鄂爾多斯盆地南部油頁巖礦有利勘探區(qū)預(yù)測

駱垠山，張哨楠，2，張枝煥，鄧南濤，，賀永紅，梁全勝

（1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 成都理工大學(xué)，四川 成都610059；2.西南石油大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，四川 成都610500；3.中國石油大學(xué) （北京）油氣資源與探測國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京102249；4.陜西延長石油 （集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院，陜西 西安710075）

在國際原油價(jià)格不斷上漲、國內(nèi)油氣供需矛盾日益突出的今天，油頁巖作為一種潛力巨大的非常規(guī)油氣資源，越來越受到人們的重視。油頁巖不僅可以提取頁巖油，并且可以用于發(fā)電、石油化工，提取頁巖油后的灰渣還可以用來制造陶粒、水泥等建筑材料，以及農(nóng)用肥料等[1－4]，其豐富的儲(chǔ)量和多種用途成為石油和煤炭最為有效和直接的替代品[5]。

鄂爾多斯盆地是我國油頁巖資源最豐富的盆地之一，在其南部存在著規(guī)模巨大的油頁巖資源，僅其中長7油層組油頁巖經(jīng)干餾提取而成的頁巖油的資源量就超過500×108t，占全國頁巖油資源量的34%，居全國之首[6－7]。因此明確鄂爾多斯盆地南部油頁巖礦的分布規(guī)律及有利勘探區(qū)具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

1 地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地是一個(gè)沉積穩(wěn)定、坳陷遷移、扭動(dòng)明顯的多旋回克拉通疊加盆地，在三疊紀(jì)盆地邊緣斷裂褶皺較發(fā)育，而內(nèi)部構(gòu)造相對簡單，地層平緩。上三疊統(tǒng)延長組的沉積經(jīng)歷了湖盆由發(fā)生、發(fā)展、消亡的整個(gè)地史演化階段，沉積了一套完整的進(jìn)積－垂向加積－退積的沉積序列組成的砂泥巖地層，其自下而上包括第一段（長10油組）、第二段（長9、長8油組）、第三段（長7、長6、長4＋5油組）、第四段（長3、長2油組）、第五段（長1油組）等5個(gè)巖性段、10個(gè)油層組[8－9]。長7沉積時(shí)期，盆地由于不均衡強(qiáng)烈拉張下陷，湖盆最大擴(kuò)張，在盆地南部湖水深度達(dá)30～50m，出現(xiàn)了大面積的深湖區(qū)，由于此時(shí)湖盆沉積環(huán)境穩(wěn)定，有利于有機(jī)質(zhì)的保存，因而形成了大型的油頁巖礦床，具有分布面積廣、厚度大、含油率穩(wěn)定特點(diǎn)的[5]。

2 長7油層組油頁巖礦地球化學(xué)特征

2.1 生油潛力分析

不同巖性樣品基本都處于成熟階段，但有機(jī)質(zhì)豐度及類型差異明顯，這導(dǎo)致生油潛力不同，其中油頁巖TOC為3.9%～22.5%，平均值為11.9%；S1＋S2為23.1～120.1mg／g，平均值為66.1mg／g，通過巖石熱解法可知有機(jī)質(zhì)類型最好，以Ⅰ型為主，生油潛力最大；暗色泥巖TOC為0.6%～5.9%，平均值為1.8%；S1＋S2為0.4～32.9mg／g，平均值為9.9mg／g，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ1和Ⅱ2型為主，生油潛力中等；碳質(zhì)泥巖TOC為6.3%～10.1%，平均值為8.1%；S1＋S2為0.4～4.5mg／g，平均值為1.7mg／g，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型為主，生油潛力較差。

表1 不同類型烴源巖生油潛力對比表

2.2 生物標(biāo)志物組成特征與形成環(huán)境

從圖1可以看出油頁巖生物標(biāo)志物一般具有如下特征：正構(gòu)烷烴碳數(shù)分布特征呈單峰態(tài)前峰型，Pr／Ph值較小，表明該類烴源巖形成于強(qiáng)還原到弱氧化的環(huán)境中；無β胡蘿卜烷；ααα20RC27、ααα20RC28、ααα20RC29甾烷相對含量主要呈“L”型

3 油頁巖礦有利勘探區(qū)預(yù)測

3.1 油頁巖識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)

由于沉積環(huán)境和生源輸入的差異，造成鄂爾多斯南部地區(qū)延長組不同巖性樣品（油頁巖、暗色泥巖、碳質(zhì)泥巖）的生烴潛力、生物標(biāo)志物特征及地球物理特征存在較大差異，由此可以得到油頁巖的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)：顯微組分以殼質(zhì)組和礦物瀝青組分為主，占全巖組分的70%以上，TOC大于4%，S1＋S2大于20mg／g，單位有機(jī)質(zhì)豐度的產(chǎn)油潛率（S1＋S2）／TOC大于500mg／g，氫指數(shù)大于450mg／g；有機(jī)質(zhì)類型Ⅰ型為主，Ro大于0.6%；測井電性參數(shù)GR＞170API， AC ＞ 280μs／m，RT ＞ 15Ω · m，CNL＞25%。

3.2 油頁巖礦有利區(qū)預(yù)測

通過建立的油頁巖識(shí)別標(biāo)志，可以利用鄂爾多斯盆地大量的石油鉆孔測井資料進(jìn)行油頁巖識(shí)別和解釋評(píng)價(jià)，以此開展油頁巖的空間分布的相關(guān)統(tǒng)計(jì)和分析。分布，表明其生源輸入中藻類等水生生物的貢獻(xiàn)較大；五環(huán)三萜烷烴類化合物中C30藿烷豐度最高，C30重排藿烷含量很低；Ts含量低于Tm或略高于Tm，伽馬蠟烷含量較低。可見油頁巖礦主要形成于還原的淡水環(huán)境下的深湖～半深湖相沉積，有機(jī)質(zhì)母源以水生低等生物為主。

通過相關(guān)軟件解釋和統(tǒng)計(jì)可得鄂爾多斯盆地南部延長組不同層段油頁巖礦的厚度分布情況（圖2），可見油頁巖礦主要是分布在延長組長7油層組，不同地區(qū)的油頁巖厚度發(fā)育情況并不一致，彬長和旬宜地區(qū)的長7油層油頁巖平均厚度都超過了16m，其次是鎮(zhèn)涇地區(qū)長7油層組油頁巖平均厚度為6.3m，富縣地區(qū)的油頁巖厚度發(fā)育情況最差，平均厚度只有4.5m。從長7油層組油頁巖礦的鉆遇率（圖3）來看，彬長、旬宜地區(qū)長7油層組油頁巖鉆遇率較高，全井段皆發(fā)育油頁巖，經(jīng)計(jì)算可知彬長地區(qū)中上部油頁巖平均厚度3.5m，下部平均厚度12.6m，旬宜地區(qū)中上部油頁巖平均厚度6.1m，下部平均厚度10.8m；鎮(zhèn)涇地區(qū)長7油層組底部的油頁巖鉆遇率很高，可見其主要發(fā)育長7油層組底部，長7底部油頁巖平均厚度達(dá)到5.8m，富縣地區(qū)油頁巖鉆遇率很低，油頁巖不太發(fā)育，說明這個(gè)區(qū)塊沉積環(huán)境的變化較大，導(dǎo)致有油頁巖變化趨勢較大，僅局部存在較好的油頁巖。

圖1 鄂爾多斯盆地南部延長組油頁巖樣品飽和烴生物標(biāo)志物質(zhì)量色譜圖

圖2 鄂爾多斯南部延長組不同層段油頁巖礦平均厚度平面分布圖

油頁巖礦的平面厚度分布（圖4）能更好的展示各個(gè)地區(qū)的油頁巖厚度發(fā)育情況，由圖可見鄂爾多斯南部延長組長7油頁巖厚度范圍為10～40m，彬長地區(qū)，旬宜地區(qū)北部及富縣地區(qū)西南部油頁巖相對發(fā)育，油頁巖礦厚度約30m，品質(zhì)較好，為油頁巖礦勘探的重點(diǎn)區(qū)域。

4 結(jié)論

1）鄂爾多斯盆地南部地區(qū)油頁巖礦具有較好的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，即Pr／Ph＜2，8β（H）－升補(bǔ)身烷／8β（H）－補(bǔ)身烷＜2，8β（H）－補(bǔ)身烷／8α（H）－補(bǔ)身烷＞1，TOC＞3.8%，S1＋S2＞20mg／g，HI＞450mg／g，GR＞170API，AC＞280μs／m，RT＞30Ω·m，CNL＞27%。

圖3 鄂爾多斯南部延長組長7油層組油頁巖礦鉆遇率

圖4 鄂爾多斯南部延長組長7油頁巖礦厚度平面分布圖

2）鄂爾多斯盆地南部延長組油頁巖礦主要分布在長7油層組內(nèi)，厚度范圍10～40m，油頁巖礦多達(dá)到中等或優(yōu)質(zhì)礦品級(jí)，周邊交通便利，勘探潛力巨大。毗鄰湖盆中央的還原淡水環(huán)境下的深湖～半深湖相沉積相帶最有利油頁巖礦的發(fā)育，也即彬長地區(qū)、旬宜地區(qū)北部及富縣地區(qū)西南部的油頁巖礦最為發(fā)育，其厚度可達(dá)30m，是油頁巖礦勘探的有利區(qū)。

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