盤縣地區煤系氣成藏條件

吳飛 黃宇琪 代仕康 瞿邦祖 馬晨

摘?要：盤縣地區位于貴州西部，具有豐富的煤系烴源巖資源，高厚度的煤層和各儲存層相互依托，復雜的地質構造造就了煤系氣成藏條件，通過對盤縣地區龍潭組、長興組煤系地層系統地質分析認為，研究區兩套煤系地層具有較好的生烴潛力和成藏條件，具有較大資源潛力。

關鍵詞：煤系氣;成藏條件;盤縣地區

隨著社會的進步經濟的增長，我國在能源需求上也大大提高，在2018年1—2月份，我國進口原油達到8123萬噸，同比增長12.2%，對外依存度超過了2017年，達到了72.7%，而進口天然氣達到了241.6億方，同比增長了18.6%，對外依存度達到了45.2%，超過來了2017年的43.2%。以這樣的形式來看，我國只有加快國內天然氣的勘探開發才能減少進口的依賴。

自美國“頁巖氣革命”成功以來，世界各國對非常規油氣的勘探開發逐漸重視，非常規天然氣也成為我國天然氣資源的新增長點。近年來我國非常規天然氣產量持續上升，2017年達到了481億立方米，預計2018—2020年全國頁巖氣產量年均增速將達到48.83%。

六盤水盤縣地區具有豐富的煤炭資源，與之伴生的頁巖、致密砂巖也具有一定的天然氣儲量。盤縣地區地表主要為山地，地下地質構造較為復雜，易造成儲層與地表連通，不利于煤系氣成藏，至今未實現商業開發。通過對盤縣地區煤系氣成藏條件的研究可以對未來開采有積極地意義。

1 區域地質概況

盤縣位于六盤水市西南部，與云南東北部交界，在大地構造上屬于上揚子板塊。該區域經過復雜的構造運動形成了以山地為主的西北高、南東低的地形地貌特點，研究區主要發育有盤關向斜，土坡向斜[1]，照子河向斜以及舊普安向斜。研究區含煤層系主要包括二疊系龍潭組與長興組，巖性主要以泥巖、粉砂巖、細砂巖和煤巖為主，并夾有炭質泥巖及少量鈣質泥巖、泥灰巖、灰巖，沉積相為海陸過渡相，而上覆蓋三疊系飛仙關組地層巖性致密，主要為灰巖、灰巖夾石膏、炭質泥巖和粉砂巖，是較好的區域性蓋層。

2 煤系氣成藏條件

2.1 潛質層系空間分布特征

盤縣地區煤系氣潛質層系主要為區內二疊系龍潭組和長興組，整體以海陸過渡相沉積環境為主[2]，其含烴源巖面積大約有2156km2，可開采煤系氣約（3168～3681）×108m3，含煤系層21～73層，累計厚度12～124.14m，單層厚度215m～10.33m。根據觀察部分出露的巖層可以判斷研究區巖層的傾向在15°～60°之間，由現場提取的巖心可知該區的潛質層深度在0～1000m。在長興組上段，煤系地層埋深540～610m，累計厚度約6～22m，埋深較大厚度較小，在龍潭組埋深620～780m，累計厚度約12～28m，埋深大厚度也大，整體烴源巖平面分布較為穩定，垂向上煤巖層系較多，厚度較大，埋深適中。

2.2 有機地化特征

2.2.1 有機質類型

不同類型的有機質，對儲存層系的烴源巖具有較大影響，其生成天然氣的過程、總量及成分均有所不同。因此，有機質的類型在評價煤系氣成藏條件中具有重要意義。

煤系烴源巖有機質類型一般以有機地球化學方法和有機巖石學方法劃分。有機地球化學方法依據H/C比和O/C比將干酪根劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型，在有機巖石學研究中，鏡下顯微組可劃分為鏡質組、殼質組、腐泥組和惰質組。結合元素分析和顯微組分鏡檢結果認為，研究區二疊系龍潭組和長興組頁巖有機質均以Ⅱ型和Ⅲ型為主[3]。

2.2.2 有機質豐度

巖石中所含的有機質數量稱為巖石的有機質豐度，是其烴產量多少的重要依據，有機質豐度大則巖石的生烴潛力大，反之則生烴潛力小。

TOC能夠反映巖石中有機質含量的多少，同時又能夠決定烴源巖生烴能力的大小，因此，TOC的大小是評價有機質豐度的重要指標[4]。研究區潛質頁巖層系中煤巖發育，煤巖有機碳TOC高，多大于4%，富有機質烴源巖的TOC介于263%～9.37%，平均約4.77%，基本均達到高碳、富碳級別，也具有較好的有機質豐度條件。能夠反映盤縣地區含煤潛質頁巖層系具有很大的生烴潛力，研究區煤系氣資源潛力巨大。

2.2.3 有機質成熟度

有機質成熟度是判斷有機質生烴產物和生烴階段的關鍵指標，有機質達到一定的成熟度，有機質才有可能生成天然氣。得到有機質地球化學指標的方法較多，其中有鏡質組反射率（R0）法較常用。

R0和有機質的熱演化程度成正比，同時具有穩定、廣泛的可比性，因此R0是當前研究中應用最為廣泛的成熟度指標。根據前人的研究將有機質的演化劃分為：R0<0.5%未成熟時期;0.5%～0.7%低成熟時期;0.7%～1.3%成熟時期;1.3%～2.0%高成熟期;>2.0%過成熟時期[5]。而根據分析研究區提取的巖心可得，未成熟時期（R0<0.5%）占8%，達到低成熟時期（0.5%～0.7%）占19%，達到成熟期（0.7%～135%）占28%，達到高成熟（1.3%～2.0%）占46%。

2.3 儲層特征

2.3.1 巖石礦物學特征

巖石礦物組分是煤系氣勘探和開發的重要依據和參數，不同礦物組分不僅能反映巖石的原始沉積環境，影響巖石的儲集能力，還會直接影響后期對煤系氣的開采。研究區含煤頁巖層系以海陸過渡相沉積環境為主，含有大量的黏土礦物礦物，一定量的石英、長石及碳酸鹽巖礦物。

根據實驗測試資料可知研究區龍潭組、長興組含煤頁巖層系中，黏土礦物含量平均約41.2%、石英含量平均約274%，此外還含有方解石、斜長石、黃鐵礦、菱鐵礦和銳鈦礦等礦物，整體黏土礦物含量較高，且整體偏低，長石類礦物及碳酸鹽巖礦物等其他脆性礦物含量也較低，這就形成了巖石塑性偏高，脆性偏低的整體特點。