盤縣地區(qū)煤系氣成藏條件

吳飛 黃宇琪 代仕康 瞿邦祖 馬晨

摘?要：盤縣地區(qū)位于貴州西部，具有豐富的煤系烴源巖資源，高厚度的煤層和各儲存層相互依托，復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造造就了煤系氣成藏條件，通過對盤縣地區(qū)龍?zhí)督M、長興組煤系地層系統(tǒng)地質(zhì)分析認(rèn)為，研究區(qū)兩套煤系地層具有較好的生烴潛力和成藏條件，具有較大資源潛力。

關(guān)鍵詞：煤系氣;成藏條件;盤縣地區(qū)

隨著社會的進(jìn)步經(jīng)濟(jì)的增長，我國在能源需求上也大大提高，在2018年1—2月份，我國進(jìn)口原油達(dá)到8123萬噸，同比增長12.2%，對外依存度超過了2017年，達(dá)到了72.7%，而進(jìn)口天然氣達(dá)到了241.6億方，同比增長了18.6%，對外依存度達(dá)到了45.2%，超過來了2017年的43.2%。以這樣的形式來看，我國只有加快國內(nèi)天然氣的勘探開發(fā)才能減少進(jìn)口的依賴。

自美國“頁巖氣革命”成功以來，世界各國對非常規(guī)油氣的勘探開發(fā)逐漸重視，非常規(guī)天然氣也成為我國天然氣資源的新增長點(diǎn)。近年來我國非常規(guī)天然氣產(chǎn)量持續(xù)上升，2017年達(dá)到了481億立方米，預(yù)計(jì)2018—2020年全國頁巖氣產(chǎn)量年均增速將達(dá)到48.83%。

六盤水盤縣地區(qū)具有豐富的煤炭資源，與之伴生的頁巖、致密砂巖也具有一定的天然氣儲量。盤縣地區(qū)地表主要為山地，地下地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，易造成儲層與地表連通，不利于煤系氣成藏，至今未實(shí)現(xiàn)商業(yè)開發(fā)。通過對盤縣地區(qū)煤系氣成藏條件的研究可以對未來開采有積極地意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

盤縣位于六盤水市西南部，與云南東北部交界，在大地構(gòu)造上屬于上揚(yáng)子板塊。該區(qū)域經(jīng)過復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成了以山地為主的西北高、南東低的地形地貌特點(diǎn)，研究區(qū)主要發(fā)育有盤關(guān)向斜，土坡向斜[1]，照子河向斜以及舊普安向斜。研究區(qū)含煤層系主要包括二疊系龍?zhí)督M與長興組，巖性主要以泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖和煤巖為主，并夾有炭質(zhì)泥巖及少量鈣質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r、灰?guī)r，沉積相為海陸過渡相，而上覆蓋三疊系飛仙關(guān)組地層巖性致密，主要為灰?guī)r、灰?guī)r夾石膏、炭質(zhì)泥巖和粉砂巖，是較好的區(qū)域性蓋層。

2 煤系氣成藏條件

2.1 潛質(zhì)層系空間分布特征

盤縣地區(qū)煤系氣潛質(zhì)層系主要為區(qū)內(nèi)二疊系龍?zhí)督M和長興組，整體以海陸過渡相沉積環(huán)境為主[2]，其含烴源巖面積大約有2156km2，可開采煤系氣約（3168～3681）×108m3，含煤系層21～73層，累計(jì)厚度12～124.14m，單層厚度215m～10.33m。根據(jù)觀察部分出露的巖層可以判斷研究區(qū)巖層的傾向在15°～60°之間，由現(xiàn)場提取的巖心可知該區(qū)的潛質(zhì)層深度在0～1000m。在長興組上段，煤系地層埋深540～610m，累計(jì)厚度約6～22m，埋深較大厚度較小，在龍?zhí)督M埋深620～780m，累計(jì)厚度約12～28m，埋深大厚度也大，整體烴源巖平面分布較為穩(wěn)定，垂向上煤巖層系較多，厚度較大，埋深適中。

2.2 有機(jī)地化特征

2.2.1 有機(jī)質(zhì)類型

不同類型的有機(jī)質(zhì)，對儲存層系的烴源巖具有較大影響，其生成天然氣的過程、總量及成分均有所不同。因此，有機(jī)質(zhì)的類型在評價(jià)煤系氣成藏條件中具有重要意義。

煤系烴源巖有機(jī)質(zhì)類型一般以有機(jī)地球化學(xué)方法和有機(jī)巖石學(xué)方法劃分。有機(jī)地球化學(xué)方法依據(jù)H/C比和O/C比將干酪根劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型，在有機(jī)巖石學(xué)研究中，鏡下顯微組可劃分為鏡質(zhì)組、殼質(zhì)組、腐泥組和惰質(zhì)組。結(jié)合元素分析和顯微組分鏡檢結(jié)果認(rèn)為，研究區(qū)二疊系龍?zhí)督M和長興組頁巖有機(jī)質(zhì)均以Ⅱ型和Ⅲ型為主[3]。

2.2.2 有機(jī)質(zhì)豐度

巖石中所含的有機(jī)質(zhì)數(shù)量稱為巖石的有機(jī)質(zhì)豐度，是其烴產(chǎn)量多少的重要依據(jù)，有機(jī)質(zhì)豐度大則巖石的生烴潛力大，反之則生烴潛力小。

TOC能夠反映巖石中有機(jī)質(zhì)含量的多少，同時(shí)又能夠決定烴源巖生烴能力的大小，因此，TOC的大小是評價(jià)有機(jī)質(zhì)豐度的重要指標(biāo)[4]。研究區(qū)潛質(zhì)頁巖層系中煤巖發(fā)育，煤巖有機(jī)碳TOC高，多大于4%，富有機(jī)質(zhì)烴源巖的TOC介于263%～9.37%，平均約4.77%，基本均達(dá)到高碳、富碳級別，也具有較好的有機(jī)質(zhì)豐度條件。能夠反映盤縣地區(qū)含煤潛質(zhì)頁巖層系具有很大的生烴潛力，研究區(qū)煤系氣資源潛力巨大。

2.2.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

有機(jī)質(zhì)成熟度是判斷有機(jī)質(zhì)生烴產(chǎn)物和生烴階段的關(guān)鍵指標(biāo)，有機(jī)質(zhì)達(dá)到一定的成熟度，有機(jī)質(zhì)才有可能生成天然氣。得到有機(jī)質(zhì)地球化學(xué)指標(biāo)的方法較多，其中有鏡質(zhì)組反射率（R0）法較常用。

R0和有機(jī)質(zhì)的熱演化程度成正比，同時(shí)具有穩(wěn)定、廣泛的可比性，因此R0是當(dāng)前研究中應(yīng)用最為廣泛的成熟度指標(biāo)。根據(jù)前人的研究將有機(jī)質(zhì)的演化劃分為：R0<0.5%未成熟時(shí)期;0.5%～0.7%低成熟時(shí)期;0.7%～1.3%成熟時(shí)期;1.3%～2.0%高成熟期;>2.0%過成熟時(shí)期[5]。而根據(jù)分析研究區(qū)提取的巖心可得，未成熟時(shí)期（R0<0.5%）占8%，達(dá)到低成熟時(shí)期（0.5%～0.7%）占19%，達(dá)到成熟期（0.7%～135%）占28%，達(dá)到高成熟（1.3%～2.0%）占46%。

2.3 儲層特征

2.3.1 巖石礦物學(xué)特征

巖石礦物組分是煤系氣勘探和開發(fā)的重要依據(jù)和參數(shù)，不同礦物組分不僅能反映巖石的原始沉積環(huán)境，影響巖石的儲集能力，還會直接影響后期對煤系氣的開采。研究區(qū)含煤頁巖層系以海陸過渡相沉積環(huán)境為主，含有大量的黏土礦物礦物，一定量的石英、長石及碳酸鹽巖礦物。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)測試資料可知研究區(qū)龍?zhí)督M、長興組含煤頁巖層系中，黏土礦物含量平均約41.2%、石英含量平均約274%，此外還含有方解石、斜長石、黃鐵礦、菱鐵礦和銳鈦礦等礦物，整體黏土礦物含量較高，且整體偏低，長石類礦物及碳酸鹽巖礦物等其他脆性礦物含量也較低，這就形成了巖石塑性偏高，脆性偏低的整體特點(diǎn)。