鄂爾多斯盆地東南部下寺灣地區(qū)頁巖氣資源賦存特征

李金濤　李恒

【摘要】鄂爾多斯盆地東南部構(gòu)造相對簡單，在海陸過渡相環(huán)境下，形成一套石炭—二疊系含煤煤系頁巖，頁巖有機(jī)質(zhì)豐度和成熟度較高，達(dá)到了成熟-過成熟生氣階段，儲層滲透率較好，頁巖氣富集成藏條件較為有利。本文通過對下寺灣地區(qū)已有地質(zhì)資料進(jìn)一步研究，認(rèn)為該區(qū)具備發(fā)育頁巖氣資源的有利條件，應(yīng)作為重點研究及勘探目標(biāo)區(qū)。

【關(guān)鍵詞】鄂爾多斯盆地東南部；下寺灣地區(qū)；頁巖氣資源

引言

下寺灣地區(qū)位于鄂爾多斯盆地的東南部，構(gòu)造上位于陜北斜坡東部，包括晉西撓褶帶的西緣部分。本區(qū)不僅石油資源豐富，頁巖氣資源也具備較大的開發(fā)潛力，延長石油公司在該區(qū)施工的中生界頁巖氣井已獲頁巖氣流，且根據(jù)本區(qū)完鉆上古生界天然氣井資料表明，山西組泥頁巖發(fā)育，單層厚度大，平面分布較穩(wěn)定，泥頁巖有機(jī)質(zhì)豐度和成熟度較高，達(dá)到了成熟-過成熟生氣階段，氣測見到了良好的頁巖氣顯示，部分井壓裂見到工業(yè)氣流。

1、地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地含暗色泥頁巖的層位有上石炭統(tǒng)太原組、下二疊統(tǒng)山西組，中生界上三疊統(tǒng)延長組、侏羅系延安組。主力生氣層為侏羅系延安組、上石炭統(tǒng)太原組、下二疊統(tǒng)山西組暗色泥頁巖，其中，中奧陶統(tǒng)為一套海相泥巖，石炭系太原組為一套海陸過渡相含煤泥頁巖、二疊系山西組為一套陸相含煤泥頁巖，三疊系延長組為湖相泥巖，侏羅系延安組為一套含煤碎屑巖系。中奧陶統(tǒng)淺海斜坡相泥頁巖，分布于西緣逆沖帶一帶，該區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，暗色泥頁巖不具有連續(xù)性分布特征。上石炭統(tǒng)太原組、下二疊統(tǒng)山西組泥頁巖，在整個盆地內(nèi)分布較廣，厚度較大，頁巖主要發(fā)育于氣源巖之間及其之上的河流、三角洲平原（前緣）分流河道砂體、三角洲前緣河口砂壩、海相濱岸砂壩及潮道砂體等構(gòu)成。蓋層為二疊系上部的河漫湖相泥巖，是本區(qū)上古生界氣藏理想的區(qū)域蓋層，具有較好的頁巖氣賦存特征。

2、生烴條件

2.1 暗色泥巖發(fā)育特征及分布

下寺灣地區(qū)上古生界發(fā)育了一套較好的海陸過渡相—陸相沉積的含煤系烴源巖，氣源巖主要為石炭系～二疊系的暗色泥巖、灰?guī)r、含煤地層。上古生界石炭-二疊系本溪組、山西組泥巖發(fā)育，累積和單層厚度大，區(qū)內(nèi)東北部泥頁巖發(fā)育較厚，巖性以中層泥頁巖及薄層粉砂巖、砂巖不等厚互層為主，泥頁巖橫向發(fā)育穩(wěn)定，泥頁巖有機(jī)質(zhì)豐度、成熟度高，對于頁巖氣富集成藏條件較為有利。

2.2 有機(jī)質(zhì)豐度

頁巖氣主體是以吸附或游離狀態(tài)存在于泥巖、高碳泥巖、頁巖及粉砂質(zhì)巖類層中的非常規(guī)天然氣。與常規(guī)天然氣藏不同，頁巖既是頁巖氣生成的源巖，也是聚集和保存頁巖氣的儲層和蓋層，具有自生自儲、源儲一體的特點。因此，有機(jī)質(zhì)含量高的黑色頁巖、高碳泥巖等常是較好的頁巖氣層段。下寺灣地區(qū)上古生界泥巖總有機(jī)碳含量（TOC）普遍較高，根據(jù)研究區(qū)內(nèi)已施工鉆孔測試分析結(jié)果表明，本區(qū)太原組暗色泥巖有機(jī)碳變化范圍較大，其有機(jī)碳含量從0.2%～7.1% ，太原組泥巖有機(jī)質(zhì)主要為Ⅲ型、Ⅱ1型及Ⅱ2。研究區(qū)上古生界山西組暗色泥巖有機(jī)碳含量一般低于5% ，主要分布在1.6%-5.2%之間，氯仿瀝青“A”含量一般低于0.1% ，有機(jī)質(zhì)豐度高，生烴潛力較大。

2.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

暗色泥頁巖中分散有機(jī)質(zhì)的豐度和有機(jī)質(zhì)類型是油氣生成的物質(zhì)基礎(chǔ)，而有機(jī)質(zhì)的成熟度決定生氣方式和成因類型。巖石中鏡質(zhì)體反射率直接反映有機(jī)質(zhì)的受熱歷史，因為隨著有機(jī)質(zhì)熱演化程度增加，鏡質(zhì)體反射率有規(guī)律地增大。研究區(qū)上古生界泥巖有機(jī)質(zhì)成熟度較高，山西組的鏡質(zhì)組反射率RO在1.52%～2.53%之間，上石炭統(tǒng)太原組泥頁巖的Ro最大約2.0%，屬于成熟階段，表明烴源巖的成烴演化已普遍進(jìn)入高成熟的裂解氣階段，說明勘查區(qū)上古生界烴源巖均已進(jìn)入高成熟階段、已進(jìn)入或?qū)⑦M(jìn)入生氣高峰期。

3、儲層特征

本區(qū)處于鄂爾多斯盆地的東南部，構(gòu)造節(jié)理裂隙較為發(fā)育，對頁巖氣運移成藏及儲滲均有重要意義。據(jù)最新鉆孔資料研究，山西組泥頁巖中有大量裂隙發(fā)育，在石盒子組及太原組中發(fā)育角度小于60°的低角度裂縫，清晰的裂縫軌跡表明裂縫開度較好，將提高儲層的連通和滲流能力。本區(qū)上古生界暗色泥巖屬于低孔、低滲層。山1段孔隙度較差，平均孔隙度為4.15%；山2段孔隙度中等，平均孔隙度為 7.51%。本溪組平均孔隙度為6.47%，太原組為5.66%。山西組暗色泥巖滲透率較低，平均滲透率為0.8×10-3?m2。據(jù)研究區(qū)北部延頁506井測井資料顯示，在本溪組3303.44-3305.75m及3336-3342m為兩套氣層，孔隙度分別為7.68%及6.83%。本區(qū)山西組暗色泥巖礦物成分以石英和粘土礦物為主，山西組泥巖粘土礦物平均含量為57.5%，石英長石平均含量為39.5%，碳酸鹽巖及其它礦物含量為3.0%，說明山西組泥巖粘土礦物含量較高，較高的石英長石含量也說明其具有較強(qiáng)的脆性，有利于巖層壓裂產(chǎn)生裂縫；而粘土礦物含量高，則表明泥巖的微孔隙較為發(fā)育，對氣體有較強(qiáng)的吸附能力。

4、含氣性特征

從下寺灣地區(qū)已完鉆井提示情況看，該區(qū)發(fā)育兩套頁巖氣目的層系，一套是中生界延長組長7、長9段頁巖層系，別一套是上古生界石炭-二疊系本溪組、山西組頁巖層系。

針對下寺灣地區(qū)中生界延長組長7、長9段頁巖層系，頁巖氣勘探已取得重大突破，展示出較好的勘探潛力。完鉆井揭示長7、長9段頁巖單層厚度較大，且平面分布穩(wěn)定。取心化驗分析結(jié)果表明，長7、長9段頁巖有機(jī)質(zhì)豐度較高，熱演化程度適中；錄井和測井解釋見到了較好的含氣性和解釋頁巖氣層；壓裂試氣，西部枊評177、枊評179、新57等多口井均已獲得頁巖氣流。

5、結(jié)論

鄂爾多斯盆地東南部下寺灣地區(qū)上古生界頁巖氣的目的層以暗色泥頁巖為主，有機(jī)質(zhì)豐度高，厚度穩(wěn)定，分布面積較大，成熟度較高，裂縫較為發(fā)育，山西組頁巖氣層巖性為灰色、灰黑色頁巖。綜合分析本區(qū)勘探成果表明，本區(qū)具備頁巖氣資源勘查潛力，因此，我們應(yīng)加強(qiáng)對該區(qū)頁巖氣資源形成條件的研究，為下一步頁巖氣資源勘查開發(fā)指明方向。

參考文獻(xiàn)：

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