥頁巖即是生氣層也是儲氣層，因此，需要考慮生烴條件和儲集條件兩個主要方面，主要控制因素為有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)成熟度、有機(jī)質(zhì)泥頁巖厚度、巖石脆性、孔滲性等條件[4-5]。

2.1 泥頁巖發(fā)育

貴州省五峰-龍馬溪組泥頁巖層系主要分布在黔北、黔西北地區(qū)，厚度約為40-80m。黔中隆起在該段時期形成，導(dǎo)致部分區(qū)域沉積缺失，地層分布主要受到構(gòu)造作用和沉積作用的控制。埋深一般小于3000m，保存條件相對較好，且根據(jù)實(shí)際勘探結(jié)果，在埋深小于1000m時，頁巖保存條件仍較好，具有較大勘探價值。

2.2 有機(jī)地球化學(xué)條件

頁巖生氣條件的內(nèi)部主要控制因素為頁巖自身的地球化學(xué)指標(biāo)，也就是干酪根類型和顯微組分、有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)成熟度等。對泥頁巖層系的地球化學(xué)條件的評價體系，基本能夠借鑒于常規(guī)天然氣藏的烴源巖評價參數(shù)體系。有機(jī)質(zhì)類型決定了頁巖內(nèi)有機(jī)質(zhì)的生烴能力和生烴高峰，適合的有機(jī)質(zhì)類型是頁巖生氣的基礎(chǔ)；有機(jī)質(zhì)豐度的高低決定頁巖生烴能力的大小，與頁巖含氣量呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)關(guān)系，是決定頁巖含氣量多少的最為重要的因素之一，同時，有機(jī)質(zhì)內(nèi)部發(fā)育的有機(jī)質(zhì)孔的多少也與有機(jī)質(zhì)類型呈正相關(guān)關(guān)系，有機(jī)質(zhì)孔的發(fā)育能夠提高泥頁巖的吸附能力，改善泥頁巖的儲集性能；而有機(jī)質(zhì)成熟度則反映了有機(jī)質(zhì)的生烴階段，決定有機(jī)質(zhì)是否開始生烴，生烴速率的快慢，也是影響頁巖含氣量的重要地球化學(xué)因素之一，而有機(jī)質(zhì)成熟度也對泥頁巖的儲集性能有所影響，過高成熟度的有機(jī)質(zhì)，其內(nèi)部有機(jī)質(zhì)孔可能發(fā)生坍塌現(xiàn)象，不利于氣體賦存。

2.2.1 有機(jī)質(zhì)類型

根據(jù)干酪根鏡檢結(jié)果，五峰-龍馬溪組干酪根以腐泥組和殼質(zhì)組為主，干酪根類型指數(shù)和有機(jī)元素分析均表明，貴州地區(qū)五峰-龍馬溪組泥頁巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ型和Ⅱ1型為主。

2.2.2 有機(jī)質(zhì)豐度

有機(jī)質(zhì)豐度通常用TOC來表示，通過試驗(yàn)測試，龍馬溪組泥頁巖20個樣品的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，龍馬溪組泥頁巖TOC以1.0-2.0%為主，龍馬溪底部及五峰組發(fā)育一段高有機(jī)質(zhì)豐度段，TOC多大于3.0%。貴州省五峰-龍馬溪組泥頁巖整體有機(jī)質(zhì)豐度條件較好。

2.2.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

將瀝青反射率經(jīng)過計(jì)算后轉(zhuǎn)換為透鏡體反射率（Ro），用來評價其有機(jī)質(zhì)成熟度。五峰-龍馬溪組泥頁巖Ro多為1.5-3.5%，達(dá)到生氣階段，具備產(chǎn)氣能力。

2.3 頁巖儲集條件

2.3.1 巖礦組成

研究區(qū)五峰-龍馬溪組泥頁巖礦物組成以碎屑礦物和黏土礦物為主，碎屑礦物含量超過50%，黏土礦物含量約為40%，黏土礦物以伊利石和伊蒙混層為主，含有少量碳酸鹽巖礦物，巖石脆性較好，有利于裂縫發(fā)育。

2.3.2 儲集空間類型及孔滲

泥頁巖屬于低孔低滲的致密儲集層，有機(jī)質(zhì)對于泥頁巖儲集空間貢獻(xiàn)較大。貴州省五峰-龍馬溪組泥頁巖儲集空間類型以粒間孔、粒內(nèi)孔、溶蝕孔、有機(jī)質(zhì)孔和微裂縫為主，巖石密度適中，比表面較大，具有較好吸附性能，平均孔徑10-15nm左右，具有較好的儲集能力。結(jié)合巖石巖礦組成來看，五峰-龍馬溪組泥頁巖具有較好脆性，有利于后期壓裂開發(fā)的進(jìn)行，整體認(rèn)為其儲集條件較好。

3 頁巖含氣量特征

頁巖含氣量是反映頁巖勘探價值的直接參數(shù)，目前頁巖含氣量評價參數(shù)的主要獲得方法包括：現(xiàn)場解析法、等溫吸附法、測井解釋法等，其中，現(xiàn)場解析法能夠直接測得頁巖中實(shí)際的含氣量，為目前應(yīng)用最為廣泛的方法之一，等溫吸附法則能夠獲得頁巖的最大吸附量，能夠用來估算頁巖的總含氣量，其數(shù)值也具有重要意義。

貴州地區(qū)五峰-龍馬溪組泥頁巖含氣量整體較高，在龍馬溪組底部及五峰組出現(xiàn)含氣高峰，對收集的30個樣次的貴州地區(qū)五峰-龍馬溪組頁巖含氣量進(jìn)行分析，現(xiàn)場解吸含氣量最大值達(dá)到3.06m?/t，平均值達(dá)到0.76m?/t。等溫吸附實(shí)驗(yàn)反映其飽和吸附氣量約為2.0m?/t，最大值超過4.0m?/t，具有較好的含氣性和吸附能力。

4 結(jié)論

（1）貴州地區(qū)五峰-龍馬溪組頁巖主要發(fā)育海相沉積，厚度較大，礦物成分以碎屑石英和黏土礦物為主，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ—Ⅱ1型為主，有機(jī)碳量含量較高，儲集物性較好。具有較高的含氣量和吸附能力，具有良好的頁巖氣成藏條件，頁巖氣具備較大的勘探潛力。

（2）貴州省五峰-龍馬溪組頁巖具有較高的解吸含氣量，并有較高的吸附能力，具有良好的頁巖氣成藏條件，頁巖氣具備較大的勘探潛力。

參考文獻(xiàn)：

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