阜新盆地南部頁巖氣有利區(qū)參數(shù)評價

摘 要：頁巖氣的勘探開發(fā)與常規(guī)的油氣相比有著很大的差異，一個成功的頁巖氣項目的關(guān)鍵在于綜合考慮諸多影響因素進而選擇一個有利區(qū)進行勘探開發(fā)，這也是判斷頁巖氣能否達到商業(yè)化開采的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。文章在大量調(diào)研國內(nèi)外相關(guān)文獻基礎(chǔ)上，參照國內(nèi)外頁巖氣開采成功經(jīng)驗與理論成果，對阜新盆地南部九佛堂組和沙海組進行了主要參數(shù)評價。結(jié)論認為阜新盆地南部九佛堂組、沙海組泥頁巖富有機質(zhì)泥頁巖厚度大，總有機碳含量高，有機質(zhì)以偏生氣型為主，有機質(zhì)成熟度適中，該區(qū)具有良好頁巖氣成藏地質(zhì)基礎(chǔ)，具有進一步開展研究并進行工業(yè)性開發(fā)的良好資源條件。

關(guān)鍵詞：頁巖氣；有利區(qū)優(yōu)選；評價參數(shù)；主控因素；阜新盆地

引言

頁巖氣是指主體位于暗色泥頁巖或高碳泥頁巖中、以吸附或游離狀態(tài)為主要存在方式的天然氣聚集。在頁巖氣藏中，天然氣也存在于夾層狀的粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖甚至砂巖地層中，是天然氣生成之后在源巖層內(nèi)就近聚集的結(jié)果。表現(xiàn)為典型的原地成藏模式，具有自生自儲、無氣水界面、大面積連續(xù)成藏、低孔低滲等特征。

阜新盆地頁巖氣屬于一種新的頁巖氣類型，屬于中小型陸相斷陷盆地含煤頁巖盆地，文章試圖結(jié)合國外理論成果，結(jié)合該區(qū)以往地質(zhì)資料，對阜新盆地南部九佛堂組和沙海組進行了主要參數(shù)評價，為國內(nèi)中小型陸相斷陷盆地含煤型頁巖氣勘探開發(fā)的有利區(qū)優(yōu)選提供可靠借鑒。

1 阜新南地區(qū)頁巖發(fā)育地質(zhì)背景

阜新盆地位于遼寧省西部，屬東北晚中生代中小型盆地群的典型代表，也是遼寧省重要的煤炭產(chǎn)地。盆地東部為醫(yī)巫閭山，西部為小松嶺山脈，盆地是在前寒武紀基底上發(fā)生和發(fā)展起來的晚侏羅-早白堊世地塹型斷陷盆地，基底最大埋藏深度約為6000m，南北長120km，東西寬10-20km，總面積約2000km2。

2 評價參數(shù)

2.1 頁巖厚度

頁巖作為頁巖氣的儲層，但并非都有利于成藏，作為頁巖氣勘探目的層的含氣頁巖通常是黑色富有機質(zhì)的泥頁巖，特別是那些伽馬值一般大于100～150API的高伽馬黑色頁巖[2]。儲集層的厚度控制著頁巖氣藏勘探開發(fā)的經(jīng)濟效益與勘探潛力，通常對于有機質(zhì)含量相對較高的頁巖氣儲層，當(dāng)儲層厚度達到15m以上，且區(qū)域上連續(xù)穩(wěn)定分布的儲層為有利儲層；而對于有機質(zhì)含量相對較低的頁巖氣儲層，當(dāng)儲層厚度達到30m以上，且位于有一定保存條件的盆地中心區(qū)或構(gòu)造斜坡區(qū)的儲層為有利儲層。

根據(jù)以往工作阜參2井調(diào)查結(jié)果，九佛堂組-沙四段泥頁巖總厚度500～600m，分別占各地層總厚度的10～70%；單層厚度0.5～32m?？梢姲讏资涝缙诰欧鹛闷诩吧澈Ｍ砥诤喟l(fā)育過程中，沉積了廣泛發(fā)育的厚層富有機質(zhì)泥頁巖，有利于頁巖氣的生成與賦存。

2.2 總有機碳含量（total organic content，TOC）

總有機碳含量是反映頁巖儲層有機質(zhì)豐度的一個重要指標，是頁巖氣聚集成藏的主控因素之一。實驗結(jié)果表明，頁巖含氣量隨頁巖總有機碳含量的增加而增大。頁巖儲層成為烴源巖的總有機碳含量最低應(yīng)大于2%，隨著開采技術(shù)的進步，其下限值可以適度降低。

九佛堂組泥頁巖有機顯微組分以殼質(zhì)組為主，有機質(zhì)類型多為II2型，總有機碳含量0.93-2.51%，平均1.66；而沙海組泥頁巖富含鏡質(zhì)組，III型有機質(zhì)普遍發(fā)育，總有機碳含量0.32～11.52%，平均2.13%，有機質(zhì)豐度較高。

2.3 熱成熟度

頁巖中有機質(zhì)成熟度可以預(yù)測頁巖儲層的生烴潛能，幫助我們判斷儲層中富存石油還是天然氣，或是不產(chǎn)油氣，是頁巖氣聚集成藏的重要評價指標之一。研究表明頁巖儲層從未成熟到成熟均有發(fā)現(xiàn)，熱成熟度變化較大?？梢?，成熟度的高低不是制約頁巖氣成藏的關(guān)鍵因素，但當(dāng)有機質(zhì)進入過成熟期后，此時有機顯微組分已經(jīng)發(fā)生炭化，不利于吸附氣的賦存，產(chǎn)氣量明顯減少。

受沉積厚度差異及局部巖漿侵入的影響，阜新盆地白堊系泥頁巖有機質(zhì)成熟度變化較大，鏡質(zhì)體反射率（Ro）小于0.5%及大于2.0%均有分布，沙四段泥頁巖Ro為0.41～0.63%，屬未成熟到成熟期；九佛堂組頁巖Ro處于1.3～2.0%之間，達到過成熟階段，表明至少在局部地區(qū)，富有機質(zhì)頁巖已經(jīng)生成了一定量的烴類，具有形成頁巖氣的良好地質(zhì)基礎(chǔ)。

2.4 頁巖礦物成分

頁巖主要礦物成分是黏土、石英、方解石等，其相對組成的變化影響了頁巖的巖石力學(xué)性質(zhì)、孔隙結(jié)構(gòu)和對氣體的吸附能力。石英和碳酸鹽礦物含量的增加，會降低頁巖的孔隙，但高含量的石英等脆性礦物能增加頁巖的脆性，在水力壓裂過程中容易形成誘導(dǎo)裂縫。一般認為，頁巖的石英等脆性礦物含量>40%，泥質(zhì)含量20%～30%時，有利于儲層壓裂改造。

X射線衍射分析表明該區(qū)沙海組測試巖樣礦物成分包括：伊利石、高嶺石等黏土礦物，以及石英和黃鐵礦。其中石英、黏土礦物、白云石及長石為主要組成礦物。石英含量最高，34.99%～41.01%，平均37.21%；黏土礦物次之，14.11%～18.93%，平均16.09%；此外，還含有較多的白云石和長石，平均含量分別為18.04%和15.85%；方解石、菱鐵礦等較少，平均含量均小于10%。

2.5 儲層的力學(xué)性質(zhì)

為了獲得理想的壓裂效果，儲層本身要有一定硬度。泊松比決定著頁巖儲層在應(yīng)力作用下的壓裂能力，楊氏模量決定了頁巖儲層壓裂后的支撐能力。研究表明，當(dāng)泊松比<0.25，楊氏模量>3×104MPa時，儲層壓裂時易形成網(wǎng)絡(luò)裂縫，有利于儲層的壓裂改造。該區(qū)沙海組巖樣楊氏模量：3.59×104～4.36×104MPa，平均3.978×104MPa；泊松比：0.1312～0.3527，平均0.241。綜合評定有利于后期壓裂改造。

3 結(jié)論

阜新盆地南部九佛堂組和沙海組富有機質(zhì)泥頁巖厚度大，九佛堂及沙海組上段單組泥頁巖厚度普遍在300m以上，最厚可達750m；有機質(zhì)豐度高，總有機碳含量（TOC）普遍在1%以上，最高可達12%；有機質(zhì)以偏生氣型為主，有機質(zhì)類型多為II2-III型；有機質(zhì)成熟度適中，多處于成熟階段，該區(qū)泥頁巖具有良好頁巖氣成藏地質(zhì)基礎(chǔ)，具有進一步開展研究并進行工業(yè)性開發(fā)的良好資源條件。

參考文獻

[1]張金川，徐波，聶海寬，等.中國頁巖氣資源勘探潛力[J].天然氣工業(yè)，2008，28（6）：136-141.

[2]王世謙，陳更生，董大忠，等.四川盆地下古生界頁巖氣藏形成條件與勘探前景[J].天然氣工業(yè)，2009，29（5）：51-58.

作者簡介：夏雪（1991，8-），女，碩士研究生，助理工程師，東北煤田地質(zhì)局一O七勘探隊。