沁水盆地石炭—二叠系富有机质页岩厚度展布规律研究

朱晓明

(山西省煤炭工业厅煤炭资源地质局，山西 太原 030045)

沁水盆地石炭—二叠系富有机质页岩厚度展布规律研究

朱晓明

(山西省煤炭工业厅煤炭资源地质局，山西 太原 030045)

沁水盆地石炭—二叠系富有机质泥页岩厚度的展布研究，以单井柱状—连井剖面—空间展布的方式从“点—线—面”逐步扩展进行分析，通过泥地比和有效泥页岩厚度分析等，确定有效泥页岩层段的延展性和连续性，了解泥页岩在各层段区域空间展布特征。全面了解不同层段中泥页岩的分布及其厚度展布规律，可评价页岩的产烃能力。

连井剖面； 泥页岩； 连续性

1 前言

沁水盆地位于山西省东南部，包括山西省6大煤田中的沁水煤田和西山煤田。本区地层属华北地层区划，是我国陆上较大的含煤盆地之一，页岩气发育的重点层位为石炭—二叠系含煤地层，包括本溪组、太原组、山西组以及下石盒子组。沁水盆地页岩气资源潜力很好，主要赋存于富有机质泥岩中，研究石炭—二叠系富有机质泥页岩厚度展布规律，从而了解页岩气的有利气藏形成及有利层段。主要以单井柱状—区域连井剖面—区域空间展布的方式从“点—线—面”逐步扩展进行分析，结合区域沉积特征，全面了解不同层段页岩的分布及其厚度展布，评价页岩的产烃能力。

2 单井柱状厚度展布

单井柱状图中可以确定某一地区的地层岩性特征及沉积相变化，确定各个地区页岩目标层段和单层泥页岩厚度。本次选取4个地质调查剖面进行综合研究，了解其地层组合特征及泥页岩垂向分布规律。

2.1 阳泉水泉沟剖面

该剖面位于阳泉市郊区，目的层段总厚263.16m，由灰黑色泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩、粗粒砂岩、灰岩和煤层组成。

目的层段自上而下分为4个层段，各层段情况如表1。

2.2 和顺南窑剖面

该剖面位于和顺县，目的层段总厚157.90m，由页岩、泥岩、砂岩、石灰岩和煤层组成。

目的层段自上而下分为4个层段，各层段情况如表2。

2.3 阳城八甲口剖面

该剖面位于阳城八甲口镇，目的层段总厚90.05m，由砂岩、泥岩夹石灰岩和煤层组成。

目的层段自上而下分为4个层段，各层段情况如表3。

2.4 沁源小聪峪剖面

该剖面位于沁源小聪峪村，目的层段总厚156.22m，由深灰—灰白色泥岩、粉砂岩、石英砂岩、石灰岩、煤层和褐铁矿组成。

目的层段自上而下分为4个层段，各层段情况如表4。

表1 阳泉水泉沟剖面各层段情况简述

表2 和顺南窑剖面各层段情况简述

表3 阳城八甲口剖面各层段情况简述

表4 沁源小聪峪剖面各层段情况简述

3 连井剖面厚度展布

连井剖面可以指示某一方向上不同层段岩性及厚度变化，选取沁水盆地东西方向2条、南北方向2条连井剖面进行单层厚度对比，确定有效页岩层段的延展性和连续性，了解不同泥页岩层段在区域的空间展布特征。

3.1 沁水盆地北部

北部线剖面图中各层段的延展性和连续性情况如表5。

沁水盆地北部泥页岩层系总体发育情况为中东部优于西部，发育最好位置位于坪头—寿阳—阳泉地区。其中第Ⅱ层段页岩发育最好，第Ⅲ层段发育不稳定，连续厚度较小。

3.2 盆地东部

东部线剖面图中各层段的延展性和连续性情况如表6。

表5 北部线剖面图各层段延展性和连续性

表6 东部线剖面图各层段延展性和连续性

沁水盆地东部泥页岩层系发育较好，其中第Ⅱ层段泥页岩连续性好，全区分布稳定，第Ⅲ、Ⅳ层段泥页岩连续性差，单层厚度相对较小。

3.3 沁水盆地西部

西部线剖面图中各层段的延展性和连续性情况如表7。

沁水盆地西部泥页岩层系发育较好，北部优于南部，其中第Ⅱ层段最好，第Ⅰ、Ⅳ层段次之，第Ⅲ层段相对最差。

3.4 沁水盆地中南部

中南部线剖面图中各层段的延展性和连续性情况如表8。

沁水盆地中南部泥页岩层系发育较好，盆地中部优于盆地两边，同样第Ⅱ层段发育最好，第Ⅲ层段最差。

综合4条连井剖面，在垂向上厚度发育方面，总体表现为第Ⅱ层段最好，第Ⅰ、Ⅳ层段次之，第Ⅲ层段最差；在面上的分布方面，第Ⅰ层段北部连井剖面整体相对较差，第Ⅱ层段南部连井剖面整体相对较差，第Ⅲ层段中南部和南部连井剖面相对较差，第Ⅳ层段南部连井剖面整体相对较差，中南部连井剖面显示为盆地中心好于盆地边缘，由于连井剖面大都位于盆地边缘，仅有中南部一条连井剖面涉及了盆地中心—盆地边缘的比较。

表7 西部线剖面图各层段延展性和连续性

表8 中南部线剖面图各层段延展性和连续性

4 泥页岩厚度展布

泥页岩厚度等值线图能反映同一层段的泥页岩在全区的厚度展布规律，此次研究泥页岩厚度统计工作以层段为单元，分别统计各个层段的暗色泥页岩厚度。

通过上述单井柱状—区域连井剖面对沁水盆地泥页岩发育情况的研究，结合海陆过渡相泥页岩所具有的自身特点，编制4个层段的泥页岩厚度等值线图，见图1。

在所统计的钻孔之中，第Ⅰ层段泥页岩厚度为0.80～62.50m，平均20.84m。盆地除南北两段，大部分区域厚度处于20～30m之间(图1a)，其中盆地北部榆次区—昔阳县一带、中部沁源县北部—武乡县一带以及南部沁水县马壁—高平赵庄一带、里必—潘庄一带，泥页岩发育相对较好，厚度在30m以上。

第Ⅱ层段泥页岩厚度为4.73～78.11m，平均37.61m。大部分区域泥页岩厚度大于30m，在盆地北部由西至东呈递增趋势，在盆地中部和南部都呈现中间厚、边缘薄的变化趋势。榆社—左权—武乡、沁源—屯留、安泽—长子—屯留以及沁水县东部一带泥页岩厚度均在50m以上(图1b)。

第Ⅲ层段泥页岩厚度为1.90～57.50m，平均14.86m。本层段泥页岩厚度相对较小，大部分地区泥页岩厚度在10～20m之间，北部优于中南部，寿阳县—阳泉市—和顺县一带泥页岩发育最好，厚度大于30m(图1c)，是第Ⅲ层段泥页岩发育的有利区域。

第Ⅳ层段泥页岩厚度为1.00～75.79m，平均

图1 沁水盆地石炭—二叠系泥页岩厚度等值线图

22.29m。整体呈由北向南递减趋势，在盆地北部晋中—寿阳一带，页岩厚度50m左右，盆地中部地区页岩厚度在20～30m之间，盆地南部的大部分地区页岩厚度降至10～20m(图1d)。

5 结论

通过剖面展布成果得到泥页岩第Ⅰ、Ⅱ层段发育较好，第Ⅳ层段次之，第Ⅲ层段最差。沁水盆地泥页岩发育情况表现为第Ⅱ层段最好，第Ⅰ、Ⅳ层段次之，第Ⅲ层段最差。厚度展布成果得到区域第Ⅱ层段泥页岩发育均较好、厚度大、发育稳定，是页岩气开发的有利层段，第Ⅰ、Ⅲ层段部分泥页岩发育较好，有利于页岩气成藏的形成，第Ⅳ层段北部泥页岩发育好，厚度大于30m，有利于页岩气的成藏与开发。

[1] 王丽萍.沁水盆地山西组页岩气勘探前景[J].石油化工应用，2012,31(12)：1-3.

[2] 陈燕萍,黄文辉,陆小霞,等.沁水盆地海陆交互相页岩气成藏条件分析[J].资源与产业,2013,(3):68-72.

[3] 顾娇杨，叶建平，房 超，等．沁水盆地页岩气资源前景展望[A]．2011年煤层气学术研讨会论文集[C].2011.

Study on the thickness distribution law of permo-carboniferous organic-rich shale in Qinshui basin

The study of the thickness distribution of permo-carboniferous organic-rich shale in Qinshui basin takes the way of single well columnar- well tie profile- spatial distribution, and analyses it from the point- line- plane. Through the analysis of the shale stratum ratio and the effective shale thickness, the extensibility and continuity of effective shale segment was determined, and the spatial distribution characteristics of shale in different layers was understood, which is helpful to evaluate the hydrocarbon generating capacity of shale.

well tie profile; shale; continuity

P618.12

A

2017-- 05-- 10

2017-- 06-- 12

朱晓明(1983-)，男，河北武邑人，硕士学位，工程师，长期从事煤田地质勘查与研究工作。

1672-- 609X(2017)04-- 0054-- 05