湖北鶴峰龍馬溪組頁巖氣成藏地質條件評價

魏國慶

摘 要：通過對湖北鶴峰地區下志留統龍馬溪組廣泛發育的一套滯留相暗色頁巖厚度、埋深，有機碳、成熟度、有機質類型等有機地化指標和孔隙度、滲透率、脆性礦物含量等儲層物性參數以及含氣性特征、保存條件等進行綜合研究分析，揭示了該區下志留統龍馬溪組暗色頁巖具有較好的頁巖氣成藏地質條件和勘探潛力。并結合該區實際情況，優選了頁巖氣有利勘探區。

關鍵詞：湖北鶴峰 龍馬溪組 頁巖儲層 頁巖氣 選區標準

中圖分類號：P618.13 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（a）-0059-02

湖北鶴峰地區區域構造位于江南隆起北緣，揚子地臺內的湘鄂西褶沖帶中部[1]。早志留世龍馬溪期沉積了一套滯流相暗色頁巖，是該區的主要頁巖氣勘探對象。

1 區域概況

1.1 區域地層

鶴峰地區位于湘鄂西褶皺帶，基底為前震旦系淺變質巖，區域內發育地層有：震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、中上泥盆統、二疊系和三疊系中下統，第四系在局部地區可見，缺失大部分泥盆系和石炭系。三疊系上統及以上地層暴露剝蝕殆盡。

1.2 區域構造

湖北鶴峰地區地處湘鄂西褶沖帶，位于揚子板塊中部，西與四川盆地毗鄰，北靠秦嶺-大別造山帶，東接江南-雪峰推覆隆起帶。鶴峰地區主要地跨湘鄂西褶沖帶的宜都-鶴峰復背斜和花果坪復向斜兩個次級構造區帶。該區褶皺發育，向斜寬緩，背斜相對緊閉。由東南至北西方向依次分布著走馬背斜、鶴峰向斜、白佳坪背斜、陳家灣向斜。區內斷層多、分布廣、規律性強。北東向斷層表現為逆沖斷層或正斷層，北西向橫斷裂具平移斷裂性質，斷裂構造的方向與區域構造方向一致，總體以北東-北東東向為主（圖1）。

2 生烴條件

2.1 地層發育特征

鶴峰地區只發育下志留統，中上志留統缺失。志留系出露于白佳背斜兩翼及鶴峰向斜南東翼，出露范圍較大。主要為一套海相碎屑巖沉積建造，自下而上沉積龍馬溪組、新灘組、羅惹坪組和紗帽組。龍馬溪組埋深一般在0～3 500 m，厚度穩定在26 m左右，底部硅質巖含豐富的次深水放射蟲[2]，局部炭質頁巖表面可見瀝青薄膜，下部為黑色、灰黑色頁巖、炭質頁巖、炭硅質巖和硅質頁巖，上部為深灰色或灰黑色炭質頁巖、含炭泥質粉砂巖，發育水平層理。與下伏奧陶系寶塔組呈整合接觸。

2.2 有機地化特征

鶴峰地區龍馬溪組有機碳含量整體較高，最大值達6.04%，最小值為0.29%，分布范圍在0.75%～2.67%之間，平均值為1.63%，達到中等頁巖氣層標準。大部分樣品TOC滿足最低下限值，TOC大于1%的樣品所占比率為65.1%，大于4.0%的樣品僅占2.3%。Ro最大值可達3.09%，最小值2.49%，分布范圍主要集中在2.56%～2.94%之間，平均值2.74%，所有測試樣品均為過成熟。根據頁巖干酪根鏡檢分析，龍馬溪組主要由腐泥組和瀝青組組成，不含鏡質組、殼質組和惰性組，而且腐泥組含量一般均在90%以上。有機質類型主要為腐泥型（Ⅰ型），少量為腐泥-腐殖型（Ⅱ1型），其原始組分屬富氫、富脂質，具較高生烴潛力。

3 儲集特征

頁巖脆性隨石英、碳酸鹽礦物含量增大而提高[3-4]，可使頁巖儲層在壓裂過程中容易形成人工裂隙，獲得體積改造，擴大泄流面積，從而提高產量。鶴峰地區龍馬溪組巖石樣品的礦物成分主要為石英、粘土，其次為鉀長石、斜長石、白云巖、方解石和黃鐵礦等。其中，龍馬溪組頁巖段石英含量34%～93%，平均59.8%；粘土礦物介于6%～58%，平均32.2%；長石含量介于1%～18.8%，平均7.2%。樣品測試的孔隙度介于1.26%～4.67%之間，平均值為2.62%，孔隙類型以有機質孔隙和微裂縫為主。滲透率最高值為0.003 82 mD，最低值為0.000 21 mD，平均0.001 215 mD。

4 含氣性特征

根據龍馬溪組黑色頁巖野外露頭樣品等溫吸附實驗測試結果，蘭氏體積吸附量最低值為1.01 m3/t，最高值為5.34 m3/t，平均值2.16 m3/t，反映了五峰-龍馬溪組黑色頁巖較大的吸附能力。

5 保存條件

鶴峰地區以發育逆斷層為主，發育規模大，數量多，斷層走向以北東向與北西向為主；正斷層在淺部層位發育，且主要發育于白佳坪背斜區域，斷層走向亦為北東向與北西向。總體而言，鶴峰地區構造破壞改造大，但相對而言，在南部的鶴峰向斜區和北部的陳家灣向斜區構造相對穩定。

同時，從龍馬溪組頂底板巖性和水文條件看，頂板為志留系頁巖、泥質粉砂巖、粉砂質頁巖，底板為較致密的寶塔組瘤狀灰巖，均為區域上較穩定的隔水層，因而巖溶水對龍馬溪組影響相對較小，保存條件相對有利。

6 有利區

參考國內外頁巖氣有利區塊標準[5-6]，根據鶴峰地區龍馬溪組頁巖氣地質評價關鍵參數，結合斷裂、運聚特征和保存條件對鶴峰地區主要目的層龍馬溪組的有利區進行了分析預測。

鶴峰地區北部的陳家灣向斜北翼為頁巖氣發育有利區，鶴峰向斜兩翼為較有利區；區域內白家坪背斜區和走馬背斜區為不利區。

7 結語

（1）湖北鶴峰地區下志留統龍馬溪組黑色富有機質頁巖埋深在0～3 500 m，厚度一般為26 m左右。埋深適中，厚度大。

（2）鶴峰地區下志留統龍馬溪組有機碳平均為1.63%，成熟度主要介于2.56%～2.94%之間，有機質類型主要為腐泥型即Ⅰ型，顯示具有較好的頁巖氣生烴潛力。

（3）鶴峰地區下志留統龍馬溪組暗色頁巖脆性好。孔隙類型以有機質孔和微裂縫為主，具有較好的頁巖儲集空間。

（4）湖北鶴峰地區下志留統龍馬溪組頁巖具有較強的吸附性，含氣性較好，且具備較為有利的保存條件。

（5）鶴峰地區陳家灣向斜北翼為頁巖氣發育有利區，鶴峰向斜兩翼為較有利區。

參考文獻

[1] 馬力，陳煥疆，甘克文，等.中國南方大地構造和海相油氣地質（上冊）[M].北京：地質出版社，2004：1-200.

[2] 陳波，皮定成.中上揚子地區志留系龍馬溪組頁巖氣資源潛力評價[J].中國石油勘探，2009（3）：15-19.

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[4] 聶海寬，張金川.頁巖氣儲層類型和特征研究——以四川盆地及其周緣下古生界為例[J].石油實驗地質，2011，33（3）：219-225.

[5] 陳波.中上揚子地區志留系龍馬溪組頁巖氣資源潛力評價[J].中國石油勘探，2009，14（3）：27-28.

[6] 中華人民共和國國土資源部.頁巖氣資源/儲量計算與評價技術規范[Z].2014.