李國(guó)亮， 柏道遠(yuǎn)， 王先輝， 羅鵬， 姜文， 熊雄

(湖南省地質(zhì)調(diào)查院，湖南 長(zhǎng)沙　410116)

湘西北地區(qū)寒武系牛蹄塘組頁(yè)巖氣資源前景

李國(guó)亮， 柏道遠(yuǎn)， 王先輝， 羅鵬， 姜文， 熊雄

(湖南省地質(zhì)調(diào)查院，湖南 長(zhǎng)沙410116)

摘要：湘西北地區(qū)牛蹄塘組黑色頁(yè)巖展布廣泛，為寒武紀(jì)紐芬蘭世—第二世滯留還原條件的沉積產(chǎn)物，適中的埋深和較大的厚度為其提供了良好的氣藏條件。對(duì)其有機(jī)地化參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)分析：TOC值為0.59%～13.05%，均值3.75%，有機(jī)質(zhì)豐富；Ro值為1.87%～4.00%，均值3.05%，成熟度高；干酪根類型以Ⅰ型為主，少量為Ⅱ型，具有良好的生氣潛力；礦物組成中脆性礦物含量為33%～87%，平均含量為68%，而黏土總量為13%～43%，平均為26%，脆性礦物/黏土礦物值高，有利于儲(chǔ)層改造；頁(yè)巖孔隙度為0.3%~8.0%，平均為3.3%，滲透率均小于0.04×10-3μm2，為低孔低滲類型。綜合研究表明，牛蹄塘組具有良好的頁(yè)巖氣生儲(chǔ)潛力，同時(shí)運(yùn)用條件概率體積法對(duì)其資源量進(jìn)行評(píng)估計(jì)算，資源量十分可觀。在此基礎(chǔ)上對(duì)湘西北地區(qū)牛蹄塘組劃分出6個(gè)頁(yè)巖氣有利區(qū)，為進(jìn)一步實(shí)施頁(yè)巖氣勘查提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：牛蹄塘組；埋深；TOC；孔隙度；有利區(qū)

黑色頁(yè)巖層生烴產(chǎn)氣能力與沉積環(huán)境、物化性特征等因素有關(guān)，主要體現(xiàn)在頁(yè)巖層的有機(jī)地化指數(shù)、儲(chǔ)集性能及構(gòu)造保存條件等綜合指標(biāo)上[1-5]。所以針對(duì)相關(guān)因素的影響和指示意義需進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)分析研究。結(jié)合湘西北—雪峰山地區(qū)的含氣頁(yè)巖層的出露情況和展布規(guī)律，對(duì)頁(yè)巖氣有利層位的分析表明為早古生代寒武紀(jì)牛蹄塘組黑色頁(yè)巖(圖1)，因此需要在現(xiàn)階段認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上更為詳細(xì)、全面的掌握其油氣資源勘探潛力。

圖1　湘西北地區(qū)地層綜合柱狀圖

1地質(zhì)背景

湘西北至雪峰山東南緣寒武紀(jì)牛蹄塘組經(jīng)歷了加里東運(yùn)動(dòng)、印支運(yùn)動(dòng)、早燕山運(yùn)動(dòng)、晚燕山運(yùn)動(dòng)、喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，而這些運(yùn)動(dòng)的升降及構(gòu)造變形對(duì)其有機(jī)質(zhì)的演化是十分重要的[6，7]。寒武紀(jì)紐芬蘭世海平面迅速上升，形成沉積速率緩慢的非補(bǔ)償性沉積。湘西北區(qū)為緩坡陸棚，沉積牛蹄塘組底部，主要由黑色碳硅質(zhì)頁(yè)巖組成，上部夾含碳質(zhì)灰?guī)r透鏡體，下部夾含碳質(zhì)磷酸鹽巖。本期在強(qiáng)還原、滯流及海盆緩慢沉降條件下，含大量藻類、細(xì)菌的腐泥在較廣海域內(nèi)堆積，后轉(zhuǎn)化成碳質(zhì)板巖或石煤。寒武紀(jì)第二世早期，湘西北區(qū)為淺海陸棚凹陷，沉積物以含碳質(zhì)頁(yè)巖、頁(yè)巖為主，生物群分宜度很低，但豐度較高，反映異常還原生態(tài)環(huán)境[7-9](圖2、圖3)。期間牛蹄塘組還原條件下形成的炭泥質(zhì)沉積為區(qū)內(nèi)主要優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖氣層。

圖2牛蹄塘組鉆井巖芯特征

Fig.2The characteristics of rock-core in

the Niutitang formation

圖3　牛蹄塘組頁(yè)巖露頭

整體上牛蹄塘組的深度在2 000~4 500 m之間，部分地區(qū)大于5 000 m。在湘鄂西地區(qū)牛蹄塘組出露中等，在靠近武陵造山帶出露情況較好。在石門桑植復(fù)向斜以及龍山至花垣地區(qū)埋深較大，深度在3 500~5 000 m之間。在靠近湖北咸豐、鶴峰地區(qū)以及湖南武陵造山帶(張家界、古丈南東)地區(qū)整體深度變淺，主要也是受揚(yáng)子地臺(tái)抬升和北西-南東向構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響而成。而其沉積厚度以龍山—桑植—慈利—石門地區(qū)較大，主要沉積厚度大于150 m，最高可達(dá)400 m，而在近吉首—保靖—張家界南東側(cè)由于出露剝蝕作用，其厚度減薄，但整體厚度皆大于30 m。本組頁(yè)巖的埋深和厚度都較好地反映了其良好的頁(yè)巖氣基礎(chǔ)地質(zhì)環(huán)境和勘探條件。

2有機(jī)地化特征

2.1　有機(jī)質(zhì)含量

對(duì)牛蹄塘組黑色頁(yè)巖有機(jī)碳含量進(jìn)行了測(cè)定，分析巖性為碳質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)板巖、碳質(zhì)硅質(zhì)巖。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示TOC值為0.59%～13.05%，均值3.75%。TOC值0.5%～4.0%的占總數(shù)54%，大于4.0%的占總數(shù)46%。從圖4可以看出，其TOC值分布頻數(shù)峰值集中于2%～4%之間，由于局部煤化，有機(jī)碳含量偏高，TOC值大于10%，拉高了TOC值大于4.0%的比例值。從TOC平面分布圖(圖5)來(lái)看，TOC值在區(qū)域內(nèi)有兩個(gè)高值區(qū)： 一是湖北來(lái)風(fēng)—重慶黔江高值區(qū)，TOC值主要為5.0%～6.2%；二是張家界—沅陵高值區(qū)，TOC值主要為4.5%～7.0%。其余范圍以這兩個(gè)高值區(qū)為中心TOC值呈降低趨勢(shì)。湘西北地區(qū)牛蹄塘組TOC值集中在3.0%～5.0%之間，有機(jī)質(zhì)含量高，為優(yōu)質(zhì)烴源巖。而沅麻盆地向雪峰山南東緣整體上呈降低趨勢(shì)。由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和熱演化程度等因素影響，部分地方其TOC值較大，做量化處理。

圖5　牛蹄塘組黑色頁(yè)巖有機(jī)碳(TOC)等值線圖

2.2　有機(jī)質(zhì)成熟度

有機(jī)質(zhì)成熟度反映了烴源巖經(jīng)歷的熱演化程度，代表其經(jīng)歷的最高溫度，是評(píng)價(jià)頁(yè)巖氣成藏條件的重要參數(shù)之一。鏡質(zhì)體反射率(Ro)與有機(jī)質(zhì)的成熟度有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，鏡質(zhì)組反射率作為有機(jī)質(zhì)成熟度最可靠的指標(biāo)來(lái)分析。研究區(qū)內(nèi)的成熟度值普遍較高，整體受到一定熱演化作用和地質(zhì)構(gòu)造因素整體影響，這與傳統(tǒng)的天然氣成藏有一定區(qū)別。

對(duì)牛蹄塘組黑色頁(yè)巖進(jìn)行等效鏡質(zhì)體反射率的試驗(yàn)分析，Ro范圍在1.87%～4.00%之間，Ro均值3.05%，大多為過(guò)成熟烴源巖。從Ro平面分布圖6來(lái)看，Ro高值區(qū)主要在靠近湖北的鶴峰一帶，多大于3.80%。在石門—桑植—龍山以北Ro大多為2.80%～3.50%。整體的變化趨勢(shì)為北西高、南東低，區(qū)域60%范圍Ro值為2.00%～3.00%，在石門—桑植復(fù)向斜北西Ro值多在3.00%以上。整體上牛蹄塘組成熟度處于過(guò)成熟階段[10-12]。

圖6　牛蹄塘組黑色頁(yè)巖成熟度(Ro)等值線圖

2.3　有機(jī)質(zhì)類型

有機(jī)質(zhì)類型的判定不僅可以更好地知道其生氣潛力，而且能更好地了解其物質(zhì)來(lái)源。結(jié)合目前美國(guó)對(duì)頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)和利用來(lái)看，開(kāi)采利用的頁(yè)巖氣干酪根類型主要為Ⅰ型和Ⅱ型，所以結(jié)合有機(jī)質(zhì)類型的分析更能了解研究層位的優(yōu)劣，對(duì)于全面掌握其勘探開(kāi)發(fā)前景有十分重要的作用。目前判別烴源巖有機(jī)質(zhì)類型的方法主要有：有機(jī)質(zhì)鏡檢法、干酪根元素分析法和干酪根碳同位素法，此外還有紅外光譜、生物標(biāo)志物等。對(duì)牛蹄塘組黑色頁(yè)巖主要采用有機(jī)質(zhì)鏡檢法、碳同位素法以及族組分鑒定輔助分析。主要的劃分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1　干酪根類型劃分參數(shù)指標(biāo)

對(duì)牛蹄塘組黑色頁(yè)巖進(jìn)行碳同位素測(cè)定(表2)，96%的樣品δ13C小于-28.0‰，平均值為-31.5‰，依據(jù)劃分歸屬為I類干酪根。牛蹄塘組黑色泥頁(yè)巖干酪根有機(jī)顯微組成：腐泥組含量52%～91%，平均73%；惰質(zhì)組9%～45%，平均24%；無(wú)殼質(zhì)組和鏡質(zhì)組，表明主要母質(zhì)以菌藻類低等水生生物等有機(jī)質(zhì)輸入為主，無(wú)高等植物混入，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ型。針對(duì)本組采集了樣品進(jìn)行的族組分分析測(cè)試顯示(表2)，15個(gè)族組分樣中，除了2個(gè)樣飽/芳比小于3外，其余均大于3。飽/芳比最大可達(dá)26.00。所以整體上牛蹄塘組干酪根類型為Ⅰ型，部分為Ⅱ型?；九c碳同位素和干酪根鏡檢結(jié)果一致[10-14]，牛蹄塘組含氣頁(yè)巖干酪根類型屬于Ⅰ型，具有很高的生氣潛力。

表2　牛蹄塘組黑色頁(yè)巖干酪根試驗(yàn)結(jié)果

3儲(chǔ)集性能

3.1　礦物成分

下寒武統(tǒng)牛蹄塘組黏土礦物主要為伊利石、綠泥石以及極少量高嶺土和蒙皂石，在黏土礦物中伊利石占40%～99%，綠泥石占1%～23%。全巖分析中黏土總量為13%～43%，平均為26%，石英含量26%～81%，平均為62%，其次含有少量長(zhǎng)石、方解石、白云石、黃鐵礦。從圖7可知牛蹄塘組礦物組成以脆性礦物為主[15]，主要為石英、長(zhǎng)石類硅質(zhì)型礦物，脆性礦物含量極高為33%～87%，平均含量為68%，對(duì)于儲(chǔ)層改造水力壓裂都是較好的條件。而頁(yè)巖儲(chǔ)層中黏土礦物的含量與吸附氣含量具有一定的關(guān)系[13，15]。

圖7　牛蹄塘組礦物組成特征

3.2　不同類型礦物含量與TOC關(guān)系

湘西北地區(qū)海相優(yōu)質(zhì)烴源巖TOC 值與礦物含量似乎具有一定的相關(guān)性，黏土礦物含量隨TOC值增加呈降低的趨勢(shì)(圖8-a)，黏土礦物含量高，對(duì)應(yīng)的TOC 值相對(duì)低，但黏土礦物的含量并不是無(wú)限下降的，而是存在一定的諧和范圍，在本次樣品中黏土含量的諧和平緩值在20%～30%之間；而脆性礦物的含量隨TOC值的增加呈上升趨勢(shì)(圖8-b)，TOC 值高的樣品，脆性礦物含量也較高，脆性礦物含量與TOC關(guān)系也存在一定的諧和平緩區(qū)間，在這個(gè)區(qū)間其脆性礦物含量隨TOC含量的增大維持在一個(gè)基本值附近，變化不大，圖中脆性礦物含量平緩值在60%～80%之間。烴源巖TOC 值與礦物組成雖然共同受沉積環(huán)境等因素的影響，但TOC 值與無(wú)機(jī)礦物含量之間不存在普遍的相關(guān)性，在不同的沉積環(huán)境下可形成有機(jī)質(zhì)豐度相近而礦物組成不同的烴源巖。

圖8牛蹄塘組黏土礦物、脆性礦物含量與TOC關(guān)系圖

Fig.8The diagram of Clay minerals, brittle mineral content and TOC of Niutitang Formation black shale

3.3　物性特征

3.3.1孔隙度

湘西北地區(qū)牛蹄塘組頁(yè)巖孔隙度為0.3%~8.0%，平均為3.3%，具有比較有利于頁(yè)巖氣成藏的孔隙條件。對(duì)樣品滲透率的測(cè)定表明，所有樣品的滲透率均極低，都小于0.04×10-3μm2。整體為低孔低滲類型，符合頁(yè)巖氣常規(guī)開(kāi)發(fā)條件。

3.3.2孔隙結(jié)構(gòu)

對(duì)湘西北地區(qū)牛蹄塘組黑色頁(yè)巖進(jìn)行氮?dú)馕?解吸附分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示頁(yè)巖BET比表面積為0.764 5~26.060 8 m2/g，平均值為7.992 9 m2/g；BJH累計(jì)比表面積0.366～19.43 m2/g，平均值為5.47 m2/g；BJH總孔體積為1.912～34.685 mm3/g，平均值為11.317 mm3/g；BJH吸附平均孔直徑為4.36～46.44 nm，平均值為13.10 nm；BJH脫附平均孔直徑為3.90～33.94 nm，平均值為9.39 nm。

牛蹄塘組頁(yè)巖中孔徑<10 nm的微孔隙體積占總孔體積的比例為9.6%~66.8%，平均為35.7%；孔徑介于10~50 nm之間的微孔隙體積占總孔體積的比例為17.0%~60.6%，平均為42.5%；孔徑>50 nm的微孔隙體積占總孔體積的比例為5.9%~43.4%，平均為21.7%。微孔與介孔對(duì)頁(yè)巖總孔體積的貢獻(xiàn)相當(dāng)。而對(duì)頁(yè)巖的總孔面積而言，孔徑<10 nm的微孔隙的孔表面積占頁(yè)巖總孔表面的50.5%~96.1%，平均為75.7%；孔徑介于10~50 nm之間的微孔隙孔表面積占總孔表面積的3.3%~45.9%，平均為22.1%；孔徑>50 nm的微孔隙孔表面積占總孔表面積的0.4%~11.1%，平均為3.0%(圖9)?？左w積和孔表面積的大小和所占比例大小，影響頁(yè)巖氣的儲(chǔ)集空間和附著位點(diǎn)，是資源量的重要決定因素之一。

3.3.3掃描電鏡特征

頁(yè)巖基質(zhì)孔隙和裂縫是頁(yè)巖儲(chǔ)層的主要儲(chǔ)滲空間，常見(jiàn)的孔隙包括粒間孔、粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔和膠結(jié)物內(nèi)溶孔，裂縫包括成巖裂縫、構(gòu)造裂縫和構(gòu)造-成巖裂縫。頁(yè)巖樣品的掃描電鏡觀察表明，牛蹄塘組頁(yè)巖中微米級(jí)孔隙與裂隙發(fā)育，這些微米級(jí)的孔隙和裂隙為頁(yè)巖氣提供了儲(chǔ)集空間和滲流通道。其中，有機(jī)質(zhì)氣孔常呈單個(gè)氣孔形態(tài)存在，形狀以圓形為主，其次為橢圓狀和港灣狀(圖10-a、b)。這些孔隙通常呈微米級(jí)，卻能提供極大的內(nèi)表面積和吸附空間，有利于甲烷吸附與儲(chǔ)集，并且也是黑色頁(yè)巖產(chǎn)氣的有力證據(jù)。另外，頁(yè)巖微裂縫和解理縫發(fā)育(圖10-c、d)，裂縫可以提高頁(yè)巖的孔隙度，改善滲透能力，同時(shí)提高頁(yè)巖氣產(chǎn)率[11，15]。

圖10頁(yè)巖中微孔隙、微裂隙掃描電鏡特征

Fig.10The SEM characteristics of shale micro-pores and micro-cracks

a. 呈蜂窩狀泥晶間微孔隙，組合孔隙20~30μm，單孔隙1~5μm; b. 泥晶間孔隙—微孔隙發(fā)育，孔徑10~15μm; c. 微裂縫被硅質(zhì)所膠結(jié);

d. 解理縫發(fā)育，縫寬多<2μm，長(zhǎng)幾十至百余微米，微孔隙1~12μm

4資源量計(jì)算

針對(duì)我國(guó)頁(yè)巖氣資源特點(diǎn)、現(xiàn)有工作水平和認(rèn)識(shí)程度，將FORSPAN法和體積法有機(jī)結(jié)合，采用條件概率體積法作為頁(yè)巖氣資源評(píng)價(jià)方法[2]。

湘西北地區(qū)寒武紀(jì)牛蹄塘組黑色頁(yè)巖厚度在龍山—桑植—石門地區(qū)較大，古丈—張家界一帶厚度較薄，為30～120 m不等，屬于出露邊緣或近剝蝕區(qū)。牛蹄塘組沉積相為深水陸棚相，以低能、缺氧沉積環(huán)境為主，受淺水有機(jī)質(zhì)補(bǔ)充，具有良好的聚集和保存條件，干酪根類型主要為Ⅰ型；主體埋深較大，湘西北石門—桑植、桑植西北—花垣一帶以及湘中坳陷次一級(jí)坳陷內(nèi)部牛蹄塘組埋深均超過(guò)了5 000 m；構(gòu)造復(fù)雜，地形地貌以低山及丘陵為主，油氣勘查開(kāi)發(fā)工作程度低。結(jié)合此地區(qū)牛蹄塘組黑色頁(yè)巖各項(xiàng)地質(zhì)情況，參照相關(guān)資料對(duì)參數(shù)賦值并計(jì)算其資源量(表3，圖11)：概率為5%時(shí)，計(jì)算得出牛蹄塘組頁(yè)巖氣地質(zhì)資源量為532 217.4×108m3，技術(shù)可采資源量為79 832.6×108m3；概率為50%時(shí)，牛蹄塘組頁(yè)巖氣地質(zhì)資源量為128 231.9×108m3，技術(shù)可采資源量為19 234.8×108m3；概率為95%時(shí)，牛蹄塘組頁(yè)巖氣地質(zhì)資源量為3 255.3×108m3，技術(shù)可采資源量為488.3×108m3。對(duì)比美國(guó)主要頁(yè)巖氣田資源量，湘西北地區(qū)牛蹄塘組頁(yè)巖氣資源總量和可采資源量均表明了巨大的資源潛力。

表3　牛蹄塘組頁(yè)巖氣資源量參數(shù)表及計(jì)算結(jié)果(條件概率體積法)

圖11　牛蹄塘組頁(yè)巖氣地質(zhì)資源量與可采資源量概率表示

同時(shí)借鑒區(qū)域及附近地區(qū)現(xiàn)有文獻(xiàn)及鉆井?dāng)?shù)據(jù)：慈頁(yè)1井現(xiàn)場(chǎng)解析含氣量為0.33～0.95 m3/t；花垣區(qū)塊參數(shù)井現(xiàn)場(chǎng)解析含氣量為0.8～2.42 m3/t[16]；常德1井巖性樣品現(xiàn)場(chǎng)含氣量測(cè)試結(jié)果為0.5～2.1 m3/t[17]，貴州岑鞏區(qū)塊天星1 井(井深1 900 m)在1 765～1 802 m段鉆遇目的層段牛蹄塘組，含氣性較好，估計(jì)可達(dá)2 m3/t。綜合以上數(shù)據(jù)結(jié)果可知牛蹄塘組黑色頁(yè)巖見(jiàn)良好氣顯，其含氣性好，含氣量較高。

5有利區(qū)劃分

依據(jù)牛蹄塘組黑色頁(yè)巖埋深、總有機(jī)碳含量(TOC)、有機(jī)質(zhì)熱成熟度(Ro)、厚度等參數(shù)值，考慮埋深，同時(shí)結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造特征、沉積背景，避開(kāi)大型深部斷裂帶發(fā)育等不利頁(yè)巖氣儲(chǔ)藏的地段[9,18-20]，在寒武紀(jì)牛蹄塘組頁(yè)巖的分布區(qū)域內(nèi)細(xì)分出6個(gè)有利區(qū)塊(表4,圖12)：龍山里耶—石牌區(qū)塊(A1)、龍山水田壩區(qū)塊(A2)、壺瓶山區(qū)塊(A3)、保靖普戎區(qū)塊(A4)、永順石堤—張家界區(qū)塊(A5)、慈利巖伯渡—臨澧太浮區(qū)塊(A6)，其中包含3個(gè)Ⅰ級(jí)有利區(qū)和2個(gè)Ⅱ級(jí)有利區(qū)，Ⅰ類單元具有最為有利的頁(yè)巖氣成藏地質(zhì)條件與潛力，是下一步頁(yè)巖氣資源勘查的重點(diǎn)靶區(qū)；Ⅱ類單元的地質(zhì)條件對(duì)于頁(yè)巖氣的成藏較為有利，也可以作為下一步頁(yè)巖氣勘查工作的候選與補(bǔ)充目標(biāo)。

表4　湘西北地區(qū)牛蹄塘組頁(yè)巖氣有利區(qū)塊綜合信息表

圖12　湘西北地區(qū)牛蹄塘組頁(yè)巖氣有利區(qū)劃分

6新認(rèn)識(shí)

(1)湘西北地區(qū)在寒武紀(jì)紐芬蘭世為緩坡陸棚相，在強(qiáng)還原、滯流及海盆緩慢沉降條件下腐泥堆積轉(zhuǎn)化成牛蹄塘組底部碳質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖；寒武紀(jì)第二世早期，湘西北區(qū)為淺海陸棚凹陷環(huán)境，其異常還原條件下沉積的含碳質(zhì)頁(yè)巖、頁(yè)巖為牛蹄塘組上部地層[11,21,22]。在漫長(zhǎng)的沉積、構(gòu)造演化過(guò)程中，沉積厚度變大，有機(jī)質(zhì)不斷演化，形成了現(xiàn)今油氣地質(zhì)較好的牛蹄塘組含氣頁(yè)巖層。

(2)牛蹄塘組黑色頁(yè)巖有機(jī)地化試驗(yàn)結(jié)果顯示：有機(jī)質(zhì)含量高，TOC均值3.75%；Ro均值3.08%,熱演化程度高；干酪根類型為Ⅰ型腐泥型，部分為Ⅱ型富氫腐殖型，生氣潛力大。物性參數(shù)：脆性礦物含量為33%～87%，平均為68%，黏土總量為13%～43%，平均為26%，且含指示還原條件的黃鐵礦?？诐B條件較好，為低孔低滲類型。頁(yè)巖中孔隙和裂縫的大量發(fā)育提高了頁(yè)巖滲透能力和產(chǎn)率。綜合顯示本組頁(yè)巖氣物化及地質(zhì)條件十分優(yōu)越，為較好目標(biāo)層。

(3)依據(jù)相關(guān)資料和現(xiàn)有試驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用條件概率體積法對(duì)本地區(qū)牛蹄塘組黑色頁(yè)巖資源量參數(shù)賦值進(jìn)行計(jì)算，采用適中概率50%值為參考，其頁(yè)巖氣地質(zhì)資源量為128 231.9×108m3，技術(shù)可采資源量為19 234.8×108m3，相比美國(guó)主要頁(yè)巖氣田資源量十分可觀，勘探開(kāi)發(fā)潛力巨大。同時(shí)結(jié)合已知區(qū)內(nèi)慈頁(yè)1井、常德1井及附近頁(yè)巖氣井含氣量測(cè)試，都揭示本地區(qū)牛蹄塘組潛在的巨大儲(chǔ)量。

(4)對(duì)湘西北地區(qū)劃分了6個(gè)牛蹄塘組頁(yè)巖氣有利區(qū)，同時(shí)包含3個(gè)Ⅰ級(jí)有利區(qū)和2個(gè)Ⅱ有利區(qū)，有利區(qū)的選擇劃分十分利于下一步頁(yè)巖氣勘探靶區(qū)選擇、鉆井實(shí)施。根據(jù)牛蹄塘組頁(yè)巖的展布規(guī)律和有利區(qū)區(qū)塊劃分可見(jiàn)石門—龍山—來(lái)鳳、慈利—保靖兩條主線為頁(yè)巖氣優(yōu)質(zhì)區(qū)域。

參考文獻(xiàn)：

[1]王祥,劉玉華,張敏,等.頁(yè)巖氣形成條件及成藏影響因素研究[J].天然氣地球科學(xué),2010,21(2):350-356.

[2]張金華, 魏偉, 鐘太賢. 國(guó)外頁(yè)巖氣資源儲(chǔ)量評(píng)價(jià)方法分析[J]. 中外能源, 2009, 16(9): 38-42.

[3]張金川,薛會(huì),張德明,等.頁(yè)巖氣及其成藏機(jī)理[J].現(xiàn)代地質(zhì),2003,17(4):466.

[4]陳更生,董大忠,王世謙,等. 頁(yè)巖氣藏形成機(jī)理與富集規(guī)律初探[J].天然氣工業(yè),2009,29(5):17-21.

[5]Anping Yang, Graig Davis, 陳更生, 等. 中國(guó)頁(yè)巖氣地質(zhì)研究進(jìn)展[M]. 北京: 石油工業(yè)出版社, 2011: 50-60.

[6]陳玉明, 高星星, 盛賢才. 湘鄂西地區(qū)構(gòu)造演化特征及成因機(jī)理分析[J].石油地球物理勘探,2013,48(增刊1):157-162.

[7]吳朝東.湘西震旦—寒武紀(jì)交替時(shí)期古海洋環(huán)境的恢復(fù)[J]. 地學(xué)前緣,2000,7(S1):45-57.

[8]湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)局. 湖南省區(qū)域地質(zhì)志[M]. 北京: 地質(zhì)出版社, 1988: 41-61.

[9]朱定偉, 丁文龍, 鄧禮華,等. 中揚(yáng)子地區(qū)泥頁(yè)巖發(fā)育特征與頁(yè)巖氣形成條件分析[J].特種油氣藏,2012,19(1):34-37.

[10]張琳婷, 郭建華, 焦鵬,等. 湘西北下寒武統(tǒng)牛蹄塘組頁(yè)巖氣藏形成條件與資源潛力[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,45(4):1163-1171.

[11]李國(guó)亮，柏道遠(yuǎn)，王先輝，等.湖南震旦—志留系頁(yè)巖氣成藏條件及勘探前景[J].湖南地學(xué)新進(jìn)展，2014(11):308-315.

[12]王陽(yáng), 朱炎銘, 陳尚斌, 等. 湘西北下寒武統(tǒng)牛蹄塘組頁(yè)巖氣形成條件分析[J]. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 42(4): 588-594.

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

[14]李苗春, 姚素平, 丁海,等. 湘西牛蹄塘組黑色巖系的地球化學(xué)特征及其油氣地質(zhì)意義[J].煤炭學(xué)報(bào),2013,38(5):854-862.

[15]馬超,寧寧,王紅巖,等.湘西-黔東地區(qū)牛蹄塘組頁(yè)巖氣勘探前景[J].特種油氣藏,2014,21(1):38-41.

[16]周慶華,宋寧,王成章,等.湖南花垣頁(yè)巖氣區(qū)塊地質(zhì)評(píng)價(jià)與勘探展望[J].天然氣地球科學(xué)，2014,25(1)：130-139.

[17]林柘，張金川，李博，等.湘西北常頁(yè)1井下寒武統(tǒng)牛蹄塘組頁(yè)巖氣聚集條件及含氣特征[J].石油學(xué)報(bào)，2014,35(5):839-845.

[18]韓雙彪, 張金川, 李玉喜,等. 黔北地區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組頁(yè)巖氣地質(zhì)調(diào)查井位優(yōu)選[J]. 天然氣地球科學(xué),2013,24(1):182-186.

[19]王光凱, 焦鵬. 湘西北地區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組頁(yè)巖氣成藏條件[J].能源與節(jié)能,2013,1:35-51.

[20]龍鵬宇, 張金川, 李玉喜,等.重慶及其周緣地區(qū)下古生界頁(yè)巖氣成藏條件及有利區(qū)預(yù)測(cè)[J].地學(xué)前緣,2012,19(2):221-233.

[21]游先軍, 戴塔根, 息朝莊,等. 湘西北下寒武統(tǒng)黑色巖系地球化學(xué)特征[J].大地構(gòu)造與成礦學(xué),2009,33(2):304-312.

[22]曹雙林, 潘家永, 馬東升,等. 湘西北早寒武世黑色巖系微量元素地球化學(xué)特征[J].礦物學(xué)報(bào),2004,24(4):415-418.

Exploration Prospect of the Cambrian Niutitang Formation

Shale Gas in Northwestern Hunan

LI Guo-liang, BAI Dao-yuan, WANG Xian-hui, LUO Peng, JIANG Wen, XIONG Xiong

(Oil&GasResearchCenter,HunanInstituteofGeologicalSurvey,Changsha，Hunan410116,China)

Abstract:Niutitang formation black shales are widely distributed in northwestern Hunan, which are the deposition products of reduction environment during Early Cambrian (Terreneuvian-Epoch 2), where the moderate buried depth and large thickness provide good gas reservoir conditions. Physical and chemical analysis shows the black shales are characterized by abundant organic matter (TOC: 0.59%~13.05%, average 3.75%), high maturity (Ro: 1.87%~4.00%, average 3.05%), good hydrocarbon generation potential (the kerogen is dominated by I type with minor II type), favorable reservoir reconstruction (brittle mineral content: 33%~87%, average 68%, clay mineral content:13%~43%, average 26%, and a high ratio of brittle mineral/ clay mineral), and low porosity and low permeability (porosity:0.3%~8.0%, average 3.3%, permeability less than 0.04×10-3μm2). Comprehensive studies show that Niutitang formation has good potential for shale gas reserves, and the method of conditional probability volume was used to assess resources, which shows abundant shale gas reserves. In addition, six favorable prospecting areas for shale gas are divided in northwestern Hunan, which provides evidence for the further research of shale gas.

Key words:Niutitang Formation; depth ; TOC; porosity; favorable area

作者簡(jiǎn)介：李國(guó)亮(1987—)，助理工程師,主要從事基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查及油氣資源勘查。Email:121034237@qq.com。

基金項(xiàng)目：中央地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)專項(xiàng)地勘基金 “湖南省頁(yè)巖氣選區(qū)研究(編號(hào): 201203084)”項(xiàng)目資助。

收稿日期：2014-11-24； 改回日期： 2014-12-05。

中圖分類號(hào)：TE122

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2095-8706(2015)01-0031-09