關(guān)于頁巖氣資源調(diào)查評價研究

朱彥昆 周壽中（云南省煤炭地質(zhì)勘查院，云南昆明 650000）

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關(guān)于頁巖氣資源調(diào)查評價研究

朱彥昆 周壽中
（云南省煤炭地質(zhì)勘查院，云南昆明 650000）

【摘要】滇東煤田位于中國板塊西南部，處于濱太平洋系與古特提斯構(gòu)造系北北東構(gòu)造的交接復(fù)合帶，煤礦巖體中存在著不同數(shù)量、不同類型的地質(zhì)構(gòu)造，例如褶皺、彎曲、斷層等，這些都會對煤礦井巖體的力學(xué)性質(zhì)帶來影響，煤礦井中存在著復(fù)雜的地應(yīng)力，在研究煤礦井的應(yīng)力的穩(wěn)定性時，一定要考慮煤礦井下地質(zhì)構(gòu)造對地應(yīng)力分布造成的影響，本文通過對滇東煤田煤礦井下的地質(zhì)構(gòu)造和地應(yīng)力的分布情況進行簡要的敘述，希望能對今后的煤礦研究工作提供一些建議。

【關(guān)鍵詞】頁巖氣 勘探開發(fā) 成藏特征 資源潛力評價

1 頁巖氣成藏特征分析以云南省為例

滇東區(qū)塊曲靖地區(qū)下寒武統(tǒng)筇竹寺組、上志留統(tǒng)玉龍寺組以及滇東北區(qū)塊昭通地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組成藏演化過程基本相似，均經(jīng)歷三個階段，分別為被動大陸邊緣演化階段、內(nèi)陸斷～隆演化階段以及走滑隆起階段，具有主體沉降，短期抬升，長期深埋的演化特征，但相較之下，滇東北區(qū)塊昭通地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組存在頻繁短期振蕩抬升的特點。滇中區(qū)塊楚雄盆地上三疊統(tǒng)干海子組同樣具有三大演化階段，分別為前陸盆地、內(nèi)陸斷陷盆地及走滑隆起，其后兩個階段與滇東區(qū)塊曲靖地區(qū)下寒武統(tǒng)筇竹寺組、上志留統(tǒng)玉龍寺組以及滇東北區(qū)塊昭通地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組成藏演化過程基本相似，主要差異為第一演化階段，即深埋階段。

通過埋藏演化史恢復(fù)，在燕山中期，研究區(qū)出現(xiàn)地殼隆升，使得目標(biāo)層上覆地層接受剝蝕，在進入燕山晚期，構(gòu)造作用發(fā)生轉(zhuǎn)換，地殼下沉，沉積了白堊系及古近系地層，使得目標(biāo)層埋藏深度增大，均經(jīng)歷了二次生烴作用。

研究區(qū)目標(biāo)層均處于高～過成熟演化階段，具有很好的生烴條件，具備形成高含氣量的物質(zhì)基礎(chǔ)，但頁巖氣的成藏與源巖～儲層本身的沉積與演化有關(guān)之外，還與區(qū)域構(gòu)造特征、抬升后的埋深、以及水動力條件等多種保存要素有關(guān)。由于云南省重點目標(biāo)層位都經(jīng)歷過抬升剝蝕的演化特點，抬升后是否達到地表，或進入頁巖氣逸散帶，對頁巖氣成藏具有重要意義。

2 頁巖氣資源潛力評價方法

2.1 資源量評價原則與方法

統(tǒng)計法是根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計學(xué)原理和方法收集、整理、分析已完成的勘探工作和儲量成果，進行量化的分析、總結(jié)，建立預(yù)測模型，進而預(yù)測未發(fā)現(xiàn)油氣資源量并估算總資源量，為相關(guān)決策提供依據(jù)和參考。根據(jù)其所依據(jù)的原始資料及著眼點的不同，又可分為體積統(tǒng)計法、

2.1.1 體積統(tǒng)計法

體積統(tǒng)計法是指用數(shù)理統(tǒng)計的方法（最小二乘法、線性回歸法）在研究程度較高的含油氣區(qū)建立資源量（Q）或單位體積資源密度（qV）與沉積巖體積（V）以及源巖體積等地質(zhì)變量之間的函數(shù)關(guān)系，應(yīng)用地質(zhì)類比的原理對勘探新區(qū)油氣資源量進行估算。根據(jù)吸附氣含量及氣體吸附率求得總資源量（2-1）：

Q=（V·Ag·ρ）/η （2-1）

式中：V-頁巖的有效體積（km3）；Ag-吸附氣含量（m3/t）；

ρ -巖石密度（t/m3）；η -氣體吸附率。

2.1.2 地質(zhì)要素分布概率風(fēng)險分析法

吸附要素分析法主要考慮頁巖賦存狀態(tài)與其約束因素之間的統(tǒng)計關(guān)系，頁巖總含氣量Qa與其有機碳含量X1，有機質(zhì)類型X2，有機質(zhì)成熟度X3，伴生礦物類型X4等存在一定的統(tǒng)計關(guān)系（2-2）：

Qa=f（X1，X2，X3，…Xn） （2-2）

根據(jù)上述各影響因素自身的概率分布對其進行概率賦值，可求得頁巖氣資源分布的概率分布函數(shù)，據(jù)此可計算不同概率條件下的頁巖氣資源/儲量（2-3）：

Qp=F（Sp，Hp，φp，Kp，…） （2-3）

式中，Qp為概率p條件時的資源量，Sp、Hp、φp、Kp…分別為面積、厚度、孔隙度、滲透率等參數(shù)。

2.1.3 “甜點”資源結(jié)構(gòu)預(yù)測方法

頁巖氣“甜點”SweetSpot是頁巖氣聚集內(nèi)部產(chǎn)出最好的地區(qū)，必須有高有機碳含量、適當(dāng)?shù)捻搸r厚度、孔隙度、滲透率、熱成熟度、深度、裂縫等良好匹配的局部天然氣富集區(qū)域，詳見表1。從某種意義上說，頁巖氣資源評價實際上就是“甜點”資源評價?！疤瘘c”資源結(jié)構(gòu)是評價單元內(nèi)“甜點”資源總量、“甜點”個數(shù)分布和最終可能找到的“甜點”總數(shù)、最大“甜點”規(guī)模、規(guī)模分布及序列等，它在很大程度上制約著頁巖氣聚集的勘探開發(fā)效益。由于目前頁巖氣聚集研究尚處于探討階段，對其“甜點”資源結(jié)構(gòu)預(yù)測研究基礎(chǔ)薄弱。

2.2 資源量計算方法與參數(shù)確定

表1　“甜點”預(yù)測關(guān)鍵參數(shù)最值指標(biāo)

2.2.1 計算方法

鑒于頁巖氣勘探初期實際情況，本次估算資源量采用體積法，即根據(jù)吸附氣含量及氣體吸附率求得總資源量（2-4）：

Q=0.01·S·H·Ag·ρ （2-4）

式中：Q-頁巖氣資源量（108m3）；S-頁巖的有效面積（km2）；

H-頁巖有效厚度（m）；Ag-吸附氣含量（m3/t）；ρ-巖石密度（t/ m3）。

2.2.2 估算資源量參數(shù)取值

（1）有效面積。所估算不同類型的資源量，按照不同的有效面積進行計算，即根據(jù)相應(yīng)類型圈定的區(qū)域面積進行計算。鑒于研究區(qū)地層傾角因褶皺因素，變化較大，準(zhǔn)確求得地層傾角較困難，且誤差過大，因此，以平面面積代替經(jīng)傾角校正的真面積，作為有效面積計算。由于頁巖的真面積要大于平面面積，因此估算的資源量是實際資源量的下限值。

（2）平均有效厚度系數(shù)。云南省現(xiàn)有筇竹寺組鉆井4口，上三疊統(tǒng)鉆井1口，下仁和橋組鉆井1口，通過對鉆孔TOC值測量及統(tǒng)計，得到TOC值大于2.0%且連續(xù)分布的基本信息。云南省下寒武統(tǒng)筇竹寺組各頁巖氣鉆孔TOC大于2.0%的層段占筇竹寺組總厚度比值分別為0.2351、0.3131、0.4195及0.0829。筇竹寺組下段有機質(zhì)含量較高，曲地6井及曲地7井未見筇竹寺頂，導(dǎo)致TOC大于2.0%比例變大；ZK2井為淺井，受風(fēng)化作用，致使TOC大于2.0%比例變??；曲地1井筇竹寺組完整，且埋藏深度大，受風(fēng)化作用弱，其TOC值可作為云南省筇竹寺組參考標(biāo)準(zhǔn)。綜上，將曲地1井TOC大于2.0%的比值0.2351作為下

············

寒武統(tǒng)筇竹寺組平均有效厚度系數(shù)進行資源量的計算。由于云南省上三疊統(tǒng)總厚度大，各TOC大于2.0%層段間距較大，不能作為合層來進行計算，所以選擇TOC＞2.0%的最大連續(xù)層段來計算有效厚度系數(shù)。本次YYQ3鉆井TOC大于2.0%且連續(xù)分布層段占上三疊統(tǒng)總厚度比值分別為0.0142、0.0136、0.0076及0.0585。即用最大值0.0585作為上三疊統(tǒng)平均有效厚度系數(shù)進行資源量的計算。云南省本次頁巖氣資源評價時，將滇西下志留統(tǒng)下仁和橋組和滇東北下志留統(tǒng)龍馬溪組統(tǒng)稱為龍馬溪組進行評價。云南省下志留統(tǒng)下仁和橋組頁巖氣鉆孔TOC大于2.0%的層段占下仁和橋組總厚度比值為0.0665，即作為下志留統(tǒng)下仁和橋組平均有效厚度系數(shù)進行資源量的計算。

3 結(jié)語

通過以云南省的油頁巖資源為例對油頁巖資源的成藏特征以及油頁巖資源潛力評價方法的介紹，對與油頁巖資源的前期勘探以及油頁巖資源是否具有開采的價值都具有十分重要的作用。

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