貴州威寧-水城下石炭統舊司組頁巖氣勘查前景分析

2015-02-22 17:47:56明方平田維江

地球 2015年11期

■明方平田維江

（貴州煤礦地質工程咨詢與地質環境監測中心貴州貴陽 550081）

■明方平田維江

（貴州煤礦地質工程咨詢與地質環境監測中心貴州貴陽 550081）

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

舊司組頁巖氣賦存特征勘查前景

1 地質概況

根據《黔西南地區頁巖氣資源調查評價報告》，區內下石炭統舊司組為主要含氣層段。

舊司組（C1j）為灰、深灰、灰黑色中～厚層狀灰巖、泥灰巖、白云質灰巖、泥質粉砂巖、粉砂質泥巖、泥巖、頁巖，頁巖水平層理發育，含鐵錳質結核，北西部下部夾1～7層薄煤層。組厚0～992m，一般300～400m。

區域構造屬上揚子陸塊畢節弧形構造區、六盤水復雜變形區。區內構造線主體為北西向，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。縱觀整個地區的構造地質背景和構造形態特征，該區以擠壓變形為主，兼有走滑的性質

2 頁巖氣含氣特征分析

根據《黔西南地區頁巖氣資源調查評價報告>及區內相關頁巖氣調查井資料，本區頁巖氣賦存特征如下：

2.1 含氣頁巖分布規律

區內舊司組富有機質頁巖厚度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，往區塊東北部方向，富有機質頁巖厚度逐漸變薄，厚度小于50m，至區塊東北部缺失。

2.2 含氣頁巖埋深

埋深小（3000m以淺）的區域，主要位于區塊北部和中部，即向斜（爐山、二塘、大河邊和格目底）兩翼石炭系～中二疊統地層覆蓋區，多位于背斜（珠市河、威水）核部及兩翼，區內及周邊頁巖氣調查井和發現井鉆探揭示舊司組底界深度：威頁1井829.50m、鐘山德塢發現1井大于1897m、水城紅橋發現2井2020m、水頁1井668.76m。埋深大（3000m以深）的區域，主要位于向斜（二塘、大河邊和格目底）核部上二疊統地層覆蓋的區域，埋藏深度在3000～4500m之間。區內二塘、大河邊、格目底向斜核部三疊系、侏羅系地層覆蓋區，埋藏深度一般大于4500m。

整體上，區內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，顯示其受后期構造影響和制約明顯，受水城古斷裂及構造擠壓作用的影響，向斜軸部埋深較大，一般埋深超過3000m，埋深小的區域呈帶狀展布為主。

2.3 含氣頁巖有機地球化學特征

區內下石炭統舊司組頁巖的TI值在-13～84之間，有機質類型以Ⅱ1型和Ⅱ2型為主，并出現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。威水區塊舊司組富有機質頁巖有機碳含量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%，區域西北部威頁1井TOC值為0.83%，區外南部水頁1井TOC值為0.74%，該線以南大片區域，TOC值大于1.00%，主體分布在1.00%～1.69%之間，TOC高值區（≥1.50%）位于南部威水背斜核部及附近，呈現南高北低的特點。有機碳含量平面分布主要與水城古斷裂所產生的威寧-水城北西向坳陷槽有關。

機質成熟度在2.00%～3.00%之間，有45%的樣品有機質成熟度在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，往西南部有機質熱演化有所降低。對比美國的頁巖氣勘探經驗，區塊下石炭統舊司組頁巖具有較好的生烴潛力。

2.4 含氣頁巖儲層特征

富有機質頁巖巖石礦物學特點：下石炭統舊司組富有機質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。

富有機質頁巖儲集物性特征：石炭統舊司組富有機質頁巖密度在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場解吸氣量。舊司組下段富有機質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～上二疊統地層覆蓋區，呈北西向帶狀區域，舊司組地處濱淺海沼澤相區中心地帶，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，初步證實區內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、有機質成熟度等數據，將頁巖氣勘查區域確定為：南界大致以格目底向斜南西翼二疊系上下統分界線，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、西側至區塊探礦權界線，面積約944km2。

4 資源量概算

結合黔西南地區頁巖氣資源調查評價采用的頁巖氣資源評價方法-概率體積法，利用本區塊目的層系頁巖分布面積、厚度、埋深、總含氣量等參數，對區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、有機質成熟度等數據，根據頁巖氣資源遠景區選區參考標準，勘查區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內下石炭統舊司組頁巖氣有利區地質資源量為（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。

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