鄂尔多斯盆地上古生界页岩气资源潜力分析

冯 帅，王娅妮，欧阳静芸

(长江大学地球科学学院，湖北 荆州 434023)

鄂尔多斯盆地上古生界页岩气资源潜力分析

冯 帅，王娅妮，欧阳静芸

(长江大学地球科学学院，湖北 荆州 434023)

从页岩气形成的物质基础和储集特征等方面对鄂尔多斯盆地上古生界的页岩气资源潜力进行了分析。该地区石炭-二叠系海陆过渡相地层中发育的暗色泥页岩层系分布广泛，厚度大，有机质丰度高，以腐殖型为主，成熟度多集中在1.3%～2.5%，处于大量生气阶段，为页岩气资源提供了有利的成藏条件。

页岩气；资源潜力；上古生界；鄂尔多斯盆地

页岩气多形成于富含有机质的暗色泥页岩或高碳泥页岩中，并以吸附态或游离态赋存于这些地层中[1-4]。鄂尔多斯盆地上古生界石炭-二叠系海陆过渡相地层中发育了一大套暗色泥页岩层系，为页岩气的成藏提供了物质基础[5-7]。下面，笔者从页岩气形成的物质基础和储集特征等方面对鄂尔多斯盆地上古生界的页岩气资源潜力进行分析。

1 地层沉积特征

鄂尔多斯盆地的沉积地层发育在太古-元古代结晶基底之上。在早寒武世至早奥陶世盆地接受了一套海相地层沉积;中奥陶世由于中央古隆起的形成，盆地内地层沉积厚度减小;之后盆地全面抬升，缺失了志留系、泥盆系和下石炭统[7]。到海西期，开始沉积了一套海陆交互含煤沉积，包括上石炭统本溪组、下二叠统太原组和山西组、中二叠统下石盒子组和上石盒子组及上二叠统石千峰组。地层的沉积特征见表1。由表1可知，石炭-二叠系的本溪组、太原组和山西组多发育煤层、暗色泥页岩和含泥的生物灰岩等。而暗色泥页岩、高碳泥页岩发育的层位正是需要重点研究的目标。

表1 鄂尔多斯盆地上古生界地层沉积特征

2 页岩气形成的物质基础

2.1暗色泥页岩的分布特征

图1 上古生界泥页岩厚度等值线图

鄂尔多斯盆地上古生界发育的是一套广覆式沉积的海陆交互相含煤岩系，包括暗色泥岩、暗色页岩、炭质泥岩及煤层等[7]。暗色泥页岩厚度可达60～200m，受晚石炭世和早二叠世盆地沉降和沉积体系的影响，总体分布呈“东西两边最厚，中部向南北变薄”的特点(见图1)。其中，盆地西部最厚，在乌达-韦州地区可达200m以上；东部次之，厚度在100～130m之间；中部较薄，一般为60～100m。

2.2烃源岩地化指标

1)有机碳含量(TOC) 有机碳含量是评价页岩气潜力最重要的指标之一。TOC值越高，页岩的生气潜力就越大。有机碳具有吸附特性，其含量的多少直接控制着页岩吸附气的含量[1,4]。有机碳含量与甲烷吸附能力之间存在良好的正相关线性关系[8]。目前，一般认为商业性页岩气开发的有机碳下限值平均为2%[1-3]。

鄂尔多斯盆地本溪组、太原组和山西组TOC多介于1.0%～3.0%(见图2),其中本溪组、太原组和山西组二段3套页岩TOC平均值分别为2.8%、2.7%和3.0%，均达到了形成商业性页岩气藏的有利标准。

2)有机质类型 不同类型的干酪根油气成熟度门限不同，生油、生气的潜力也不一样。一般来说，Ⅰ型和Ⅱ型干酪根以生油为主，Ⅲ型干酪根则以产气为主。鄂尔多斯盆地上古生界的干酪根镜鉴结果显示富含生气的镜质组、惰质组达70.0%以上，属于Ⅲ型干酪根；泥页岩干酪根碳同位素值为-22.4‰～-26.4‰，区别于腐泥型干酪根的同位素值-25‰～-30‰,与腐植型干酪根同位素值多高于-25‰相一致[7];从沥青质特征来看，盆地上古生界煤系气源岩具有较高的沥青质含量和较低的烃转化率，该特征与腐殖型源岩的特征也相一致。整体来看，盆地上古生界显示Ⅲ干酪根的特点。

图2 上古生界TOC分布直方图

图3 上古生界Ro等值线图

3)成熟度 鄂尔多斯盆地上古生界地层的镜质体反射率Ro值多集中在1.3%～2.5%(见图3),且有从东北向西南递增的趋势，大部分已处于成熟-高成熟生气阶段，有利于气态烃的生成。

3 页岩气的储集特征

与常规气藏不同，页岩气的成藏具有“自生自储”的特点。页岩气生成以后，主要以吸附状态赋存于有机质和粘土颗粒表面或以游离状态赋存于孔隙和裂缝中，没有或仅有极短距离的运移，表现为典型的“原地”成藏模式[1,9]。

鄂尔多斯盆地沉积了一套暗色泥页岩与砂岩互层、暗色泥页岩与灰岩互层的海陆交互相沉积地层，多表现为“灰-泥-砂-泥-煤”的层序旋回，是海平面周期性变化的结果。其中，盆地中东部的神木、佳县、绥德、米脂等区块中，孔隙度1%～5%，渗透率(0.1～0.5)×10-3μm2,为致密低孔低渗的储集层，为页岩气的原地成藏提供了保障。广泛发育的暗色泥页岩和煤层，为页岩气的大量生成提供了保障，也为吸附气的保存提供了基础。砂岩夹层中的孔隙和灰岩内部的溶孔、微裂缝，为游离的页岩气提供了储集空间，改善了孔渗特征。

4 页岩气资源潜力分析

将该套层系的页岩特征与美国5大页岩气含气盆地对比(见表2)，可见其与圣胡安盆地白垩纪的页岩特征具有更多的相似性。尤其是盆地东部，泥页岩厚度大，低孔低渗的储集特征，为页岩气的保存提供了保障。储集层大套泥页岩之间的砂岩夹层和灰岩夹层，为游离态的页岩气提供了有利的储集空间。结合泥页岩的沉积分布、有机质生烃潜力及储层特征分析，鄂尔多斯盆地东部神木、佳县、绥德、米脂等区块上古生界页岩气资源具有较大的潜力，有利于页岩气的勘探开发。

表2 鄂尔多斯盆地(上古生界)与美国5大页岩气含气盆地对比表

5 结 论

1)鄂尔多斯盆地上古生界有利页岩气层主要发育在本溪组、太原组和山西组，其岩性主要为暗色泥页岩、碳质泥页岩及煤层等。

2)受古构造和沉积体系的影响，上古生界烃源岩分布广泛，厚度大，有机质丰度大，以腐殖型为主，成熟度高。

3)从物质基础与储集特征分析，鄂尔多斯盆地上古生界具备页岩气成藏条件，盆地东部神木、佳县、绥德、米脂等区块具有更大的勘探潜力。

[1]张金川，金之钧，袁明生.页岩气成藏机理和分布[J].天然气工业，2004,24(7):15-18.

[2]林森虎，邹才能，袁选俊，等.美国致密油开发现状及启示[J].岩性油气藏，2011,23(4):25-30.

[3]聂海宽，张金川.页岩气藏分布地质规律与特征[J].中南大学学报(自然科学版)，2010,41(2):700-708.

[4]郭秋麟，周长迁，陈宁生，等.非常规油气资源评价方法研究[J].岩性油气藏，2011,23(4):13-19.

[5]杨俊杰，裴锡古.中国天然气地质学(第四卷)：鄂尔多斯盆地[M].北京:石油工业出版社，1996.

[6]包洪平，杨奕华，王晓方.同沉积期火山作用对鄂尔多斯盆地上古生界砂岩储集层形成的意义[J].古地理学报，2007，9(4): 397-406.

[7]付金华.鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏条件及富集规律研究[D].西安：西北大学，2004:32-38.

[8]Lu X C,LiF C,Watson A T.Adsorption measurements in Devonian Shales[J].Fuel,1995,74(4): 599-603.

[9]邹才能，董大忠，王社教,等.中国页岩气形成机理、地质特征及资源潜力[J].石油勘探与开发，2010,37(6):641-653.

[编辑] 洪云飞

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.12.015

P618.13

A

1673-1409(2012)12-N047-03