黔西地區上二疊統龍潭組頁巖氣成藏條件研究

李 凱，趙凌云，白利娜，鄧恩德

（1.貴州省煤層氣頁巖氣工程技術研究中心，貴州貴陽 550008；2.貴州省煤田地質局一五九隊，貴州貴陽 550008）

根據國土資源部油氣資源戰略研究中心組織實施的全國頁巖氣資源潛力調查評價及有利區優選成果，全國頁巖氣地質資源潛力為134.42×1012m3（不含青藏區），貴州省10.48×1012m3，占總量的7.79 %[1]。根據《貴州省頁巖氣資源調查評價》顯示上二疊統龍潭組頁巖氣地質資源量為17 265.16×108m3，占貴州省總量的19 %，可采資源量為3 107.73×108m3，勘探前景廣闊[2]。但截至目前貴州省頁巖氣還未出現大規模的商業開發，前人研究主要集中在下寒武統牛蹄塘組[3]、下志留統龍馬溪組[4]、下石炭統舊司組[5，6]，而針對貴州龍潭組頁巖氣的研究相對較少。

本次結合已施工的10 口參數井（YC1～YC4、HC1～HC3、JC1、XC1、GC1）的鉆探巖心及測試化驗資料，對研究區上二疊統龍潭組頁巖氣成藏條件進行分析，研究可為黔西地區下一步勘探部署提供一定的建議。

1 區域概況

圖1 貴州省大地構造單元

黔西地區位于貴州省西部，主要包括西南部的六盤水地區和東北部的織納地區，構造上位于揚子地塊南緣，處于特提斯構造域和濱太平洋構造域的結合地帶[7]。研究區褶皺、斷裂構造較為發育，褶皺總體上以北西向展布為主，褶皺類型主要為隔檔式褶皺，斷裂較褶皺更為發育，總體上以北東向和北西向展布為主，研究區北東部有紫云-水城斷裂，南部有黃泥河-潘家莊斷裂、冊享弧形斷裂。總體上由六盤水復雜變形區和南盤江-右江前陸盆地組成（見圖1）。

上二疊統龍潭組巖性主要由黃綠、灰綠色細砂巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖夾紫色泥巖、凝灰質泥巖及煤層組成，研究區龍潭組厚137 m～351 m，在水城-晴隆一帶沉積厚度最大，一般在250 m～330 m，盤縣西部及南部厚度低于200 m，地層厚度等值線總體上呈近南北向-北東向展布。

上二疊統龍潭組由北西向南東依次發育陸相-過渡相-海相，相帶展布呈北北東向[8]。威寧地區主要為陸相的泥巖夾砂巖區，水城-興義地區為過渡泥巖夾砂巖區及泥巖夾碳酸鹽巖區，在安龍-鎮寧一線為淺海相的碳酸鹽巖區。

前人研究[9-11]表明上二疊統龍潭組頁巖氣發育的沉積有利層段主要為龍潭組下段，整體上屬于海侵大于海退的沉積特征，此時瀉湖和潮坪相沉積多于三角洲相沉積，瀉湖相和潮坪相發育的泥巖沼澤是最為有利的沉積層段。

2 成藏條件

2.1 構造-沉積條件

早晚二疊世之交發生了東吳運動，終止了研究區北西向構造的主導地位，建立了北東向構造為主體的格架[12]。晚二疊世初，在北東向構造為主的控制下，貴州形成了北高、南低的古地勢[13]。由古特提斯洋控制的海侵侵入貴州南部和東部，然后由東向西推進淹沒廣闊的剝蝕殘積平原，形成海水極淺的陸表海，貴州西部玄武巖山地成為豐富的陸源碎屑供給區，東部有雪峰隆起相隔，使貴州廣大區域出現了氣候溫潤、植物繁茂與地殼的協調振蕩有機組合的優良的沉積環境，成為重要的泥頁巖聚集中心。

研究區上二疊統龍潭組頁巖主要分布在黔西地區中部，泥頁巖沉積厚度20 m～55 m，泥頁巖沉積厚度＞30 m 的區域，主要位于晴隆-普安一帶，由沉積中心往西北部、南部有機質頁巖厚度逐漸變薄，厚度分布主要受晚二疊世巖相古地理的影響，同沉積斷裂對泥頁巖地層層系的沉積分布都起到一定的控制作用。

2.2 氣源條件

受構造運動影響，龍潭早期基本為海侵期，龍潭晚期基本處于海退期[14]，由于海水頻繁動蕩，龍潭組總體處于三角洲平原和瀉湖-潮坪沉積環境，在水動力條件較弱的泥炭沼澤、支流間灣、泥坪、泥炭坪等沉積部位發育煤、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、炭質泥巖、泥巖等，該層段物源豐富、沉積穩定，具備了良好烴源巖條件，同時粉砂質泥巖和泥質粉砂巖可為龍潭組烴源巖提供較好的儲集空間。

2.3 有機地球化學

研究區露頭和參數井鉆孔巖心樣品的測試化驗結果顯示：

上二疊統龍潭組TI 值在-68～29，有機質類型以Ⅲ型為主，含有一定量的Ⅱ2型及少量的Ⅱ1型。黑色泥頁巖樣品顯微組分分析測試表明，顯微組分主要表現為鏡質組，其次為腐泥組和殼質組，惰質組較少。其中鏡質組以無結構鏡質體為主，腐泥組以腐泥無定形體和腐泥碎屑體為主，殼質組以腐植無定形體和殼質碎屑體為主。

有機碳含量在0.84 %～18.2 %，平均5.56 %，有27.59 %的樣品有機碳含量在2.00 %～4.00 %，60.92 %的樣品有機碳含量大于4.00 %，有機碳含量高值區主要位于水城-普安、興仁及威寧地區。

有機質成熟度在0.817 %～2.071 %，平均1.34 %，有79.59 %的樣品成熟度在1.00 %～2.00 %。成熟度大于2.00 %的高值區主要分布在普安-貞豐一帶，成熟度由高值區向北東和南西向逐漸降低。

2.4 儲層物性

測試化驗結果顯示研究區富有機質頁巖密度為2.42 g/cm3～3.06 g/cm3，平均為2.74 g/cm3，孔隙度介于0.53 %～9.22 %，平均為4.24 %，主體上為特低孔，少量為低孔，滲透率介于0.000 238 mD～0.011 716 mD，平均為0.002 722 mD，整體上表現為特低孔、特低滲儲層。掃描電鏡結果顯示上二疊統龍潭組有機質頁巖孔隙類型以溶蝕孔、晶內孔、粒間孔為主（見圖2）。根據鉆孔巖心樣品測試資料，上二疊統龍潭組有機質頁巖BET比表面積分布在0.471 1 m2/g～22.016 9 m2/g，平均為8.472 m2/g，變化范圍較大；總孔隙體積在0.001 554 mL/g～0.041 866 mL/g，平均為0.019 4 mL/g；平均孔隙直徑在8.795 8 nm～23.875 8 nm，平均為14.422 9 nm。

2.5 巖石學及礦物學特征

圖2 上二疊統龍潭組頁巖孔隙發育特征

常溫、常壓條件下，龍潭組有機質頁巖測試化驗結果顯示抗壓強度在7.8 MPa～59.90 MPa，抗拉強度在0.35 MPa～11.1 MPa，彈性模量E 在18.2×103MPa～31.5×103MPa，泊松比在0.18～0.28，含水率在0.06 %～2.70 %。

泥頁巖樣品測試結果：石英含量為21.51%～64.74%，平均含量為31.29%；長石含量為0.00%～10.85%，平均含量為3.05 %，以斜長石為主；方解石含量為0.00 %～21.38 %，平均含量為5.60 %；鐵礦物含量為0.00 %～24.85 %，平均含量為4.13 %，以黃鐵礦為主，次為菱鐵礦；黏土礦物含量為26.32 %～68.98 %，平均含量為55.94 %。黏土礦物以高嶺石、伊利石和伊/蒙間層礦物為主，其次為綠泥石。上二疊統龍潭組有機質頁巖巖石礦物特征表明，黏土礦物含量較高，平均值為55.94%。

2.6 含氣性及保存條件

受構造抬升的影響[15]，研究區剝蝕區面積較大，普安以北的區域除威寧金斗-水城一帶未被剝蝕外，其余區域均被大面積剝蝕。黔西地區斷裂非常發育，具有多組斷裂體系，斷層相互交錯，形態復雜。通過地表斷裂分布特征和鉆井資料分析，認為斷裂對頁巖氣的含氣性具有重要的影響因素，在部署頁巖氣鉆井的時候盡量避開深斷裂。總體上龍潭組地層埋深相對較淺，大部均低于3 000 m，研究區龍潭組埋深最深的地方位于興義和關嶺附近，埋深在5 000 m 左右。

對研究區上二疊統龍潭組泥頁巖樣品進行現場解析實驗及實驗測試，得到總含量在0.82 m3/t～2.46 m3/t，平均為1.38 m3/t，整體含氣量較高。結合錄井、測井、現場解析和等溫吸附等含氣量評價方法并參考區內地質條件綜合研究，認為貴州黔西地區上二疊統龍潭組頁巖氣富集區主要位于盤縣-貞豐-興義一帶。

3 有利區

圖3 上二疊統龍潭組頁巖有利區

采用全國頁巖氣資源戰略調查項目推薦的頁巖氣資源評價方法[6，16，17]，采用綜合信息疊合法[18，19]，按頁巖有機碳含量TOC＞4.0%，成熟度Ro＞1.5%，埋深1 500 m～4 500 m，泥頁巖厚度＞30 m，總含氣量＞1.0 m3/t 等標準圈定有利區（見圖3）。劃定的有利區主要位于普安-晴隆一帶，總體上含氣頁巖保存較完整，分布較穩定。

4 結論

（1）研究區龍潭組地層受同沉積斷裂及巖相古地理控制，泥頁巖沉積厚度＞30 m 的區域主要位于晴隆-普安一帶，往西北部、南部有機質頁巖厚度逐漸變薄。研究區有機質頁巖有機質類型以Ⅲ型為主，TOC 高值區位于水城-普安、興仁及威寧地區，有機質成熟度高值區主要分布在普安-貞豐一帶。

（2）研究區龍潭組頁巖儲層整體上為特低孔、特低滲儲層。有機質頁巖孔隙類型以溶蝕孔、晶內孔、粒間孔為主。孔徑以中孔為主。有機質頁巖黏土礦物含量較高，平均值為55.94 %，脆性礦物含量較低，破裂潛力一般。研究區上二疊統龍潭組泥頁巖總含量介于0.82 m3/t～2.46 m3/t，平均為1.38 m3/t，整體含氣量較高。

（3）采用綜合信息疊合法，按照有機碳、成熟度、泥頁巖厚度等指標圈定有利區（見圖3）。劃定的有利區主要位于普安-晴隆一帶，總體上含氣頁巖保存較完整，分布較穩定，埋藏深度約在1 500 m～3 500 m。