页岩气是当前我国油气勘探领域的热点,湘西北地区页岩气资源受到广泛关注,但相关页岩气地质理论研究还没有系统展开。论文阐述和研究了湘西北地页岩气聚集条件,评价了页岩气资源潜力,主要取得了以下认识:(1)湘西北地区主要发育了两套富有机质页岩,均具有成熟度高、石英含量高、粘土矿物含量低、孔隙度和渗透率低、中小孔及裂缝发育的特点,其中牛蹄塘组富有机质页岩厚度大、埋藏深、有机碳含量高,龙马溪组厚度小、埋藏浅、有机碳含量较低。两套富有机质页岩层系从顶到底有机碳含量、总孔体积、比表面积、石英含量增大趋势明显。通过与国内外主要产气地区对比,认为研究区牛蹄塘组富有机质页岩生烃条件良好,而龙马溪组储集性能更优。因沉积环境不同,牛蹄塘组底部沉积了大套有机碳含量高、硅质含量高的富有机质页岩,随着成熟度的增高不断热解生气,并以吸附态和游离态赋存于页岩内部及裂缝中,为大陆坡-大陆架页岩气聚集模式;龙马溪组沉积水体较浅,仅在底部形成厚度有限的富有机质页岩,砂质含量高,裂解生气后原地聚集,为封闭-半封闭海湾边缘相页岩气聚集模式。(2)剖析页岩气参数井含气特点,表现为等温吸附气量、现场解析气量随井深的增大而增大,认为常页1井整体含气性较好,而永页1井较差,页岩气发育有利层段分别为1100-1250m、526.83-533.43m,均位于页岩层系的底部。页岩含气量主控因素分析认为,有机碳含量、石英含量、粘土矿物含量、比表面积、总孔体积和黄铁矿含量对页岩含气量的影响较大,并通过各主控因素与含气量的多元线性回归,建立了页岩含气量计算的统计公式。非烃气体成因分析认为页岩中N2可能来源于地表大气,在研究区并不具备普遍性。(3)利用有机碳含量、成熟度、厚度、埋深等地质信息递进叠合法优选了常德-桃源-慈利-石门、永顺-保靖-花垣、龙山东南部、石门西北部等4个牛蹄塘组页岩气分布有利区和永顺-保靖-花垣龙马溪组页岩气分布有利区;通过建立参数井现场解析含气量与等温吸附气量的拟合公式,将研究区露头样品等温吸附实验结果拟合为页岩模拟含气量,根据模拟含气量验证有利区页岩含气有效性;建立了五个页岩气资源量计算类比模型,采用类比法和概率体积法分别计算了研究区页岩气地质资源量,并通过特尔菲综合法认为湘西北地区页岩气地质资源量为3.12×1012m3。论文系统研究了湘西北地区页岩气聚集条件和资源潜力,指出了板块边缘页岩气的勘探前景,研究成果可以指导湘西北地区页岩气勘探方向,并可为中国南方地质条件类似地区提供理论借鉴。