鄂尔多斯盆地上古生界富有机质泥页岩特征分析

鄂尔多斯盆地上古生界富有机质泥页岩特征分析摘要:通过国内外页岩气勘探研究现状给我们带来的启示,对鄂尔多斯盆地上古生界页岩气勘探研究现状进行了阐述,并对上古富有机质泥页岩特征进行了描述,通过对富有机质泥页岩分布,地化特征(有机碳含量、成熟度等)的分析得出以下几点认识:(1)鄂尔多斯盆地虽然为陆相沉积盆地,但多种非常规资源共存,有勘探页岩气的潜力;(2)上古生界富有机质泥页岩分布广泛,机质丰度高(toc ＞2%),热演化程度高(ro＞1.3%),鄂尔多斯盆地或许将会成为陆相页岩气勘探的重要突破口。

关键词:鄂尔多斯盆地上古生界富有机质泥页岩有机碳含量成熟度中图分类号:p5 文献标识码:a 文章编号:1674-098x(2011)12(b)-0123-02abstract: according to the revelation from shale gas exploration and development status at home and abroad,we analyze on the characteristics of organic-rich shale of upper paleozoic in ordos basin, including gas source rock distribution, toc, ro, etc.we can found:(1) although ordos basin is a continental sedimentary basin, there are many kinds of resources existence, the exploration potential of shale gas is great;(2)organic-rich shale of upper paleozoic widely distributed, characterized by high abundance of organicmatter(toc＞2%)and high levels of thermal evolution(ro＞1.3%), ordos basin may become the breakthrough of continental shale gas exploration in china.key words:ordos basin;upper paleozoic;organic-rich shales;toc;ro1 国内外页岩气勘探研究现状全球的页岩气资源丰富,总资源量约为456.24×1012m3,占全球非常规气资源量的近50%。

主要分布在北美(占23.8%)、中亚和中国(占21.9%)、中东和北非(占15.8%)、拉美(占13.1%)等国家和地区[1]。

目前,美国对页岩气的勘探开发走在世界前列,是页岩气大规模商业开发取得成功的唯一国家。

因此,了解美国页岩气勘探开发现状对于我国页岩气的勘探研究有着重要借鉴和指导作用。

1.1 美国页岩气勘探开发现状美国页岩气开采最早可追溯到1821年,当时其第一口页岩气井在纽约州 fredonia附近完钻[2];1921年美国页岩气井开始投入现代化工业生产;20世纪70年代中期步入规模化发展阶段;2000年以来,由于全球油气资源供需矛盾加剧,页岩气等非常规天然气的勘探开发受到各国广泛关注与高度重视;2009年,美国页岩气产量更是从2000年的122×108m3增至878×108m3[3],占当年天然气产量的15%,其主要的页岩气产区分布在appalachian、michigan、illinois、san juan和fort worth等盆地。

据美国能源信息署(eia)预测,在未来的20多年内,页岩气产量还会继续大幅上涨,到2035年页岩气产量将占到美国天然气总产量的24.3%[4]。

1.2 中国页岩气勘探研究现状目前,我国页岩气研究仍处于探索和起步阶段,要达到商业开发,仍需要一定的时间。

与美国相比,中国主要盆地和地区的页岩气资源总量与美国大致相当,经济价值巨大。

张金川等(2008)学者结合美国页岩气勘探研究成果以及我国页岩气成藏机理研究认识分析认为,中国页岩气发育空间广泛,陆区的页岩气分布在区域上可划分为南方(包括四川盆地等)、华北(包括鄂尔多斯、南华北及渤海湾等盆地)和西北(包括塔里木、准噶尔等盆地)三大区域,其中,中、古生界地层是主体富集层位也是重点研究层系[5]。

国内四川盆地、鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地、松辽盆地、江汉盆地、吐哈盆地、塔里木盆地、准噶尔盆地等均有页岩气成藏的地质条件,勘探潜力巨大。

2 鄂尔多斯盆地页岩气勘探研究现状鄂尔多斯盆地是中国内陆的第二大沉积盆地,面积约25×104km2,属于稳定的克拉通盆地。

盆地内地层平缓、接触整合、构造稳定,且无断层对气藏起破坏作用,有利于天然气的生成与聚集。

勘探实践表明,鄂尔多斯盆地天然气资源丰富,自20世纪50年代以来已先后在多个地区和层系发现了天然气。

鄂尔多斯盆地自下而上主要发育有2套富有机质泥页岩层系:上古生界石炭系—二叠系海陆过渡相至陆相沉积的煤系源岩,以及中生界三叠系延长组的湖相暗色泥页岩层。

其中,三叠系延长组富含有机质的泥页岩分布广泛,厚度大、有机质丰度高、深度和演化程度适中、生烃能力强、并且在钻井过程中,气测显示活跃、裂缝发育,页岩气勘探开发潜力巨大,已受到广泛关注[6]。

但是,随着美国页岩气勘探开发改变了世界能源的格局,我国对页岩气的勘探研究已经在全面起步,全国各个盆地也都在加大勘探开发力度,所以在鄂尔多斯盆地,除了三叠系之外,上古生界石炭—二叠系也应作为页岩气勘探研究的主力层系之一。

实践证明,上古生界是天然气勘探的主力层系。

特别是90年代中期以来,上古生界天然气的勘探不断取得重大发现,相继发现了榆林、乌审旗、苏里格和镇川堡等一批大中型气藏(田)。

并且在盆地内发现了多种非常规天然气资源,包括煤层气、致密砂岩气、水溶气等,近年来,盆地内天然气勘探又不断取得新的突破,含气范围进一步扩大,预示着良好的天然气勘探开发前景,因此,在上古生界进行页岩气勘探研究有着重要的现实意义。

3 鄂尔多斯盆地上古生界富有机质泥页岩特征分析3.1 上古生界富有机质泥页岩分布特征鄂尔多斯盆地上古生界的煤系源岩(包括泥岩、煤)层位上主要分布于本溪组、太原组和山西组,平面上呈现“广覆型”分布,盆地东部和盆地西部厚度最大,盆地中部相对较薄,总体上分布比较稳定[7]。

其中,暗色泥岩厚度整体介于20～100m之间,盆地东部神木—榆林—安塞—高桥以东暗色泥岩整体厚度大于60m,盆地西部暗色泥岩高值主要分布在乌海—定边—环县以西,整体厚度大于60m。

盆地中部暗色泥岩厚度相对较薄,多数介于30～50m之间。

就目前的资料来看,鄂尔多斯盆地上古生界石炭—二叠系地层埋深主要分布在1000～3500m之间,而煤系源岩发育的山西组—本溪组地层埋深平均在2500～3000m之间,总体上与美国fort worth盆地生产层位埋深较接近,在盆地内进行页岩气的开发具有一定的可行性。

3.2上古生界富有机质泥页岩地化特征目前,页岩气地化研究评价参数主要包括总有机碳含量,有机质类型和成熟度等。

3.2.1 有机质丰度与类型总有机碳含量(toc)是烃源岩丰度评价的重要指标,也是衡量生烃强度和生烃量的重要参数。

其含量的高低直接影响着页岩含气量的大小。

一般有机质丰度越高页岩气含量越大。

根据北美的实践经验认为具有商业价值的页岩气藏有机碳含量下限应大于2%[8]。

研究表明,上古生界暗色泥页岩有机碳含量在0.05%～23.38%之间,平均2.25%～3.33%,地区间差异不大,有机质丰度都相对较高。

泥岩的有机质类型主要为腐殖型,干酪根碳同位素分布于-22.4‰～-26.4‰之间[9]。

3.2.2 成熟度热成熟度反映有机质是否已进入成熟阶段,成熟度高低与生气量有着直接的关系。

勘探实践结果显示,目前美国已发现的具有商业价值的页岩气藏成熟度ro一般均大于1.1%。

根据镜质体反射率分布特征来看,盆地大部分地区已进入高成熟阶段,ro＞1.3%[9]。

其中,有机质成熟度以盆地南部最高ro＞2.0%,并向边缘呈环带状降低。

总体来看,上古生界暗色泥页岩有机质丰度高、热演化程度高、生气能力强,为古生界气藏的形成提供了充足的气源。

4 结论与认识(1)鄂尔多斯盆地虽然为陆相沉积盆地,但同样具备页岩气成藏条件,并在盆地中发现了煤层气以及致密砂岩气等多种非常规资源,所以在鄂尔多斯盆地进行页岩气的勘探与研究具有一定的现实意义,并可以进一步推动鄂尔多斯盆地多种类型天然气共同开采的实现。

(2)鄂尔多斯盆地上古生界天然气资源丰富,富有机质泥页岩分布广泛,虽然单层厚度相对较薄,但有机质丰度高(toc＞2%),热演化程度高(ro＞1.3%,已普遍达到成熟至高成熟阶段)、生气能力强,具有进一步勘探的潜力。

鄂尔多斯盆地或许将会成为陆相页岩气勘探的重要突破口。

参考文献[1] 张焕芝,何艳青.全球页岩气资源潜力及开发现状[j].石油科技论坛,2010.[2] 赵靖舟,方朝强,张洁,等.由北美页岩气勘探开发看我国页岩气选区评价[j].西安石油大学学报(自然科学版),2011,26(2):1-7.[3] kuuskraa a v．worldwide gas shales and unconventional gas:a status report,jaf29176[r]．advanced resources international,inc,2009:26．[4] newell,r. annual energy outlook 2010[r]. washington,dc: u.s. energy information administration, 2009-12-14.[5] 张金川,徐波,聂海宽,等.中国天然气勘探的两个重要领域[j].天然气工业,2007,27(11):1-6.[6] 徐士林,包书景.鄂尔多斯盆地三叠系延长组页岩气形成条件及有利发育区预测[j]．天然气地球科学,2009,20(3):460-463．[7] 何自新.鄂尔多斯盆地演化与油气[m].石油工业出版社,2003.[8] 蒋裕强,董大忠,漆麒,等.页岩气储层的基本特征及其评价.天然气工业,2010,30(10):7-12．[9] 刘新社,席胜利,付金华,等.鄂尔多斯盆地上古生界天然气生成[j]．天然气工业,2000,20(6):19-23.①作者简介:张洁(1986年—)女,汉族,籍贯陕西延川,硕士,主要从事油气成藏地质学研究。