贵州地区五峰—龙马溪组页岩气成藏条件

邹媛 尚永红 张楠

摘 要：针对贵州地区页岩气成藏条件复杂的问题，以上奥陶统五峰龙马溪组页岩为研究对象，对贵州地区龙马溪组海相页岩气成藏条件进行研究。研究结果表明：贵州地区五峰-龙马溪组页岩主要发育海相沉积，厚度约40-80m，埋深适中，基本不超过3000m；有机质类型以Ⅰ—Ⅱ1型为主，有机碳量含量较高，有机质成熟度适中，具备生气能力；矿物成分以碎屑石英和黏土矿物为主，岩层脆性较大，储集物性较好，具有较高的含气量和吸附能力，具有良好的页岩气成藏条件。

关键词：黔西北；页岩气；五峰-龙马溪；成藏条件

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.074

0 引言

页岩气是指主体以吸附和游离两种状态同时赋存于具有自身生气能力泥岩或页岩地层层系中的天然气聚集，作为一种新型的天然气体资源，具有自生自储、分布广、埋藏浅、生产周期长等特点，是一种典型的低丰度、大规模，分布广非常规天然气资源。因为北美地区页岩气资源的成功开发，使美国成功完成能源体系转型，并从化石能源进口国转为出口国，并有希望在2020年前称为全球最大石油天然气出口国，这一成就使得世界各页岩气资源大国纷纷加大了对页岩气资源的勘探开发力度。近年，我国页岩气领域勘探开发研究成果丰富，均获得重大发现，初步掌握页岩气压裂技术，具有良好的前景。研究以四川盆地、鄂尔多斯盆地等重点区域为中心，向周缘地区逐步开展，在贵州、湖南、河南、山西等省份也已经取得重要研究进展，成为页岩气研究新热点区域。贵州省地处四川盆地外缘，近年来页岩气资源研究成果较为突出。贵州省发育多套含气页岩层系，厚度大、范围广，具有形成大规模页岩气资源的基本地质条件。2011年全国页岩气资源潜力评价结果表明，贵州省页岩气地质资源量10.48万亿方，列全国第四位，页岩气资源巨大，是我国重要的页岩气远景区[1-3]。目前，贵州省实施页岩气调查井26余口，对全省范围内页岩气资源进行了普查性研究，上二叠统龙潭组、下二叠统梁山组、下石炭统打屋坝组、下志留统龙马溪组、下寒武统牛蹄塘组均有不同程度页岩气资源发现，具有较好资源潜力和进一步研究价值[2-3]。其中，上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组下段的富含有机质黑色页岩，普遍被认为是上扬子地区最有利的页岩气研究对象。本文针对贵州地区上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组潜质页岩层系地质条件及资源成藏条件进行系统分析，为后期开发生产提供参考。

1 区域地质背景

贵州地区位于华南板块，横跨扬子陆块和南华活动带两个大地构造单元。其地质构造处于扬子板块中西部，发育大套海相沉积地层，是我国主要的海相沉积区。晚奥陶-早志留世龙马溪期，由南往北主要发育潮坪相、浅海陆棚和深水陆棚相，早志留世龙马溪期，海水由南向北海退，往南缺失龙马溪组地层，北部在龙马溪组底部普遍沉积一套富有机质页岩，总体由南往北为潮坪—浅水陆棚—深水陆棚沉积。

2 页岩气成藏条件

页岩气资源是主要的非常规天然气资源的重要类型之一，其成藏条件较常规天然气藏有所区别，泥页岩即是生气层也是储气层，因此，需要考虑生烃条件和储集条件两个主要方面，主要控制因素为有机质丰度、有机质成熟度、有机质泥页岩厚度、岩石脆性、孔渗性等条件[4-5]。

2.1 泥页岩发育

贵州省五峰-龙马溪组泥页岩层系主要分布在黔北、黔西北地区，厚度约为40-80m。黔中隆起在该段时期形成，导致部分区域沉积缺失，地层分布主要受到构造作用和沉积作用的控制。埋深一般小于3000m，保存条件相对较好，且根据实际勘探结果，在埋深小于1000m时，页岩保存条件仍较好，具有较大勘探价值。

2.2 有机地球化学条件

页岩生气条件的内部主要控制因素为页岩自身的地球化学指标，也就是干酪根类型和显微组分、有机质丰度、有机质成熟度等。对泥页岩层系的地球化学条件的评价体系，基本能够借鉴于常规天然气藏的烃源岩评价参数体系。有机质类型决定了页岩内有机质的生烃能力和生烃高峰，适合的有机质类型是页岩生气的基础；有机质丰度的高低决定页岩生烃能力的大小，与页岩含气量呈现明显的正相关关系，是决定页岩含气量多少的最为重要的因素之一，同时，有机质内部发育的有机质孔的多少也与有机质类型呈正相关关系，有机质孔的发育能够提高泥页岩的吸附能力，改善泥页岩的储集性能；而有机质成熟度则反映了有机质的生烃阶段，决定有机质是否开始生烃，生烃速率的快慢，也是影响页岩含气量的重要地球化学因素之一，而有机质成熟度也对泥页岩的储集性能有所影响，过高成熟度的有机质，其内部有机质孔可能发生坍塌現象，不利于气体赋存。

2.2.1 有机质类型

根据干酪根镜检结果，五峰-龙马溪组干酪根以腐泥组和壳质组为主，干酪根类型指数和有机元素分析均表明，贵州地区五峰-龙马溪组泥页岩有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ1型为主。

2.2.2 有机质丰度

有机质丰度通常用TOC来表示，通过试验测试，龙马溪组泥页岩20个样品的实验结果显示，龙马溪组泥页岩TOC以1.0-2.0%为主，龙马溪底部及五峰组发育一段高有机质丰度段，TOC多大于3.0%。贵州省五峰-龙马溪组泥页岩整体有机质丰度条件较好。

2.2.3 有机质成熟度

将沥青反射率经过计算后转换为透镜体反射率（Ro），用来评价其有机质成熟度。五峰-龙马溪组泥页岩Ro多为1.5-3.5%，达到生气阶段，具备产气能力。

2.3 页岩储集条件

2.3.1 岩矿组成

研究区五峰-龙马溪组泥页岩矿物组成以碎屑矿物和黏土矿物为主，碎屑矿物含量超过50%，黏土矿物含量约为40%，黏土矿物以伊利石和伊蒙混层为主，含有少量碳酸盐岩矿物，岩石脆性较好，有利于裂缝发育。

2.3.2 储集空间类型及孔渗

泥页岩属于低孔低渗的致密储集层，有机质对于泥页岩储集空间贡献较大。贵州省五峰-龙马溪组泥页岩储集空间类型以粒间孔、粒内孔、溶蚀孔、有机质孔和微裂缝为主，岩石密度适中，比表面较大，具有较好吸附性能，平均孔径10-15nm左右，具有较好的储集能力。结合岩石岩矿组成来看，五峰-龙马溪组泥页岩具有较好脆性，有利于后期压裂開发的进行，整体认为其储集条件较好。

3 页岩含气量特征

页岩含气量是反映页岩勘探价值的直接参数，目前页岩含气量评价参数的主要获得方法包括：现场解析法、等温吸附法、测井解释法等，其中，现场解析法能够直接测得页岩中实际的含气量，为目前应用最为广泛的方法之一，等温吸附法则能够获得页岩的最大吸附量，能够用来估算页岩的总含气量，其数值也具有重要意义。

贵州地区五峰-龙马溪组泥页岩含气量整体较高，在龙马溪组底部及五峰组出现含气高峰，对收集的30个样次的贵州地区五峰-龙马溪组页岩含气量进行分析，现场解吸含气量最大值达到3.06m?/t，平均值达到0.76m?/t。等温吸附实验反映其饱和吸附气量约为2.0m?/t，最大值超过4.0m?/t，具有较好的含气性和吸附能力。

4 结论

（1）贵州地区五峰-龙马溪组页岩主要发育海相沉积，厚度较大，矿物成分以碎屑石英和黏土矿物为主，有机质类型以Ⅰ—Ⅱ1型为主，有机碳量含量较高，储集物性较好。具有较高的含气量和吸附能力，具有良好的页岩气成藏条件，页岩气具备较大的勘探潜力。

（2）贵州省五峰-龙马溪组页岩具有较高的解吸含气量，并有较高的吸附能力，具有良好的页岩气成藏条件，页岩气具备较大的勘探潜力。

参考文献：

[1]张金川，金之钧，袁明生.页岩气成藏机理和分布[J].天然气工业，2004，24（07）：15-18.

[2]CURBS J B.Fractured shale gas systems[J].AAPG Bulletin，2002，86（11）：1921-1938.

[3]张鹏，张金川，刘鸿，黄宇琪等.贵州下志留统龙马溪组页岩气成藏条件分析[J].中南大学学报（自然科学版），2016，47（09）：3085-3092.

[4]刘大锰，李俊乾，李紫楠.我国页岩气富集成藏机理及其形成条件研究[J].煤炭科学技术2013，41（09）：66-70+74.

[5]郭少斌，王义刚.鄂尔多斯盆地石炭系本溪组页岩气成藏条件及勘探潜力[J].石油学报，2013，34（03）：445-452.