浙西北下寒武統(tǒng)荷塘組頁巖氣勘探潛力

何　鈺, 陳安清, 樓章華, 金　寵, 王　君, 尚長健, 朱曉亞

(1.浙江大學(xué) 海洋學(xué)院，杭州 310058; 2.成都理工大學(xué) 沉積地質(zhì)研究院，成都 610059；3.浙江省地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，杭州 310007; 4.核工業(yè)北京地質(zhì)研究所，北京 100029)

浙西北下寒武統(tǒng)荷塘組頁巖氣勘探潛力

何鈺1, 陳安清2, 樓章華1, 金寵3, 王君1, 尚長健4, 朱曉亞3

(1.浙江大學(xué) 海洋學(xué)院，杭州 310058; 2.成都理工大學(xué) 沉積地質(zhì)研究院，成都 610059；3.浙江省地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，杭州 310007; 4.核工業(yè)北京地質(zhì)研究所，北京 100029)

[摘要]為了查明浙江地區(qū)下古生界頁巖氣勘探前景，通過分析浙西北地區(qū)下寒武統(tǒng)荷塘組頁巖有機(jī)質(zhì)豐度、類型、成熟度等地球化學(xué)特征，礦物組成、孔隙度等物理特征及沉積、構(gòu)造環(huán)境和分布情況，研究了荷塘組頁巖氣富集條件和勘探潛力。結(jié)果表明：研究區(qū)荷塘組頁巖有機(jī)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.32%～4.24%，有機(jī)質(zhì)豐富，生烴潛力較好；鏡質(zhì)體反射率在2.81%～4.83%，熱演化程度高，處于過成熟階段，有利于頁巖氣藏形成；頁巖平均孔隙度為2.74%，微米級孔隙發(fā)育，有利于頁巖氣的儲(chǔ)集；等溫吸附實(shí)驗(yàn)的最大吸附量分別為3.5 m3/t和5.16 m3/t，吸附甲烷能力良好；頁巖脆性礦物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)76%～86%，有利于頁巖氣的壓裂開采。荷塘組泥頁巖在浙西北地區(qū)廣泛分布，有效厚度為10～60 m，在中洲-昌化一帶埋深適中，具備較好的勘探前景。

[關(guān)鍵詞]浙西北；下寒武統(tǒng)；荷塘組；頁巖氣；地質(zhì)條件；資源潛力

頁巖氣是指主要以吸附和游離狀態(tài)存在于泥頁巖的天然氣藏[1]。近幾年國內(nèi)外的勘探實(shí)踐表明，頁巖氣是未來重要的勘探領(lǐng)域。浙西北歷經(jīng)多次構(gòu)造抬升剝蝕、逆沖推覆和巖漿活動(dòng)，油氣保存條件差，圍繞盆地周緣的常規(guī)油氣資源勘探長期未有突破。凹陷內(nèi)部構(gòu)造相對穩(wěn)定，保存條件較好，自生自儲(chǔ)的頁巖氣勘探理論為凹陷內(nèi)部的天然氣勘探帶來了希望。古生界海相殘留盆地發(fā)育多套泥頁巖，有望成為頁巖氣勘探目標(biāo)。

前期研究認(rèn)為浙西北下寒武統(tǒng)荷塘組殘留面積大，是頁巖氣最具潛力的勘探層位[2]。然而，目前尚未全面地開展該地區(qū)荷塘組的頁巖氣富集地質(zhì)條件和勘探潛力研究。本文旨在通過對荷塘組頁巖有機(jī)地化、儲(chǔ)集物性、空間展布特征及含氣性等頁巖氣富集地質(zhì)條件的綜合分析，初步評價(jià)浙西北荷塘組頁巖氣勘探潛力與方向，為浙江地區(qū)頁巖氣勘探提供地質(zhì)依據(jù)。

1地質(zhì)背景

1.1區(qū)域構(gòu)造特征

本文所述的浙西北為江山-紹興斷裂帶以西的浙江地區(qū)，在大地構(gòu)造上屬于揚(yáng)子陸塊東緣。研究區(qū)歷經(jīng)了新元古代沿江山-紹興斷裂揚(yáng)子陸塊和華夏陸塊的碰撞對接[3-6]、南華系-中三疊統(tǒng)的陸內(nèi)構(gòu)造[7]和中生代中晚期以來受太平洋構(gòu)造域影響的陸緣構(gòu)造[8]三大重要階段，依次形成了雙溪塢群(江南古島弧)基底、南華系-中三疊統(tǒng)沉積蓋層和中上中生界的火山-沉積地層及分別與之對應(yīng)的下、中、上三大構(gòu)造層。對油氣勘探最為重要的是中構(gòu)造層中的早古生界，尤其是下寒武統(tǒng)的深水相沉積。該套地層歷經(jīng)加里東運(yùn)動(dòng)的區(qū)域隆升、印支運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈薄皮沖滑和燕山期的火山-巖漿破壞，現(xiàn)今展現(xiàn)為被后期北北東向改造的北東向構(gòu)造(圖1)，影響了以下寒武統(tǒng)為烴源巖的油氣系統(tǒng)的保存條件[9]。

圖1　浙西北構(gòu)造簡圖Fig.1　Simplified tectonic map of Northwest Zhejiang

1.2巖相古地理特征

早寒武世荷塘期，海水浸沒至江山-紹興和杭州-嘉興一帶，形成靜水滯流海盆和平緩斜坡環(huán)境。在安吉-開化、江山-臨安一帶沉積了黑色炭質(zhì)頁巖、炭質(zhì)硅質(zhì)頁巖、石煤和塊狀、結(jié)核狀膠磷礦及薄層灰?guī)r，生物除三葉蟲外，還有大量的藍(lán)藻、綠藻，水平層理發(fā)育，為半局限臺(tái)溝相；桐廬-建德與蕭山-衢縣一帶的荷塘組產(chǎn)有底棲三葉蟲、腹足類、軟舌螺、腕足類和藍(lán)綠藻等化石，為半局限臺(tái)地相；在杭州-嘉興一帶海水相對較淺，沉積了黑色含炭白云質(zhì)泥巖、黑色粉細(xì)砂巖、粉-粗晶灰?guī)r，生物群有三葉蟲、軟舌螺和蠕蟲等底棲生物，為水體較深的半局限臺(tái)地相(圖2)。可見，有良好黑色頁巖產(chǎn)出的區(qū)域?yàn)轳R金-烏鎮(zhèn)斷裂以西地區(qū)。

2頁巖有機(jī)地化特征

本次研究采集的樣品基本覆蓋了整個(gè)浙西北地區(qū)，并對臨安大石門荷塘組剖面進(jìn)行了細(xì)致的解剖。有機(jī)地化、礦物成分和孔滲特征數(shù)據(jù)由長安大學(xué)成礦作用及動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室測得；等溫吸附試驗(yàn)由任丘華北石油邦達(dá)新技術(shù)有限公司完成。

圖2　浙西北早寒武世巖相古地理Fig.2　Map showing paleographic lithofacies of the early Cambrian in Northwest Zhejiang

2.1有機(jī)質(zhì)類型與有機(jī)碳含量

頁巖氣藏與常規(guī)氣藏相同，都需要充足來源的有機(jī)質(zhì)。有機(jī)質(zhì)豐度指標(biāo)主要包括有機(jī)碳含量

和氯仿瀝青“A”。由于中國南方海相地層自沉積以來歷經(jīng)多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，殘留的氯仿瀝青“A”含量很低，不能準(zhǔn)確反映烴源巖的生烴能力，所以主要采用烴源巖的有機(jī)碳含量對其進(jìn)行評價(jià)。

除了評價(jià)烴源巖的生烴潛力以外，有機(jī)碳含量亦是評價(jià)頁巖氣藏吸附氣量的重要參數(shù)。有機(jī)質(zhì)作為吸附氣的核心載體，其顆粒間廣泛分布納米級微孔隙[10,11](多數(shù)直徑<2 nm，具有更強(qiáng)的吸附氣體能力和更大的內(nèi)表面積[12])，成為氣體吸附的優(yōu)先場所。

干酪根類型的不同決定了烴源巖是以產(chǎn)氣為主還是以油為主，同時(shí)不同類型的干酪根對甲烷的吸附作用也不同[13]，原因可能為有機(jī)質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)對吸附起到一定影響作用[14]。

臨安大石門上塘村荷塘組野外實(shí)測剖面的14塊泥頁巖樣品測試數(shù)據(jù)表明：在剖面上，荷塘組有機(jī)碳分布均勻，TOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wTOC)為0.32%～4.24%，平均為2.14%，是良好的烴源巖；氯仿瀝青“A”的含量普遍低，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為0.0019%；干酪根主要為Ⅰ型，以腐泥型干酪根為主(圖3)。在平面上，TOC整體分布西高東低，昌化-中洲一帶最高，wTOC約為4%；在開化-桐廬一帶wTOC為2.5%～4%(圖4)。

圖3　浙西北荷塘組有機(jī)地球化學(xué)和物性綜合柱狀圖Fig.3　Histogram of the organic geochemistry and physical properties of Hetang Formation in Northwest Zhejiang

圖4　浙西北荷塘組TOC含量平面分布圖Fig.4　TOC distribution of Hetang Formation in Northwest Zhejiang

2.2有機(jī)質(zhì)成熟度

成熟度對頁巖氣成藏的影響復(fù)雜，成熟度決定了頁巖氣的成因及氣體組分，不同成熟度的頁巖氣藏在美國均有開采[15,16]。頁巖氣藏的成因包括生物成因、熱成因以及兩種成因的混合[17]。低成熟度頁巖氣藏主要是生物成因，氣藏中常含有一定量的CO2。高成熟度頁巖氣藏是熱成因，隨著成熟度的升高，干酪根和原油均裂解產(chǎn)生天然氣，氣體的生成速率加快。因此，在一些情況下，高成熟度不會(huì)是制約頁巖氣藏的主要因素。相反，成熟度低時(shí)，烴源巖仍處于生油階段，產(chǎn)生的天然氣少并且溶解于原油中。

成熟度也是頁巖吸附氣含量的重要影響因素。在熱演化過程中，成巖作用改變了有機(jī)質(zhì)的結(jié)構(gòu)，打開了更多的微孔隙，為氣體吸附提供了更好的場所[18]；同時(shí)烴類氣體的生成使得地層壓力增大，更有利于氣體的吸附。在壓力升高到一定程度時(shí)，在地層中產(chǎn)生的微裂縫也是頁巖氣的良好賦存空間及開采疏導(dǎo)通道[19]?，F(xiàn)在亦有實(shí)驗(yàn)研究表明，甲烷氣體更容易吸附在高成熟度的干酪根上[13]。

在實(shí)測剖面上，荷塘組鏡體反射率(Ro)普遍較高，為2.81%～4.83%，平均為3.69%(圖3)。在區(qū)域上，荷塘組的Ro平均值為3.73%，除臨安-杭州一帶以外(圖5)，其他地區(qū)的Ro值基本上都大于2.0，達(dá)到生成干氣的過成熟熱演化階段。

圖5　浙西北荷塘組Ro值平面分布圖Fig.5　Ro distribution of Hetang Formation in Northwest Zhejiang

3頁巖儲(chǔ)層特征

3.1頁巖礦物成分特征

頁巖礦物成分對頁巖氣完井至關(guān)重要。當(dāng)頁巖層中天然裂縫不夠發(fā)育時(shí)，需要通過人工壓裂產(chǎn)生裂縫的方法來滿足頁巖氣工業(yè)開采要求。根據(jù)頁巖氣藏的開采經(jīng)驗(yàn)：頁巖中的石英等脆性礦物含量高時(shí)更容易被壓裂；碳酸鹽礦物易溶蝕產(chǎn)生溶孔；而黏土礦物則不利于儲(chǔ)層的壓裂造縫[20]。但是，黏土礦物對吸附氣有一定影響[18,21-26]，其晶體層間發(fā)育的微孔隙為氣體吸附提供場所。不同的黏土礦物吸附性不同[23]，但其對氣體的吸附性影響都不及有機(jī)質(zhì)明顯[24,26]。

荷塘組多數(shù)樣品的長英質(zhì)礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為76%～86%，最低為45%，平均為81%；黏土礦物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為10%～23%，最高達(dá)35%，平均為16%(圖3)。總體上，荷塘組脆性礦物含量高，黏土礦物含量低，有利于頁巖氣的開采。

3.2頁巖孔滲特征

和常規(guī)儲(chǔ)層一樣，孔隙度是描述儲(chǔ)層特性的一個(gè)重要方面。孔隙發(fā)育的頁巖中可以儲(chǔ)存大量的游離氣。滲透率是頁巖氣開采的重要參數(shù)。世界富含頁巖氣的烴源巖分布廣泛，沒得到廣泛開發(fā)的重要原因在于很多頁巖滲透率很低。成巖作用、有機(jī)質(zhì)演化和構(gòu)造應(yīng)力等因素能夠使泥頁巖形成一定規(guī)模的天然裂縫系統(tǒng)，提高滲透率，其發(fā)育程度直接影響到頁巖氣開采效益[27]。然而大部分情況下天然裂縫不能滿足工業(yè)開采的滲透率要求，需要通過后期的人工壓裂，改造儲(chǔ)層的滲透率。

荷塘組頁巖的微孔隙發(fā)育，孔徑以2～20 μm居多，見20～40 μm較大孔隙(圖6),孔隙度為2.74%，滲透率為0.02×10-3μm2(圖3)，表明荷塘組頁巖是良好的儲(chǔ)層，但滲透率低，需要后期人工壓裂。

圖6　浙西北荷塘組頁巖掃描電鏡照片F(xiàn)ig.6　Image of scanning electron microscope of the Hetang shale in Northwest Zhejiang

3.3頁巖甲烷吸附性特征

在頁巖氣生成階段，在生物作用或熱演化作用下生成的天然氣首先要滿足有機(jī)質(zhì)和巖石顆粒表面的吸附要求，在一定的壓力下，當(dāng)吸附的氣量與逃逸的氣量達(dá)到平衡時(shí)，進(jìn)一步生成的頁巖氣才會(huì)以游離相聚集在裂縫中。所以吸附狀天然氣是頁巖游離狀天然氣賦存的基礎(chǔ)。當(dāng)頁巖氣開采時(shí)，地層壓力降低，吸附氣大量地轉(zhuǎn)化為游離氣從而被開采利用。因此，吸附態(tài)天然氣某種程度上決定了頁巖氣井的穩(wěn)產(chǎn)壽命以及頁巖氣藏的儲(chǔ)量[28]。

頁巖對甲烷的吸附能力直接影響吸附態(tài)天然氣含量。頁巖對甲烷的吸附能力包括一定溫度、壓力等條件下頁巖對甲烷的最大吸附量以及對甲烷吸附解析的難易程度。通過等溫吸附試驗(yàn)得出的等溫吸附曲線可以描述頁巖對甲烷的吸附情況。測試表明浙西北地區(qū)荷塘組泥頁巖最大吸附量分別為3.5 m3/t和5.16 m3/t(圖7)，甲烷吸附性良好。

圖7　浙西北荷塘組頁巖等溫吸附曲線Fig.7　Adsorption isotherm curves of the Hetang shale in Northwest Zhejiang

4頁巖氣富集條件和分布特征

4.1頁巖有效厚度的平面分布

形成工業(yè)頁巖氣藏的頁巖需要足夠的有效厚度。有效厚度指頁巖中wTOC>0.5%的厚度。足夠大的有效厚度可以確保充足的有機(jī)質(zhì)、儲(chǔ)集空間和頁巖的封蓋能力，有利于頁巖氣的保存[19,29]。

荷塘組為深水陸棚-盆地相沉積，頁巖的泥地比基本在1/10左右，由黑色薄層硅質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖及石煤層組成。荷塘組頁巖沉積沉降中心位于安吉-中洲一線，呈NE向帶狀展布；安吉-昌化一帶有效厚度最大，為50～60 m；開化-中洲一帶厚度為30～50 m，常山-諸暨凸起的厚度<20 m，杭州-嘉興一帶的厚度<10 m。安吉-臨安-昌化一帶以及常山-諸暨一線火山巖、凝灰?guī)r廣泛發(fā)育，淳安周邊凝灰?guī)r亦有分布。浙西有部分區(qū)域震旦系出露，主要分布在開化-昌化一帶，臨安、常山亦有零星分布(圖8)。

圖8　浙西北荷塘組頁巖有效厚度等值圖Fig.8　Thickness distribution of the Hetang shale enriched in hydrocarbon, Northwest Zhejiang

4.2頁巖埋深的平面分布

埋深是頁巖氣工業(yè)開采需要考慮的因素之一。隨著埋深的增加，有機(jī)質(zhì)演化程度增高，地層壓力增大，吸附氣量和游離氣量隨之增加[30]；同時(shí)由于地?zé)崽荻鹊挠绊?，不同深度層位溫度差異很大，直接影響著頁巖氣吸附情況[13,23]。目前正在開采的頁巖氣藏埋深都不是很大，這是由于過高的埋深會(huì)加大勘探開發(fā)的成本；但隨著油氣資源的日益緊缺，深部頁巖氣藏會(huì)得到越來越多的重視[19]。

荷塘組經(jīng)歷次構(gòu)造作用，埋于O3、S1等古生界之下，現(xiàn)今其頂界面埋深,在中洲-昌化凸起為1～3 km，埋深中心位于昌化鎮(zhèn)之東；開化-桐廬凹陷荷塘組的埋深達(dá)2.5～5 km，埋深中心位于淳安-建德之間,呈北東向展布(圖9)。

圖9　浙西北荷塘組頂面埋深平面圖Fig.9　Buried depth of Hetang Formation top surface in Northwest Zhejiang

5結(jié) 論

a.浙西北地區(qū)下寒武統(tǒng)荷塘組泥頁巖廣泛分布，有效厚度在10～60 m，有機(jī)質(zhì)豐度高，平均有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.14%，鏡體反射率平均為3.73%，以腐泥型干酪根為主，基本上處于過成熟的干氣生成階段，有利于頁巖氣藏的形成。

b.荷塘組頁巖脆性礦物發(fā)育，質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)76%～86%，容易在外力作用下產(chǎn)生裂縫，有利于頁巖氣的開采。

c.荷塘組微孔隙發(fā)育；同時(shí)，等溫吸附實(shí)驗(yàn)表明荷塘組頁巖具有較強(qiáng)的吸附能力，有利于頁巖氣的儲(chǔ)集。

d.有效頁巖厚度、有機(jī)碳含量、熱演化程度、埋深等因素綜合分析表明浙西北荷塘組具有較好的頁巖氣成藏潛力，有利區(qū)主要分布在中洲-昌化凸起和安吉-長興凹陷。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 張金川,金之鈞,袁明生.頁巖氣成藏機(jī)理和分布[J].天然氣工業(yè),2004,24(7):15-18.

Zhang J C, Jin Z J, Yuan M S. Reservoiring mechanism of shale gas and its distribution[J]. Natural Gas Industry, 2004, 24(7):15-18. (In Chinese)

[2] 趙悅,金寵,樓章華,等.浙西北頁巖氣勘探有利層系初探[J].石油天然氣學(xué)報(bào),2012,34(11):15-19.

Zhao Y, Jin C, Lou Z H,etal. A preliminary sutdy on accumulation mechanism on enrichment pattern of shale gas in Northwestern Zhejiang[J]. Journal of Oil and Gas Technology, 2012, 34(11): 15-19. (In Chinese)

[3] 水濤,徐步臺(tái),梁如華,等.紹興-江山古陸對接帶[J].科學(xué)通報(bào),1986(6):444-448.

Shui T, Xu B T, Liang R H,etal. Shaoxing-Jiangshan archicontinent abutting zone[J]. Chinese Science Bulletin, 1986(6): 444-448. (In Chinese)

[4] 周新民,朱云鶴.江紹斷裂帶的巖漿混合作用及其兩側(cè)的前寒武紀(jì)地質(zhì)[J].中國科學(xué)(B輯),1992(3):296-303.

Zhou X M, Zhu Y H. The magmatic mixing of Jiangshao fault zone and the Precambrian geology of its both sides[J]. Scientia Sinica Chimica, 1992(3): 296-303. (In Chinese)

[5] Li X, McCulloch M T. Secular variation in the Nd isotopic composition of Neoproterozoic sediments from the southern margin of the Yangtze Block: evidence for a Proterozoic continental collision in southeast China[J]. Precambrian Research, 1996, 76(1): 67-76.

[6] Li Z, Li X H, Kinny P D,etal. Geochronology of Neoproterozoic syn-rift magmatism in the Yangtze Craton, South China and correlations with other continents: evidence for a mantle superplume that broke up Rodinia[J]. Precambrian Research, 2003, 122(1): 85-109.

[7] 張國偉,郭安林,王岳軍,等.中國華南大陸構(gòu)造與問題[J].中國科學(xué):地球科學(xué),2013,43(10):1553-1582.

Zhang G W, Guo A L, Wang Y J,etal. Southern China continental tectonics and problems[J]. Scientia Sinica Terrae, 2013, 43(10): 1553-1582. (In Chinese)

[8] Zhou B X, Sun T, Shen W,etal. Petrogenesis of Mesozoic granitoids and volcanic rocks in South China: A response to tectonic evolution[J]. Episodes, 2006, 29(1): 26.

[9] 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)[M].北京:地質(zhì)出版社,2004:503-507.

Ma L, Chen H J, Gan K W,etal. Geotectonics and Petroleum Geology of Marine Sedimentary Rocks in Southern China[M]. Beijing: Geological Publishing House, 2004: 503-507. (In Chinese)

[10] Loucks R G, Reed R M, Ruppel S C,etal. Morphology, genesis, and distribution of nanometer-scale pores in Siliceous mudstones of the Mississippian Barnett Shale[J]. Journal of Sedimentary Research, 2009, 79(12): 848-861.

[11] Sondergeld C H, Ambrose R J, Rai C S. Micro-structural studies of gas shales[Z]. Society of Petroleum Engineers, 2010.

[12] Chalmers G R L, Bustin R M. The organic matter distribution and methane capacity of the Lower Cretaceous strata of Northeastern British Columbia, Canada[J]. International Journal of Coal Geology, 2007, 70(1/2/3): 223-239.

[13] Zhang T, Ellis G S, Ruppel S C,etal. Effect of organic-matter type and thermal maturity on methane adsorption in shale-gas systems[J]. Organic Geochemistry, 2012, 47: 120-131.

[14] Helgeson H C, Richard L, McKenzie W F,etal. A chemical and thermodynamic model of oil generation in hydrocarbon source rocks[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2009, 73(3): 594-695.

[15] 李新景,呂宗剛,董大忠,等.北美頁巖氣資源形成的地質(zhì)條件[J].天然氣工業(yè),2009,29(5):27-32.

Li X J, Lv Z G, Dong D Z,etal. Geologic controls on accumulation of shale gas in North America[J]. Natural Gas Industry, 2009, 29(5): 27-32. (In Chinese)

[16] 李登華,李建忠,王社教,等.頁巖氣藏形成條件分析[J].天然氣工業(yè),2009,29(5):22-26.

Li D H, Li J Z, Wang S J,etal. Analysis of controls on gas shale reservoirs[J]. Natrual Gas Industry, 2009, 29(5): 22-26. (In Chinese)

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

[18] Ross D J K, Marc B R. The importance of shale composition and pore structure upon gas storage potential of shale gas reservoirs[J]. Marine and Petroleum Geology, 2009, 26(6): 916-927.

[19] 王陽,朱炎銘,陳尚斌,等.湘西北下寒武統(tǒng)牛蹄塘組頁巖氣形成條件分析[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2013, 42(4):586-594.

Wang Y, Zhu Y M, Chen S B,etal. Formation conditions of shale gas in Lower Cambrian Niutitang Formation, northwestern Hunan[J]. Journal of China University of Mining and Technology, 2013, 42(4): 586-594. (In Chinese)

[20] 蔣裕強(qiáng),董大忠,漆麟,等.頁巖氣儲(chǔ)層的基本特征及其評價(jià)[J].天然氣工業(yè),2010,30(10):7-12.

Jiang Y Q, Dong D Z, Qi L,etal. Basic features and evaluation of shale gas reservoirs[J]. Natural Gas Industry, 2010, 30(10): 7-12. (In Chinese)

[21] Aringhieri R. Nanoporosity characteristics of some natural clay minerals and soils[J]. Clays and Clay Minerals, 2004, 52(6): 700-704.

[22] Wang C, Juang L, Lee C,etal. Effects of exchanged surfactant cations on the pore structure and adsorption characteristics of montmorillonite[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2004, 280(1): 27-35.

[23] Ji L, Zhang T, Milliken K L,etal. Experimental investigation of main controls to methane adsorption in clay-rich rocks[J]. Applied Geochemistry, 2012, 27(12): 2533-2545.

[24] Cheng A, Huang W. Selective adsorption of hydrocarbon gases on clays and organic matter[J]. Organic Geochemistry, 2004, 35(4): 413-423.

[25] 吉利明,邱軍利,夏燕青,等.常見黏土礦物電鏡掃描微孔隙特征與甲烷吸附性[J].石油學(xué)報(bào),2012,33(2): 249-256.

Ji L M, Qiu J L, Xia Y Q,etal. Micro-pore characteristics and methane adsorption properties of common clay minerals by electron microscope scanning[J]. Acta Petrolei Sinica, 2012, 33(2): 249-256. (In Chinese)

[26] 吉利明,邱軍利,張同偉,等.泥頁巖主要黏土礦物組分甲烷吸附實(shí)驗(yàn)[J].地球科學(xué),2012,37(5):1043-1050.

Ji L M, Qiu J L, Zhang T W,etal. Experiments on methane adsorption of common clay minerals in shale[J]. Earth Science, 2012, 37(5): 1043-1050. (In Chinese)

[27] 李新景,胡素云,程克明.北美裂縫性頁巖氣勘探開發(fā)的啟示[J].石油勘探與開發(fā),2007,34(4):392-400.

Li X J, Hu S Y, Cheng K M. Suggestions from the development of fractured shale gas in North America[J]. Petroleum Exploration and Development, 2007, 34(4): 392-400. (In Chinese)

[28] 聶海寬,張金川.頁巖氣藏分布地質(zhì)規(guī)律與特征[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,41(2):700-708.

Nie H K, Zhang J C. Shale gas reservoir distribution geological law, characteristics and suggestions[J]. Journal of Central South University (Science and Technology), 2010, 41(2): 700-708. (In Chinese)

[29] Loucks R G, Ruppel S C. Mississippian Barnett Shale: Lithofacies and depositional setting of a deep-water shale-gas succession in the Fort Worth Basin, Texas[J]. AAPG Bulletin, 2007, 91(4): 579-601.

[30] Chareonsuppanimit P, Mohammad S A, Robinson Jr R L,etal. High-pressure adsorption of gases on shales: Measurements and modeling[J]. International Journal of Coal Geology, 2012, 95: 34-46.

Analysis of shale gas potential of Lower Cambrian Hetang Formation in Northwest Zhejiang, China

HE Yu1, CHEN An-qing2, LOU Zhang-hua1, JIN Chong3,WANG Jun1, SHANG Chang-jian4, ZHU Xiao-ya3

1.OceanCollege,ZhejiangUniversity,Hangzhou310058,China;2.InstituteofSedimentaryGeology,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China;3.ZhejiangInstituteofGeologyandMineralResource,Hangzhou310007,China;4.BeijingResearchInstituteofUraniumGeology,Beijing100029,China

Abstract:The shale gas accumulation condition and resource potential of the Lower Cambrian Hetang Formation in the Northwest Zhejiang are studied based on the geochemical characteristics of organic matter abundance, organic matter types, maturity of organic matters, and physical properties such as mineral composition, porosity，sedimentation and structure environment and shale distribution. It shows that the mass fraction of total organic carbon in the shale is 0.32%～4.24%, with high abundance of organic matter and affirmative hydrocarbon-generating potential. Thermal evolution degree reaches postmaturity and the value of vitrinite reflectance is 2.81%～4.83%, favorable for shale gas generation. The shale is rich in brittle minerals with a proportion of 76%～86%, favorable for exploitation of shale gas; and the average porosity of the shale is 2.74%, with a lot of micrometer-level pores suitable for gas accumulate. Isothermal adsorption test shows that the maximum adsorption is 3.5 m3/t and 5.16 m3/t, showing good ability of methane adsorption. The Hetang shale with effective thickness about 10～60 m distributes widely in the research area, and its buried depth is moderate, suitable for shale gas exploitation.

Key words:Northwest Zhejiang; Lower Cambrian; Hetang Formation; shale gas; geologic feature; resource potential

DOI:10.3969/j.issn.1671-9727.2016.03.06

[文章編號]1671-9727(2016)03-0300-08

[收稿日期]2015-06-05。

[基金項(xiàng)目]全國油氣資源戰(zhàn)略選區(qū)與評價(jià)國家專項(xiàng)(2009GXYQ-15);國家公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201211013)。

[通信作者]陳安清(1981-),男,博士,副教授,研究方向：沉積學(xué), E-mail:aqinth@163.com。

[分類號]TE132.2

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[第一作者] 何鈺(1990-),男,碩士研究生,研究方向：構(gòu)造地質(zhì)與頁巖氣聚集保存, E-mail:775857669@qq.com。