唐顯貴 劉太琴 肖 鴻 徐文慧 劉 峰

（貴州煤礦地質(zhì)工程咨詢與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中心，貴州 貴陽 550081）

威寧地區(qū)下石炭統(tǒng)舊司組頁巖氣勘查前景探討

唐顯貴 劉太琴 肖 鴻 徐文慧 劉 峰

（貴州煤礦地質(zhì)工程咨詢與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中心，貴州 貴陽 550081）

根據(jù)前期黔西南地區(qū)頁巖氣資源調(diào)查評價(jià)成果，結(jié)合區(qū)內(nèi)和鄰區(qū)已有頁巖氣調(diào)查井、頁巖氣發(fā)現(xiàn)井成果資料，對威寧地區(qū)下石炭統(tǒng)舊司組頁巖發(fā)育特征、有機(jī)地球化學(xué)及儲層特征、含氣性進(jìn)行了分析探討。綜合基礎(chǔ)地質(zhì)條件、頁巖氣地質(zhì)條件分析和頁巖氣有利區(qū)優(yōu)選參考標(biāo)準(zhǔn)，初步優(yōu)選出龍街向斜、威水背斜兩個(gè)頁巖氣勘查有利區(qū)，可指導(dǎo)威寧地區(qū)頁巖氣勘查開發(fā)。

威寧地區(qū) 舊司組 頁巖氣 地質(zhì)條件 頁巖氣有利區(qū) 勘查前景

0 引言

頁巖氣具有自生、自儲、自封閉、儲層致密的特點(diǎn)，為一種非常規(guī)天然氣資源［1］。黔西南地區(qū)下石炭統(tǒng)舊司組有利區(qū)頁巖氣地質(zhì)資源量為9 595× 108m3，有利區(qū)為威寧、晴隆［2］，貴州省舊司組地層厚度沉積中心在威寧境內(nèi)，表明威寧地區(qū)頁巖氣資源潛力較大。威寧地區(qū)大部分未設(shè)置油氣區(qū)塊，27°07′00″緯線以北礦權(quán)為中國石油天然氣股份有限公司云南、貴州省滇黔北坳陷鎮(zhèn)雄—畢節(jié)地區(qū)天然氣（頁巖氣）勘查區(qū)塊，筆者研究區(qū)在該區(qū)塊以南，即黔西南地區(qū)北部。根據(jù)該區(qū)頁巖氣資源調(diào)查評價(jià)成果，結(jié)合威寧區(qū)內(nèi)和鄰區(qū)已有頁巖氣調(diào)查井、頁巖氣發(fā)現(xiàn)井成果資料，重點(diǎn)對威寧縣27°07′00″緯線以南地區(qū)下石炭統(tǒng)舊司組頁巖氣地質(zhì)綜合條件進(jìn)行分析探討，在基礎(chǔ)地質(zhì)條件和頁巖氣地質(zhì)條件分析探討的基礎(chǔ)上，綜合頁巖氣有利區(qū)參考標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)選出頁巖氣有利區(qū)，以期能對威寧地區(qū)未來頁巖氣勘查開發(fā)起到一定的指導(dǎo)作用。

1 基礎(chǔ)地質(zhì)條件

1.1 地層發(fā)育特征

區(qū)內(nèi)出露地層由老到新有泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系及第四系，以石炭系、二疊系、三疊系出露發(fā)育較好，下石炭統(tǒng)舊司組是本區(qū)含頁巖系地層。舊司組露頭在區(qū)內(nèi)北部呈環(huán)帶狀分布，中部、東南部呈條帶狀出露，北部出露較完整、發(fā)育較全，上部巖性以深灰色灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r為主，夾砂質(zhì)泥巖、頁巖，下部巖性以黑色頁巖、泥巖為主，夾泥質(zhì)灰?guī)r，組厚0～992 m。舊司組下部黑色頁巖、碳質(zhì)泥巖主要發(fā)育于高位體系域的深水陸棚相環(huán)境，為頁巖氣賦存的有利沉積層段［3］（圖1）。舊司組地層等厚線呈NW-SE向展布，在中部雪山、小海、金鐘一帶厚度較大，厚度大于700 m，在六硐橋沉積中心厚度達(dá)992 m，往SW、NE方向厚度逐漸變薄，至西南部海拉、哲覺附近缺失沉積（圖2）。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造特征

本區(qū)地處六盤水?dāng)嘞輩^(qū)，紫云—水城同沉積斷裂大致沿威寧東部通過，NW段水城斷裂控制著舊司組沉積厚度和展布方向，同時(shí)控制著本區(qū)構(gòu)造的延伸和展布方向，水城斷裂初期為NW向斷陷槽，控制著石炭系至二疊系沉積相和厚度變化［4］，富有機(jī)質(zhì)頁巖形成于石炭紀(jì)。區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，總體上以NW向、NE向展布為主，褶皺類型主要以隔檔式褶皺為主，兼有走滑性質(zhì)。根據(jù)構(gòu)造發(fā)育特征劃分為：① 近SN向構(gòu)造區(qū)：位于大街、秀水、海拉一線西北部，褶皺主要有龍街向斜、灼圃背斜等，斷層主要有黑土河、法地等斷層；② NE向構(gòu)造區(qū)：位于大街、秀水、海拉一線和羊街、雙龍、麻乍一線之間，褶皺主要有哈喇河向斜、小海復(fù)背斜等，斷層主要有得勝坡、金海、周家營等斷層；③ NW向構(gòu)造區(qū)：位于羊街、雙龍、麻乍一線東南部，褶皺主要有威水背斜、爐山向斜、二塘向斜等，斷層主要有水城斷裂、藏家坡、孔家山、陽關(guān)寨等斷層（圖3）。

圖1 威頁1井綜合柱狀圖

圖2 舊司組地層/頁巖等厚圖

圖3 威寧地區(qū)構(gòu)造綱要圖

2 頁巖氣地質(zhì)條件

2.1 頁巖分布規(guī)律

舊司組有機(jī)質(zhì)頁巖分布較廣，除西南部古陸無沉積外，其余地區(qū)均有分布?？v向上含氣頁巖主要集中于舊司組的下部，由頁巖、碳質(zhì)頁巖及含泥灰?guī)r組成。舊司組有機(jī)質(zhì)頁巖厚度為0～119 m（六硐橋），威寧、金鐘、猴場一帶頁巖厚度大于100 m，北部頁巖厚度多在50～100 m，西部頁巖厚度低于50 m，中部、東南部頁巖厚度較大，往西南部、東北部方向頁巖厚度逐漸變薄，至西南部岔河缺失沉積（圖2）。

2.2 頁巖埋藏深度

舊司組一般沿背斜核部呈條帶狀出露，核部地層為石炭系，兩翼地層為二疊系、三疊系。在威水背斜核部、哈喇河向斜兩翼淺部巖層產(chǎn)狀傾角較大，其他地段巖層產(chǎn)狀傾角較緩。埋深較?。? 000 m以淺）區(qū)域主要位于中部、西北部和東北部，即背斜（小海、黑石頭、威水）兩翼石炭系至中二疊統(tǒng)地層覆蓋區(qū)。埋深大（3 000 m以深）的區(qū)域，主要位于向斜（哈喇河、垮都和二塘）核部上二疊統(tǒng)地層覆蓋區(qū)，埋藏深度在3 000～4 500 m。區(qū)內(nèi)哈喇河、垮都和爐山向斜核部三疊系至侏羅系地層覆蓋區(qū)，埋藏深度大于4 500 m。舊司組的埋深展布方向與構(gòu)造線方向大致相當(dāng)，在向斜核部附近埋深較大［5］。

2.3 有機(jī)地球化學(xué)特征

區(qū)內(nèi)舊司組頁巖有機(jī)碳含量（TOC）為0.45%～2.37%，TOC高值區(qū)（大于等于1.50%）位于中部迤那、雙龍、金鐘、新發(fā)一帶呈“茄子”狀NW向分布，TOC低值區(qū)（小于等于1.50%）位于西南部和東北部，呈現(xiàn)中部高西南、東北低的特點(diǎn)（圖4），有機(jī)碳含量平面分布受威寧—水城NW向坳陷槽控制。干酪根類型指數(shù)TI值在-13～84，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ型為主。有機(jī)質(zhì)成熟度Ro值為1.21%～3.70%，平均為2.31%，處于過成熟早期生干氣階段，東部頁巖熱演化程度較高，Ro值大于等于2.50%，其余大部分區(qū)域Ro值多在1.30%～2.50%，顯示舊司組頁巖具有較好的生烴潛力。往西北部、西南部Ro值小于等于1.30%，處于成熟成油期階段［6］，熱演化程度有所降低。

圖4 舊司組頁巖TOC含量/Ro值分布圖

2.4 頁巖儲層特征

區(qū)內(nèi)頁巖石英含量為21.65%～50.00%，平均為29.45%；長石含量為0～2%，平均為0.60%；碳酸鹽含量為0～19.29%，平均為8.10%，以方解石為主，次為白云石；鐵礦物含量為0～4%，平均為2.07%，主要以黃鐵礦、菱鐵礦為主；石膏含量為0～0.63%，平均為0.13%；黏土礦物含量為43.00%～78.35%，平均為59.66%。區(qū)內(nèi)頁巖礦物成分以黏土、石英為主，黏土礦物中以伊利石占主導(dǎo)地位，高嶺石、蒙脫石、伊蒙混層含量次之，綠泥石含量較少［7］。平面上碎屑礦物含量高值區(qū)（大于等于30%）位于鹽倉、金鐘一線東部，往西部碎屑礦物含量逐漸降低。黏土礦物含量低值區(qū)（小于等于45%）位于鹽倉、龍場一線東部，往西部黏土礦物含量逐漸增高（圖5）。

圖5 舊司組頁巖石英/黏土含量分布圖

2.5 頁巖含氣性

頁巖含氣量是指每噸頁巖所含的天然氣總量。威頁1井舊司組下段有機(jī)質(zhì)頁巖模擬最大吸附能力為4.80 m3/t，現(xiàn)場解吸14件頁巖樣品，總含氣量在0.14～0.66 m3/t，在井深700～765 m，鉆厚65 m，解吸樣5件，總含氣量為0.37～0.66 m3/t，平均為0.53 m3/t，基本符合工業(yè)開采標(biāo)準(zhǔn)，該井含氣頁巖有利層段位于舊司組下段的中下部。龍街向斜煤炭整裝勘查401孔現(xiàn)場解吸8件頁巖，總含氣量在1.37～2.94 m3/t，平均為2.07 m3/t，以吸附氣為主，占總含氣量的62.6%～98.6%，完全符合頁巖氣有利區(qū)選區(qū)標(biāo)準(zhǔn)。

3 有利區(qū)優(yōu)選與資源潛力

3.1 頁巖氣顯示

黔西南地區(qū)頁巖氣資源調(diào)查評價(jià)成果依據(jù)龍街向斜401孔頁巖含氣性和相關(guān)調(diào)查資料，優(yōu)選出舊司組威寧有利區(qū)，采用概率體積法計(jì)算P50概率條件下賦值參數(shù)為面積553.62 km2、有效厚度62 m、頁巖密度2.41 g/cm3、總含氣量2.07 m3/t，獲得頁巖氣地質(zhì)資源量1 710×108m3。鄰區(qū)鐘山區(qū)德塢地?zé)峋@遇舊司組頁巖層碳質(zhì)頁巖，在井深984 m以下多處有大量氣體（頁巖氣）涌出，井深1 202 m以下返渾濁水涌出。鄰區(qū)水城紅橋地?zé)峋@遇舊司組頁巖層段，頁巖儲層鉆厚達(dá)700多米，在鉆探施工過程中，鉆井液氣侵嚴(yán)重，多次發(fā)生井涌現(xiàn)象，氣層顯示活躍，鉆至井深1 945 m有氣體產(chǎn)出，至井深2 009 m時(shí)有大量氣體（頁巖氣）噴出井口，估算儲層壓力系數(shù)高達(dá)1.42，井口導(dǎo)流管口點(diǎn)火試驗(yàn)，火焰噴出管口十多米高，日產(chǎn)氣量達(dá)到2×104m3，具有良好的頁巖氣商業(yè)開發(fā)價(jià)值。威寧縣龍街向斜煤炭整裝勘查估算煤層氣地質(zhì)儲量為35.29×108m3，401孔現(xiàn)場解吸頁巖總含氣量在1.37～2.94 m3/t（表1），說明舊司組不僅有較豐富的煤層氣，還有較好的頁巖氣富集。

據(jù)威寧地區(qū)現(xiàn)有相關(guān)頁巖氣資料初步推斷，威寧—水城NW向坳陷槽是舊司組頁巖沉積、含氣富集有利區(qū)，上述分析表明威寧地區(qū)頁巖含氣量較大，威寧—水城NW向坳陷槽所處地帶具有較好的頁巖氣勘查開發(fā)前景。

表1 威寧地區(qū)及鄰區(qū)舊司組頁巖氣資源評價(jià)參數(shù)一覽表

3.2 有利區(qū)優(yōu)選

通過前述基礎(chǔ)地質(zhì)條件、頁巖氣地質(zhì)條件中的頁巖氣相關(guān)資源潛力評價(jià)參數(shù)，根據(jù)區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育特征、威頁1井和龍街向斜1701孔舊司組頁巖含氣性及區(qū)內(nèi)含氣頁巖厚度、舊司組底界埋藏深度、頁巖有機(jī)碳含量、有機(jī)質(zhì)成熟度、含氣量等頁巖氣資源評價(jià)參數(shù)，參考頁巖氣資源有利區(qū)選區(qū)參考標(biāo)準(zhǔn)［8］，選取威寧地區(qū)含氣泥頁巖厚度大于等于50 m、TOC大于等于1.5%、Ro大于等于1.3%、埋深500～4 500 m、總含氣量大于等于1.0 m3/t的含氣頁巖賦存區(qū)域作為頁巖氣有利區(qū)。確定威寧—水城NW向坳陷槽為頁巖氣有利區(qū)，初步選定在西北部的龍街向斜（面積約590 km2）、中東部威水背斜（面積約1 267 km2）為頁巖氣有利區(qū)（圖3）。

4 結(jié)論

1）威寧地區(qū)地處六盤水?dāng)嘞輩^(qū)，下石炭統(tǒng)舊司組是區(qū)內(nèi)頁巖氣目的層系或主力烴源巖層系，貴州省下石炭統(tǒng)舊司組地層厚度沉積中心在威寧境內(nèi)。舊司組下部的深水陸棚相泥頁巖段為頁巖沉積發(fā)育的有利層段。區(qū)內(nèi)構(gòu)造總體以近SN向、NE向、NW向?yàn)橹?，褶皺類型主要以隔檔式褶皺為主。威寧—水城NW向坳陷槽控制舊司組沉積厚度和構(gòu)造的展布。

2）區(qū)內(nèi)舊司組含氣頁巖呈NW向展布，有機(jī)質(zhì)頁巖厚度多在50～100 m，中部、東南部頁巖厚度較大。在龍街向斜、威水背斜及兩翼頁巖埋深小于3 000 m，頁巖埋深適中。頁巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ型為主，在中部龍街、雙龍、龍場一帶TOC值大于等于1.50%，有機(jī)質(zhì)豐度較高，有機(jī)質(zhì)成熟度在1.30%～3.00%，具有較好的生烴潛力。頁巖厚度、有機(jī)碳含量平面分布受威寧—水城NW向坳陷槽控制。頁巖碎屑礦物含量高值區(qū)和黏土礦物含量低值區(qū)分布在威寧東部地區(qū)。在威寧—水城NW向坳陷槽分布區(qū)已有頁巖氣發(fā)現(xiàn)井顯示，頁巖含氣性較好。

3）威寧—水城NW向坳陷槽是舊司組頁巖沉積、含氣富集有利區(qū)，該區(qū)帶具有較好的頁巖氣勘查開發(fā)前景。威寧地區(qū)西北部龍街向斜、中東部威水背斜頁巖氣資源勘查開發(fā)前景較好，可作為威寧地區(qū)近期頁巖氣勘查開發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域。

［1］肖鋼，唐穎.頁巖氣及其勘探開發(fā)［M］.北京：高等教育出版社，2003.

［2］唐顯貴，秦文，秦琴，等.黔西南區(qū)上古生界頁巖氣資源潛力分析［J］.中國煤炭地質(zhì)，2014，26（6）：1-4.

［3］秦琴，龍成雄，唐顯貴.黔西南地區(qū)石炭系舊司組頁巖沉積環(huán)境分析［J］.中國煤炭地質(zhì)，2016，28（4）：35-40.

［4］徐彬彬，何明德.貴州煤田地質(zhì)［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

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

［6］董大忠，程克明，王世謙，等.頁巖氣資源評價(jià)方法及其在四川盆地的應(yīng)用［J］.天然氣工業(yè)，2009，29（5）：33-39.

［7］張本杰，秦琴，明方平，等.黔西南區(qū)舊司組頁巖氣儲存特征及有利區(qū)優(yōu)選［J］.天然氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2014，8 （3）：19-22.

［8］聶海寬，唐玄，邊瑞康.頁巖氣成藏控制因素及我國南方頁巖氣發(fā)育有利區(qū)預(yù)測［J］.石油學(xué)報(bào)，2008，30（4）：484-491.

（編輯：盧櫟羽）

B

2095-1132（2016）05-0023-05

10. 3969/j. issn. 2095-1132. 2016. 05. 006

修訂回稿日期：2016-09-05

唐顯貴（1969-），研究員，從事煤田地質(zhì)、頁巖氣地質(zhì)研究工作。E-mail：1085158718@qq.com。