上扬子区下寒武统牛蹄塘组页岩气基本特征研究——以贵州丹寨南皋剖面为例

上扬子区下寒武统牛蹄塘组是我国页岩气最具勘探潜力的目的层位之一,因此,以贵州丹寨南皋剖面为例,通过野外测量、薄片鉴定、地球化学分析、X-衍射矿物分析、孔隙度测量、扫描电镜观察和等温吸附模拟实验等多种方法,研究牛蹄塘组页岩气地质、地球化学、储层和含气性特征,并讨论有机质发育与矿物相关性,以及吸附气量的控制因素.下寒武统牛蹄塘组下部为深水陆棚相泥岩沉积,上部为浅水陆棚相粉砂质泥岩和钙质泥质粉砂岩沉积.微量元素比值表明黑色页岩形成于缺氧还原沉积环境,且具有明显的热水沉积特征.黑色页岩有机质类型好,属Ⅰ型干酪根;有机质丰度高,TOC值为0.38％～15.31％,平均为5.2％;Ro值为1.60％～4.15％,平均为2.80％,属过成熟阶段.矿物成分主要为黏土(伊利石和少量绿泥石)、石英、长石、重晶石和石膏等.石英含量相对较高且剖面向上降低,平均值为53％;黏土含量较低且剖面向上增加,平均值为34％;碳酸盐矿物较少,仅在顶部可见.泥岩和硅质岩孔隙度一般在0.99％～4.66％之间,平均为2.39％;密度为1.99～2.62g/cm3,平均为2.47g/cm3.黑色页岩孔隙主要发育粒内孔、粒间孔、裂缝和有机质孔等4种类型,前两者较为常见.有机质含量与矿物相关性分析表明石英含量过高或过低以及黏土过低均不利于有机质的富集.等温吸附实验表明吸附气量为1.71～2.62m3/t,平均为2.33m3/t,吸附能力整体较强.吸附量与TOC呈正相关,与最高热解温度(Tmax)呈负相关,与石英呈正相关,与黏土呈不相关,与纳米孔分布频率呈正相关,其中有机质丰度和纳米孔对页岩对气吸附能力的影响占主导作用.