凱里—岑鞏地區下寒武統牛蹄塘組頁巖儲集特征

陳莉+劉小亮+龍俊菊+袁勝祥+吳興波+王章玲

摘 要：貴州岑鞏地區構造上主體位于上揚子板塊東南緣，發育海相有機質頁巖，頁巖氣資源豐富，尤其是下寒武統牛蹄塘組開采潛力大。本文以岑鞏區下寒武統牛蹄塘組黑色頁巖為研究對象，通過文獻檢索、野外地質調查、資料收集與整理等方法，對研究區內牛蹄塘組頁巖氣成藏特征進行系統研究，研究表明：其沉積環境以深水陸棚沉積為主，水體環境相對穩定，沉積厚度大，其中黑色頁巖厚度最為顯著。岑鞏地區下寒武統牛蹄塘組泥頁巖有機質成熟度多大于2.5%，處于過成熟階段，有機質含量處于0.7-14.6%，均值為5.2%，多大于4.0%，生成頁巖氣能力強。

關鍵詞：頁巖氣；牛蹄塘組；岑鞏；儲集特征

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.194

1 區域概況

岑鞏位于貴州省東部，黔東南州東北隅，預測頁巖氣資源總量866.71億立方米，可采儲量120.47億立方米。從沉積環境上看，該區域地層為下寒武紀時期江南頁巖盆地的臺地邊緣斜坡深水陸棚沉積，區塊由南東向北西水體逐漸變淺[1-2]。岑鞏地區由于長期的地質構造運動，構造樣式主要為寬緩背斜及背斜間夾持的寬緩的鞍狀構造，有利于頁巖氣儲存。不同構造的地層的褶皺變形、剝蝕程度、擴散作用、橫向滲流和破裂程度存在差異，弱構造改造帶之間低潛微幅構造類型對頁巖氣保存較為有利。研究區內下寒武統牛蹄塘組黑色頁巖具有分布范圍廣，厚度大，生烴潛力強等特點，其沉積背景自西向東為內陸棚、外陸棚和路棚邊緣，具有碎屑粒度減小、頁巖厚度增厚、有機質豐度增高等趨勢。

2 頁巖地球化學特征

下寒武統牛蹄塘組層系有厚度大、脆性礦物含量較高、有機質含量（TOC）和鏡質體反射率Ro值適中、含氣性較好等有利特點。岑鞏地區有機質含量（TOC）處于0.7-14.6%，均值5.2%，多大于4.0%，RO值多大于2.5%，處于過成熟階段，生成頁巖氣能力強。由岑鞏地區地質調查資料可以確定的是牛蹄塘組中的有機質來自于水生低等生物。從生物演化歷史看，高等植物的出現在泥盆紀之后，因此牛蹄塘組有機質類型主要是Ⅰ型和Ⅱ1型，后期經歷較高熱化階段。

3 頁巖儲集特征

（1）儲集空間類型。從研究區頁巖孔隙掃描電鏡圖得到，頁巖具有儲集空間直徑較小、連通性較差、儲集空間類型多樣的特征，主要包括孔隙和裂縫。孔隙包括礦物顆粒間（ 晶間） 微孔縫（自生礦物晶間微孔、骨架顆粒間原生微孔、粘土伊利石貫通層間微縫），基質溶蝕孔隙，有機質生烴形成的微孔隙，礦物顆粒溶蝕微孔隙等。其中礦物顆粒間空隙以粘土礦物層間微孔縫為主，孔隙連通性較差，導致其滲透率很低。岑鞏地區牛蹄塘組頁巖層段普遍發育微細孔隙，孔喉半徑狹窄。該地區巖層以納米級孔隙為主體，孔隙多是孤立微孔，連通性差，巖石滲透率極低[3]。由于后期構造運動，地層發育裂隙，這些裂隙有的是大范圍發育的區域性裂隙，有的是熱裂解生氣階段產生異常高壓在沿應力集中面、脆性薄弱面或巖性接觸過渡面產生的裂縫。裂縫改善了泥頁巖的滲流能力，因此它既是儲集空間，又是滲流通道，是頁巖氣從基質孔隙運移到井底的必經途徑。區域內斷層和裂縫的發育，有利于頁巖氣的聚集，但是發育規模過大會導致天然氣的過早散失。

（2）儲集空間大小。泥頁巖本身既是烴源巖又是儲集層，生成的天然氣以多種不同的形式賦存于頁巖中。大部分以吸附狀態賦存于有機質表面和巖石顆粒上，部分是以游離狀態賦存于孔隙與裂縫之中。頁巖本身的有效孔隙一般很低（小于10%），裂縫提供成藏需要的最低限度儲集孔隙和滲透率。根據黔北地區頁巖氣研究的最新成果，下寒武統牛蹄塘組頁巖孔隙度為1.7%～25.6%，平均滲透率為0.2207×10﹣3μm?。其相鄰地層的白云巖，含硅碳質孔隙度為0.55%～4.22%，滲透率非常低，平均小于0.002×10﹣3μm?，較頁巖氣物性差，可能對頁巖氣具有一定的封閉性。在頁巖氣儲層中存在微-納米級孔隙和天然裂隙，使得頁巖氣不僅以游離態形式儲存和富集于裂隙與大孔隙中，還以吸附態儲存和富集于微孔隙表面上，而大孔隙有利于氣體的滲流，微孔則有利于氣體的聚集[4]。

4 結論

（1）岑鞏地區主要是深水陸棚沉積相的碳質頁巖，其特點是厚度大，分布廣，含氣量豐富，保存條件好，開采潛力大。（2）頁巖氣多發育在岑鞏厚度較大的頁巖烴源巖地層中，岑鞏地區頁巖有機質含量多大于4.0%，有機質成熟度處于過成熟階段，生成天燃氣的能力強。（3）牛蹄塘組黑色泥頁巖普遍發育微細孔隙，且孔喉半徑狹窄。其顆粒間微孔，有機質內微孔是納米級孔隙的主體，孔隙多為孤立微孔，連通性差，巖石滲透率極低，有利于頁巖氣的保存。

參考文獻：

[1]馮增昭，彭勇民，金振奎等.中國南方寒武紀巖相古地理[J].古地理學報，2001，3（01）：1-14.

[2]馬永生，陳洪德，王國力等.中國南方層序地層與古地理[M].北京：科學出版社，2009.

[3]聶永生，冷濟高，韓建輝等.黔東南地區岑鞏頁巖氣區塊勘探潛力[J].石油與天然氣地質，2013（02）：0274-07.

[4]琚宜文，卜紅玲，王國昌.頁巖氣儲層主要特征及其對儲層改造的影響[J].地球科學進展，2014，29（04）：492-506.