鄂爾多斯盆地南部油頁巖礦有利勘探區預測

駱垠山，張哨楠，2，張枝煥，鄧南濤，，賀永紅，梁全勝

（1.油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室 成都理工大學，四川 成都610059；2.西南石油大學資源與環境學院，四川 成都610500；3.中國石油大學 （北京）油氣資源與探測國家重點實驗室，北京102249；4.陜西延長石油 （集團）有限責任公司研究院，陜西 西安710075）

在國際原油價格不斷上漲、國內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，以及農用肥料等[1－4]，其豐富的儲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，在其南部存在著規模巨大的油頁巖資源，僅其中長7油層組油頁巖經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律及有利勘探區具有重要的理論和現實意義。

1 地質背景

鄂爾多斯盆地是一個沉積穩定、坳陷遷移、扭動明顯的多旋回克拉通疊加盆地，在三疊紀盆地邊緣斷裂褶皺較發育，而內部構造相對簡單，地層平緩。上三疊統延長組的沉積經歷了湖盆由發生、發展、消亡的整個地史演化階段，沉積了一套完整的進積－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個巖性段、10個油層組[8－9]。長7沉積時期，盆地由于不均衡強烈拉張下陷，湖盆最大擴張，在盆地南部湖水深度達30～50m，出現了大面積的深湖區，由于此時湖盆沉積環境穩定，有利于有機質的保存，因而形成了大型的油頁巖礦床，具有分布面積廣、厚度大、含油率穩定特點的[5]。

2 長7油層組油頁巖礦地球化學特征

2.1 生油潛力分析

不同巖性樣品基本都處于成熟階段，但有機質豐度及類型差異明顯，這導致生油潛力不同，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質類型最好，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，有機質類型以Ⅱ1和Ⅱ2型為主，生油潛力中等；碳質泥巖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，有機質類型以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 生物標志物組成特征與形成環境

從圖1可以看出油頁巖生物標志物一般具有如下特征：正構烷烴碳數分布特征呈單峰態前峰型，Pr／Ph值較小，表明該類烴源巖形成于強還原到弱氧化的環境中；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預測

3.1 油頁巖識別標準

由于沉積環境和生源輸入的差異，造成鄂爾多斯南部地區延長組不同巖性樣品（油頁巖、暗色泥巖、碳質泥巖）的生烴潛力、生物標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別標準：顯微組分以殼質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，單位有機質豐度的產油潛率（S1＋S2）／TOC大于500mg／g，氫指數大于450mg／g；有機質類型Ⅰ型為主，Ro大于0.6%；測井電性參數GR＞170API， AC ＞ 280μs／m，RT ＞ 15Ω · m，CNL＞25%。

3.2 油頁巖礦有利區預測

通過建立的油頁巖識別標志，可以利用鄂爾多斯盆地大量的石油鉆孔測井資料進行油頁巖識別和解釋評價，以此開展油頁巖的空間分布的相關統計和分析。分布，表明其生源輸入中藻類等水生生物的貢獻較大；五環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境下的深湖～半深湖相沉積，有機質母源以水生低等生物為主。

通過相關軟件解釋和統計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，不同地區的油頁巖厚度發育情況并不一致，彬長和旬宜地區的長7油層油頁巖平均厚度都超過了16m，其次是鎮涇地區長7油層組油頁巖平均厚度為6.3m，富縣地區的油頁巖厚度發育情況最差，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、旬宜地區長7油層組油頁巖鉆遇率較高，全井段皆發育油頁巖，經計算可知彬長地區中上部油頁巖平均厚度3.5m，下部平均厚度12.6m，旬宜地區中上部油頁巖平均厚度6.1m，下部平均厚度10.8m；鎮涇地區長7油層組底部的油頁巖鉆遇率很高，可見其主要發育長7油層組底部，長7底部油頁巖平均厚度達到5.8m，富縣地區油頁巖鉆遇率很低，油頁巖不太發育，說明這個區塊沉積環境的變化較大，導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志物質量色譜圖

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）能更好的展示各個地區的油頁巖厚度發育情況，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，旬宜地區北部及富縣地區西南部油頁巖相對發育，油頁巖礦厚度約30m，品質較好，為油頁巖礦勘探的重點區域。

4 結論

1）鄂爾多斯盆地南部地區油頁巖礦具有較好的識別標準，即Pr／Ph＜2，8β（H）－升補身烷／8β（H）－補身烷＜2，8β（H）－補身烷／8α（H）－補身烷＞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，厚度范圍10～40m，油頁巖礦多達到中等或優質礦品級，周邊交通便利，勘探潛力巨大。毗鄰湖盆中央的還原淡水環境下的深湖～半深湖相沉積相帶最有利油頁巖礦的發育，也即彬長地區、旬宜地區北部及富縣地區西南部的油頁巖礦最為發育，其厚度可達30m，是油頁巖礦勘探的有利區。

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