沁水盆地石炭—二疊系富有機質頁巖厚度展布規律研究

朱曉明

(山西省煤炭工業廳煤炭資源地質局，山西 太原 030045)

沁水盆地石炭—二疊系富有機質頁巖厚度展布規律研究

朱曉明

(山西省煤炭工業廳煤炭資源地質局，山西 太原 030045)

沁水盆地石炭—二疊系富有機質泥頁巖厚度的展布研究，以單井柱狀—連井剖面—空間展布的方式從“點—線—面”逐步擴展進行分析，通過泥地比和有效泥頁巖厚度分析等，確定有效泥頁巖層段的延展性和連續性，了解泥頁巖在各層段區域空間展布特征。全面了解不同層段中泥頁巖的分布及其厚度展布規律，可評價頁巖的產烴能力。

連井剖面； 泥頁巖； 連續性

1 前言

沁水盆地位于山西省東南部，包括山西省6大煤田中的沁水煤田和西山煤田。本區地層屬華北地層區劃，是我國陸上較大的含煤盆地之一，頁巖氣發育的重點層位為石炭—二疊系含煤地層，包括本溪組、太原組、山西組以及下石盒子組。沁水盆地頁巖氣資源潛力很好，主要賦存于富有機質泥巖中，研究石炭—二疊系富有機質泥頁巖厚度展布規律，從而了解頁巖氣的有利氣藏形成及有利層段。主要以單井柱狀—區域連井剖面—區域空間展布的方式從“點—線—面”逐步擴展進行分析，結合區域沉積特征，全面了解不同層段頁巖的分布及其厚度展布，評價頁巖的產烴能力。

2 單井柱狀厚度展布

單井柱狀圖中可以確定某一地區的地層巖性特征及沉積相變化，確定各個地區頁巖目標層段和單層泥頁巖厚度。本次選取4個地質調查剖面進行綜合研究，了解其地層組合特征及泥頁巖垂向分布規律。

2.1 陽泉水泉溝剖面

該剖面位于陽泉市郊區，目的層段總厚263.16m，由灰黑色泥巖、砂質泥巖、細粒砂巖、粗粒砂巖、灰巖和煤層組成。

目的層段自上而下分為4個層段，各層段情況如表1。

2.2 和順南窯剖面

該剖面位于和順縣，目的層段總厚157.90m，由頁巖、泥巖、砂巖、石灰巖和煤層組成。

目的層段自上而下分為4個層段，各層段情況如表2。

2.3 陽城八甲口剖面

該剖面位于陽城八甲口鎮，目的層段總厚90.05m，由砂巖、泥巖夾石灰巖和煤層組成。

目的層段自上而下分為4個層段，各層段情況如表3。

2.4 沁源小聰峪剖面

該剖面位于沁源小聰峪村，目的層段總厚156.22m，由深灰—灰白色泥巖、粉砂巖、石英砂巖、石灰巖、煤層和褐鐵礦組成。

目的層段自上而下分為4個層段，各層段情況如表4。

表1 陽泉水泉溝剖面各層段情況簡述

表2 和順南窯剖面各層段情況簡述

表3 陽城八甲口剖面各層段情況簡述

表4 沁源小聰峪剖面各層段情況簡述

3 連井剖面厚度展布

連井剖面可以指示某一方向上不同層段巖性及厚度變化，選取沁水盆地東西方向2條、南北方向2條連井剖面進行單層厚度對比，確定有效頁巖層段的延展性和連續性，了解不同泥頁巖層段在區域的空間展布特征。

3.1 沁水盆地北部

北部線剖面圖中各層段的延展性和連續性情況如表5。

沁水盆地北部泥頁巖層系總體發育情況為中東部優于西部，發育最好位置位于坪頭—壽陽—陽泉地區。其中第Ⅱ層段頁巖發育最好，第Ⅲ層段發育不穩定，連續厚度較小。

3.2 盆地東部

東部線剖面圖中各層段的延展性和連續性情況如表6。

表5 北部線剖面圖各層段延展性和連續性

表6 東部線剖面圖各層段延展性和連續性

沁水盆地東部泥頁巖層系發育較好，其中第Ⅱ層段泥頁巖連續性好，全區分布穩定，第Ⅲ、Ⅳ層段泥頁巖連續性差，單層厚度相對較小。

3.3 沁水盆地西部

西部線剖面圖中各層段的延展性和連續性情況如表7。

沁水盆地西部泥頁巖層系發育較好，北部優于南部，其中第Ⅱ層段最好，第Ⅰ、Ⅳ層段次之，第Ⅲ層段相對最差。

3.4 沁水盆地中南部

中南部線剖面圖中各層段的延展性和連續性情況如表8。

沁水盆地中南部泥頁巖層系發育較好，盆地中部優于盆地兩邊，同樣第Ⅱ層段發育最好，第Ⅲ層段最差。

綜合4條連井剖面，在垂向上厚度發育方面，總體表現為第Ⅱ層段最好，第Ⅰ、Ⅳ層段次之，第Ⅲ層段最差；在面上的分布方面，第Ⅰ層段北部連井剖面整體相對較差，第Ⅱ層段南部連井剖面整體相對較差，第Ⅲ層段中南部和南部連井剖面相對較差，第Ⅳ層段南部連井剖面整體相對較差，中南部連井剖面顯示為盆地中心好于盆地邊緣，由于連井剖面大都位于盆地邊緣，僅有中南部一條連井剖面涉及了盆地中心—盆地邊緣的比較。

表7 西部線剖面圖各層段延展性和連續性

表8 中南部線剖面圖各層段延展性和連續性

4 泥頁巖厚度展布

泥頁巖厚度等值線圖能反映同一層段的泥頁巖在全區的厚度展布規律，此次研究泥頁巖厚度統計工作以層段為單元，分別統計各個層段的暗色泥頁巖厚度。

通過上述單井柱狀—區域連井剖面對沁水盆地泥頁巖發育情況的研究，結合海陸過渡相泥頁巖所具有的自身特點，編制4個層段的泥頁巖厚度等值線圖，見圖1。

在所統計的鉆孔之中，第Ⅰ層段泥頁巖厚度為0.80～62.50m，平均20.84m。盆地除南北兩段，大部分區域厚度處于20～30m之間(圖1a)，其中盆地北部榆次區—昔陽縣一帶、中部沁源縣北部—武鄉縣一帶以及南部沁水縣馬壁—高平趙莊一帶、里必—潘莊一帶，泥頁巖發育相對較好，厚度在30m以上。

第Ⅱ層段泥頁巖厚度為4.73～78.11m，平均37.61m。大部分區域泥頁巖厚度大于30m，在盆地北部由西至東呈遞增趨勢，在盆地中部和南部都呈現中間厚、邊緣薄的變化趨勢。榆社—左權—武鄉、沁源—屯留、安澤—長子—屯留以及沁水縣東部一帶泥頁巖厚度均在50m以上(圖1b)。

第Ⅲ層段泥頁巖厚度為1.90～57.50m，平均14.86m。本層段泥頁巖厚度相對較小，大部分地區泥頁巖厚度在10～20m之間，北部優于中南部，壽陽縣—陽泉市—和順縣一帶泥頁巖發育最好，厚度大于30m(圖1c)，是第Ⅲ層段泥頁巖發育的有利區域。

第Ⅳ層段泥頁巖厚度為1.00～75.79m，平均

圖1 沁水盆地石炭—二疊系泥頁巖厚度等值線圖

22.29m。整體呈由北向南遞減趨勢，在盆地北部晉中—壽陽一帶，頁巖厚度50m左右，盆地中部地區頁巖厚度在20～30m之間，盆地南部的大部分地區頁巖厚度降至10～20m(圖1d)。

5 結論

通過剖面展布成果得到泥頁巖第Ⅰ、Ⅱ層段發育較好，第Ⅳ層段次之，第Ⅲ層段最差。沁水盆地泥頁巖發育情況表現為第Ⅱ層段最好，第Ⅰ、Ⅳ層段次之，第Ⅲ層段最差。厚度展布成果得到區域第Ⅱ層段泥頁巖發育均較好、厚度大、發育穩定，是頁巖氣開發的有利層段，第Ⅰ、Ⅲ層段部分泥頁巖發育較好，有利于頁巖氣成藏的形成，第Ⅳ層段北部泥頁巖發育好，厚度大于30m，有利于頁巖氣的成藏與開發。

[1] 王麗萍.沁水盆地山西組頁巖氣勘探前景[J].石油化工應用，2012,31(12)：1-3.

[2] 陳燕萍,黃文輝,陸小霞,等.沁水盆地海陸交互相頁巖氣成藏條件分析[J].資源與產業,2013,(3):68-72.

[3] 顧嬌楊，葉建平，房 超，等．沁水盆地頁巖氣資源前景展望[A]．2011年煤層氣學術研討會論文集[C].2011.

Study on the thickness distribution law of permo-carboniferous organic-rich shale in Qinshui basin

The study of the thickness distribution of permo-carboniferous organic-rich shale in Qinshui basin takes the way of single well columnar- well tie profile- spatial distribution, and analyses it from the point- line- plane. Through the analysis of the shale stratum ratio and the effective shale thickness, the extensibility and continuity of effective shale segment was determined, and the spatial distribution characteristics of shale in different layers was understood, which is helpful to evaluate the hydrocarbon generating capacity of shale.

well tie profile; shale; continuity

P618.12

A

2017-- 05-- 10

2017-- 06-- 12

朱曉明(1983-)，男，河北武邑人，碩士學位，工程師，長期從事煤田地質勘查與研究工作。

1672-- 609X(2017)04-- 0054-- 05