湘中及湘东南地区泥盆纪榴江组页岩气成藏条件及前景分析

李国亮 王先辉 杨俊 罗鹏 刘天一

摘 要：对湘中及湘东南泥盆纪榴江组页岩气有利层位进行了地球化学、物性特征分析，结合地质保存条件对榴江组含气页岩层进行综合解析。主要物化指数：TOC介于0.44%～2.35%之间，平均值为1.50%；Ro值范围为2.17%～2.59%，均为2.42%；有机质类型为Ⅱ型，具有良好的生油生气潜力；脆性矿物含量46%～90%，脆性矿物含量较高；其有效孔隙度度为2.4%，渗透率小于0.04×10-3μm2；厚度变化在整个盆地形成“中间薄两头厚”的特点，主要范围为50m～500m。依据物化特征及成藏地质背景划分了三个有利区，以期更好的重点突破。

关键词：页岩气；TOC；厚度；有利区

页岩气作为一种新兴的非常规天然气已受到国内各界的高度重视，近几年也加大了对页岩气的勘探开发力度。在前期勘探中主要工作重心在油气储藏条件优越的大型盆地，取得的一系列成果也是显著的。而湖南湘中及湘东南也以盆地为主，发育有涟源凹陷、邵陽凹陷、零陵凹陷，各凹陷盆地根据现有勘察情况都有较好的油气储藏潜力，且涟页1井成功出气。根据湘中及湘东南优越的油气地质背景，基于对泥盆系的研究，对榴江组地层含气页岩进行了分析和探讨。

1 地质背景

中泥盆世晚期—晚泥盆世早期为台地裂解期，差异性升降活动产生明显的相带分异。雪峰古陆隆升，于其南侧浅海盆地边缘发育一系列三角洲；台缘盆地因差异升降而成为局限海盆；台地内部形成一系列台间盆地，形成以榴江组为代表的台盆及台盆边缘斜坡沉积（图1），发育了一套薄层硅质岩、硅质页岩、页岩沉积。由于其台盆及台盆边缘沉积的优越基础条件以及其沉积过程中有机质的聚集和储藏，榴江组具有一定的页岩气成藏潜力。榴江组的硅质页岩、页岩组成是良好的页岩气成储层，其主要分布在邵阳凹陷、零陵凹陷及涟源凹陷部分地区。

2有机地化特征

2.1有机质丰度

测试结果（表1）显示其整体有机碳含量中等，TOC主要范围介于0.44%～2.35%之间，平均值为1.50%，其有机碳皆小于3.0%。主要样品分布于涟邵盆地，尤以邵阳凹陷有机质丰度值最好，整体上TOC介于1.0%～2.5%之间。而涟源凹陷TOC基本在1.0%左右，零陵凹陷略微高于涟源凹陷。盆地中心的TOC值略小于盆地边缘地带。主要的TOC高值分布在各盆地边缘与隆起过渡地带。

2.2干酪根成熟度

对本组干酪根成熟的测试结果（表1）显示：等效镜质体反射率Ro值范围为2.17%～2.59%，Ro均值为2.42%。采样分布在涟源凹陷、邵阳凹陷以及零陵凹陷为主，以及部分取样于盆地边缘和隆起部位。数据分析说明榴江组有机质成熟度的变化趋势不是很明显，均大于2.0%，且分布主要区间为2.0%～3.0%之间。其受构造、沉积限制不明显，基本比较稳定。大致可以推测其从沉积演化到生烃阶段受到外界影响较小，聚集程度较高。

2.3有机质类型

对本组有机质类型进行了干酪根类型镜下鉴定（表2）。有机质主要成分为腐泥组和惰质组，无壳质组、镜质组及腐质无定形组。腐泥组在73%～93%，惰质组在24%～48%，镜下腐泥组颜色以棕褐色为主。依据分析其主要有机质类型为Ⅱ型，具有良好的生油生气潜力。根据测试大致可以看出，涟源凹陷内腐泥组成分高于邵阳凹陷以及零陵凹陷，而邵阳凹陷和零陵凹陷基本一致，也反映了其物质来源的差异性以及后期演化程度的高低。

3 含气页岩储集性能

3.1矿物成分

对本组进行全岩X衍射分析结果（图2）显示，其粘土含量在10%～52%之间，石英含量在21%～71%之间，长石含量小于5%，而方解石含量较高在9%～40%区间范围内，其余次要成分为白云石、黄铁矿和石膏。根据脆性矿物的划分，主要包括石英、长石、方解石，其总含量的所占比例为46%～90%，超过40%。整体上脆性矿物含量较高，适合页岩气的开采压裂等基本条件。

3.2孔隙特征

对本组孔渗测试说明，其有效孔隙度为2.4%，渗透率小于0.04×10-3μm2，岩石密度2.52 g/cm3，孔隙度和渗透率都较低。同时对其样品比表面—孔径分布监测显示，

其BET比表面积为1.1211 m2/g，BJH总孔体积0.0041 cm?/g，BJH平均孔直径153.963 ?。

从等温吸附曲线可以看出其吸附和脱附特征（图3），与IUPAC中H3接近，表明其孔隙以纳米级不规则孔隙为主。而其孔径分布曲线（图4）揭示了在90埃时出现了第一个峰值，在600～700埃时出现第二高峰，在110埃左右其一直上升，说明其孔径大小不一，且有较大孔隙出现。这个对于页岩气气体的运移和孔隙的连通性是十分有利的。

4 地层展布特征

本组以硅质岩、页岩沉积为主，在嘉禾石古元一带以灰黑色薄层硅质岩、泥灰岩、页岩为主。夹灰岩和泥质灰岩，由下往上硅质岩减少，厚度大于380m。在零陵寨梓岭一带岩性与此相似，但中上部多为灰、灰黄色页岩，且夹较多的薄层灰岩。往北至冷水滩花桥一带，薄层泥、粉晶灰岩明显增多，与薄层硅质岩、泥灰岩或页岩互层或互为夹层，硅质岩含量也由下往上减少，厚度达468.2m。在邵东佘田桥至双峰沙田铺一带，以硅质页岩、薄层硅质岩为主，夹薄层灰岩和泥质灰岩，厚度不足200m。在涟邵凹陷中，在凹陷中心厚度较薄，几十米至百米为主；而靠近凹陷边缘至隆起地区厚度较大，以几百米厚为主，厚的可达300m～500m。其由西向东的一个变化趋势可以在图5大致看出“中间薄两头厚”，在两侧页岩所占比例较高，硅质成分减少。在零陵凹陷其沉积厚度变化不大，基本都在百米以上。

5有利区划分

榴江组在湖南的分布主要集中在湘中、湘南以及湘东南部分地区，主要集中在盆地及边缘地带，且出露厚度较大，以50m～500m不等，主体展布情况良好，且靠近盆地边缘地区其厚度更大。结合本组实际成藏情况，依据其TOC、Ro以及其分布厚度和深度大致情况，以TOC大于1.5%、Ro大于2.0%、厚度大于50m且深度适中为划分原则，整体上划分出三个有利区（图6）：洞口有利区（I）、邵东有利区（Ⅱ）、零陵有利区（Ⅲ）。有利区主要在凹陷边缘，主要受其影响为沉积环境和后期构造作用导致其榴江组页岩气富集特点。

6 结语

（1）湖南泥盆纪榴江组沉积环境为台盆及台盆边缘斜坡沉积，发育一套硅质岩、硅质页岩及页岩沉积地层。主要分布在湘中及湘东南盆地及边缘隆起地带，包括涟源凹陷、邵阳凹陷、零陵凹陷。展布厚度变化较大，靠近盆地中心厚度较小，而盆地边缘附近厚度较大，以几十到几百米不等。在邵东佘田桥只有17.0m厚，而在零陵寨梓岭厚度高达468.2m。整體上其分布厚度能够满足其页岩气开发标准值。

（2）页岩物化分析显示其TOC均值为1.5%，Ro均值为2.42%，有机质类型为Ⅱ型，生油生气潜力较大。其孔隙发育，有效孔隙度2.4%，且孔隙连通性良好，渗透率小于0.04×10-3μm2，孔隙度和渗透率都较低，与国外页岩气层相似。综合显示榴江组页岩气具有良好的勘探开发潜力。

（3）结合榴江组页岩气成藏地质背景和地球化学、物性特征综合分析和研究，对其划分了三个有利区，旨在进一步研究基础上为目标区的确定和实施页岩气钻井布置提供一定参考依据。

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基金项目：湖南省国土资源厅2012年新开探矿权采矿权价款地质勘查项目（项目编号： 201203084）。