凱里—岑鞏地區(qū)下寒武統(tǒng)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(qū)構(gòu)造上主體位于上揚子板塊東南緣，發(fā)育海相有機質(zhì)頁巖，頁巖氣資源豐富，尤其是下寒武統(tǒng)牛蹄塘組開采潛力大。本文以岑鞏區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組黑色頁巖為研究對象，通過文獻檢索、野外地質(zhì)調(diào)查、資料收集與整理等方法，對研究區(qū)內(nèi)牛蹄塘組頁巖氣成藏特征進行系統(tǒng)研究，研究表明：其沉積環(huán)境以深水陸棚沉積為主，水體環(huán)境相對穩(wěn)定，沉積厚度大，其中黑色頁巖厚度最為顯著。岑鞏地區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組泥頁巖有機質(zhì)成熟度多大于2.5%，處于過成熟階段，有機質(zhì)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(guān)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(qū)域概況

岑鞏位于貴州省東部，黔東南州東北隅，預(yù)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(huán)境上看，該區(qū)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(qū)塊由南東向北西水體逐漸變淺[1-2]。岑鞏地區(qū)由于長期的地質(zhì)構(gòu)造運動，構(gòu)造樣式主要為寬緩背斜及背斜間夾持的寬緩的鞍狀構(gòu)造，有利于頁巖氣儲存。不同構(gòu)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(gòu)造改造帶之間低潛微幅構(gòu)造類型對頁巖氣保存較為有利。研究區(qū)內(nèi)下寒武統(tǒng)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(nèi)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(zhì)豐度增高等趨勢。

2 頁巖地球化學(xué)特征

下寒武統(tǒng)牛蹄塘組層系有厚度大、脆性礦物含量較高、有機質(zhì)含量（TOC）和鏡質(zhì)體反射率Ro值適中、含氣性較好等有利特點。岑鞏地區(qū)有機質(zhì)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(qū)地質(zhì)調(diào)查資料可以確定的是牛蹄塘組中的有機質(zhì)來自于水生低等生物。從生物演化歷史看，高等植物的出現(xiàn)在泥盆紀之后，因此牛蹄塘組有機質(zhì)類型主要是Ⅰ型和Ⅱ1型，后期經(jīng)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(qū)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(zhì)溶蝕孔隙，有機質(zhì)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(dǎo)致其滲透率很低。岑鞏地區(qū)牛蹄塘組頁巖層段普遍發(fā)育微細孔隙，孔喉半徑狹窄。該地區(qū)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(gòu)造運動，地層發(fā)育裂隙，這些裂隙有的是大范圍發(fā)育的區(qū)域性裂隙，有的是熱裂解生氣階段產(chǎn)生異常高壓在沿應(yīng)力集中面、脆性薄弱面或巖性接觸過渡面產(chǎn)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(zhì)孔隙運移到井底的必經(jīng)途徑。區(qū)域內(nèi)斷層和裂縫的發(fā)育，有利于頁巖氣的聚集，但是發(fā)育規(guī)模過大會導(dǎo)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(tài)賦存于有機質(zhì)表面和巖石顆粒上，部分是以游離狀態(tài)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(jù)黔北地區(qū)頁巖氣研究的最新成果，下寒武統(tǒng)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(zhì)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(tài)形式儲存和富集于裂隙與大孔隙中，還以吸附態(tài)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(jié)論

（1）岑鞏地區(qū)主要是深水陸棚沉積相的碳質(zhì)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(fā)育在岑鞏厚度較大的頁巖烴源巖地層中，岑鞏地區(qū)頁巖有機質(zhì)含量多大于4.0%，有機質(zhì)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(fā)育微細孔隙，且孔喉半徑狹窄。其顆粒間微孔，有機質(zhì)內(nèi)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(xué)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(xué)出版社，2009.

[3]聶永生，冷濟高，韓建輝等.黔東南地區(qū)岑鞏頁巖氣區(qū)塊勘探潛力[J].石油與天然氣地質(zhì)，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(xué)進展，2014，29（04）：492-506.