鄂爾多斯盆地東南部下寺灣地區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造相對簡單，在海陸過渡相環境下，形成一套石炭—二疊系含煤煤系頁巖，頁巖有機質豐度和成熟度較高，達到了成熟-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已有地質資料進一步研究，認為該區具備發育頁巖氣資源的有利條件，應作為重點研究及勘探目標區。

【關鍵詞】鄂爾多斯盆地東南部；下寺灣地區；頁巖氣資源

引言

下寺灣地區位于鄂爾多斯盆地的東南部，構造上位于陜北斜坡東部，包括晉西撓褶帶的西緣部分。本區不僅石油資源豐富，頁巖氣資源也具備較大的開發潛力，延長石油公司在該區施工的中生界頁巖氣井已獲頁巖氣流，且根據本區完鉆上古生界天然氣井資料表明，山西組泥頁巖發育，單層厚度大，平面分布較穩定，泥頁巖有機質豐度和成熟度較高，達到了成熟-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氣流。

1、地質背景

鄂爾多斯盆地含暗色泥頁巖的層位有上石炭統太原組、下二疊統山西組，中生界上三疊統延長組、侏羅系延安組。主力生氣層為侏羅系延安組、上石炭統太原組、下二疊統山西組暗色泥頁巖，其中，中奧陶統為一套海相泥巖，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。中奧陶統淺海斜坡相泥頁巖，分布于西緣逆沖帶一帶，該區構造復雜，暗色泥頁巖不具有連續性分布特征。上石炭統太原組、下二疊統山西組泥頁巖，在整個盆地內分布較廣，厚度較大，頁巖主要發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成。蓋層為二疊系上部的河漫湖相泥巖，是本區上古生界氣藏理想的區域蓋層，具有較好的頁巖氣賦存特征。

2、生烴條件

2.1 暗色泥巖發育特征及分布

下寺灣地區上古生界發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、灰巖、含煤地層。上古生界石炭-二疊系本溪組、山西組泥巖發育，累積和單層厚度大，區內東北部泥頁巖發育較厚，巖性以中層泥頁巖及薄層粉砂巖、砂巖不等厚互層為主，泥頁巖橫向發育穩定，泥頁巖有機質豐度、成熟度高，對于頁巖氣富集成藏條件較為有利。

2.2 有機質豐度

頁巖氣主體是以吸附或游離狀態存在于泥巖、高碳泥巖、頁巖及粉砂質巖類層中的非常規天然氣。與常規天然氣藏不同，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，有機質含量高的黑色頁巖、高碳泥巖等常是較好的頁巖氣層段。下寺灣地區上古生界泥巖總有機碳含量（TOC）普遍較高，根據研究區內已施工鉆孔測試分析結果表明，本區太原組暗色泥巖有機碳變化范圍較大，其有機碳含量從0.2%～7.1% ，太原組泥巖有機質主要為Ⅲ型、Ⅱ1型及Ⅱ2。研究區上古生界山西組暗色泥巖有機碳含量一般低于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% ，有機質豐度高，生烴潛力較大。

2.3 有機質成熟度

暗色泥頁巖中分散有機質的豐度和有機質類型是油氣生成的物質基礎，而有機質的成熟度決定生氣方式和成因類型。巖石中鏡質體反射率直接反映有機質的受熱歷史，因為隨著有機質熱演化程度增加，鏡質體反射率有規律地增大。研究區上古生界泥巖有機質成熟度較高，山西組的鏡質組反射率RO在1.52%～2.53%之間，上石炭統太原組泥頁巖的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入高成熟的裂解氣階段，說明勘查區上古生界烴源巖均已進入高成熟階段、已進入或將進入生氣高峰期。

3、儲層特征

本區處于鄂爾多斯盆地的東南部，構造節理裂隙較為發育，對頁巖氣運移成藏及儲滲均有重要意義。據最新鉆孔資料研究，山西組泥頁巖中有大量裂隙發育，在石盒子組及太原組中發育角度小于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。據研究區北部延頁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的脆性，有利于巖層壓裂產生裂縫；而粘土礦物含量高，則表明泥巖的微孔隙較為發育，對氣體有較強的吸附能力。

4、含氣性特征

從下寺灣地區已完鉆井提示情況看，該區發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，且平面分布穩定。取心化驗分析結果表明，長7、長9段頁巖有機質豐度較高，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、結論

鄂爾多斯盆地東南部下寺灣地區上古生界頁巖氣的目的層以暗色泥頁巖為主，有機質豐度高，厚度穩定，分布面積較大，成熟度較高，裂縫較為發育，山西組頁巖氣層巖性為灰色、灰黑色頁巖。綜合分析本區勘探成果表明，本區具備頁巖氣資源勘查潛力，因此，我們應加強對該區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指明方向。

參考文獻：

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[2]宮美林，丁文龍等.鄂爾多斯盆地東南部下寺灣—云巖區二疊系山西組頁巖氣形成條件.東北石油大學學報，2013，37（3）.