湖北當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜北部頁(yè)巖氣地質(zhì)評(píng)價(jià)與有利區(qū)優(yōu)選

鄒辰，周松源，梅玨，邵萌珠，秦顰，余鑫培

（1中國(guó)石油浙江油田公司；2中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院；3中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司）

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湖北當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜北部頁(yè)巖氣地質(zhì)評(píng)價(jià)與有利區(qū)優(yōu)選

鄒辰1，周松源1，梅玨1，邵萌珠2，秦顰1，余鑫培3

（1中國(guó)石油浙江油田公司；2中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院；3中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司）

摘 要以露頭、鉆井、地震等資料為基礎(chǔ)，對(duì)湖北當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜北部上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組頁(yè)巖氣成藏條件和勘探潛力展開(kāi)評(píng)價(jià)。研究表明，當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜五峰組—龍馬溪組具備良好的頁(yè)巖氣成藏地質(zhì)條件：五峰組—龍馬溪組沉積期以深水陸棚沉積環(huán)境為主，頁(yè)巖廣泛發(fā)育，優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖層厚度約50m；有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ2型，有機(jī)碳含量一般大于2﹪，有機(jī)質(zhì)成熟度Ro在3.0﹪左右，已進(jìn)入過(guò)成熟階段；頁(yè)巖中的礦物以石英和黏土為主，有利于后期壓裂改造和吸附氣的大量富集；儲(chǔ)層具有低孔特低滲特征；當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜構(gòu)造簡(jiǎn)單，區(qū)域上蓋層連續(xù)分布，保存條件較好。通過(guò)地質(zhì)評(píng)價(jià)和資源量計(jì)算，當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜頁(yè)巖氣資源量較為豐富，優(yōu)選巡檢—溪前向斜帶和龍坪—肖堰—栗溪背斜帶為頁(yè)巖氣勘探有利區(qū)。

關(guān)鍵詞當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜；頁(yè)巖氣；五峰組；龍馬溪組；資源評(píng)價(jià)；勘探遠(yuǎn)景

本文受中國(guó)石油天然氣股份有限公司科技項(xiàng)目“南海及南方探區(qū)油氣資源評(píng)價(jià)（浙江油田探區(qū)第四次常規(guī)與非常規(guī)油氣資源評(píng)價(jià)）”（編號(hào)：2013E-050210）和“南方、青藏、華北等新區(qū)海相碳酸鹽巖油氣地質(zhì)綜合評(píng)價(jià)與有利勘探區(qū)帶優(yōu)選研究”（編號(hào)：2012B-0504）資助

鄒辰：1987年生，2010年中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本科畢業(yè)，工程師，主要從事油氣地質(zhì)綜合研究工作。通訊地址：浙江省杭州市西湖區(qū)留下街道荊山嶺浙江油田公司；E-mail：zouc85@petrochina.com.cn

1 引 言

當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜主體位于南漳、遠(yuǎn)安、當(dāng)陽(yáng)、荊門(mén)和江陵等縣市境內(nèi)（圖1右上角），構(gòu)造位置處于中揚(yáng)子地塊，屬于江漢盆地的次級(jí)構(gòu)造單元［1］，復(fù)向斜北鄰巴洪沖斷背斜帶，南鄰宜都—鶴峰背斜帶，西靠黃陵隆起，東鄰樂(lè)鄉(xiāng)關(guān)—潛江復(fù)背斜。當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜的北部（圖1）由西向東進(jìn)一步可劃分為宜昌斜坡、峽口—遠(yuǎn)安背斜帶、巡檢—溪前向斜帶和龍坪—肖堰—栗溪背斜帶等四個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元。當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜勘探程度較低，在20世紀(jì)七十至九十年代部署過(guò)少量的二維地震，開(kāi)展過(guò)地面地質(zhì)調(diào)查及1：20萬(wàn)航磁、重力普查工作；于2005年實(shí)施了兩條MT測(cè)線；鉆探井有5口，其中方1井、當(dāng)1井、當(dāng)2井和當(dāng)深3井，完鉆于七十年代，建陽(yáng)1井（位于研究區(qū)之外）完鉆于九十年代，總體處于油氣概查階段。自2011年以來(lái)，當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜部署實(shí)施了多條二維地震測(cè)線，并完成了4口資料井和1口評(píng)價(jià)井（圖1研究區(qū)內(nèi)有參3、參4和評(píng)價(jià)1井），這為當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜頁(yè)巖氣勘查研究奠定了一定基礎(chǔ)。其中，在評(píng)價(jià)1井鉆遇的下志留統(tǒng)龍馬溪組見(jiàn)到了良好的頁(yè)巖氣顯示。結(jié)合近期的國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣勘探及研究成果［2-3］，認(rèn)為中揚(yáng)子地區(qū)是中國(guó)南方重要的含油氣區(qū)域之一，上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組泥頁(yè)巖在中揚(yáng)子地區(qū)廣泛發(fā)育，且湘鄂西地區(qū)鉆遇五峰組—龍馬溪組泥頁(yè)巖的鉆井中具有良好的天然氣顯示，因此，五峰組—龍馬溪組是當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜北部區(qū)域最為現(xiàn)實(shí)的勘探目標(biāo)層系。本文將開(kāi)展該層系頁(yè)巖氣地質(zhì)評(píng)價(jià)和有利區(qū)優(yōu)選的基礎(chǔ)研究，并揭示該區(qū)頁(yè)巖氣勘探前景，以期能為南方頁(yè)巖氣的勘探開(kāi)發(fā)提供有效指導(dǎo)。

2 頁(yè)巖氣地質(zhì)評(píng)價(jià)

2.1 頁(yè)巖發(fā)育及分布特征

當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜主要發(fā)育四套烴源巖，它們分別是上震旦統(tǒng)燈影組、下寒武統(tǒng)石牌組—水井沱組、上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組、上三疊統(tǒng)九里崗組—下侏羅統(tǒng)香溪組。根據(jù)區(qū)域鉆井取得的成果，上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組是當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜北部最為現(xiàn)實(shí)的勘探目的層。雖然五峰組在區(qū)域上分布穩(wěn)定，但其厚度較薄，參考四川盆地已有的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合評(píng)價(jià)1井的實(shí)鉆情況，認(rèn)為五峰組頁(yè)巖仍然具頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)潛力，故將五峰組薄層頁(yè)巖與龍馬溪組下段優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖合在一起來(lái)探討當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜北部頁(yè)巖的發(fā)育及分布特征。

圖1 當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜北部構(gòu)造位置及構(gòu)造區(qū)劃

圖2 當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜北部龍馬溪組下段巖相古地理圖

上奧陶統(tǒng)五峰組為水體循環(huán)受限的廣海陸棚沉積，巖性以黑色碳質(zhì)頁(yè)巖為主，夾薄層硅質(zhì)巖，沉積厚度?。ê穸仍?～13m之間），但分布穩(wěn)定，其中，泥質(zhì)巖厚度一般在3～8m之間。

在下志留統(tǒng)龍馬溪組沉積早期，研究區(qū)水體較深，海水處于相對(duì)滯留的狀態(tài)，形成了水動(dòng)力較弱、貧氧的泥質(zhì)深水陸棚相沉積環(huán)境（圖2），有利于富含有機(jī)質(zhì)暗色泥頁(yè)巖的沉積；在龍馬溪組沉積中晚期，隨著水體變淺，海水相對(duì)富氧，泥頁(yè)巖沉積的顏色隨之變淺，且有機(jī)質(zhì)含量也相應(yīng)減少，因此在縱向上富含有機(jī)質(zhì)的暗色優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖主要分布于龍馬溪組的下部層段，巖性以黑色、灰黑色含筆石頁(yè)巖為主。

根據(jù)露頭和鉆井資料統(tǒng)計(jì)了五峰組—龍馬溪組暗色泥頁(yè)巖的厚度（見(jiàn)表1），從平面分布圖上可以看出（圖3），泥頁(yè)巖厚度總體呈南厚北薄的趨勢(shì)。其中，在王家灣剖面以南的區(qū)域，厚度可達(dá)到90m以上，向北至評(píng)價(jià)1井和參4井一線可達(dá)到50m左右。推測(cè)參4井—評(píng)價(jià)1井—湯家畈剖面連線以南的地區(qū)為五峰組—龍馬溪組暗色泥頁(yè)巖最有利的發(fā)育區(qū)，主要為水體相對(duì)較深的泥質(zhì)深水陸棚沉積環(huán)境，沉積物顏色深，且所含有機(jī)質(zhì)含量較高；而北部地區(qū)水體相對(duì)較淺，推測(cè)暗色泥頁(yè)巖沉積厚度在30m左右。

表1 當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜北部五峰組—龍馬溪組暗色泥頁(yè)巖厚度統(tǒng)計(jì)

圖3 當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜北部五峰組—龍馬溪組暗色泥頁(yè)巖厚度平面展布圖

2.2 頁(yè)巖有機(jī)地球化學(xué)特征

干酪根類型 美國(guó)頁(yè)巖氣盆地頁(yè)巖的干酪根主要以Ⅰ型與Ⅱ型為主，也有部分Ⅲ型干酪根，不同干酪根類型的頁(yè)巖都可以生成大量的氣［4］。通過(guò)對(duì)評(píng)價(jià)1井6個(gè)樣品的分析化驗(yàn)，龍馬溪組下段暗色泥頁(yè)巖干酪根類型為Ⅱ2型，樣品顯微組分以無(wú)定形腐泥組為主，不含殼質(zhì)組及鏡質(zhì)組等其他組分。

有機(jī)質(zhì)豐度 有機(jī)碳含量是頁(yè)巖氣聚集最重要的參數(shù)之一，它不僅在一定程度上控制著頁(yè)巖的彈性和裂縫發(fā)育程度，更重要的是:有機(jī)碳含量的高低決定了該套地層的生氣能力及吸附氣體的能力［5］。評(píng)價(jià)1井36個(gè)樣品分析化驗(yàn)結(jié)果顯示，有機(jī)碳含量較高，介于1.80﹪～6.15﹪之間，平均3.87﹪，屬于優(yōu)質(zhì)烴源巖級(jí)別，有機(jī)質(zhì)豐度滿足頁(yè)巖氣成藏的要求。

有機(jī)質(zhì)成熟度 根據(jù)位于當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜核部附近鉆探的評(píng)價(jià)1井的樣品分析結(jié)果，井深4000m左右的暗色泥巖，其Ro為2.64﹪～4.25﹪，平均為3.0﹪，這表明向斜核部的烴源巖已達(dá)到過(guò)成熟生成干氣階段。

根據(jù)附近露頭剖面，五峰組—龍馬溪組的成熟度展布，呈現(xiàn)出向當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜核部逐漸增高的趨勢(shì)（圖4），這種趨勢(shì)與黃陵古隆起和當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜的繼承性發(fā)展以及古斷裂的活動(dòng)密切相關(guān)。同時(shí)，由于當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜侏羅系及白堊系—第三系沉積厚度和剝蝕厚度的差異，有機(jī)質(zhì)熱演化程度亦存在明顯的分區(qū)特征?？傮w上，研究區(qū)南部五峰組—龍馬溪組泥質(zhì)巖熱演化程度高，北部相對(duì)較低；向斜核部演化程度高，東西兩翼相對(duì)較低。核部大部分地區(qū)五峰組—龍馬溪組泥質(zhì)巖的Ro大于3﹪，向南延伸到當(dāng)深3井的Ro大于4﹪（圖4）。

圖4 當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜北部五峰組—龍馬溪組烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度圖

2.3 頁(yè)巖埋深特征

根據(jù)地質(zhì)露頭觀察、地質(zhì)調(diào)查報(bào)告、已鉆井資料及二維地震資料解釋，編制了龍馬溪組底部?jī)?yōu)質(zhì)頁(yè)巖段底界埋深圖（圖5）?？梢钥闯觯?dāng)陽(yáng)復(fù)向斜北部?jī)?yōu)質(zhì)頁(yè)巖段埋深主要處于1000～5500m之間，具有向斜核部最深、向兩翼埋深變淺的特征。據(jù)北美頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖埋深1000～4000m是現(xiàn)有技術(shù)條件下頁(yè)巖氣經(jīng)濟(jì)開(kāi)采的最有利深度區(qū)間［6］。由此看出，研究區(qū)富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖埋深適中，向斜兩翼屬于頁(yè)巖氣勘探的有利區(qū)域。

圖5 當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜北部龍馬溪組底界埋深圖

2.4 頁(yè)巖物性特征

根據(jù)評(píng)價(jià)1井4063.29～4096 m深度范圍內(nèi)的7個(gè)樣品的分析化驗(yàn)結(jié)果，龍馬溪組下段泥頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙度分布在1﹪～4.7﹪之間，平均為2.19﹪，原地應(yīng)力條件下測(cè)得基質(zhì)滲透率介于（0.0085～0.3820）× 10-3μm2，平均為0.07×10-3μm2，屬低孔特低滲儲(chǔ)層。

在掃描電鏡下，可觀察到黏土礦物粒間由易溶的碳酸鹽礦物、長(zhǎng)石和石英被溶蝕后所形成的微孔隙，孔隙邊緣不規(guī)則，孔徑一般2～10 μm。在井深4061.91m處的泥巖中，片狀黏土礦物晶體間見(jiàn)微縫及微溶孔，孔徑1～5μm（圖6a）。在井深4074.55m處，片狀伊蒙混層及伊利石集合體中夾雜黃鐵礦晶體，溶孔、溶縫發(fā)育，孔徑一般2～3μm（圖6b）。

伊利石晶間孔隙和顆粒表面的順層溶孔是頁(yè)巖儲(chǔ)層的主要孔隙類型之一。溶縫寬度一般僅1～3μm，延伸10～20μm，邊緣不規(guī)則的溶孔沿層理分布，孔徑一般2～5μm。在井深4061.91m處，礦物晶體間夾雜粒狀黃鐵礦集合體，順層微溶孔呈串珠狀發(fā)育，孔徑2～3μm，延伸10～20μm（圖6c）。井深4074.55m片狀伊蒙混層及伊利石集合體中，可見(jiàn)順層微縫發(fā)育，呈狹長(zhǎng)條狀及串珠狀等，孔隙長(zhǎng)軸方向和層理一致，孔徑1～2μm（圖6d）。

掃描電鏡觀察表明，頁(yè)巖顆粒內(nèi)部的微裂縫一般比較平直，曲折度較小，少有膠結(jié)物充填，而顆粒間的微裂縫呈鋸齒狀彎曲。例如，在4084.75m處的碳質(zhì)粉砂巖中見(jiàn)多條粒內(nèi)微裂隙發(fā)育，縫寬1～3μm，縫長(zhǎng)40μm（圖6e）。在4095.10m處碳質(zhì)泥巖中見(jiàn)多條層間貼粒微縫發(fā)育，縫寬1～2 μm，縫長(zhǎng)20 μm（圖6f），該類裂隙很少延伸至整個(gè)切片表面。存在顆粒內(nèi)部微裂縫的區(qū)域，巖石脆性指數(shù)較高，易形成微裂縫網(wǎng)絡(luò)，從而成為頁(yè)巖中微觀尺度上油氣滲流的主要通道。

從上述評(píng)價(jià)1井龍馬溪組下段泥頁(yè)巖儲(chǔ)層的薄片鑒定及掃描電鏡分析，可以看出泥頁(yè)巖儲(chǔ)集空間類型主要為微孔隙、微裂隙和裂縫。掃描電鏡下常見(jiàn)的孔隙類型為黏土礦物顆粒間微溶孔和順層溶孔、溶縫，其次為骨架顆粒間原生微孔和自生礦物晶間微溶孔、溶縫等。這表明研究區(qū)頁(yè)巖儲(chǔ)層具有微孔隙直徑較小且連通性較差等特點(diǎn)，與北美頁(yè)巖氣產(chǎn)層儲(chǔ)集空間特征基本一致。

前人研究表明，頁(yè)巖氣儲(chǔ)層中黏土礦物的含量（主要是其中的伊利石）與吸附氣量具有一定的關(guān)系，而蒙皂石類膨脹性黏土礦物則不利于后期儲(chǔ)層壓裂改造；頁(yè)巖中的石英、長(zhǎng)石、黃鐵礦等脆性礦物含量越高，則頁(yè)巖儲(chǔ)層脆性越強(qiáng)，既有利于后期壓裂造縫，同時(shí)也增大了游離氣的儲(chǔ)集空間［7-9］。

根據(jù)評(píng)價(jià)1井4061.6～4096.3m深度范圍內(nèi)的11個(gè)樣品的巖石礦物含量分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜龍馬溪組底部?jī)?yōu)質(zhì)頁(yè)巖段的礦物成分主要為石英和黏土，其中，石英、長(zhǎng)石等脆性礦物總量為48﹪～65﹪，平均56.5﹪，黏土礦物含量為42﹪～50﹪。黏土礦物中主要為伊利石、伊/蒙混層和綠泥石，其中伊利石含量為37﹪～58﹪，平均45.7﹪，有利于吸附氣的大量富集；伊/蒙混層含量為26﹪～48﹪，平均33.2﹪；綠泥石含量為13﹪～29﹪，平均21﹪。從礦物成分來(lái)看，富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的脆性礦物含量較高，具有較好的壓裂改造空間，有利于頁(yè)巖氣商業(yè)開(kāi)采。

2.5 頁(yè)巖含氣特征

頁(yè)巖氣主要指以吸附和游離狀態(tài)賦存于泥頁(yè)巖地層中的天然氣，頁(yè)巖氣藏的形成是天然氣在烴源巖中大規(guī)模滯留的結(jié)果，它沒(méi)有明顯的圈閉和蓋層，比較容易保存［10-11］。頁(yè)巖含氣性分析是有效評(píng)估研究區(qū)頁(yè)巖氣是否具有商業(yè)前景的主要依據(jù)，含氣性分析數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算頁(yè)巖的資源量、氣藏模擬和生產(chǎn)預(yù)測(cè)具有重要的意義。

評(píng)價(jià)1井針對(duì)上三疊統(tǒng)九里崗組127.12～134.7 m取心1筒，中志留統(tǒng)羅惹坪組3 459～3 460.14 m取心1筒，下志留統(tǒng)龍馬溪組4 060.57～4 104.51取心7筒，共計(jì)取心9筒。通過(guò)對(duì)巖心現(xiàn)場(chǎng)解吸實(shí)驗(yàn)，各井段含氣量分布顯示（圖7）：龍馬溪組4 061.94～4 103.29 m深度范圍的14個(gè)樣品含氣性好，含氣量為（1.23～4.92）m3/t，平均為2.93 m3/t，氣體組分主要以甲烷為主。

圖7 當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜北部評(píng)價(jià)1井不同井段泥頁(yè)巖含氣量分布直方圖

2.6 地層壓力

研究區(qū)主要是以熱成因氣為主的異常高壓頁(yè)巖氣，在經(jīng)歷了埋藏、壓實(shí)、上覆地層壓力、流體熱增壓、以及有機(jī)質(zhì)向烴類轉(zhuǎn)化過(guò)程中體積膨大等，形成了高地層壓力［4］，因此，異常高壓區(qū)域是頁(yè)巖氣勘探的核心區(qū)。一般情況下頁(yè)巖氣核心區(qū)地層壓力系數(shù)應(yīng)≥1.25。根據(jù)Eaton公式用縱波時(shí)差預(yù)測(cè)［12］，評(píng)價(jià)1井主要目的層地層壓力系數(shù)為1.20～1.49，屬于異常高壓地層。

2.7 保存條件

頁(yè)巖氣以吸附氣和游離氣共存為主，頁(yè)巖本身既是儲(chǔ)層又是蓋層，對(duì)保存條件要求相對(duì)較低，斷裂是影響頁(yè)巖氣藏保存條件的主要因素。熱成因頁(yè)巖氣藏主要靠微裂縫運(yùn)聚，斷層和宏觀裂縫則起破壞作用，因此，強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)不利于頁(yè)巖氣藏的保存。當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜中部，地層平緩、構(gòu)造穩(wěn)定、斷裂相對(duì)不發(fā)育、目的層埋深適中，是頁(yè)巖氣藏保存的有利區(qū)域。

3 頁(yè)巖氣勘查方向

中國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)尚處于起步階段，可用于頁(yè)巖氣資源潛力預(yù)測(cè)的資料非常有限。因此，參考國(guó)外頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的成功經(jīng)驗(yàn)，可將頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)歸納為生氣能力、儲(chǔ)氣能力和易開(kāi)采性三大方面內(nèi)容，各個(gè)方面又包含多個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)。國(guó)內(nèi)多數(shù)學(xué)者認(rèn)為：頁(yè)巖氣核心區(qū)劃分標(biāo)準(zhǔn)主要包括頁(yè)巖厚度及埋深、有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)成熟度、保存條件、地層壓力、含氣性、頁(yè)巖力學(xué)性質(zhì)、頁(yè)巖物性及礦物成分等10大重要指標(biāo)①浙江油田公司.荊101井鉆井現(xiàn)場(chǎng)跟蹤、分析化驗(yàn)及單井天然氣綜合評(píng)價(jià)［R］. 2013.。梁興等［13］針對(duì)中國(guó)南方高演化海相頁(yè)巖氣地質(zhì)勘探綜合選區(qū)的選取標(biāo)準(zhǔn)也做過(guò)論述。

根據(jù)評(píng)價(jià)1井和前期地面地質(zhì)調(diào)查以及參3井和參4井取得的一系列成果，結(jié)合當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜區(qū)域地質(zhì)特征，歸納了該區(qū)頁(yè)巖氣有利勘探區(qū)8個(gè)優(yōu)選參數(shù)（表2），劃分為有利區(qū)、較有利區(qū)和遠(yuǎn)景區(qū)三個(gè)級(jí)別，其中，優(yōu)選出當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜北部頁(yè)巖氣勘探有利區(qū)為巡檢—溪前向斜帶和龍坪—肖堰—栗溪背斜帶（圖8）。該有利區(qū)位于當(dāng)陽(yáng)寬緩向斜兩翼，構(gòu)造變形弱，地層較緩，傾角在15°左右。評(píng)價(jià)1井揭示五峰組—龍馬溪組目的層的巖性為深灰色至灰黑色泥頁(yè)巖、碳質(zhì)泥頁(yè)巖，屬深水陸棚沉積；優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度52m，有機(jī)碳含量高，生烴潛力好；脆性礦物含量較高，有利于形成裂隙；上覆地層及中新生代膏鹽巖封蓋層發(fā)育，并且對(duì)應(yīng)層位水型多為CaCl2型，也表明保存條件好；地勢(shì)較平緩，交通方便。綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為該區(qū)是頁(yè)巖氣勘探的有利區(qū)。

表2 當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜北部頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)選區(qū)評(píng)價(jià)參數(shù)表

圖8 當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜北部五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖氣綜合評(píng)價(jià)圖

4 資源潛力分析

目前我國(guó)處于頁(yè)巖氣勘探的早期階段，難以精確地預(yù)測(cè)頁(yè)巖氣的潛在資源量。當(dāng)前國(guó)際上可用于頁(yè)巖氣資源潛力評(píng)價(jià)的方法主要有體積法、類比法、統(tǒng)計(jì)分析法、成因法和綜合法，其中條件概率體積法較適用于我國(guó)現(xiàn)階段頁(yè)巖氣資源量計(jì)算［14-17］。

依據(jù)北美頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，評(píng)價(jià)當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜北部五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖埋深在2 000～4 500 m、TOC＞2.0﹪的區(qū)域作為頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的有利區(qū)，有利區(qū)面積為1 479 km2。根據(jù)鉆井揭示，五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖厚度為52 m，采用泥頁(yè)巖密度的平均值2.6g/cm3，含氣量為2.78m3/t，計(jì)算出當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜北部頁(yè)巖氣有利區(qū)地質(zhì)資源量為5559×108m3，資源豐度為3.76×108m3/km2，具有較大的資源潛力。

5 結(jié) 論

（1）五峰組—龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)暗色頁(yè)巖層系是當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜北部頁(yè)巖氣勘探的主要目的層，具有沉積穩(wěn)定、頁(yè)巖地層厚度大、脆性礦物含量高以及高TOC、高含氣量的特征，且埋深適中、保存條件相對(duì)較好，具備頁(yè)巖氣形成、儲(chǔ)集、保存的基本條件。

（2）優(yōu)選巡檢—溪前向斜帶和龍坪—肖堰—栗溪背斜帶為頁(yè)巖氣勘探有利區(qū)，利用體積法初步計(jì)算五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖氣有利區(qū)的資源量為5559×108m3，具有較好的頁(yè)巖氣資源潛力。

（3）當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜資料少，勘探程度低，實(shí)際地下地質(zhì)情況可能與現(xiàn)有的認(rèn)識(shí)存在較大的偏差，建議采用先進(jìn)的地震、鉆井、測(cè)井、完井和開(kāi)采技術(shù)，加強(qiáng)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的技術(shù)研發(fā)及創(chuàng)新，形成該區(qū)域配套的勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)，以取得更好的勘探開(kāi)發(fā)成果。

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編輯：黃革萍

Zou Chen：Geology Engineer. Add：PetroChina Zhejiang Oilfield Company，Liuxia，Hangzhou，Zhejiang，310023，China

勘探·評(píng)價(jià)

Geological Evaluation of Upper Ordovician-Lower Silurian Gas-bearing Shales and Optional Potential Areas in the North of Dangyang Synclinorium，Hubei

Zou Chen，Zhou Songyuan，Mei Jue，Shao Mengzhu，Qin Pin，Yu Xinpei

Abstract：Based on observation and analysis of samples from outcrops，drilled wells，and seismic data interpretation，it is indicated that controlled by sedimentary environment in deep shelf，the Upper Ordovicain Wufeng-Lower Silurian Longmaxi shales are widely developed and distributed in the north of Dangyang Synclinorium，Hubei province. The organic-rich black shale is about 50m thick. The kerogen type isⅡ2.The content of organic carbon is generally more than 2﹪. The Rois about 3﹪，which means the shale is in overmature stage.Shale is mainly composed of quartz and clay，which is useful for pressure-fracturing of shale reservoirs and gas enrichment. The shale reservoirs are characterized by low porosity and extra-low permeability. The simple synclinorium structures and the regional overlying cap provide the good preservation condition for shale gas. The resources calculation has indicated good resources potential in this area. Through the overall geological evaluation，it is suggested that the Xunjian-Xiqian synclinal zone and the Longping-Xiaoyan-Lixi anticlinal zone are the favorable potential areas of prospecting shale gas.

Key words：Late Ordovician；Early Silurian；Gas-bearing shale；Resource evaluation；Exploration potential；Dangyang Synclinorium；Hubei

中圖分類號(hào)：TE132.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1672-9854.2016.02.003

文章編號(hào)：1672-9854（2016）-02-0022-07

收稿日期：2014-12-18；改回日期：2015-10-16