黔西南地区龙潭组煤系页岩气勘探前景

黔西南地区龙潭组煤系页岩气勘探前景罗沙;汪凌霞;石富伦;唐显贵【摘要】黔西南地区龙潭组煤系地层富有机质泥页岩广泛发育,通过野外地质调查、实测剖面、钻井验证以及样品测试等手段,系统分析了上二叠统龙潭组泥页岩分布特征和储层特征.结果表明,研究区龙潭组泥页岩主要形成于海陆过渡相沉积环境,页岩单层厚度较薄、层数多、累计厚度大.泥页岩有机质类型主要以Ⅱ2型为主,Ⅲ型和Ⅱ1型次之,为偏生气型;有机质丰度高,变化范围大,TOC介于0.6％～18.87％之间,平均为4.37％;热演化程度适中,Ro主体介于1.00％～2.50％之间,平均为2.03％,处于高一过成熟阶段,利于干气生成;脆性矿物含量相对较低,平均为37.11％,黏土矿物含量相对较高,平均为48.56％,有利于页岩气的吸附赋存;页岩含气量较高,平均可达到2.4 m3/t,达到工业开发标准.综上所述,研究区龙潭组页岩具备较好的页岩气勘探前景,可考虑与相邻煤层和致密砂岩实施多目标分段压裂、“三气”合采.%The organic rich shales of Longtan coal-bearing formation are widely developed in Southwestern Guizhou,shale distribution and reservoir characteristics of the late Permian Longtan formation were analyzed systematically based on the field geological investigation,section measuring,drilling verification and Sample experiment,et al.The results indicates that the Longtan formation shale in study area was formed in marine continental transition sedimentary environment with small individual thickness,many layers and huge cumulative thickness.The shale was featured with organic matter type main for Ⅱ 2,type Ⅲ and Ⅱ 1 second,as for the rare gas type,and with high organic matter abundance,wide range and TOC between 0.6％～ 18.87％,average4.37％,and with moderate thermal evolution degree which Ro between 1％～2.50％,average 2.03％,in a high a mature stage,for dry gas generation;brittle mineral content is relatively low with average of37.11％,and relatively high clay content average 48.56％,which favorable for adsorption of shale gas;the shale gas content is relatively higher with average 2.4 m3/t,reaching the standard of industrial development.In summary,the Longtan Formation shale in study area has good shale gas exploration prospect,can be considered with adjacent coal seam and dense sandstone to implement multi-objective reservoir fracturing and "three gas" mining together.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2017(017)022【总页数】7页(P162-168)【关键词】晚二叠世;龙潭组;煤系页岩气;勘探前景【作者】罗沙;汪凌霞;石富伦;唐显贵【作者单位】贵州省煤层气页岩气工程技术研究中心,贵阳550008;贵州省煤矿地质工程咨询与地质环境监测中心,贵阳550008;贵州省煤层气页岩气工程技术研究中心,贵阳550008;贵州省煤田地质局水源队,六枝563400;贵州省煤田地质局一一三队,贵阳550008;贵州省煤矿地质工程咨询与地质环境监测中心,贵阳550008【正文语种】中文【中图分类】P62贵州省发育多套含气页岩层系，厚度大、范围广，具有形成大规模页岩气资源的地质潜力[1]。

众多学者对贵州下寒武统牛蹄塘组、上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组、下石炭旧司组黑色页岩进行了各方面的研究[2—4]，但对上二叠统龙潭组的关注主要集中在煤层气开发上，对龙潭组页岩气的研究较少[5，6]，已发现在钻遇龙潭组页岩时有较好的含气显示[6，7]。

笔者通过野外地质调查、实测剖面、钻井验证及样品测试等手段，对黔西南区龙潭组泥页岩分布和储层特征进行研究，初步分析了龙潭组的页岩气资源潜力，为该区龙潭组页岩气勘探开发提供一定的借鉴。

黔西南地区地处扬子板块西南部，贵州境内紫云-垭都断裂的西南侧，包括黔西-黔南分区的西部和右江分区大部。

大地构造位置位于六盘水断陷和黔南坳陷，褶皱、断裂构造较发育，以北东向和北西向展布为主，褶皱类型以隔档式褶皱为主，断层以走向断层为主(图1)。

龙潭组地层在区内广泛分布，页岩累计厚度高达55 m，沉积中心有两个：一个在东北部水城神仙坡，另一个在晴隆中营、普安地瓜一带，由沉积中心向西北部、南部，页岩厚度逐渐变薄，局部地区存在尖灭现象，埋藏深度在兴义仓更镇最大，往北埋深逐渐变浅。

黔西南地区上二叠统龙潭组是一套典型的海陆交互相煤系地层，泥页岩单层厚度薄，累积厚度大，且与煤层、砂岩等频繁互层[8]。

研究区龙潭组煤系地层厚度变化总体上呈两头薄中间厚的趋势(图2、图3)，其中水城发耳-六枝-普安一线最厚处可达420 m，而威宁一带仅150 m左右。

根据威宁-六枝-盘县-兴仁龙潭组剖面(图2)，从西北至东南，威宁龙潭组厚度仅150 m左右，至水城汪家寨厚度逐渐变大，达250 m，再至水城发耳地区，厚度大幅增至420 m，此地区厚度最大。

从水城发耳往东南至六枝郎岱、普安地瓜龙潭组厚度略有减小，约400 m，往西至盘县马依厚度大幅减至270 m，再往南至兴仁、贞丰等地，厚度稳中有变，变化范围为250～330 m。

从龙潭厚度分布来看，龙潭组沉积中心主要位于研究区中部水城发耳-六枝郎岱-普安地瓜一带，厚度在400 m左右。

龙潭组富有机质泥页岩厚度总体上和龙潭组厚度的变化趋势一致，呈现中厚两头薄的趋势。

泥页岩主要分布在研究区中部，泥页岩沉积厚度20～55 m。

沉积中心有两个：一个位于水城神仙坡，最大沉积厚度达55 m，分布范围较小；另一个在晴隆花贡、普安地瓜一带，泥页岩沉积厚度30～48 m。

在水城、盘县、兴仁等地泥页岩沉积厚度在20 m左右，在威宁地区、兴义-安龙-贞丰一线南部泥页岩沉积厚度不足10 m(图3)。

由此可见，研究区龙潭组海陆交互相煤系富有机质页岩表现为单层厚度小、层数多、累计厚度大，与煤层、致密砂岩甚至灰岩呈频繁互层的特点，在适宜地质条件下可以形成页岩气藏或与煤层气、致密砂岩气叠置型气藏[7，8]。

龙潭组暗色泥页岩的有机碳含量高，平均有机碳含量在4%以上，有机质类型以Ⅱ2型为主，少量Ⅲ型和Ⅱ1型，有机质热演化主要处于高成熟阶段。

3.1 有机质类型和有机碳含量有机碳含量(TOC)是反映有机质丰度最常用的指标，是页岩气聚集中重要的控制因素之一[9]。

一般认为生成页岩气的有机碳含量下限值为0.5%，一个具有工业价值的页岩气藏有机碳平均含量应大于1%，但随着开采技术的进步有机碳下限值可能会适当降低[10]。

研究区露头和岩心样品的测试结果表明：上二叠统龙潭组有机质类型以Ⅱ2型为主，部分为Ⅲ型和Ⅱ1型，与美国著名的Barnet页岩有机质类型相似[11]。

有机碳含量在0.60%～18.87%之间，平均4.37%，普遍大于4.00%，少部分样品的TOC含量较低，可能为露头样品埋深较浅、有机质受到不同程度的氧化所致(图4)，整体为较好的烃源岩。

据XY-1井99块岩芯样品的TOC含量随井深变化来看，在井深724～870 m之间有机碳含量较高，有机碳含量普遍大于2.00%，平均3.43%；870～950 m之间有机碳含量相对较低，有机碳含量普遍1.00%～3.00%之间(图5)。

3.2 有机质成熟度页岩中的有机质成熟度不仅可以预测页岩的生烃潜能，还能用来评价高变质区页岩储层的潜能，是页岩气聚集形成的重要标志之一，其中镜质组反射率(Ro)是目前应用最广的有机质成熟度标志。

美国主要产页岩气盆地的页岩成熟度变化较大，从未成熟到成熟均有发现，但认为Ro>1.2%时才进入大量裂解生气阶段[12]。

区内样品测试结果表明，龙潭组富有机质页岩的演化程度总体较高，有机质成熟度在0.86%～2.91%之间，平均2.03%，主体介于1.00%～2.50%，处于生气的有利阶段(图6)。

表明黔西南地区龙潭组泥页岩热演化程度总体较高，多处于高成熟-过成熟阶段。

4.1 岩矿特征龙潭组岩性主要为灰黑色泥页岩、砂质泥岩夹灰色砂岩、泥质灰岩和煤层。

泥页岩中矿物含量不同，产生的影响不同。

一方面，大量石英、长石和碳酸盐矿物等脆性矿物的存在能使页岩在开采过程中更容易被压裂形成天然裂缝和渗导裂缝而获得高产[13—16]，另一方面矿物成分影响着孔隙结构，从而影响气体的吸附和储存[14]。

对龙潭组泥页岩样品进行全岩X射线衍射定量分析结果表明：矿物成分以黏土矿物和石英为主，其中黏土矿物含量最高，平均48.56%，石英、长石次之，平均含量37.11%(图7)。

此外还含有一定量的铁矿物，以黄铁矿为主，次为菱铁矿。

相对北美地区[14，17]，该地区页岩脆性矿物含量稍低，破裂潜力一般。

此外，黄铁矿指示强还原环境[14，18]，有利于页岩储层发育和保存。

黏土矿物具有较高的微孔隙体积和较大的比表面积，吸附能力较强[14]。