2012— 2013年, 贵州省开展了全省页岩气资源评价工作, 确定了全省的页岩气目标地层。该工作在黔南地区首次调查发现下石炭统打屋坝组发育厚度较大的黑色页岩, 是黔南地区重要的页岩气目标地层之一。2014年“ 中上扬子海相含油气盆地油气地质综合调查” 的子项目— — “ 罗甸— 水城地区页岩气资源远景调查” , 在黔南针对下石炭统打屋坝组实施了一口页岩气调查井, 该井位于黔南凹陷贵定SN向褶皱带, 地理位置属于贵州省长顺县代化镇, 因此命名为代页1井。该井开孔地层为晚石炭统南丹组, 目标地层为下石炭统打屋坝组黑色页岩, 终孔井深712.8 m。该井是黔南地区针对下石炭统打屋坝组实施的为数不多的调查井之一, 通过该井为黔南地区该地层的页岩气地质条件和勘探潜力提供了重要参考资料, 因此, 本文通过对该井岩心进行观察, 对有机碳(TOC)含量、镜质体反射率(R_o)、有机质类型、矿物组成、含气性等取样分析, 对资料进行系统整理, 立足于本调查井, 初步评价该井下石炭统打屋坝组页岩气地质条件及勘探前景。

代页1井(图1)下石炭统打屋坝组埋深在448643 m, 钻厚为195 m, 上覆地层为上石炭统南丹组薄— 中厚层含燧石泥晶灰岩, 岩石较为完整、致密, 厚度大于300 m。下伏地层睦化组为一套深灰色、灰色泥质灰岩, 厚度约为38 m, 岩石相对致密而完整(图2)。

图1

Fig.1

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	图1 代页1井位置图[1]Fig.1 Locations of Daiye-1 well in Guizhou Province[1]

图2

Fig.2

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	图2 代页1井综合柱状图Fig.2 Comprehensive column of Daiye-1 well

打屋坝组可分为3段, 具体分层特征如下:

第一段为井深448520 m, 钻厚32 m, 岩性为一套黑色页岩夹深灰色薄层硅质岩, 为浅— 深水陆棚相沉积, 黑色页岩页理极为发育, 岩石非常破碎。

本段硅质岩含量在5%50%之间, 局部可大于50%, 从上向下逐渐减少。本段钻取新鲜泥岩岩心见少量气泡。

第二段为井深520600 m, 钻厚为80 m, 为打屋坝组最集中的泥岩段, 见黑色页岩夹少量灰黑色薄层钙质泥岩、泥灰岩及硅质岩, 夹层含量一般小于10%, 为一套深水陆棚相沉积。本段钻取新鲜泥岩岩心普遍冒泡, 浸水试验见强烈冒泡, 岩心风干外表见发育大量气孔(图3)。

图3

Fig.3

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	图3 打屋坝组二段页岩气显示照片Fig.3 Photos of shale gas display about section 2 of Dawuba Formation

第三段井深为600643 m, 钻厚为43 m, 本段岩性较为复杂, 上部夹深灰色、灰黑色泥灰岩, 并向下夹层逐渐增多, 逐渐变为一套深灰色、灰黑色泥灰岩, 为浅水陆棚相沉积。本段上部钻取新鲜泥岩岩心也强烈冒泡, 向下逐渐变弱。

通过对黔南下石炭统打屋坝组露头剖面观察, 黔南下石炭统打屋坝组主要分布在黔南兴义— 盘县— 水城— 安顺— 紫云— 长顺— 罗甸所围限的范

围内。对打屋坝组观察页岩露头点5个, 其中①④观察点为从浅水→ 深水沉积方向, 而④⑥为平行于沉积方向(图4)。

图4

Fig.4

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	图4 黔南下石炭统打屋坝组沉积相图Fig.4 Sedimentary facies of Dawuba Formation in Lower Carboniferous of southern Guizhou Province

在①观察点见该地层已经发生相变, 地层厚度迅速变薄, 下部为厚约40 m的灰色石英砂岩夹少量灰黑色页岩, 上部为厚度> 200 m的泥晶灰岩、燧石泥晶灰岩、白云质灰岩; 在②位置见该地层厚度迅速变厚, 厚度达到250 m, 其中中上部为一套细砂岩, 而顶部为一套深灰色— 灰色薄层粉砂岩、泥质粉砂岩, 其余均为黑色页岩, 页岩厚度约为200 m; 在④位置该地层厚约245 m, 顶部为一套泥灰岩和少量页岩, 中部见大量的灰岩, 其余地方主要是一套页岩和少量泥灰岩, 页岩厚度大于180 m; 在⑤观察点见该地层厚度有所变薄, 厚度约为200 m, 中部、顶部均为灰岩, 而下部见有部分砂质页岩, 其余均为一套黑色页岩, 页岩厚度在150 m左右; 在⑥观察点见该地层厚度也很大, 厚度约250 m, 其中中部见泥灰岩夹层, 其余均为一套黑色页岩, 页岩厚度在200 m左右。

总体来看, 黔南打屋坝组黑色页岩非均质性比较明显, 纵向上岩性变化也较快, 岩性、矿物组成有明显的变化, 横向上岩性组合特征差异也较大(图5)。

图5

Fig.5

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	图5 黔南打屋坝组观察点地层对比图Fig.5 Stratigraphic correlation diagram of observation points in Dawuba Formation of southern Guizhou Province

针对代页1井打屋坝组有机质页岩进行的采样分析结果(表1)表明, 代页1 井打屋坝组碳质页岩主要由石英和黏土矿物组成, 其中黏土矿物含量8%48%, 平均为28%; 石英含量在22%50%, 平均为40%, 两者之和在37%88%之间, 平均达68.5%。除了以上2种矿物外, 还含有一定量的方解石、铁白云石和黄铁矿以及少量的石膏和菱铁矿。其中部分方解石含量较高, 局部可达60%左右。总体上页岩样品中石英、长石、黄铁矿等脆性矿物含量在35%64%之间(不含碳酸盐岩), 其中脆性矿物含量大于50%的样品达11件, 占碳质页岩样品的73%。纵向上页岩从上到下, 脆性矿物含量向下逐渐增高然后再下降的特征, 方解石在顶部、底部含量较高, 这与打屋坝组第一段、第三段灰岩夹层较多的沉积特征相吻合。

含气性分析数据主要由钻井岩心现场解析方法获得, 其中现场解析方法获得的含气量数据最为直接, 也相对较为可靠, 这也是本文采用的含气性获取方法。

代页1井现场解吸选用毛管法页岩含气量测试仪, 该仪器由中国地质大学(北京)研发, 主要利用毛细管原理进行页岩含气量测定^[6]。通过对打屋坝组岩心获取的解吸得到打屋坝组总含气量在0.494.97 m³/t之间, 平均为2.20 m³/t, 一般在13.6 m³/t 之间(表1)。其中打屋坝组总含气量低于1 m³/t的样品有3件, 占总样品的19%, 主要分布在520 m以浅的深度范围内, 其余井段仅少量样品出现含气量偏低的情况; 总含气量大于1 m³/t的样品占80%以上, 其中11件大于2 m³/t, 占总数的69%。其中在520623 m都是含气量大于 2 m³/t的主要集中井段。在520 m以浅, 气体含量随着钻井的加深含气量有明显增高的特征, 说明含气量受深度的影响明显。但总体显示, 在超过520 m 深度, 打屋坝组黑色页岩含气量较高, 也较为稳定。

通过对黔南代页1井下石炭统打屋坝组页岩气地质条件进行梳理, 结合区域露头资料, 分析黔南地区下石炭统打屋坝组厚度较大, 黑色页岩段厚度均大于80 m, 页岩所占比例在80%以上; 黑色页岩有机地球化学条件优越, 脆性矿物含量较高; 尽管代页1井井深较浅, 但仍然获得了良好的含气显示, 打屋坝组含气量在0.494.97 m³/t之间, 平均达2.20 m³/t, 含气量较高。综合代页1井有机地化、含气性等参数, 与美国页岩气产气盆地页岩地质条件相当^[7], 初步认为该地层具有较好的页岩气勘探前景。当然, 黔南地区下石炭统打屋坝组页岩气地质勘探工作程度还较低, 黑色页岩发育的有利相带、页岩气富集规律不清, 仍需进一步加强该地区页岩气调查、勘探工作, 圈定有利的页岩气勘探区域, 指导下一步页岩气的勘探开发工作。