湖北鶴峰龍馬溪組頁巖氣成藏地質(zhì)條件評價

魏國慶

摘 要：通過對湖北鶴峰地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組廣泛發(fā)育的一套滯留相暗色頁巖厚度、埋深，有機碳、成熟度、有機質(zhì)類型等有機地化指標和孔隙度、滲透率、脆性礦物含量等儲層物性參數(shù)以及含氣性特征、保存條件等進行綜合研究分析，揭示了該區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組暗色頁巖具有較好的頁巖氣成藏地質(zhì)條件和勘探潛力。并結(jié)合該區(qū)實際情況，優(yōu)選了頁巖氣有利勘探區(qū)。

關(guān)鍵詞：湖北鶴峰 龍馬溪組 頁巖儲層 頁巖氣 選區(qū)標準

中圖分類號：P618.13 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（a）-0059-02

湖北鶴峰地區(qū)區(qū)域構(gòu)造位于江南隆起北緣，揚子地臺內(nèi)的湘鄂西褶沖帶中部[1]。早志留世龍馬溪期沉積了一套滯流相暗色頁巖，是該區(qū)的主要頁巖氣勘探對象。

1 區(qū)域概況

1.1 區(qū)域地層

鶴峰地區(qū)位于湘鄂西褶皺帶，基底為前震旦系淺變質(zhì)巖，區(qū)域內(nèi)發(fā)育地層有：震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、中上泥盆統(tǒng)、二疊系和三疊系中下統(tǒng)，第四系在局部地區(qū)可見，缺失大部分泥盆系和石炭系。三疊系上統(tǒng)及以上地層暴露剝蝕殆盡。

1.2 區(qū)域構(gòu)造

湖北鶴峰地區(qū)地處湘鄂西褶沖帶，位于揚子板塊中部，西與四川盆地毗鄰，北靠秦嶺-大別造山帶，東接江南-雪峰推覆隆起帶。鶴峰地區(qū)主要地跨湘鄂西褶沖帶的宜都-鶴峰復背斜和花果坪復向斜兩個次級構(gòu)造區(qū)帶。該區(qū)褶皺發(fā)育，向斜寬緩，背斜相對緊閉。由東南至北西方向依次分布著走馬背斜、鶴峰向斜、白佳坪背斜、陳家灣向斜。區(qū)內(nèi)斷層多、分布廣、規(guī)律性強。北東向斷層表現(xiàn)為逆沖斷層或正斷層，北西向橫斷裂具平移斷裂性質(zhì)，斷裂構(gòu)造的方向與區(qū)域構(gòu)造方向一致，總體以北東-北東東向為主（圖1）。

2 生烴條件

2.1 地層發(fā)育特征

鶴峰地區(qū)只發(fā)育下志留統(tǒng)，中上志留統(tǒng)缺失。志留系出露于白佳背斜兩翼及鶴峰向斜南東翼，出露范圍較大。主要為一套海相碎屑巖沉積建造，自下而上沉積龍馬溪組、新灘組、羅惹坪組和紗帽組。龍馬溪組埋深一般在0～3 500 m，厚度穩(wěn)定在26 m左右，底部硅質(zhì)巖含豐富的次深水放射蟲[2]，局部炭質(zhì)頁巖表面可見瀝青薄膜，下部為黑色、灰黑色頁巖、炭質(zhì)頁巖、炭硅質(zhì)巖和硅質(zhì)頁巖，上部為深灰色或灰黑色炭質(zhì)頁巖、含炭泥質(zhì)粉砂巖，發(fā)育水平層理。與下伏奧陶系寶塔組呈整合接觸。

2.2 有機地化特征

鶴峰地區(qū)龍馬溪組有機碳含量整體較高，最大值達6.04%，最小值為0.29%，分布范圍在0.75%～2.67%之間，平均值為1.63%，達到中等頁巖氣層標準。大部分樣品TOC滿足最低下限值，TOC大于1%的樣品所占比率為65.1%，大于4.0%的樣品僅占2.3%。Ro最大值可達3.09%，最小值2.49%，分布范圍主要集中在2.56%～2.94%之間，平均值2.74%，所有測試樣品均為過成熟。根據(jù)頁巖干酪根鏡檢分析，龍馬溪組主要由腐泥組和瀝青組組成，不含鏡質(zhì)組、殼質(zhì)組和惰性組，而且腐泥組含量一般均在90%以上。有機質(zhì)類型主要為腐泥型（Ⅰ型），少量為腐泥-腐殖型（Ⅱ1型），其原始組分屬富氫、富脂質(zhì)，具較高生烴潛力。

3 儲集特征

頁巖脆性隨石英、碳酸鹽礦物含量增大而提高[3-4]，可使頁巖儲層在壓裂過程中容易形成人工裂隙，獲得體積改造，擴大泄流面積，從而提高產(chǎn)量。鶴峰地區(qū)龍馬溪組巖石樣品的礦物成分主要為石英、粘土，其次為鉀長石、斜長石、白云巖、方解石和黃鐵礦等。其中，龍馬溪組頁巖段石英含量34%～93%，平均59.8%；粘土礦物介于6%～58%，平均32.2%；長石含量介于1%～18.8%，平均7.2%。樣品測試的孔隙度介于1.26%～4.67%之間，平均值為2.62%，孔隙類型以有機質(zhì)孔隙和微裂縫為主。滲透率最高值為0.003 82 mD，最低值為0.000 21 mD，平均0.001 215 mD。

4 含氣性特征

根據(jù)龍馬溪組黑色頁巖野外露頭樣品等溫吸附實驗測試結(jié)果，蘭氏體積吸附量最低值為1.01 m3/t，最高值為5.34 m3/t，平均值2.16 m3/t，反映了五峰-龍馬溪組黑色頁巖較大的吸附能力。

5 保存條件

鶴峰地區(qū)以發(fā)育逆斷層為主，發(fā)育規(guī)模大，數(shù)量多，斷層走向以北東向與北西向為主；正斷層在淺部層位發(fā)育，且主要發(fā)育于白佳坪背斜區(qū)域，斷層走向亦為北東向與北西向。總體而言，鶴峰地區(qū)構(gòu)造破壞改造大，但相對而言，在南部的鶴峰向斜區(qū)和北部的陳家灣向斜區(qū)構(gòu)造相對穩(wěn)定。

同時，從龍馬溪組頂?shù)装鍘r性和水文條件看，頂板為志留系頁巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)頁巖，底板為較致密的寶塔組瘤狀灰?guī)r，均為區(qū)域上較穩(wěn)定的隔水層，因而巖溶水對龍馬溪組影響相對較小，保存條件相對有利。

6 有利區(qū)

參考國內(nèi)外頁巖氣有利區(qū)塊標準[5-6]，根據(jù)鶴峰地區(qū)龍馬溪組頁巖氣地質(zhì)評價關(guān)鍵參數(shù)，結(jié)合斷裂、運聚特征和保存條件對鶴峰地區(qū)主要目的層龍馬溪組的有利區(qū)進行了分析預測。

鶴峰地區(qū)北部的陳家灣向斜北翼為頁巖氣發(fā)育有利區(qū)，鶴峰向斜兩翼為較有利區(qū)；區(qū)域內(nèi)白家坪背斜區(qū)和走馬背斜區(qū)為不利區(qū)。

7 結(jié)語

（1）湖北鶴峰地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組黑色富有機質(zhì)頁巖埋深在0～3 500 m，厚度一般為26 m左右。埋深適中，厚度大。

（2）鶴峰地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組有機碳平均為1.63%，成熟度主要介于2.56%～2.94%之間，有機質(zhì)類型主要為腐泥型即Ⅰ型，顯示具有較好的頁巖氣生烴潛力。

（3）鶴峰地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組暗色頁巖脆性好。孔隙類型以有機質(zhì)孔和微裂縫為主，具有較好的頁巖儲集空間。

（4）湖北鶴峰地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖具有較強的吸附性，含氣性較好，且具備較為有利的保存條件。

（5）鶴峰地區(qū)陳家灣向斜北翼為頁巖氣發(fā)育有利區(qū)，鶴峰向斜兩翼為較有利區(qū)。

參考文獻

[1] 馬力，陳煥疆，甘克文，等.中國南方大地構(gòu)造和海相油氣地質(zhì)（上冊）[M].北京：地質(zhì)出版社，2004：1-200.

[2] 陳波，皮定成.中上揚子地區(qū)志留系龍馬溪組頁巖氣資源潛力評價[J].中國石油勘探，2009（3）：15-19.

[3] 郭旭升，胡東風，文治東，等.四川盆地及周緣下古生界海相頁巖氣富集高產(chǎn)主控因素——以焦石壩地區(qū)五峰組—龍馬溪組為例[J].中國地質(zhì)，2014，41（3）：893-901.

[4] 聶海寬，張金川.頁巖氣儲層類型和特征研究——以四川盆地及其周緣下古生界為例[J].石油實驗地質(zhì)，2011，33（3）：219-225.

[5] 陳波.中上揚子地區(qū)志留系龍馬溪組頁巖氣資源潛力評價[J].中國石油勘探，2009，14（3）：27-28.

[6] 中華人民共和國國土資源部.頁巖氣資源/儲量計算與評價技術(shù)規(guī)范[Z].2014.