貴州威寧-水城下石炭統(tǒng)舊司組頁巖氣勘查前景分析

■明方平 田維江

（貴州煤礦地質(zhì)工程咨詢與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中心 貴州貴陽 550081）

貴州威寧-水城下石炭統(tǒng)舊司組頁巖氣勘查前景分析

■明方平 田維江

（貴州煤礦地質(zhì)工程咨詢與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中心 貴州貴陽 550081）

威寧至水城含氣頁巖層系以下石炭統(tǒng)舊司組為主，本文根據(jù)以往頁巖氣調(diào)查工作獲取的頁巖氣有機碳、成熟度、含氣性重要等參數(shù)及構(gòu)造情況，確定本區(qū)頁巖氣勘查方向。

舊司組頁巖氣賦存特征勘查前景

1 地質(zhì)概況

根據(jù)《黔西南地區(qū)頁巖氣資源調(diào)查評價報告》，區(qū)內(nèi)下石炭統(tǒng)舊司組為主要含氣層段。

舊司組（C1j）為灰、深灰、灰黑色中～厚層狀灰?guī)r、泥灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、頁巖，頁巖水平層理發(fā)育，含鐵錳質(zhì)結(jié)核，北西部下部夾1～7層薄煤層。組厚0～992m，一般300～400m。

區(qū)域構(gòu)造屬上揚子陸塊畢節(jié)弧形構(gòu)造區(qū)、六盤水復雜變形區(qū)。區(qū)內(nèi)構(gòu)造線主體為北西向，主要褶皺有威水背斜、珠市河背斜、爐山向斜、二塘向斜和大河邊向斜，斷層多為壓扭性逆斷層，受水城斷裂控制。褶皺類型主要以隔檔式褶皺為主，背斜狹窄緊陡，向斜寬闊舒緩，亦可見隔槽式褶皺。縱觀整個地區(qū)的構(gòu)造地質(zhì)背景和構(gòu)造形態(tài)特征，該區(qū)以擠壓變形為主，兼有走滑的性質(zhì)

2 頁巖氣含氣特征分析

根據(jù) 《黔西南地區(qū)頁巖氣資源調(diào)查評價報告>及區(qū)內(nèi)相關頁巖氣調(diào)查井資料，本區(qū)頁巖氣賦存特征如下：

2.1 含氣頁巖分布規(guī)律

區(qū)內(nèi)舊司組富有機質(zhì)頁巖厚度0-119.0m（威寧六硐橋），水城、威寧一帶較大，威寧爐山-東風-猴場一線西南部，頁巖厚度大于100m；中部和東南部區(qū)域頁巖厚度多在50～100m之間，西北部的威頁1井揭示頁巖厚度64.0m，水頁1井揭示頁巖厚度13.97m，往區(qū)塊東北部方向，富有機質(zhì)頁巖厚度逐漸變薄，厚度小于50m，至區(qū)塊東北部缺失。

2.2 含氣頁巖埋深

埋深小（3000m以淺）的區(qū)域，主要位于區(qū)塊北部和中部，即向斜（爐山、二塘、大河邊和格目底）兩翼石炭系～中二疊統(tǒng)地層覆蓋區(qū)，多位于背斜（珠市河、威水）核部及兩翼，區(qū)內(nèi)及周邊頁巖氣調(diào)查井和發(fā)現(xiàn)井鉆探揭示舊司組底界深度：威頁1井829.50m、鐘山德塢發(fā)現(xiàn)1井大于1897m、水城紅橋發(fā)現(xiàn)2井2020m、水頁1井668.76m。埋深大（3000m以深）的區(qū)域，主要位于向斜（二塘、大河邊和格目底）核部上二疊統(tǒng)地層覆蓋的區(qū)域，埋藏深度在3000～4500m之間。區(qū)內(nèi)二塘、大河邊、格目底向斜核部三疊系、侏羅系地層覆蓋區(qū)，埋藏深度一般大于4500m。

整體上，區(qū)內(nèi)舊司組的埋深線展布方向以北西向為主，在向斜軸部附近埋深較大，顯示其受后期構(gòu)造影響和制約明顯，受水城古斷裂及構(gòu)造擠壓作用的影響，向斜軸部埋深較大，一般埋深超過3000m，埋深小的區(qū)域呈帶狀展布為主。

2.3 含氣頁巖有機地球化學特征

區(qū)內(nèi)下石炭統(tǒng)舊司組頁巖的TI值在-13～84之間，有機質(zhì)類型以Ⅱ1型和Ⅱ2型為主，并出現(xiàn)Ⅲ型和Ⅰ型；頁巖干酪根碳同位素值δ13C分布在-40.0‰～15.1‰之間，平均-28.2‰。

舊司組頁巖有機碳含量（TOC）0.80%～2.00%之間，有56%的樣品有機碳含量在1.00%～2.00%之間。威水區(qū)塊舊司組富有機質(zhì)頁巖有機碳含量TOC值在0.83%（威頁1井）～1.69%（威寧南屯）之間，在平面上，威寧鹽倉、水城木果一線以北TOC值小于1.00%，區(qū)域西北部威頁1井TOC值為0.83%，區(qū)外南部水頁1井TOC值為0.74%，該線以南大片區(qū)域，TOC值大于1.00%，主體分布在1.00%～1.69%之間，TOC高值區(qū)（≥1.50%）位于南部威水背斜核部及附近，呈現(xiàn)南高北低的特點。有機碳含量平面分布主要與水城古斷裂所產(chǎn)生的威寧-水城北西向坳陷槽有關。

機質(zhì)成熟度在2.00%～3.00%之間，有45%的樣品有機質(zhì)成熟度在2.00%～3.00%之間。西北部威頁1井Ro值為2.95%，中部北西向威寧-水城間多在2.00%～3.00%之間，往西南部有機質(zhì)熱演化有所降低。對比美國的頁巖氣勘探經(jīng)驗，區(qū)塊下石炭統(tǒng)舊司組頁巖具有較好的生烴潛力。

2.4 含氣頁巖儲層特征

富有機質(zhì)頁巖巖石礦物學特點：下石炭統(tǒng)舊司組富有機質(zhì)頁巖巖礦物成分以石英含量最高，其次為粘土礦物，含有部分碳酸鹽礦物，長石、鐵礦物和石膏含量較低。脆性礦物總體含量大于40%，具有較好破裂潛力。

富有機質(zhì)頁巖儲集物性特征：石炭統(tǒng)舊司組富有機質(zhì)頁巖密度在2.05～2.72g/cm3之間，平均2.61g/cm3；孔隙度在1.67%～3.76%之間，平均2.69%，滲透率為0.0013～0.1900mD，平均為0.0191mD。

巖石力學特征：舊司組富有機質(zhì)頁巖抗壓強度在 3.72～202.91MPa之間，抗拉強度在1.08～110.12MPa之間，彈性模量在12.49×103～25.90×103MPa之間，泊松比在0.22～0.26之間，含水率在0.02%～1.61%之間。

2.5 含氣頁巖含氣性

威頁1井分析了舊司組含氣頁巖的等溫吸附特征和現(xiàn)場解吸氣量。舊司組下段富有機質(zhì)頁巖模擬最大吸附能力為4.80m3/t，總含氣量在 0.140～0.659m3/t之間，在井深 700.59～765.06m，偽厚64.47m，總含氣量0.376～0.659m3/t，平均0.527m3/t，

水頁1井資料：總含氣量在0.091～1.029m3/t之間，在井深600m以下總含氣量在0.512～1.029m3/t之間，平均0.744m3/t。

由此推斷，在區(qū)塊南部威水背斜及中部威水背斜東北翼、爐山向斜、二塘向斜、大河邊向斜南端石炭系～上二疊統(tǒng)地層覆蓋區(qū)，呈北西向帶狀區(qū)域，舊司組地處濱淺海沼澤相區(qū)中心地帶，頁巖有機碳含量較高，TOC值多在1.0～2.5%之間，推測在舊司組埋深超過1000m后頁巖含氣量約1.5～3.0m3/t，頁巖氣含量較大，初步證實區(qū)內(nèi)舊司組具有較好的頁巖氣勘查潛力。

3 勘查前景

威寧-水城間威水背斜、中部爐山向斜、二塘向斜和大河邊向斜一帶呈北西向帶狀分布。參考威頁1井、水頁1井舊司組頁巖含氣性及含氣頁巖厚度、目的層系底界埋藏深度、頁巖有機碳含量、有機質(zhì)成熟度等數(shù)據(jù)，將頁巖氣勘查區(qū)域確定為：南界大致以格目底向斜南西翼二疊系上下統(tǒng)分界線，北界大致以爐山向斜、二塘向斜北東翼二疊系上下統(tǒng)分界線和大河邊向斜南端二疊系與三疊系分界線為界，東側(cè)、西側(cè)至區(qū)塊探礦權(quán)界線，面積約944km2。

4 資源量概算

結(jié)合黔西南地區(qū)頁巖氣資源調(diào)查評價采用的頁巖氣資源評價方法-概率體積法，利用本區(qū)塊目的層系頁巖分布面積、厚度、埋深、總含氣量等參數(shù)，對區(qū)塊進行頁巖氣資源潛力分析。

參考威頁1井、水頁1井舊司組頁巖含氣性及勘查區(qū)含氣頁巖厚度、目的層系底界埋藏深度、頁巖有機碳含量、有機質(zhì)成熟度等數(shù)據(jù)，根據(jù)頁巖氣資源遠景區(qū)選區(qū)參考標準，勘查區(qū)含氣頁巖有機碳含量（TOC）＞1.5%，成熟度Ro≤4.0%，埋深500～4500m，泥頁巖厚度＞10m，總含氣量＞1.0m3/t，采用概率體積法初步預算區(qū)內(nèi)下石炭統(tǒng)舊司組頁巖氣有利區(qū)地質(zhì)資源量為（1397～3838）×108m3，在75%概率條件下為1903×108m3，25%概率條件下為3054×108m3，在50%概率條件下（期望值）為2056×108m3，頁巖氣資源豐度約為（2.3～3.0）× 108m3/km2。

通過收集區(qū)內(nèi)以往頁巖氣勘查資料，對威寧-水城勘查區(qū)舊司組含氣頁巖的含氣性賦存特征進行分析，確定頁巖氣勘查區(qū)域，初步估算勘查區(qū)頁巖氣資源量，為本區(qū)下一步頁巖氣工作勘查工作指明了方向。

表1 下石炭統(tǒng)舊司組頁巖氣有利區(qū)資源潛力評價參數(shù)分布

[1]唐顯貴，張本杰，高 為，等.黔西南地區(qū)頁巖氣資源調(diào)查評價 [R].貴州煤礦地質(zhì)工程咨詢與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中心，2013.9.

[2]江懷友，宋新民，安曉璇，等.世界頁巖氣資源與勘探開發(fā)技術(shù)綜述 [J].天然氣技術(shù)，2008，2（6）：26-30.

[3]國土資源部.頁巖氣資源潛力評價及選區(qū)規(guī)程 （試行） [S].2012.8.

圖4 東麗區(qū)SR-29開采井多年測溫曲線圖

4 結(jié)論

（1）研究區(qū)地溫場平面分布主要受到基地起伏形態(tài)和滄東斷裂的影響，蓋層平均地溫梯度高值區(qū)分布在滄東斷裂影響區(qū)域和潘莊凸起基巖淺埋區(qū)。

（2）地溫場垂向分布主要受到地層巖性的影響，總體上隨著地層深度的加深而增大，但是蓋層熱導率低，地溫梯度值大，地溫變化快；基巖地層熱導率高，地溫梯度小，溫度變化較小。

（3）研究區(qū)熱儲層的溫度目前并沒有受到地熱資源開采和尾水回灌明顯的影響，基本保持穩(wěn)定。

參考文獻

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P5[文獻碼]B

1000-405X（2015）-11-237-2

明方平（1968～），男，1988年畢業(yè)于贛州學校地質(zhì)找礦專業(yè)，工程師，研究方向為煤田地質(zhì)、煤層氣及頁巖氣調(diào)查。