徐云俊, 李慶飛, 葉熙, 魯慧麗, 賈丹

(1.中國石油杭州地質(zhì)研究院, 杭州 310023; 2.中國石油浙江油田公司, 杭州 310023)

煤系形成于海陸交互相、陸相沉積環(huán)境,處于沖積扇、三角洲、瀉湖-潮坪、河流-湖泊、濱岸等沉積體系,巖石類型豐富,組合關(guān)系多樣,垂向疊置關(guān)系多變,沉積具有明顯的旋回性,往往是一套含有煤層或煤線且具有成因聯(lián)系的沉積巖系。煤系烴源巖類型多,有煤層、碳質(zhì)泥頁巖、暗色泥巖等,生氣強度高,排氣效率高(當母質(zhì)成熟度為1.0%時可達75%)。煤層氣、煤系砂巖氣、煤系頁巖氣“三氣”共生,在天然氣成藏規(guī)律方面有其獨特性,秦勇[1-2]對煤系氣共生成藏作用進行了系統(tǒng)研究,其所提出的共生共探與共采理論指導(dǎo)了鄂爾多斯盆地東緣、滇東黔西、河北省邯邢地區(qū)、湘中、湘東南等地區(qū)地質(zhì)研究與評價工作[3-8],歐陽永林等[9]強調(diào)了沉積相、封閉體系對煤系氣成藏的控制作用,此外,鄂爾多斯盆地東部二疊系山西組[10],貴州石炭系舊司組[11]、豫東的淺埋藏煤系(通常<1 700 m)[12],也引起相關(guān)學(xué)者的高度關(guān)注。鉆探證實,黔西南XY-1井龍?zhí)督M煤系含氣量介于1.25～ 4.24 m3/t,平均2.37 m3/t[13],沁水盆地Y1井太原組煤系含氣量可達4.41 m3/t[14],文獻[15]就伊陜斜坡北部煤系氣的賦存特征開展系統(tǒng)研究;文獻[16]認為神府地區(qū)上古生界煤系地層垂向疊置發(fā)育,源內(nèi)聚集為主;文獻[17]認為川東地區(qū)龍?zhí)督M煤系厚度大,分布范圍廣,有機質(zhì)豐度高,有機質(zhì)熱演化程度適中,生烴強度大;文獻[18]在淮南潘謝礦區(qū)石盒子組煤系氣儲層孔隙結(jié)構(gòu)研究基礎(chǔ)上,評價其主控因素;文獻[19]在冀中坳陷東北部石炭系-二疊系煤系評價中,對保存條件進行了專題研究。前述勘探成果和理論認識,為煤系氣的進一步深度勘探,提供了成功實例,奠定了一定的理論基礎(chǔ)。

現(xiàn)通過野外地質(zhì)路線調(diào)查、剖面點觀察、鉆井巖芯描述,明確以濱海沼澤相沉積為主體,以野外地質(zhì)調(diào)查成果和豐富的樣品分析化驗等資料為基礎(chǔ),提出以龍?zhí)督M(P2l)濱海沼澤相煤系氣勘探為重點,系統(tǒng)總結(jié)、提煉濱海沼澤相煤系氣源儲層特征,提出有利成藏地質(zhì)條件,并以含油氣系統(tǒng)理論為指導(dǎo),總結(jié)其成藏規(guī)律,估算資源量,指出有利富集區(qū)。

1 地質(zhì)條件

郴州地區(qū)大地構(gòu)造上位于華南板塊的華南加里東褶皺帶東北部,屬于攸蘭斷坳中南部的郴耒凹陷。經(jīng)歷了加里東期華南揚子板塊與華夏板塊之間的贛湘桂大陸邊緣、海西-印支期板內(nèi)拗陷、印支-喜馬拉雅期板內(nèi)活化3個構(gòu)造階段,構(gòu)造格局整體呈NE向展布,如圖1研究區(qū)地質(zhì)地理圖所示。自中泥盆世-中三疊世沉積了厚度超過4 km的碳酸鹽巖夾碎屑巖地層,煤系主要發(fā)育于下石炭統(tǒng)測水組(C1d2)、上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M(P2l)、上三疊統(tǒng)一心亭組(T3yx),其中,龍?zhí)督M(P2l)在區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育,具備天然氣聚集條件,引起學(xué)者重視,對其沉積相開展較多的科學(xué)研究,朱林英等[20]、肖金成等[21]、牛雅莉等[22]、王善博[23]認為是濱海三角洲相和潮坪相,曹濤濤等[24]認為是海陸過渡相,錢勁等[25]、曹暉等[26]認為是濱海盆地相或者淺海陸棚相,馬若龍[27]、徐猛[28]、徐昉昊等[29]大部分學(xué)者認為是濱海沼澤相。

郴州地區(qū)地層沉積比較齊全,新元古界震旦系、下古生界寒武系,上古生界泥盆系、石炭系、二疊系,中生界三疊系、侏羅系、白堊系,新生界第四系均有沉積,缺失奧陶系、志留系、第三系?？v向上構(gòu)成三套煤系含氣生儲蓋組合,有石炭系測水組-梓門橋組生儲蓋組合,有二疊系龍?zhí)督M-大隆組生儲蓋組合、三疊系一心亭組-下侏羅統(tǒng)生儲蓋組合[20-21,24]。

圖2所示為郴州地區(qū)地層發(fā)育與煤系生儲蓋組合特征,研究認為龍?zhí)督M成藏條件最優(yōu),故以其作為目的層進行煤系氣地質(zhì)與成藏研究。

圖2 郴州地區(qū)地層與煤系生儲蓋組合Fig.2 Stratigraphic and coal measures source reservoir cap rock assemblage in Chenzhou area

1.1 地層與沉積相

1.1.1 地層巖性與沉積相

晚二疊世,東側(cè)羅霄古陸、西南部九嶷古陸進一步隆升,范圍逐步擴大,裂陷作用增強,形成了耒陽、永興地區(qū)較深水凹陷,使得郴州地區(qū)成為聚煤中心,龍?zhí)督M沉積具有明顯的濱海沼澤特征[27-29]。

龍?zhí)督M沉積時期,發(fā)生大規(guī)模海退,水體快速變淺成為沼澤,聚煤作用主要發(fā)生于濱海沼澤帶。本期,南部的耒陽、永興、桂陽地區(qū),為濱海沼澤相區(qū),西北部的祁東、衡陽地區(qū),亦為濱海沼澤相區(qū),水體淺而范圍廣,植物等生物來源豐富,下部巖性主要為灰色、灰黃色、淺灰色砂質(zhì)頁巖、粉砂巖、砂巖、泥巖不等厚互層,上部巖性主要為深灰色、灰黑色砂質(zhì)頁巖、粉砂巖、碳質(zhì)頁巖為主,夾煤層,煤層3～12層,單層厚度0.5～2.0 m。

在東北部的攸縣、安仁地區(qū),靠近古陸,有河流流入,發(fā)育河流沼澤相,砂質(zhì)含量增加,下部巖性主要為淺灰色、灰色細-粉砂巖、砂質(zhì)頁巖,上部巖性主要為深灰色、灰黑色粉砂巖、砂質(zhì)頁巖、碳質(zhì)頁巖,夾煤線,含煤4～5層,單層厚度0.4～1.87 m。

沿羅霄古陸、九嶷古陸邊緣,環(huán)繞發(fā)育濱岸沼澤帶,有炎陵-資興-沙田濱岸沼澤帶、道縣-白果-塔山-嘉禾濱岸沼澤帶,受陸源供給影響,陸源碎屑巖增多,巖性以深灰色、灰紫色砂質(zhì)頁巖、泥質(zhì)頁巖、粉砂巖為主,局部含煤,圖3、圖4所示為郴州地區(qū)龍?zhí)督M沉積相與地層展布特征。

1.1.2 地層的縱橫向展布

早二疊世初期,海水初步退出,部分地區(qū)遭受剝蝕,龍?zhí)对缙?海水退出擴大,出現(xiàn)了一套含海陸混生生物化石的砂質(zhì)頁巖含煤沉積。根據(jù)野外地質(zhì)剖面、鉆井剖面,編制了圖4所示的南北向延展的二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M地層對比圖。從北部攸縣廣黃→永興塘門口→高試1井→永興街洞→魯塘石墨隊→靈武杉木沖→田試1井,下段厚度從210 m→120 m→34 m→490 m→180 m→70 m→160 m,厚度變化較大,中部地區(qū)沉積厚度略大,為490 m,含煤層1～2層,且煤質(zhì)差,處于濱海沼澤初期,海水剛剛開始退出,巖性仍以淺色碳酸鹽巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂質(zhì)頁巖為主。上段厚度從550 m→320 m→320 m→315 m→180 m→200 m→380 m,厚度變化較大,具有“北部厚,中部薄,南部厚”的特點,為濱海沼澤的興盛期,海水大范圍退出,受古地貌影響,形成一系列的海灣、沼澤,巖性組合變化較大。

縱向上可分為上、下兩段,下段含煤少,主要以淺灰色、灰綠色、黃灰色黏土質(zhì)、粉砂質(zhì)、碳質(zhì)、硅質(zhì)頁巖與淺色砂巖、粉砂巖或砂頁巖互層,地層厚度200～759 m。上段含煤多,主要為灰黑色、深灰色砂質(zhì)頁巖,石英砂巖、粉砂巖、碳質(zhì)頁巖夾菱鐵礦薄層與黃鐵礦結(jié)核,含煤3～12層,可采煤層2～6層,單層厚度一般為0.5～1.8 m,地層厚度95～301 m。橫向上厚度、巖性變化較大,中部耒陽-郴州-宜章一帶,沉積厚度較大,一般為818～915 m,往西、往東分別呈減薄趨勢,往東至汝城減薄為178 m,往西至祁陽減薄為210 m。圖5所示為郴州地區(qū)龍?zhí)督M厚度分布特征。

圖5 郴州地區(qū)龍?zhí)督M等厚圖Fig.5 Isopach map of Longtan Formation in Chenzhou area

在資興地區(qū),下段巖性為灰綠色、黃褐色薄層-厚層細粒至中粒石英砂巖與粉砂質(zhì)頁巖互層,綠灰色薄層至中層狀粉砂質(zhì)頁巖、粉砂巖、泥巖夾煤線,水平層理發(fā)育,產(chǎn)腹足類等動物化石和單網(wǎng)羊齒等植物化石,厚度150～630 m。上段可劃分為上、中、下3個含煤帶,產(chǎn)腹足類等動物化石和基縮焦羊齒、大羽羊齒等植物化石,厚度95～300 m。下含煤帶,巖性為淺灰色、灰白色中厚至厚層狀長石石英砂巖、砂質(zhì)頁巖、粉砂巖、頁巖互層,含煤2～11層,主要可采煤層1層,可采煤層2層,余者均為局部可采或者不可采。中含煤帶,上部巖性為灰黑色至黑色薄層狀含菱鐵質(zhì)結(jié)核頁巖及砂質(zhì)頁巖,下部為灰白色厚層中-細粒石英砂巖及砂質(zhì)頁巖,含煤1～5層,有1～3個局部可采。上含煤帶,巖性為深灰色、灰色薄層細粒石英砂巖、粉砂巖,次為砂質(zhì)頁巖、頁巖,含煤1～4層,僅1層局部可采。

在宜章-汝城地區(qū),下段巖性為灰色頁巖、砂質(zhì)頁巖、石英砂巖互層,含煤線,不可采,厚度300～400 m。上段可分為上、中、下3個部分,地層厚度300～400 m。上部巖性為黑色頁巖、砂質(zhì)頁巖,夾薄層細砂巖,中部巖性為灰色、灰白色厚層狀石英砂巖、與灰黑色頁巖、砂質(zhì)頁巖互層,含煤3～4層,可采煤層2層,下部巖性為灰黑色頁巖、砂質(zhì)頁巖,含煤2～5層,可采煤層2～3層。

1.2 烴源巖條件

龍?zhí)督M暗色泥頁巖在郴州地區(qū)廣泛分布,具有相當?shù)暮穸取?jù)統(tǒng)計,累計厚度在100～700 m,平均厚度約200 m。東北部的攸縣-黃豐橋一帶烴源巖厚度最大可達372 m,中部的耒陽-安仁一帶烴源巖分布較好,一般在200 m以上,最厚處可達414 m,南部的宜章-郴州一帶烴源巖亦超過200 m,是進行煤系氣勘探的有利層位[22,30-32]。

1.2.1 有機碳

綜合野外地表和鉆孔取樣測試及前人研究[31-32]結(jié)果(表1),龍?zhí)督M泥頁巖的有機質(zhì)豐度較高,大部分樣品的有機碳含量(total organic carbon,TOC)≥2.0%,達到或超過富有機質(zhì)頁巖標準。

表1 龍?zhí)督M泥頁巖有機碳統(tǒng)計表[31-32]Table 1 Statistics of organic carbon in mud shale of Longtan Formation[31-32]

圖6所示為郴州地區(qū)龍?zhí)督M有機碳等值線特征,龍?zhí)督M泥頁巖的有機碳含量值均在0.5%以上,東北部的石峽-攸縣-茶陵一帶有機碳最高含量可達2.86%,平均含量1.0%以上。沉積的中心地帶耒陽-郴州-宜章一帶有機碳最高含量可達3.23%,平均含量2.0%以上。

圖6 郴州地區(qū)龍?zhí)督M有機碳等值線圖Fig.6 Organic carbon contour map of Longtan Formation in Chenzhou

1.2.2 有機質(zhì)類型

通過鏡下觀察干酪根的形態(tài)并統(tǒng)計不同組分所占比例,由此確定原始有機質(zhì)母質(zhì)類型。據(jù)龍?zhí)督M泥頁巖的干酪根顯微組分分析及前人研究[33-34]結(jié)果(表2),龍?zhí)督M煤系泥頁巖,腐泥組、鏡質(zhì)組含量相對較多,有機質(zhì)類型以Ⅱ型、Ⅲ型為主。

表2 龍?zhí)督M泥頁巖干酪根顯微組分鑒定結(jié)果表Table 2 Identification results of kerogen maceral in mud shale of Longtan Formation

綜合泥頁巖干酪根穩(wěn)定碳同位素測定及前人研究[28]結(jié)果(表3),龍?zhí)督M泥頁巖穩(wěn)定碳同位素(δ13C)主要集中在-24‰～-27.5‰,有機質(zhì)類型以Ⅱ型、Ⅲ型為主,與干酪根鏡下顯微組分的鑒定結(jié)果較為吻合。

表3 龍?zhí)督M穩(wěn)定碳同位素(δ13C)測定表Table 3 Determination of stable carbon isotope(δ13C) in Longtan Formation

1.2.3 鏡質(zhì)體反射率

烴源巖鏡質(zhì)體反射率(RO)反映烴源巖的熱演化程度,烴源巖的RO升高,表明烴源巖熱演化程度的升高,在地質(zhì)歷史時期生烴量、排烴量就會增加,有利于聚集成藏。綜合烴源巖鏡質(zhì)體反射率及前人研究[32]結(jié)果(表4),龍?zhí)督MRO均高于1.0%,存在兩個比較大的生烴中心,一個位于東北部的石峽-攸縣-茶陵一帶,RO均高于2.0%,顯示烴源巖目前處于過成熟干氣生成階段。另一個位于位于中部耒陽-郴州-宜章一帶,RO均高于2.0%,顯示烴源巖目前亦處于過成熟干氣生成階段,并具有較大的分布范圍。圖7所示為郴州地區(qū)龍?zhí)督MRO等值線特征。

表4 龍?zhí)督M鏡質(zhì)體反射率測定表Table 4 Measurement of vitrinite reflectance of Longtan Formation

圖7 郴州地區(qū)龍?zhí)督MRO等值線圖Fig.7 RO contour map of Longtan Formation in Chenzhou area

1.3 儲集體條件

從儲集層巖性、物性、礦物組成、脆性、微觀孔隙特征等方面進行評價。

1.3.1 巖性

據(jù)臨武縣金江鎮(zhèn)株木山村剖面觀察,龍?zhí)督M煤系以灰黑色、黑色煤巖、深灰色粉砂質(zhì)泥巖、灰色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖呈薄互層狀產(chǎn)出,煤巖具弱紋層結(jié)構(gòu)(圖8)。

1.3.2 物性

馬田礦區(qū)高試1井,950～980 m井段6#煤孔隙度1.41%～2.58%,滲透率0.004～0.168 mD,為Ⅲ類儲層。

梅田礦區(qū)田試1井,415～480 m井段12#煤系有效孔隙度3.2%,為Ⅱ類儲層。

永興縣桐子山井田ZK4504孔龍?zhí)督M頁巖孔隙度為1.42%～2.89%,平均2.01%,滲透率0.001 8～0.87 mD,為Ⅲ類儲層。

1.3.3 礦物組成與脆性

ZK4504井測試結(jié)果,龍?zhí)督M頁巖黏土礦物含量為29.0%～52.7%,黏土礦物中以伊利石為主(90%左右),石英含量為40.3%～63.0%,斜長石含量為2.0%～8.5%。從礦物成分來看,該套黑色頁巖系的脆性礦物含量48.3%～71.0%,脆性較高。另據(jù)野外剖面采集樣品實測及前人研究[29](表5)結(jié)果,龍?zhí)督M泥頁巖石英+長石+方解石+白云石含量47%～63%,也顯示較高的脆性。

表5 龍?zhí)督M泥頁巖礦物組分表Table 5 Mineral composition of Longtan Formation

1.3.4 儲集空間

前人研究表明[31,35-38],龍?zhí)督M泥頁巖儲集空間以納米孔為主,黏土礦物含量高,吸附性好。采集野外樣品,通過掃描電鏡觀察,發(fā)現(xiàn)賦存有晶間孔、“蜂窩狀”溶蝕孔等多種微觀孔隙(圖9)。

2 成藏特點

煤系地層盡管煤層較薄,以藕節(jié)狀、似層狀的形式存在,展布不連續(xù),但是薄煤層、煤線發(fā)育層數(shù)多,煤層間夾有不等厚的頁巖、泥巖、致密砂巖,構(gòu)成良好的生儲組合,煤層之間還發(fā)育厚層-塊狀的泥灰?guī)r、灰?guī)r,是良好的直接蓋層。煤層、暗色泥頁巖均具有較高的有機質(zhì)豐度,并在地質(zhì)歷史中多期生氣,具備煤系氣成藏的基本條件。

2.1 煤系中巖性組合關(guān)系

根據(jù)田試1井巖心,12#煤系的巖性組合如圖10所示,頂板為淺灰色致密砂巖,底板為灰色粉砂質(zhì)泥巖,厚度13.88 m。上部發(fā)育2層厚度20～30 cm的煤線,下部發(fā)育1層厚度40 cm的煤線,煤線之間夾數(shù)層灰黑色碳質(zhì)頁巖、頁巖、灰黑色泥巖、深灰色泥質(zhì)粉砂巖,構(gòu)成1個煤系沉積旋回。煤層、煤線的伽馬值120～160 API,聲波時差為350～400 μs/m,相對于剖面中的碳質(zhì)頁巖、泥巖、泥質(zhì)粉砂巖,顯示明顯的高值。

AC為聲波時差;GR為自然伽馬圖10 田試1井12#煤巖性組合圖Fig.10 Lithological combination diagram of 12# coal of well Tianshi1

煤系因沉積旋回的差異性,巖性組合關(guān)系亦豐富多樣。黑色煤層、暗色頁巖、泥巖是有效烴源巖,同時是有效儲層,鄰近的粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖也是有效儲層,可以聚集鄰近烴源層運移過來的氣體。因此,煤系中聚集的氣體,存在3種類型,第一類為煤層中生成、煤層中聚集成藏的天然氣,吸附態(tài)、游離態(tài)均有,第二類為頁巖中自生自儲的天然氣,以吸附態(tài)為主,第三類為鄰近烴源巖的自身不能生烴的粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖中聚集的天然氣,以游離態(tài)為主。

2.2 含氣性

田試1井,12#煤(442.69～442.92 m井段)氣測全烴最大值為25.41%,含氣量3.89 m3/t(平均),21#煤氣測全烴最大值為8.29%,含氣量為4.8 m3/t(平均)。

高試1井,6#煤,厚度6.8 m,氣測全烴最大值為35.42%,測試含氣量為11.52 m3/t(平均)。7#煤,厚度2.3 m,氣測全烴最大值為22.07%,測試含氣量為12.64～13.69 m3/t。

另據(jù)永興縣桐子山-新星井田ZK4504、ZK4703龍?zhí)督M5、6煤層含氣量測試,5煤層空氣干燥基含氣量7.31～30.92 m3/t,平均含氣量8.29 m3/t,6煤層空氣干燥基含氣量為5.90～32.74 m3/t,平均含氣量為11.15 m3/t。

ZK4504井龍?zhí)督M(井段339.59～747.59 m)暗色泥頁巖層解析氣含量一般大于0.5 m3/t,而且隨著深度的增加含氣量逐漸增高,含氣飽和度為85%～92%。

2.3 煤系生烴史

2.3.1 第1期

距今250 Ma,P2烴源巖在接受下三疊統(tǒng)大冶組沉積后,埋深接近200 m,地溫上升到100 ℃,RO上升至0.7%,烴源巖處于低熟生油階段。

2.3.2 第2期

距今201～145 Ma,經(jīng)歷印支后期的小幅剝蝕,P2烴源巖接受下、中侏羅統(tǒng)沉積后,埋深至4 000 m,地溫上升到140～160 ℃,RO上升至1.3%～1.5%,烴源巖處于成熟凝析氣生成階段。

2.3.3 第3期

距今145～66 Ma,經(jīng)歷J2短期抬升剝蝕,P2烴源巖接受了下、上白堊統(tǒng)沉積,厚度約2 100 m。烴源巖再次深埋,到K2末期,持續(xù)埋深至6 000 m,地溫上升到180～200 ℃,RO上升至2.2%,進入過成熟大量生氣階段(圖11)。

圖11 郴州地區(qū)P2l-P2l含氣系統(tǒng)分析圖Fig.11 Analysis of P2l-P2l gas bearing system in Chenzhou area

2.4 含氣系統(tǒng)分析

圖11所示為郴州地區(qū)P2l-P2l含氣系統(tǒng)分析。在郴州地區(qū),以P2l灰黑色砂質(zhì)頁巖、煤層為烴源巖,以P2l深灰色、灰黑色砂質(zhì)頁巖為儲層,構(gòu)成自生自儲性質(zhì)的P2l-P2l含氣系統(tǒng)。其頂板有長興組(P2c)灰?guī)r、泥灰?guī)r、下三疊統(tǒng)大冶組(T1d)泥灰?guī)r,底板有當沖組(P2d)硅質(zhì)頁巖、泥頁巖、下二疊統(tǒng)茅口組(P1m)灰?guī)r。

伴隨著兩期生氣高峰,系統(tǒng)存在兩期氣態(tài)烴成藏期,早期為早侏羅世,以形成凝析氣藏為主,晚期為晚白堊世,煤系烴源巖進入大量生氣階段,泥頁巖前期生烴的液態(tài)烴也裂解為天然氣,有效增加了天然氣的供給,形成一系列天然氣藏。在喜馬拉雅期,構(gòu)造活動劇烈,煤系氣藏的自生自儲特性以及廣覆式頂、底板的封蓋,避免了前期已形成氣藏的被破壞,保存概率大大增加,處于構(gòu)造平緩部位的氣藏,大部分得以保存。

3 有利區(qū)帶優(yōu)選

3.1 資源量估算

體積法適用于有一定勘探程度和認識程度的地區(qū),計算公式為

Q=0.01ShpC

(1)

式(1)中:Q為資源量;S為計算單元有效面積;h為有效厚度;ρ為巖石密度;C為含氣量。含氣面積為區(qū)內(nèi)泥頁巖覆蓋地區(qū),厚度取值為區(qū)內(nèi)有效烴源巖厚度,密度為烴源巖的巖石密度,含氣量為區(qū)內(nèi)煤層、泥頁巖的含氣量取值。煤層含氣量取自ZK4504井6煤層含氣量11.15 m3/t,頁巖含氣量取值湘頁1井龍?zhí)督M解析含氣量的極大值1.41 m3/t。計算結(jié)果如表6所示,煤層氣資源量38 339.3×108m3,頁巖氣資源量14 510.9×108m3,合計煤系氣資源量52 850.2×108m3。

表6 郴州地區(qū)煤系氣資源量計算結(jié)果表Table 6 Calculation results of coal measure gas resources in Chenzhou area

3.2 有利區(qū)帶優(yōu)選

以沉積相為底圖,疊合泥頁巖厚度、有機碳、Ro等值線圖,進行綜合評價,優(yōu)選了常寧-耒陽、靈武-宜章、攸縣-黃豐橋等3個有利區(qū),結(jié)果如圖12所示。整體評價認為,蓋層條件:下三疊統(tǒng)大冶組區(qū)域蓋層、下白堊統(tǒng)直接蓋層,大冶組巖性主要為泥灰?guī)r、泥頁巖,厚度大,下白堊統(tǒng)巖性主要為泥巖、泥灰?guī)r,厚度達1 000 m,盡管后期經(jīng)歷了喜馬拉雅期的構(gòu)造擠壓運動,由于蓋層厚度巨大、分布廣,良好的蓋層條件始終具備。儲層條件:煤層有一定的厚度,單層最大厚度6.8 m(馬田煤礦高試1井6#煤),泥頁巖較發(fā)育,厚度較大,一般超過200 m,脆性礦物以石英、長石為主,含量超過40%,白云石、方解石含量較低,從野外剖面以及樣品觀察,微孔隙、微裂縫發(fā)育,紋層結(jié)構(gòu)不發(fā)育,自生自儲性能受影響。氣源條件:烴源巖有機質(zhì)豐度較高,普遍高于1.0%,并且存在兩期生氣高峰期,能夠有效生氣、供氣。保存條件:儲層埋深1 000～3 000 m,生氣高峰期與儲層自儲耦合程度高,頂板為長興組厚層-巨厚層狀灰?guī)r、泥灰?guī)r,底板為當沖組硅質(zhì)頁巖、泥頁巖以及P1巨厚層狀灰?guī)r、泥灰?guī)r,保存條件具備。工作條件:勘探程度較低,無三維地震測網(wǎng),僅有零星探井以及煤礦礦井,地表地貌為低山丘陵、崗地,亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候,交通較發(fā)達,附近有國道、省道分布,縣道、鄉(xiāng)道亦能通到各村,零星分布有中小型水庫,有耒水、春陵水等河流流經(jīng)。

圖12 郴州地區(qū)龍?zhí)督M綜合評價圖Fig.12 Comprehensive evaluation map of Longtan Formation in Chenzhou area

常寧-耒陽有利區(qū):處于濱海沼澤沉積相帶,煤系較發(fā)育,泥頁巖分布并具有一定的厚度,一般為200～400 m,烴源巖的有機質(zhì)豐度較高,有機碳一般在2.0%以上,熱演化程度高,RO接近甚至超過2.0%,已達到生氣高峰,有充分的氣態(tài)烴來源與供給。

靈武-宜章有利區(qū):處于濱海沼澤沉積相帶,煤系較發(fā)育,泥頁巖分布并具有一定的厚度,一般為200～600 m,烴源巖的有機質(zhì)豐度較高,有機碳一般在3.0%以上,熱演化程度高,RO超過2.0%,有充分的氣態(tài)烴來源與供給。

攸縣-黃豐橋有利區(qū):處于河流沼澤相帶,煤系不發(fā)育,泥頁巖發(fā)育一般為400～600 m,烴源巖的有機質(zhì)豐度較高,有機碳一般在2.0%以上,熱演化程度高,RO超過2.0%,已達到生氣高峰,有充分的氣態(tài)烴來源與供給。

4 結(jié)論

在郴州地區(qū)龍?zhí)督M巖性組合、沉積相、縱橫向展布分析的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)研究了龍?zhí)督M煤系烴源巖的有機質(zhì)豐度、類型、熱演化程度、生氣期,以及礦物組成、脆性、物性、微觀儲集空間等地質(zhì)條件,結(jié)合煤系生烴史、含氣性等成藏要素,經(jīng)過綜合評價,得到以下結(jié)論。

(1)郴州地區(qū)龍?zhí)督M為濱海沼澤相沉積,下段含煤線少,上段含煤線多,煤層累計厚度0.25～18.98 m,泥頁巖累計厚度50～222.5 m,是一套良好的煤系烴源巖。

(2)龍?zhí)督M具有有機質(zhì)豐度高、熱演化程度高的特點,有機質(zhì)類型以Ⅱ型、Ⅲ型為主。

(3)煤系中發(fā)育有碳質(zhì)頁巖、煤層、煤線、暗色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、致密砂巖等多種巖石類型,脆性礦物含量高,微觀儲集空間發(fā)育,主要以晶間孔、溶蝕孔為主,存在早侏羅世、晚白堊世兩期生氣高峰及與其耦合的兩期氣藏。

(4)體積法計算煤系氣資源量為52 850.2×108m3,煤系含氣性較好,經(jīng)過綜合評價,常寧-耒陽、靈武-宜章地區(qū)是有利勘探區(qū)帶。

以地層巖性、沉積相分析為基礎(chǔ),綜合評價煤系的烴源巖、儲層地質(zhì)條件,研究確定煤系的生氣期、成藏期,估算資源量,優(yōu)選出有利勘探區(qū)帶,這一技術(shù)路線是濱海沼澤相煤系氣地質(zhì)與成藏評價的有效方法。既對郴州地區(qū)龍?zhí)督M煤系氣有利區(qū)帶優(yōu)選具有實用價值,又對該地區(qū)非常規(guī)天然氣勘探具有重要指導(dǎo)意義,發(fā)展、豐富了煤系氣地質(zhì)勘探的理論與認識,是煤系氣成藏地質(zhì)理論的有益補充。