遼北地區鐵嶺—昌圖盆地頁巖氣賦存潛力淺析

摘 要：本文收集了遼北地區鐵嶺-昌圖盆地大量的數據和資料，對其所處的大地構造位置和主要生氣地層進行了研究，分析整理了其頁巖氣賦存層位和地化指標，總結了區內各凹陷的生氣潛力。

關鍵詞：鐵嶺—昌圖盆地;頁巖氣;地化指標;賦存潛力

中圖分類號：P618.13 文獻標識碼： A 文章編號：1671-2064（2020）07-0155-02

頁巖氣是一種非常規天然氣，賦存于極低滲透率、富有機質的深灰一灰黑色泥頁巖或高炭泥頁巖天然裂縫和孔隙之中，多呈吸附和游離狀態，少量以溶解狀態存在于干酪根和瀝青質中。頁巖氣藏是以富有機質頁巖為氣源巖、儲氣層、蓋層“三位一體”的連續型非常規天然氣藏，是基本沒有經過運移和聚集過程的“自生自儲型”氣藏，具有“厚、富、泥、熟、密、脆”的特點。頁巖氣存在三種氣源：生物成因氣（生物作用）;熱成因氣（干酪根、油裂解、瀝青裂解）;二者混合成因。北美頁巖氣開采實踐表明，頁巖氣藏成藏特性主要由頁巖層厚度、埋藏深度、有機質含量、有機質熱演化程度、頁巖含氣性、頁巖礦物成分、頁巖力學性質、儲集層物性等8大要素體現。

遼北地區位于遼寧省北及東北部，西部與內蒙古自治區科爾沁左翼后旗相連，東北部與吉林省四平市、遼源市相接。屬松遼盆地東南部遼河中下游沖積平原。地跨調兵山、鐵嶺、法庫、康平、開原、昌圖六個縣（市）和撫順市部分。公路、鐵路橫貫全區，交通十分便利。

遼北地區處于松遼盆地東南緣，屬于中朝地臺的東北部，為西伯利亞板塊與中朝板塊臨界的縫合線部位。由于兩陸內板塊的碰撞作用，產生沿縫合線分布一系列中生代斷陷盆地。遼北地區有長城窩堡盆地、三臺子盆地、鐵嶺-昌圖盆地、亮中盆地、古榆樹盆地、寶力鎮盆地等。盆地具有明顯的成群分布的特征，盆地多呈北東方向展布。

本區主要的頁巖地層主要處于鐵嶺-昌圖盆地，含頁巖氣區域預測面積約915.19km2。該盆地基底為前震旦系及元古界遼河群、下古生界志留～奧陶系及上白堊系義縣組建造。從盆地初始裂陷接受沉積到盆地充填結束，沉積地層為中生界白堊系下統由老至新劃分為義縣組、沙海組、阜新組，主要含氣沉積地層為阜新組和沙海組。

1鐵嶺—昌圖盆地

鐵嶺—昌圖盆地大地構造位置南部處于中朝地臺內蒙地軸的東段，北部跨入內蒙興安地槽褶皺帶吉黑地槽褶皺系[1]，是一個上疊與兩大地構造單元之上的晚侏羅世—早白堊世含煤盆地（見圖1），面積7440km2，沉積巖厚度2700m。盆地內自西至東分布有大洼—昌圖凹陷、鐵法凹陷、三家子—三臺子凹陷、張強凹陷，在沙海組泥頁巖中目前已發現氣體顯示，因此有較好的勘探遠景。

中新生代聚頁巖作用主要發育于內陸地區，主要環境為沖積平原。包括湖泊體系、河流體系和沖積扇體系。河流體：主要為曲流河、辮狀河、網狀河和網結河。主要沉積相包括洪泛盆地、決口扇、天然堤和河道充填相。沖積扇體系主要發育于山前地帶，巖石類型為礫巖、砂礫巖和泥巖的混合物，以粗碎屑為主。顆粒無分選和磨園，泥質或砂質支撐，成分成熟度和結構成熟度低。主要沉積相包括扇尾、扇中和扇頂相。湖泊體系主要發育于山間或構造洼地，主要沉積相包括淺胡、湖濱三角洲、濱湖相。

據該區資料統計，盆地底部為礫巖、砂礫巖組成的沖積—洪積相，厚300～500m;中部為以湖相為主的砂巖和泥巖，不含煤，具有波狀層理，厚度300～400m;上部為沼澤相和河流相，厚度300～500m。

1.1賦存層位

鐵法-昌圖盆地及其西側凹陷群有兩套生氣層：阜新組和沙海組。前者僅見于盆地內，后者見于盆地西側各凹陷，盆地深凹陷尚未揭露。

沙海組：沉積厚度穩定，厚度達600～1000m，暗色泥巖厚度為50～200m，巖性為深灰色泥巖夾少量油頁巖、泥灰巖，動物化石豐富，含黃鐵礦晶粒，屬弱—強還原環境下的淺—半深水湖相。

阜新組：厚度穩定，厚為450～800m。暗色泥巖一般厚為50～160m。以灰綠、灰色泥巖為主。多見植物化石和炭屑，為弱氧化環境下的湖沼相沉積，生油條件差，但具有生氣條件，是煤層氣、頁巖氣的氣源巖。

1.2地化指標分析

沙海組有機豐度等各項指標均大大高于阜新組（見表1），從一個側面反映了各組沉積環境和有機質類型的差異[2]。最好生油氣巖應屬沙海組，而阜新組有機質豐度雖差，仍具有一定的生氣能力。

沙海組干酪根類型屬ⅡA和ⅡB型，阜新組干酪根屬Ⅲ型（見表2）。沙海組生油氣巖烴類族組成具有高飽和烴、高飽/芳比，低非烴+瀝青質等特征，與我國陸相混合型生油母質的特征頗為接近。阜新組則相反，有腐殖型的特點。綜上所述，沙海組生氣源巖屬腐泥—腐殖型和腐殖—腐泥型，阜新組生氣源巖屬腐殖型。

2盆地頁巖氣潛力分析

2.1大洼—昌圖凹陷

它是鐵嶺—昌圖盆地中最大的一個呈南北向展布的帶狀凹陷。阜新組為孫家灣組覆蓋，保存較全，厚400m，有較好的儲集砂體。阜新組生氣源巖巖厚120m，有機質類型以腐殖型為主，是頁巖氣最好的氣源巖。下伏沙海組目前尚未揭露，據物探資料推定，厚度在700m以上，據區域石油地質條件分析，該層是較好的生氣源巖。良好的生、儲、蓋條件和已發現的斷塊、斷鼻等構造圈閉和其它圈閉類型的有機結合，具備頁巖氣生成的地質條件。據石油部門預測，源巖生氣量占全區生氣量的45.7%，生氣量均居各凹陷之首，因此，本凹陷列為今后重點找頁巖氣的有利地區之一。

2.2鐵法凹陷

為鐵嶺—昌圖盆地中較大的一個凹陷。凹陷內阜新組厚度1200m，其中泥頁巖是頁巖氣生成的最好的源巖。阜新組儲集巖較為發育，具有背斜、斷層、巖性和地層等多種圈閉，目前已在一些局部構造如黑魚汀構造和大明背斜見到氣顯示，展示了尋找頁巖氣的廣闊前景。

2.3三家子—三臺子凹陷

是雙遼—康法隆起上的一個凹陷，凹陷主要的生油巖系為沙海組，厚度為400～600m，生氣源巖為泥巖、頁巖，厚度96m。推測生氣源巖有機質豐度、類型可能與協爾蘇凹陷相似，屬好的生氣巖，但因埋藏淺，成熟生氣巖體積有限。凹陷南部埋深600m以下的沙海組油頁巖、粉砂巖中曾見到油氣顯示，推斷該盆地中應該有頁巖氣賦存。

2.4張強凹陷

位于該區西南，鉆孔揭示白堊系沙海組是凹陷的主要生氣巖系。地層厚600～800m。生氣源巖為泥巖和頁巖，厚184m。本組生油巖有機質豐度高（有機碳平均含量2.47%;烴平均含量為373ppm），生油母質類型好（ⅡA—ⅡB）。只有阜新組遭受剝蝕，保存條件不如鐵法、大洼—昌圖凹陷。

參考文獻

[1] 遼寧省地質礦產局.遼寧省區域地質志[M].北京：地質出版社，1989.

[2] 陳更生.頁巖氣藏形成機理與富集規律初探[J].天然氣工業，2009，29（5）：17-21.

收稿日期：2020-02-10

作者簡介：黃紹博（1987—），男，吉林九臺人，本科，地質高級工程師，主要從事地質礦產勘查工作。