汉南-米仓山古隆起周缘下寒武统牛蹄塘组分布特征及生烃潜力

2021-10-08乔建新李金钱王小朗

辽宁化工 2021年9期

乔建新，李金钱，王小朗

（1.陕西矿业开发工贸有限公司，陕西西安 710054； 2.陕西地矿集团有限公司，陕西西安 710054）

页岩气是指赋存于以富有机质页岩为主的储集岩系中的非常规天然气，因其特殊的成藏机理、丰富的资源潜力和良好的勘探前景而受到广泛关注。

汉南-米仓山古隆起周缘广泛分布的下寒武统牛蹄塘组作为扬子板块西北缘主要的富有机质页岩层系，具有沉积厚度较大、有机质丰度较高、有机质成熟度适中等特征，具备页岩气成藏条件。笔者结合前人成果[1-12]，通过对汉南-米仓山古隆起周缘下寒武统牛蹄塘组分布特征及生烃潜力进行系统分析，为该地区页岩气勘探提供依据。

1 区域地质背景

研究区位于扬子板块西北缘，早寒武世属浅海陆棚至斜坡沉积环境，广泛发育牛蹄塘组富有机质页岩层系（图1），主要岩性为黑色碳质页岩、灰黑-黑色碳质泥质粉砂岩及深灰色泥质粉砂岩等。

图1 汉南-米仓山古隆起周缘地质简图

因古隆起周缘具有埋藏深度适中、构造变形较弱等特征[13-16]，有利于页岩气的富集和保存，使得研究区富有机质页岩层系成为页岩气勘查开发的主要目标层位。

2 牛蹄塘组分布特征

通过野外调查、测试分析与综合研究，基本查明了研究区下寒武统牛蹄塘组富有机质页岩层系的分布、岩性及厚度等特征。

下寒武统牛蹄塘组（∈1n）为研究区最主要的页岩气目标层位，在区内广泛分布，底部为深灰-黑灰色薄层状含碳粉砂质页岩夹深灰色薄层状泥质粉砂岩，下部为黑色薄层状碳质页岩夹灰黑-黑色薄层状碳硅质岩，中部为黑色薄层状碳质页岩夹灰黑-黑色薄层状碳质泥质粉砂岩，上部为深灰-灰黑色薄层状泥质粉砂岩偶夹灰黑色薄层状含碳粉砂质泥岩（图2）。总体而言，该组自下而上碳质成分逐渐减少，泥质和粉砂质成分逐渐增加，颜色逐渐变浅，页岩层段含黄铁矿结核或呈细条带状分布的黄铁矿密集层，属浅海陆棚相半封闭滞流沉积环境。

图2 下寒武统牛蹄塘组野外露头照片

该组的富有机质页岩层段厚度变化相对较大，宁强县石钟沟一带厚度为107 m，宁强县唐家坝一带厚度为128 m，旺苍县红石梁一带厚度为56 m，南江县凤凰村一带厚度为57 m，南郑县挂宝岩一带厚度为153 m，南郑县园坪子一带厚度为182 m，西乡县大河坝一带厚度为134 m，镇巴县平安场一带厚度为126 m。

3 牛蹄塘组有机地球化学特征

通过采集新鲜露头样品进行相关测试分析，对研究区下寒武统牛蹄塘组富有机质页岩层系的有机地球化学特征进行了研究。

3.1 有机质丰度

有机碳含量测试结果（表1）显示，下寒武统牛蹄塘组（∈1n）有机质丰度较高。24 个样品的有机碳含量（TOC）为0.24%～4.82%，平均值为2.18%，其中大于2.0%的样品15 个，占总数的62.5%。

表1 下寒武统牛蹄塘组有机碳含量与岩石热解测试结果

岩石热解测试结果（表1）显示，下寒武统牛蹄塘组（∈1n）生烃潜力良好。24 个样品的可溶烃（S1）质量分数为0.01～0.11 mg·g-1，热解烃（S2）质量分数为0.01～1.38 mg·g-1，生烃势（Pg）为0.02 ～1.49 mg·g-1。

3.2 有机质类型

干酪根显微组分鉴定结果（表2）显示，下寒武统牛蹄塘组（∈1n）以Ⅱ型干酪根为主，有机质类型较好。16 个样品的有机质类型分别为Ⅰ型干酪根3 个，Ⅱ1型干酪根8 个，Ⅱ2型干酪根5 个。

表2 下寒武统牛蹄塘组干酪根显微组分及有机质类型

3.3 有机质成熟度

镜质体反射率测试结果显示，下寒武统牛蹄塘组（∈1n）有机质成熟度适中，生烃条件较好。16个样品的镜质体反射率（Ro）为1.28%～2.34%，平均值为1.80%，其中1.5%～2.5%之间的样品12 个，占总数的75%。

4 牛蹄塘组生烃潜力

汉南-米仓山古隆起周缘下寒武统牛蹄塘组富有机质页岩呈带状展布，且埋深适中、构造变形较弱，大部分地区厚度在100～150 m 之间，局部大于200 m，有机质丰度基本在2.0%以上，有机质成熟度主要在1.5%～2.5%之间，干酪根类型以Ⅱ型为主。由此可见，该组厚度较大，有机质丰度较高、类型较好、成熟度适中，生烃潜力良好。