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沅麻盆地周缘下寒武统牛蹄塘组是中国南方页岩气勘探的重要层位,其具有厚度大、分布广泛、页岩气资源潜力大等特点,但长期以来针对寒武系牛蹄塘组的页岩气勘探一直未获得突破。这主要受制于两个方面,一是研究区受多期构造运动改造,页岩气保存条件复杂,关键构造期的构造特征和构造样式,以及埋藏生烃过程对页岩气保存条件的影响尚不清楚。二是对区内牛蹄塘组沉积特征、有机地化特征的平面分布、以及储层物性、储集空间类型、孔隙结构等参数的变化规律缺乏系统研究。针对上述存在的主要问题,本文选取沅麻盆地周缘下寒武统牛蹄塘组页岩为主要研究对象,充分利用前人研究成果,结合已有地质资料、钻探资料和地震资料,以储层沉积学、石油地质学、地球化学等理论为指导,开展沅麻盆地周缘下寒武统牛蹄塘组页岩地质条件和勘探潜力分析。首先利用牛蹄塘组剖面露头资料、岩心、地化分析测试和元素地化资料,查明区内牛蹄塘组岩性特征、沉积环境以及不同沉积相背景下富有机质页岩的时空展布。结合有机质丰度、有机质类型和有机质成熟度等有机地球化学特征确定牛蹄塘组页岩的生烃潜力。其次利用分析测试资料对牛蹄塘组页岩的矿物组成、储集空间类型、孔隙结构以及含气性进行分析,明确储层发育特征,结合测井资料对页岩储层进行综合评价。再次,结合地震资料和构造剖面资料,对区内的构造样式进行精细解释和刻画,明确研究区构造样式类型;开展页岩沉积埋藏及热演化生烃史进行模拟研究,划分埋藏及热演化阶段,分析“构造-埋藏-生烃史”配置关系及其对保存条件的影响,结合构造样式、顶底板条件、断层裂缝系统等对保存条件进行评价。最后,在以上对物质基础、储层条件、保存条件综合分析的基础上,确定牛蹄塘组页岩气远景区和有利区,并利用概率体积法对页岩气资源潜力进行评价。通过对上述内容的分析和研究,论文取得以下主要成果和认识:1、沅麻盆地周缘牛蹄塘组页岩分布受控于沉积相。通过地层剖面测量和钻探岩心编录对牛蹄塘组岩性进行识别,识别出黏土质泥/页岩、粉砂质泥/页岩、硅质泥/页岩、硅岩、泥灰岩;结合岩相标志对牛蹄塘组页岩段沉积相进行分析,明确了沅麻盆地周缘下寒武统牛蹄塘组主要为棚外斜坡—盆地相沉积。元素地球化学分析表明牛蹄塘组处于贫氧—缺氧的静海沉积环境。斜坡相区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩TOC平均含量普遍大于2.0%,一般在3.0%6.0%之间,盆地相区TOC平均含量普遍大于6.0%,盆地相整体优于斜坡相。有机质类型主要为Ⅰ型,少量Ⅱ1型;有机质成熟度2.063.55%之间,平均为2.79%,呈现出以沅麻盆地为中心,向北西、南东逐渐增大的趋势,整体处于过成熟阶段,具备一定的生干气的能力。2、储层特征揭示牛蹄塘组页岩具有较好的含气能力和可压性。从岩石矿物、物性、储集空间类型与孔隙结构、含气性等方面对该区牛蹄塘组页岩储层特征进行详细描述,分析储层发育特征的控制因素,进而对页岩储层进行综合评价。全岩X射线衍射结果表明:区内牛蹄塘组脆性矿物（石英、钾长石、斜长石等）含量为5.2%91.61%,平均为59.14%;粘土矿物含量为5.0%50.96%,平均为23.98%,主要为伊利石（平均含量为89%）,可见少量的绿泥石和高岭石;碳酸盐矿物主要为方解石、白云石等,其含量为062%,平均为9.37%。页岩中存在较多微孔隙与微裂缝,微孔隙主要包括有机孔、粒间孔、晶间孔和铸模孔等无机孔,微裂缝主要为层间裂缝与顺层裂缝。牛蹄塘组主要包括富黏土硅质页岩、硅质岩、硅质页岩、混合质页岩、泥质页岩等5种类型,明显具有高硅质含量的特征,与北美和焦石坝地区五峰—龙马溪组页岩矿物组分特征相当,与宜昌地区水井沱组页岩高钙质特征明显不同,反映了不同沉积相带对页岩矿物组分特征的控制作用。3、构造保存条件与构造样式密切相关,是制约页岩气成藏的关键。通过构造剖面和二维地震资料,总结了研究区主要有断弯褶皱背斜、背冲式和对冲式、冲起构造、生长构造、逆冲叠瓦扇构造和逆冲双重构造等样式,并开展了不同构造样式下页岩气含气性对比,认为区内对冲式构造样式和生长构造样式对页岩气保存条件最为有利;断弯褶皱背斜、冲起构造逆断层下盘有利于页岩气成藏,但普遍埋深较大,不利于后期勘探开发;背冲式、逆冲叠瓦扇以及逆冲双重构造对页岩气保存不利。4、综合区内寒武系牛蹄塘组岩石、地化、沉积环境、储层物性及构造保存条件等评价指标,利用多因素地质信息递进叠加法优选了吉首—常德、凤凰千工坪向斜、溆浦盆地、辰溪凹陷南区和北区等5个牛蹄塘组页岩气勘探的远景区,面积约4719.03km2,草堂凹陷和沅古坪—常德等2个牛蹄塘组页岩气勘探有利区,面积约2979.86km2。5、论文采用概率体积法,利用页岩气资源评价系统赛格（SGRE2.0）软件,根据厚度与含气量二维随机变量法（蒙特卡洛法）计算,沅麻盆地周缘寒武系牛蹄塘组远景区页岩气地质资源总量（P50）为12701.57×108m3;有利区页岩气地质资源总量（P50）为2289.76×108m3。由此可见,沅麻盆地周缘下寒武统牛蹄塘组海相页岩具有较好的页岩气勘探潜力。