焉耆盆地頁巖氣勘探潛力分析

郭曉丹

摘 要：焉耆盆地為中國西北地區(qū)典型的中小型山間疊合盆地，發(fā)育中生界三疊系、侏羅系的多套湖相泥頁巖。通過野外地質(zhì)勘查、井資料收集，結(jié)合有機(jī)地球化學(xué)分析，認(rèn)為焉耆盆地三疊系泥頁巖分布范圍小，有機(jī)質(zhì)豐度低，不利于頁巖氣的生成。盆地侏羅系泥頁巖分布范圍廣，厚度大，具有形成頁巖氣的基礎(chǔ)地質(zhì)條件。對盆地頁巖氣勘探潛力進(jìn)行初步評價(jià)，其中八道灣組及三工河組有機(jī)碳含量高達(dá)3%，八道灣組成熟度表現(xiàn)為成熟-過成熟，三工河組為成熟，泥巖厚度超過400m。對比國內(nèi)外典型的海相、陸相泥頁巖，焉耆盆地侏羅系泥頁巖主要參數(shù)與典型的湖相沉積沙三段相似。綜合分析認(rèn)為焉耆盆地侏羅系八道灣組具有較好的頁巖氣勘探前景，其次為上部的三工河-西山窯組。

關(guān)鍵詞：頁巖氣；勘探潛力；侏羅系；焉耆盆地

1 區(qū)域構(gòu)造背景

焉耆盆地為中國西北地區(qū)具有代表性的中新生代中小型疊合盆地，形成于華西期，位于庫魯克塔格和南天山褶皺帶上。其南北部分別受控于二疊后期的桑樹園子斷裂和辛格爾斷裂，北接南天山，南鄰庫魯克塔格山，西起鐵門關(guān)斷裂與霍拉山相鄰，東至克孜勒山與銅礦山、與庫米什盆地共同受控于東部的托克遜斷裂。焉耆盆地現(xiàn)今為一個(gè)北西西向菱形分布的四面環(huán)山盆地，位于吐哈、塔里木、準(zhǔn)格爾三大盆地之間，盆地之東有庫米什盆地，西部有尤爾都斯盆地和伊寧-昭蘇盆地。

2 泥頁巖地層分布

焉耆盆地經(jīng)歷了三疊紀(jì)末、侏羅系八道灣組及三工河組晚期-西山窯組早期三次大規(guī)模的湖侵，形成了三套分布廣泛的含煤沉積，巖性主要為砂礫巖、砂巖、泥巖與頁巖的不均勻互層，各組層位的接觸關(guān)系為平行不整合-整合接觸，含有豐富的植物化石。泥頁巖的厚度對頁巖氣成藏與開采具有顯著影響，但有效厚度的下限值至今還沒有定論，較厚的泥頁巖可以彌補(bǔ)其他方面的不足，且對頁巖氣的勘探開發(fā)有著重要意義。據(jù)美國五大典型海相含氣頁巖的開發(fā)統(tǒng)計(jì)，已開采頁巖埋深介于183-259m，厚度為31-610m，而我國長7典型的陸相頁巖埋深1500-2500m，厚度為10-500m。盆地侏羅系泥頁巖分布范圍廣，厚度大，具有形成頁巖氣的基礎(chǔ)地質(zhì)條件。對盆地頁巖氣勘探潛力進(jìn)行初步評價(jià)，其中八道灣組及三工河組有機(jī)碳含量高達(dá)3%，八道灣組成熟度表現(xiàn)為成熟-過成熟，三工河組為成熟，泥巖厚度超過400m。

3 泥頁巖有機(jī)地球化學(xué)特征

3.1 有機(jī)質(zhì)豐度

焉耆盆地石炭系和三疊系小泉溝群泥頁巖有機(jī)碳含量不高，石炭系有機(jī)碳含量平均值為0.47%，最大為1.61%，小泉溝群有機(jī)碳平均含量為0.67%，最大為1.92%，均達(dá)不到生成頁巖氣的最低標(biāo)準(zhǔn)。侏羅系三個(gè)層位的泥頁巖TOC較高，平均值均大于1%，其中八道灣及三工河組平均值大于2%。西山窯與三工河組生烴潛量屬中等生烴潛能，八道灣組平均值為6.78%，最大值可達(dá)35.11%，為好的烴源巖。張金川（2004）等認(rèn)為在頁巖氣藏中，當(dāng)有機(jī)碳含量大于2%時(shí)有利于頁巖氣賦存。

3.2 有機(jī)質(zhì)類型

泥頁巖顯微組分特征表明焉耆盆地侏羅系泥巖比較分散，顯示出物源的多樣性，但整體偏向于鏡質(zhì)組-殼質(zhì)組+腐泥組，指示強(qiáng)還原環(huán)境。從顯微組分特征來看，鏡質(zhì)組平均值為59.5%，惰質(zhì)組為14.5%，殼質(zhì)組+腐泥組為26%[19]，除八道灣富氫顯微組分含量相對較高，部分顯示Ⅱ2型外，其余均為Ⅲ型。

綜上分析，可以看出各方面反映結(jié)果比較一致，即盆地中下侏羅系主要為Ⅲ型母質(zhì)，僅在八道灣組存在Ⅱ型母質(zhì)，但數(shù)量較少。按類型評價(jià)，各層位泥頁巖優(yōu)劣依次為八道灣組、西山窯組、三工河組。

3.3 成熟度

盆地泥頁巖隨埋深增加或溫度升高，有機(jī)質(zhì)成熟度呈規(guī)律性變化。成熟度在博湖坳陷上具有一定的分帶性，與構(gòu)造單元?jiǎng)澐治呛稀１辈堪枷菥_(dá)到低熟-成熟階段，其中八道灣地層為成熟階段，三工河層位處于低成熟階段。南部凹陷均已進(jìn)入成熟階段。八道灣地層底面成熟度高值分布在七里鋪、四十里城次凹的南部，包頭湖的東南部，Ro基本達(dá)到1.1%，八道灣Ro的最大值可達(dá)1.5%，已經(jīng)達(dá)到頁巖氣藏的成熟度標(biāo)準(zhǔn)；三工河地層底面成熟度普遍低于八道灣地層，僅七里鋪以南可達(dá)到1.1%。西山窯組由于埋深較淺，且受到燕山運(yùn)動(dòng)的影響，熱演化程度較低，生烴生氣潛力小，未能達(dá)到頁巖氣最低標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)論

與常規(guī)油氣不同，頁巖氣屬于“自生、自儲(chǔ)、自蓋” 型的非常規(guī)能源，不需要常規(guī)油氣的構(gòu)造條件和儲(chǔ)層條件。盆地南部凹陷后期強(qiáng)烈的擠壓變形，有利于形成微裂縫，有利于頁巖氣的勘探開發(fā)。研究表明，南部凹陷侏羅系地層較北部凹陷厚，存在較厚的泥頁巖分布，八道灣組泥頁巖已達(dá)到頁巖氣藏標(biāo)準(zhǔn)，三工河-西山窯組次之。推測頁巖氣勘探潛力的有利區(qū)為三個(gè)次凹，即北部凹陷的四十里城次凹和七里鋪次凹，南部的包頭湖次凹。

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