復(fù)雜地質(zhì)條件區(qū)頁巖氣聚集差異性及其意義：以湘西北古生界為例

李智文，郭建華，秦明陽，黃儼然,2，曹錚

(1.中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙，410083；2.湖南科技大學(xué)頁巖氣資源利用湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南湘潭，411201；3.重慶科技學(xué)院石油與天然氣工程學(xué)院，重慶，401331)

加快頁巖氣勘探與開發(fā)是我國應(yīng)對(duì)石油緊缺和能源安全的重要措施[1]。我國南方揚(yáng)子地區(qū)廣泛發(fā)育海相富有機(jī)質(zhì)頁巖，其中下寒武統(tǒng)牛蹄塘組和上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組是目前國內(nèi)頁巖氣勘探的重點(diǎn)[2]。截止2017年底，四川盆地涪陵、長(zhǎng)寧、威遠(yuǎn)等區(qū)塊五峰組—龍馬溪組頁巖氣開發(fā)取得了顯著成效，年產(chǎn)量逾70×108m3，成為“增儲(chǔ)上產(chǎn)”的重要領(lǐng)域。然而，除四川威遠(yuǎn)、湖北宜昌等地區(qū)外[3-4]，牛蹄塘組頁巖氣勘探效果整體不理想，貴州、重慶、湖南等近70%的牛蹄塘組黑色頁巖中氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)一般超過90%[5]。在第二輪頁巖氣探礦權(quán)招標(biāo)中，湘西北地區(qū)設(shè)置了保靖、花垣、龍山、桑植及永順共5個(gè)區(qū)塊，成為南方頁巖氣勘探重點(diǎn)地區(qū)之一，也是實(shí)現(xiàn)“頁巖氣發(fā)展規(guī)劃(2016—2020年)”300×108m3年產(chǎn)量目標(biāo)的重要接替區(qū)。目前湘西北已累計(jì)完成20 余口井，在復(fù)雜地質(zhì)條件下，牛蹄塘組“有巖無氣”與五峰組—龍馬溪組“有氣無流、有流無量”的勘探成效導(dǎo)致頁巖氣勘探面臨困境。受勘探程度及資料限制，前人根據(jù)露頭樣品針對(duì)湘西北牛蹄塘組或五峰組—龍馬溪組聚集條件進(jìn)行研究[6-8]，部分學(xué)者的研究對(duì)象僅局限于1 個(gè)區(qū)塊或者1 口井[9-11]。目前缺乏研究區(qū)與國內(nèi)典型地區(qū)的頁巖氣聚集條件對(duì)比研究，也缺乏研究區(qū)古生界頁巖氣聚集條件差異性分析。為此，本文作者依據(jù)野外露頭、巖心觀察及實(shí)驗(yàn)測(cè)試資料，以富有機(jī)質(zhì)頁巖集中段為研究對(duì)象，橫向?qū)Ρ裙派珥搸r氣聚集地質(zhì)特征，多方面探討兩者聚集條件的差異性及其原因，以便揭示復(fù)雜地質(zhì)條件區(qū)頁巖氣富集關(guān)鍵因素，提出未來勘探新方向。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

湘西北地區(qū)屬于上揚(yáng)子板塊，在震旦紀(jì)至早古生代主要表現(xiàn)為克拉通海相盆地。在早寒武世，研究區(qū)構(gòu)造沉降加劇，達(dá)到最大海泛面，鄂中古陸的上升奠定了“北高南低”的深水陸棚格局，沉積了廣泛的富有機(jī)質(zhì)頁巖。早奧陶世，湘西北發(fā)生“蹺蹺板”式構(gòu)造轉(zhuǎn)換，黔中、雪峰及江南隆起基本連成滇黔桂隆起帶，在川中隆起的共同作用下，湘西北形成了“西北低、東南高”的閉塞、滯留深水陸棚環(huán)境，碳酸鹽巖沉積速率降到最低，發(fā)育了一套富含硅質(zhì)、炭質(zhì)的筆石頁巖。

湘西北古生界海相頁巖氣鉆井分布及成效圖如圖1所示。從圖1可見：除北西緣外，研究區(qū)主體屬于桑植—石門復(fù)向斜，保靖—慈利斷裂以東屬于江南雪峰隆起；燕山—喜山期多期次壓扭性構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的沖斷、褶皺及抬升剝蝕，形成如今NNE或NE走向?yàn)橹鞯摹盎拙砣胧健瘪薨櫤蛿嗔洋w系，并影響頁巖氣保存和富集。

2 聚集特征比較

依據(jù)多年來鉆井資料分析，認(rèn)為兩套頁巖氣在有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、巖石學(xué)特征、儲(chǔ)層特征、熱演化程度及含氣性等方面存在明顯差異。

2.1 有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)

圖1 湘西北古生界海相頁巖氣鉆井分布及成效圖Fig.1 Location and result map of marine shale gas exploration in the Paleozoic in Northwestern Hunan

豐富的有機(jī)質(zhì)是頁巖氣聚集“源控”或“成烴控儲(chǔ)”的物質(zhì)基礎(chǔ)[12-13]。湘西北牛蹄塘組頁巖厚度及有機(jī)質(zhì)豐度w(TOC)異常高，達(dá)到全國之冠，如常頁1井富有機(jī)質(zhì)頁巖厚度達(dá)130 m，TOV質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(TOC)最高可達(dá)17.6%，平均為9.8%[2,9]。四川盆地及周緣五峰組—龍馬溪組筆石帶特征(焦頁1井)見圖2，南方古生界海相頁巖參數(shù)對(duì)比見表1。從圖2和表1可見：類似于焦頁1 井，湘西北地區(qū)五峰組—龍馬溪組頁巖w(TOC)自下而上逐漸降低，富有機(jī)質(zhì)頁巖主要發(fā)育于五峰組WF2—WF3段及龍馬溪組LM1—LM4 段[14]；受湘鄂西水下隆起影響，湘西北地區(qū)缺乏部分筆石頁巖段，龍山紅巖溪剖面五峰組與龍馬溪組之間夾古風(fēng)化殼，富有機(jī)質(zhì)頁巖品質(zhì)不及四川盆地，厚度僅20～30 m，w(TOC)一般為2%～4%。

2.2 巖石學(xué)特征

基于野外露頭和巖心資料，結(jié)合薄片觀察及X線衍射礦物分析，兩套頁巖的巖石學(xué)特征存在明顯差異。

1)湘西北牛蹄塘組以硅質(zhì)頁巖為主，鈣質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為10%～20%，最高可達(dá)40%以上；五峰組—龍馬溪組以硅質(zhì)頁巖、硅質(zhì)巖為主，鈣質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般低于10%，如表1所示。

2)牛蹄塘組富含重晶石、磷結(jié)核、石煤等，并且富集Zn，Cr，As，Se，Ba，V 和U 等微量元素，w(U)/w(Th)高可達(dá)5.71，稀土元素存在Eu 正異常與Ce負(fù)異常，w(TOC)與多種異常金屬元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈很好的線性關(guān)系，反映了熱水沉積的特點(diǎn)[15-16]；在五峰組—龍馬溪組巖心中觀察到大量筆石化石，薄片中有大量海綿骨針、放射蟲和有孔蟲等微體化石，同時(shí)，w(Si)/[w(Si)+w(Al)+w(Fe)]平均為0.90；硅質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與w(TOC)或筆石多樣性呈正相關(guān)性，反映了硅質(zhì)主要來源于生物作用[12,17]。

3)牛蹄塘組黏土礦物成分單一，伊利石平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%～90%，處于晚成巖C亞期；而五峰組—龍馬溪組黏土礦物成分復(fù)雜，伊/蒙混層質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%～75%，此外，含有部分伊利石、綠泥石等，處于晚成巖B亞期。

2.3 儲(chǔ)層特征

頁巖儲(chǔ)層孔隙具有類型多樣、形態(tài)復(fù)雜、尺度細(xì)微等特征，按照成因類型，目前分為有機(jī)質(zhì)孔、無機(jī)質(zhì)孔和微裂縫等[18-23]。通過氬粒子拋光與掃描電鏡手段觀察到古生界頁巖中以有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育最廣泛，有機(jī)質(zhì)體內(nèi)互相連通的三維空間網(wǎng)絡(luò)提供了最佳的頁巖氣賦存場(chǎng)所和滲流通道[24-25]。在四川盆地五峰組—龍馬溪組原始儲(chǔ)層中，有機(jī)質(zhì)孔體積占孔隙體積的62%，并賦存了體積分?jǐn)?shù)為55%吸附氣和23%游離氣[26]。

目前普遍采用甲烷等溫吸附實(shí)驗(yàn)來衡量?jī)?chǔ)層吸附能力，實(shí)驗(yàn)得到的Langmuir體積與w(TOC)呈正相關(guān)[7]。常頁1 井牛蹄塘組w(TOC)平均值可達(dá)9.8%，估算有機(jī)質(zhì)體積占巖石體積的18%左右，部分有機(jī)質(zhì)承受了上覆地層壓力而定向排列。在有機(jī)質(zhì)熱演化過程中，大孔(孔徑＞50 nm)容易坍塌或破壞而向中孔(2～50 nm)和微孔(＜2 nm)轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致儲(chǔ)層具有較大的比表面積，吸附能力增強(qiáng)。常頁1 井、花頁1 井牛蹄塘組Langmuir 體積可達(dá)6～7 cm3/g[9,23]，而五峰組—龍馬溪組Langmuir 體積僅為2～3 cm3/g，由此推斷牛蹄塘組原始儲(chǔ)層中吸附氣體積分?jǐn)?shù)較高，游離氣體積分?jǐn)?shù)較低。目前，普遍認(rèn)為吸附氣比游離氣更容易保存[27-30]。

圖2 四川盆地及周緣五峰組—龍馬溪組筆石帶特征(焦頁1井)Fig.2 Graptolites zone characteristics of O3w—S1l in Sichuan Basin and its adjacent areas

表1 南方古生界海相頁巖參數(shù)對(duì)比Table1 Parameters comparison of Paleozoic marine shale in South China

2.4 熱演化史

董清源等[31]分析了盆地?zé)崾贰癫厥贰鸁N史，指出湘西北地區(qū)牛蹄塘組在印支期進(jìn)入熱成熟晚期，為生油高峰，燕山早期達(dá)到過成熟干氣階段，具有早期生烴特點(diǎn)；而五峰組—龍馬溪組在燕山早期進(jìn)入生油期，燕山晚期達(dá)到進(jìn)入生干氣階段，具有晚期生烴特點(diǎn)，見圖3。

印支期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成了大量圈閉，有利于頁巖氣聚集，但江南雪峰隆起在距今200～165 Ma自東南向西北擠壓，產(chǎn)生了強(qiáng)烈的斷裂、抬升及剝蝕，與牛蹄塘組主要生氣時(shí)間一致，破壞頁巖氣聚集。然而，對(duì)于殘留向斜內(nèi)五峰組—龍馬溪組頁巖氣聚集影響較小[32]。

圖3 永順區(qū)塊牛蹄塘組埋藏史—熱演化史Fig.3 Burial-thermal evolution history of ∈1n in Yongshun block

2.5 含氣性

含氣性不僅是保存條件的直接體現(xiàn)，而且是衡量是否具有經(jīng)濟(jì)開采價(jià)值的關(guān)鍵指標(biāo)。慈頁1井和永頁2 井的解吸氣量在鉆井現(xiàn)場(chǎng)通過SY/T 6940—2013“頁巖含氣量測(cè)試方法”獲得，殘余氣量通過實(shí)驗(yàn)室內(nèi)粉碎的巖心的含氣性獲得，而損失氣量采用USBM (United States Bureau of Mines)提供的方法直接計(jì)算。目前，湘西北牛蹄塘組近70%井無氣或氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)超過90%，如常頁1井和花頁1井等，而五峰組—龍馬溪組一般含氣量為2～4 m3/t，且甲烷體積分?jǐn)?shù)超過90%，如龍參2井和永頁2井。

湘西北古生界富有機(jī)質(zhì)頁巖含氣性特征對(duì)比見圖4，湘西北古生界富有機(jī)質(zhì)頁巖聚集條件對(duì)比見表2。從圖4和表2可見：慈頁1井牛蹄塘組巖心最高含氣量達(dá)0.95 m3/t，殘余氣(體積分?jǐn)?shù)，下同)超過65%，而解吸氣低于20%，并含約20%氮?dú)?；永? 井五峰組—龍馬溪組巖心含氣量為2.0～3.6 m3/t，解吸氣超過50%，殘余氣低于20%，甲烷體積分?jǐn)?shù)高達(dá)95%，與焦頁1井總含氣量高、游離氣平均占65.7%類似[28]。這說明原始儲(chǔ)層中，牛蹄塘組遭受一定破壞后游離氣逸散，主要以吸附態(tài)賦存，并含有部分氮?dú)?；而五峰組—龍馬溪組保存較好，主要以游離態(tài)賦存，甲烷體積分?jǐn)?shù)高。

圖4 湘西北古生界富有機(jī)質(zhì)頁巖含氣性特征對(duì)比Fig.4 Gas-bearing comparison of Paleozoic organic-rich shale in Northwestern Hunan

3 聚集差異性分析

3.1 沉積環(huán)境

揚(yáng)子地區(qū)牛蹄塘組和五峰組—龍馬溪組烴源巖的形成與廣泛發(fā)育的熱水沉積作用密不可分，兩者存在良好的時(shí)空重疊關(guān)系[15]。在早寒武世，熱水活動(dòng)及上升洋流帶來豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和微量元素，促進(jìn)了湘西北地區(qū)藻類、疑源類等浮游生物快速發(fā)育，很高的有機(jī)質(zhì)生產(chǎn)率和弱封閉、滯留、缺氧的水體有利于有機(jī)質(zhì)的保存，導(dǎo)致牛蹄塘組有機(jī)質(zhì)異常富集，局部產(chǎn)石煤[2]。在早奧陶世，熱水活動(dòng)減弱，強(qiáng)封閉環(huán)境中生物繁盛，大量放射蟲、海綿骨針、有孔蟲以及筆石等硅質(zhì)殼體更容易在閉塞、缺氧的環(huán)境中保留下來，在有機(jī)質(zhì)熱演化過程中，生物遺體構(gòu)成了最佳的“源儲(chǔ)匹配關(guān)系”，并有利于形成天然裂縫和后期壓裂改造[17,29]。

表2 湘西北古生界富有機(jī)質(zhì)頁巖聚集條件對(duì)比Table2 Accumulation condition comparison of Paleozoic organic-rich shale in Northwestern Hunan

3.2 頂?shù)装鍡l件

伴隨著勘探不斷深入，研究者們逐漸認(rèn)識(shí)到良好的頂?shù)装鍡l件是頁巖氣保存的重要因素，源蓋空間的動(dòng)靜匹配關(guān)系控制著頁巖氣富集位置及程度[12,30]。

牛蹄塘組富有機(jī)質(zhì)頁巖頂板為厚層頁巖、粉砂質(zhì)頁巖，巖心發(fā)育大量高角度裂縫；底板為燈影組灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，且發(fā)育有溶蝕縫洞，不利于頁巖氣保存。湘西北常德地區(qū)自三疊世以來，頁巖氣在擴(kuò)散作用下沿著大量非貫穿裂縫長(zhǎng)期排烴至滑脫面，然后運(yùn)移至其他部位，導(dǎo)致含氣性較差[20]。

五峰組—龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)頁巖頂板為龍馬溪組LM5—LM8 段灰色筆石頁巖，厚度超過200 m，裂縫不發(fā)育，底板為寶塔組厚層致密龜裂灰?guī)r，溶蝕孔洞不發(fā)育，且龜裂紋內(nèi)進(jìn)一步充填了泥、粉砂等。良好的頂?shù)装鍡l件有效阻止了大規(guī)模天然氣逸散。四川盆地頁巖氣的成功開發(fā)證實(shí)了五峰組—龍馬溪組頂?shù)装鍡l件優(yōu)越。

3.3 斷裂與滑脫層

頁巖氣保存取決于斷裂規(guī)模而非發(fā)育程度[33]，南方地區(qū)鄰近或者鉆遇通天斷裂的頁巖氣井含氣性變差。隨著勘探工作深入，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)富有機(jī)質(zhì)頁巖為構(gòu)造軟弱面，廣泛發(fā)育的滑脫層封閉性較差，成為流體運(yùn)移的重要輸導(dǎo)層，并影響頁巖氣富集[34]。

湘西北普遍發(fā)育基底卷入式構(gòu)造，存在2個(gè)區(qū)域性順層滑脫面。

1)牛蹄塘組主滑脫層中黑色頁巖往往較破碎，發(fā)育層間滑動(dòng)面、高角度裂縫等，充填了燕山—喜山期多期次方解石脈，并在向斜核部延伸至次級(jí)滑脫層五峰組—龍馬溪組底部，硅質(zhì)頁巖、硅質(zhì)巖發(fā)育密集垂直巖層的共軛節(jié)理，巖層面發(fā)育明顯的滑動(dòng)鏡面，見圖5和圖6。

圖5 桑植—石門復(fù)向斜走廊剖面圖[19]Fig.5 Corridor section map in Sangzhi—Shimen syncline

圖6 富有機(jī)質(zhì)頁巖及頂?shù)装逄卣鱂ig.6 Characteristics of Paleozoic organic-rich shale and its roof and floor

2)牛蹄塘組滑脫面較廣，連接燕山—喜山期通天斷裂，大氣隨著地下水沿著斷裂滲入，導(dǎo)致頁巖中甲烷體積分?jǐn)?shù)低，氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)高[20]。但在向斜核部五峰組—龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)頁巖的滑脫層規(guī)模和范圍較小，且未連接通天斷裂，甲烷僅沿著滑脫面在頁巖內(nèi)部小規(guī)模、短距離運(yùn)移，頁巖氣未遭受實(shí)質(zhì)性破壞，見圖6（其中，剖面位置見圖1)。

4 討論

4.1 頁巖氣聚集關(guān)鍵因素

通過近年來四川盆地頁巖氣的成功勘探開發(fā)，研究者認(rèn)識(shí)到中美頁巖氣聚集條件的差異，相繼提出“二元富集”模式、“三元聚集”、頁巖氣“甜點(diǎn)區(qū)”等理論，強(qiáng)調(diào)“沉積條件控制了頁巖氣聚集的物質(zhì)基礎(chǔ)，保存條件決定了頁巖氣富集程度”[13,35-38]。

4.1.1 沉積條件

五峰組—龍馬溪組縱向上“五性一體”的特征決定了富有機(jī)質(zhì)頁巖段有利于頁巖氣的富集和開發(fā)[39]。在深水(硅泥質(zhì))陸棚相下，五峰組—龍馬溪組頁巖以富含硅質(zhì)、炭質(zhì)為特征，w(TOC)控制了生烴及儲(chǔ)氣能力，并進(jìn)一步?jīng)Q定了含氣量。類似焦頁1 井以及宜地2 井[35]，湘西北永頁2 井富有機(jī)質(zhì)頁巖總含氣量與w(TOC)呈正相關(guān)關(guān)系(圖7)，龍參2 井中縱向上頁巖含氣性也隨著w(TOC)的變化而變化，見圖8。

4.1.2 保存條件

早期普遍認(rèn)為富有機(jī)質(zhì)頁巖集“生、儲(chǔ)、蓋、圈、運(yùn)、?！钡纫赜谝惑w[14]，但中國南方尤其是湘西北地區(qū)經(jīng)歷了復(fù)雜的多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，差異性埋藏—隆升剝蝕—構(gòu)造變形作用影響頁巖氣聚集，導(dǎo)致“頁巖資源豐富并非頁巖氣資源豐富”[5,40]。與湖北宜昌地區(qū)牛蹄塘組(水井沱組)以及四川盆地內(nèi)五峰組—龍馬溪組相比，湘西北牛蹄塘組頁巖盡管具有異常優(yōu)越的生烴和儲(chǔ)集條件，但不利的頂?shù)装鍡l件、嚴(yán)重的斷裂及滑脫層破壞作用導(dǎo)致含氣量較低。因此，良好的保存條件才是頁巖氣富集的關(guān)鍵。

在向斜區(qū)域，通天斷裂不發(fā)育，牛蹄塘組埋深3～5 km，局部6～7 km，推測(cè)局部保存條件較好，存在高壓地層，頁巖含氣性較好。五峰組—龍馬溪組埋深2～3 km，五峰組—龍馬溪組底部滑脫層規(guī)模較小(見圖4、圖8)，有利于頁巖氣短距離運(yùn)移和富集。地層處于超壓—常壓狀態(tài)，核部往往含氣性較好。

圖7 富有機(jī)質(zhì)頁巖含氣量與w(TOC)關(guān)系Fig.7 Relationship between gas content andw(TOC)in organic-rich shales

圖8 龍參2井儲(chǔ)層特征圖Fig.8 Reservoir characteristic map of Longcan 2 Well

在背斜區(qū)域，五峰組—龍馬溪組往往被剝蝕，牛蹄塘組埋深2～3 km，甚至出露地表；牛蹄塘組底部順層滑脫層規(guī)模較大，并連接大規(guī)模的“開天窗”斷裂，破壞地層封閉性，頁巖氣已經(jīng)大部分運(yùn)移散失，地層處于常壓—低壓狀態(tài)，含氣性往往較差。

4.2 頁巖氣勘探方向

湘西北乃至整個(gè)南方古生界頁巖氣聚集條件的差異導(dǎo)致勘探效果不同，因此，必須針對(duì)不同層位頁巖氣聚集特點(diǎn)調(diào)整勘探方向。

湘西北牛蹄塘組具有優(yōu)越的生烴條件，估算資源量超過1萬億m3[41-42]，但后期斷裂及滑脫等雙重作用導(dǎo)致頁巖氣發(fā)生了大規(guī)模運(yùn)移，烴源巖往往屬于逸散模式(頁巖欠飽和、開放流體系統(tǒng))[43]。若遇到合適的圈閉條件，則運(yùn)移出來的頁巖氣可以再次聚集形成新的“外源供給型”氣藏。湘張地1井中不僅牛蹄塘組有較好的含氣性，而且燈影組白云巖裂縫與溶孔、清虛洞組碳酸鹽巖裂縫等均有明顯含氣性顯示，進(jìn)一步證實(shí)了“外源供給型”氣藏的可能性。牛蹄塘組是四川盆地安岳寒武系龍王廟組白云巖中孔隙—裂縫型特大型氣田的主力氣源巖[44-45]。鑒于目前針對(duì)烴源巖層內(nèi)勘探效果不佳，牛蹄塘組未來勘探一方面按照“高中找低、強(qiáng)中找弱、好中找厚”原則繼續(xù)尋找“地質(zhì)甜點(diǎn)區(qū)”[46-47]，另一方面也應(yīng)高度重視尋找“外源供給型”氣藏，見圖9。

圖9 復(fù)雜地質(zhì)條件區(qū)海相頁巖氣聚集模式示意圖Fig.9 Mode map of marine shale gas accumulation in complex geological condition zone

五峰組—龍馬溪組具有良好的含氣性，屬于富集模式(高含氣量、封閉流體系統(tǒng))[43]。但僅“點(diǎn)火成功”一直困擾著頁巖氣勘探突破。四川盆地及周緣五峰組—龍馬溪組滑脫層形成的良好輸導(dǎo)層，通過“階梯運(yùn)移、背斜匯聚”提高了資源豐度，形成了地質(zhì)與工程雙重“甜點(diǎn)區(qū)”，貴州安場(chǎng)向斜和華鎣山背斜五峰組—龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)泥頁巖均小于20 m，仍獲較高的頁巖氣產(chǎn)能[48-49]。湘西北地區(qū)殘留向斜內(nèi)五峰組—龍馬溪組有著類似的地質(zhì)條件，具有形成免壓裂商業(yè)開發(fā)“甜點(diǎn)區(qū)”可能性，這成為盆地外常壓區(qū)、低豐度頁巖氣經(jīng)濟(jì)、高效勘探新方向。

5 結(jié)論

1)通過對(duì)比研究湘西北地區(qū)寒武系牛蹄塘組和奧陶系五峰組—志留系龍馬溪組聚集條件，發(fā)現(xiàn)二者存在顯著差異：牛蹄塘組巖性以熱水作用下的硅質(zhì)頁巖為主，w(TOC)及厚度異常高，儲(chǔ)層吸附能力強(qiáng)，但是含氣性較差；五峰組—龍馬溪組以生物作用下的硅質(zhì)頁巖、硅質(zhì)巖為主，w(TOC)為2%～4%，厚度為20～30 m，儲(chǔ)層吸附能力較弱，含氣性較好。

2)導(dǎo)致兩者聚集條件差異的原因包括：沉積環(huán)境控制頁巖w(TOC)和厚度；牛蹄塘組頂?shù)装宸馍w能力較差，影響含氣性；牛蹄塘組熱演化程度高，主要生氣期與燕山—喜山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)期一致，導(dǎo)致頁巖氣逸散；斷裂與滑脫雙重作用導(dǎo)致牛蹄塘組含氣性較低。

3)復(fù)雜地質(zhì)條件區(qū)頁巖氣聚集的關(guān)鍵因素是：沉積條件控制頁巖氣聚集的物質(zhì)基礎(chǔ)，保存條件控制頁巖氣富集程度。未來牛蹄塘組勘探應(yīng)該重視尋找“外源供給型”氣藏，五峰組—龍馬溪組應(yīng)重視殘留向斜內(nèi)滑脫作用形成的“甜點(diǎn)區(qū)”。