江西省下古生界頁巖氣發(fā)育有利區(qū)預(yù)測

摘要：通過野外調(diào)查、分析測試以及現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)等方法，通過對(duì)江西省下古生界富有機(jī)質(zhì)頁巖的有機(jī)碳含量（TOC）、熱演化程度（Ro）、厚度以及含氣性等方面的研究，并根據(jù)與四川盆地相關(guān)層位的頁巖的類比分析，認(rèn)為江西省下古生界頁巖層系中，下寒武統(tǒng)和下志留統(tǒng)是頁巖氣發(fā)育的最有利層系。下寒武統(tǒng)頁巖氣藏發(fā)育最有利區(qū)位于贛西北地區(qū)修武盆地的上杭-澧溪一帶和九瑞盆地夏家橋-橫港一帶。下志留統(tǒng)頁巖氣藏最有利發(fā)育區(qū)位于贛西北地區(qū)修武盆地的澧溪-武寧一帶和九瑞盆地的南義-陳門壟一帶。

關(guān)鍵詞：頁巖氣；下寒武統(tǒng)；下志留統(tǒng)；贛西北地區(qū)；頁巖氣有利區(qū)

Abstract: according to the field investigation, analysis, testing and field testing method, through the jiangxi province lower palaeozoic era rich organic matter shale of organic carbon content (TOC), thermal evolution degree (Ro), thickness and gas-bearing properties of research, and according to the sichuan basin and related horizon shale analogy analysis, the paper suggests lower palaeozoic era in shale formations, lower Cambrian and leave all the volunteers shale gas development is the most favorable sediment group. Lower Cambrian shale gas reservoir development the most advantageous area is located in the northwest region gan wu basin on the hangzhou-li creek area and nine red basin XiaGuQiao-horizontal port area. Volunteer leave all shale gas reservoir under the most favorable development zone is located in the northwest region jiangxi wu li creek basin-nine red basin and wuning area south of righteousness Chen ridges door area.

Keywords: shale gas; Lower Cambrian; Leave all the volunteers; Northwest jiangxi; Shale gas advantageous area

頁巖氣是從頁巖層中開采出來的天然氣，主體位于暗色泥頁巖或高碳泥頁巖中，頁巖氣是主體上以吸附或游離狀態(tài)存在于泥巖、高碳泥巖、頁巖及粉砂質(zhì)巖類夾層中的天然氣[1]。頁巖氣發(fā)育具有廣泛的地質(zhì)意義，存在于大部分的盆地中，由于埋藏深度、含氣飽和等因素而具有不同的工業(yè)價(jià)值。中國頁巖氣地質(zhì)資源量約為134.42萬億方（不含青藏區(qū)），可采資源潛力25.08萬億方[2]，經(jīng)濟(jì)價(jià)值巨大。頁巖氣顯著的特點(diǎn)是長具有開采壽命長和生產(chǎn)周期長的優(yōu)點(diǎn)。。頁巖氣田開采壽命一般可達(dá)30～50年。根據(jù)最新數(shù)據(jù)顯示，美國沃思堡盆地Barnett頁巖氣田開采壽命可達(dá)80～100年。中國頁巖氣勘探開發(fā)的突破，必定會(huì)掀起能源格局的新一輪革命。

江西省下古生界頁巖主要分布于三個(gè)區(qū)塊（圖1），分別為贛西北、上饒盆地和崇水盆地。其中上饒地區(qū)和崇水盆地的巖漿活動(dòng)頻繁，巖石普遍受到接觸熱

變質(zhì)作用，變質(zhì)程度較深，對(duì)頁巖氣藏的形成及保存很不利。本次工作以贛西北地區(qū)為主要研究地區(qū)。

圖1 江西省下古生界主要分布區(qū)

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

1.1 構(gòu)造特征

本區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)下?lián)P子坳陷，北與華北地臺(tái)之淮陽地盾相鄰。由前震旦系雙橋山系組成褶皺基底，震旦紀(jì)以來沉積，組成本區(qū)的上覆地層，厚度巨大。印支運(yùn)動(dòng)使上覆地層褶皺形變。燕山運(yùn)動(dòng)加劇前期構(gòu)造，并伴隨區(qū)域斷裂與大規(guī)模巖漿活動(dòng)，最終成型現(xiàn)今之基本構(gòu)造格局。燕山—喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)時(shí)期，贛西北區(qū)在大陸邊緣活動(dòng)階段，以斷塊作用為主，形成一系列規(guī)模不等的斷裂隆起帶和斷陷盆地或斷陷帶。本區(qū)內(nèi)斷陷盆地主要有修水盆地，展布方向由西而東，由北東向漸轉(zhuǎn)為北東東或近東西向。在其西段的湘贛交界地帶，轉(zhuǎn)折為一向北西凸出的弧形盆地。東段，由于受北側(cè)大斷裂控制，沉積中心由南向北遷移；西段受南東側(cè)斷裂控制，沉積中心由北西向南東遷移。巖層傾角一般均甚平緩，多為10°-20°。

區(qū)內(nèi)深大斷裂構(gòu)造主要有古市（修水）--德安深斷裂和渣津（修水）--柘林（永修）大斷裂，主要有三組：近東西向斷裂、北北東向斷裂及北西—北北西向斷裂。古市（修水）--德安深斷裂：該斷裂發(fā)生于晉寧期，并經(jīng)長期發(fā)展、多次活動(dòng)，其性質(zhì)以壓剪性斜沖斷層為特征，西延湘東，東迄星子，延長約200公里，總體呈近東西向延伸，主要傾向?yàn)?30°--360°，傾角60°左右，斷裂控制著兩側(cè)構(gòu)造單元的發(fā)展和古生代地層的展布，并不同程度地影響其南北兩側(cè)下古生界的發(fā)育和沉積相的變異；渣津（修水）--柘林（永修）大斷裂：大致呈東西向延伸，西端略呈南西西向延入湘境，延長約200公里，控制著渣津、修水、武寧等斷陷盆地的分布、發(fā)展及沉積，東部控制震旦系和下古生界的分布，斷裂產(chǎn)狀，西段南傾為主，東段大部北傾，傾角65—75°不等[3]。

1.2 沉積特征

寒武紀(jì)：寒武紀(jì)早世早期（王音鋪期），贛北地區(qū)當(dāng)時(shí)應(yīng)是一片向北凹進(jìn)的內(nèi)陸海（陸表海）區(qū)，即贛湘內(nèi)陸海。北部海域，由于海底高地的障壁作用，使其具有潮坪瀉湖的性質(zhì)，沉積了王音鋪組為代表的黑色巖系；早世晚期之后，原有陸蝕區(qū)幾乎全部沉沒，贛湘內(nèi)陸海消失。贛北地區(qū)及鄰區(qū)，此時(shí)沉積主要為粉砂泥巖、泥質(zhì)巖和碳酸鹽，應(yīng)屬陸表海性質(zhì)的潮下臺(tái)地沉積環(huán)境，稱其為贛湘皖潮下臺(tái)坪；贛湘皖潮下臺(tái)坪南部九嶺高地上可能仍是瀉湖潮坪區(qū)，晚期沉積了荷塘群上部。在修水地區(qū)為一套低炭質(zhì)頁巖，略含粉砂質(zhì)，產(chǎn)海綿骨針化石，發(fā)育微細(xì)水平紋理，屬靜水還原盆地環(huán)境的沉積，可稱修水潮下盆地[3]。

晚奧陶世早期，九江地區(qū)的湯頭組主要為灰綠色瘤狀灰?guī)r及灰?guī)r，此地區(qū)應(yīng)屬潮坪環(huán)境。晚期，在武寧-彭澤一帶沉積了油黑色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖及黑色硅質(zhì)泥巖組成的五峰組，九江地區(qū)沉積是陸棚淺海邊緣的一個(gè)海底盆地。

志留紀(jì)：早期，北部地區(qū)的武寧-彭澤一帶梨樹窩組，屬于從一個(gè)較為閉塞的陸緣盆地沉積發(fā)展為一個(gè)較開闊、水流通暢的陸棚淺海沉積。中晚期的殿背組主要是灰綠色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥巖，厚578-756米，屬于淺水陸棚的沉積環(huán)境。

2 頁巖氣發(fā)育有利區(qū)預(yù)測

中國南方寒武-志留紀(jì)沉積地層背景和沉積物特征具有相似性，即江西省贛西北地區(qū)與四川重慶地區(qū)上述地層特征具有相似性。贛西北地區(qū)的修武盆地和九瑞盆地與四川盆地有著相似的頁巖氣成藏地質(zhì)條件和構(gòu)造演化歷史，均屬于古生代海相沉積盆地，頁巖分布面積廣、厚度大、熱演化程度高，經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)[4]。

根據(jù)泥頁巖的沉積環(huán)境、有機(jī)質(zhì)類型和有機(jī)碳含量（TOC）、熱演化程度（Ro）、厚度、埋深和含氣量等指標(biāo)，參照國土資源部油氣戰(zhàn)略研究中心的頁巖氣調(diào)查評(píng)價(jià)及選區(qū)制定的參數(shù)指標(biāo)，認(rèn)為江西省頁巖氣藏的最有利層段主要是下寒武統(tǒng)和下志留統(tǒng)。

2.1 寒武系

本區(qū)下寒武統(tǒng)富有機(jī)質(zhì)頁巖主要是王音鋪組和觀音堂組。王音鋪組主要發(fā)育海盆相碳質(zhì)、硅質(zhì)頁巖，由灰-灰黑色頁巖為主，間夾含碳質(zhì)頁巖，偶夾含碳灰?guī)r組成，底部常為石煤層，有機(jī)碳含量最高為9.68%，最低0.13%，平均3.52%，厚度在50-350m，Ro范圍在1.72%-4.81%。通過等溫吸附試驗(yàn)測試結(jié)果和Langmuir模型計(jì)算，王音鋪組頁巖含氣性在0.81Mpa壓力時(shí)，最大吸附氣量為

2.27m3/t，表明該組頁巖具有良好的天然氣吸附能力。觀音堂組由黃綠、灰綠色頁巖及粉砂質(zhì)頁巖或鈣質(zhì)頁巖夾少量細(xì)砂巖組成，有機(jī)碳含量>0.8%，最高3.8%，厚度在100-400m，Ro范圍在1.88%-2.84%。通過等溫吸附試驗(yàn)測試結(jié)果和Langmuir模型計(jì)算，觀音堂組頁巖含氣性在1.75Mpa壓力時(shí)，最大吸附氣量為

1.73m3/t，表明該組頁巖具有良好的天然氣吸附能力。

下寒武統(tǒng)頁巖氣藏最有利發(fā)育區(qū)位于贛西北地區(qū)修武盆地的上杭-澧溪一帶和九瑞盆地夏家橋-橫港一帶。

2.2 志留系

本區(qū)下志留統(tǒng)富有機(jī)質(zhì)頁巖主要是梨樹窩組和殿背組。其中梨樹窩組上部為砂巖夾泥巖，下部為泥巖夾砂巖，地表顏色灰綠--灰黃色，但底部則為灰黑--黑

色，厚約1230m。有機(jī)碳含量>0.5%，成熟度Ro普遍大于1%，達(dá)到了生氣階段。類比四川盆地相同層位的龍馬溪組頁巖吸附氣在10.35Mpa（約為埋深1000m）時(shí)的吸附氣含量為1.37 m3/t[1]，是頁巖氣成藏的有利區(qū)。

下志留統(tǒng)頁巖氣藏最有利發(fā)育區(qū)位于贛西北地區(qū)修武盆地的澧溪-武寧一帶和九瑞盆地的南義-陳門壟一帶。

3 結(jié)論

頁巖氣藏這一非常規(guī)天然氣藏，已經(jīng)在美國取得了成功的勘探技術(shù)和成熟的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，很大一部分是由于頁巖氣成藏理論的不斷深化和持續(xù)創(chuàng)新的結(jié)果。我國也越來越重視頁巖氣的勘探開發(fā)，并在堅(jiān)持發(fā)展符合本國頁巖地質(zhì)特征研究的同時(shí)吸取美國等頁巖氣勘探開發(fā)先進(jìn)的理論和技術(shù)。

江西省積極參與到國土資源部油氣戰(zhàn)略研究中心組織的“全國頁巖氣資源潛力調(diào)查評(píng)價(jià)與選區(qū)”項(xiàng)目中，通過對(duì)下古生界富有機(jī)質(zhì)頁巖的初步研究并結(jié)合中國南方地區(qū)頁巖發(fā)育特點(diǎn)，分析研究認(rèn)為：本地區(qū)的下寒武統(tǒng)和下志留統(tǒng)具備頁巖氣發(fā)育的良好條件，是江西省未來頁巖氣勘探開發(fā)的最有利的層系。

隨著非常規(guī)油氣理論-“頁巖氣理論”的不斷發(fā)展，人們對(duì)這一將來可能改變能源格局的新事物會(huì)有更深入的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)。有必要用頁巖氣理論來指導(dǎo)江西省的油氣勘探開發(fā)，以期取得本省能源勘探的新天地。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]聶海寬，唐玄，邊瑞康.頁巖氣藏控制因素及中國南方頁巖氣發(fā)育有利區(qū)預(yù)測[J].石油學(xué)報(bào)，2009，30（04）：484-491.

[2]國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心.全國頁巖氣資源潛力調(diào)查評(píng)價(jià)及有利區(qū)優(yōu)選報(bào)告，2011.

[3]江西省地質(zhì)礦產(chǎn)廳.江西省巖石地層[M].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1997.9

[4]聶海寬，張金川.頁巖氣藏分布地質(zhì)規(guī)律與特征[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，41（2）：700-708.

[5]斯倫貝謝公司.頁巖氣藏的開采[J].油田新技術(shù)，2006，（3）：19-21.