王社教 李登華 李建忠 董大忠 張文正 馬軍

1.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院 2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司勘探開發(fā)研究院

鄂爾多斯盆地頁(yè)巖氣勘探潛力分析

王社教1李登華1李建忠1董大忠1張文正2馬軍2

1.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院 2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司勘探開發(fā)研究院

鄂爾多斯盆地為大型富油氣疊合盆地，發(fā)育奧陶系海相、石炭—二疊系海陸過(guò)渡相和三疊系湖相等多套頁(yè)巖層系，具備頁(yè)巖氣形成的基本地質(zhì)條件。為弄清該盆地頁(yè)巖氣的勘探潛力，通過(guò)野外地質(zhì)勘查、巖心觀察、老井資料復(fù)查，結(jié)合有機(jī)地球化學(xué)和巖石學(xué)分析、含氣量測(cè)試、等溫吸附曲線測(cè)定等實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)其頁(yè)巖氣勘探潛力進(jìn)行了初步評(píng)價(jià)。結(jié)論認(rèn)為：①該區(qū)中奧陶統(tǒng)平?jīng)鼋M頁(yè)巖分布范圍和厚度較大，已進(jìn)入大量生氣階段，但有機(jī)質(zhì)豐度偏低，不利于頁(yè)巖氣成藏；②上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段頁(yè)巖分布范圍較廣，厚度介于15～40m，有機(jī)質(zhì)豐度很高，處于大量生油階段，頁(yè)巖氣主要為熱成因的伴生氣，成藏條件較致密油要差；③石炭—二疊系頁(yè)巖分布范圍廣，厚度介于50～150m，有機(jī)質(zhì)豐度較高，處于大量生氣階段，含氣量介于0.21×108～1.0×108m3／t，頁(yè)巖氣勘探潛力最大。

鄂爾多斯盆地 頁(yè)巖氣 勘探潛力 含氣量 海相地層 海陸過(guò)渡相地層 湖相地層

全球頁(yè)巖氣資源非常豐富。1997年Hans－Holger Rogner等預(yù)測(cè)全球頁(yè)巖氣資源總量約456×1012m3，相當(dāng)于煤層氣和致密砂巖氣資源量的總和［1］。2011年，美國(guó)能源信息署（EIA）估算全球頁(yè)巖氣技術(shù)可采資源量為187.4×1012m3，其中美國(guó)為24.4× 1012m3，中國(guó)為36.1×1012m3［2］。美國(guó)1821年開始頁(yè)巖氣勘探，但規(guī)模化開發(fā)和產(chǎn)量快速增長(zhǎng)始于2003年應(yīng)用水平井鉆井技術(shù)，2010年年產(chǎn)量已接近1 500 ×108m3，約占其天然氣總產(chǎn)量的23%［3］，分析北美頁(yè)巖氣成藏地質(zhì)條件，主要表現(xiàn)為黑色頁(yè)巖的有機(jī)碳含量（TOC）不小于2.00%，有機(jī)質(zhì)成熟度（Ro）介于1.1%～3.5%，頁(yè)巖單層厚度逾15m，脆性礦物（石英、斜長(zhǎng)石）含量大于40%，黏土含量小于40%，處于斜坡或凹陷區(qū)，保存條件較好等［4－6］。

2010年，我國(guó)在四川盆地南部率先實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣突破，威201等多口井在下寒武統(tǒng)筇竹寺組和下志留統(tǒng)龍馬溪組海相頁(yè)巖地層獲得工業(yè)氣流。其后，在四川盆地中部的元壩9井下侏羅統(tǒng)自流井組湖相泥頁(yè)巖層段也獲得工業(yè)氣流。

鄂爾多斯盆地是我國(guó)重要的含油氣盆地，古生界和中生界發(fā)育多套頁(yè)巖，其中奧陶系平?jīng)鼋M，石炭—二疊系本溪組、太原組和山西組，上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段等3套頁(yè)巖最有可能形成頁(yè)巖氣藏。筆者將重點(diǎn)針對(duì)上述3套頁(yè)巖形成的沉積背景、空間展布、有機(jī)地球化學(xué)特征、礦物組成等進(jìn)行分析，進(jìn)而評(píng)價(jià)其頁(yè)巖氣勘探開發(fā)潛力。

1 頁(yè)巖氣形成的區(qū)域地質(zhì)條件

1.1 沉積背景

鄂爾多斯盆地是典型的疊合盆地，太古宙和元古宙結(jié)晶基底的構(gòu)造形態(tài)控制著沉積蓋層及區(qū)域構(gòu)造形態(tài)，自下而上沉積了中上元古界、古生界和中新生界地層。盆地經(jīng)歷了中晚元古代坳拉谷、早古生代淺海臺(tái)地、晚古生代近海平原、中生代內(nèi)陸湖盆和新生代周邊斷陷等5個(gè)演化階段。

早古生代陸表海盆地沉積了寒武紀(jì)—中奧陶世碳酸鹽巖，中奧陶世后陸表海消失。中石炭世盆地西緣的賀蘭裂谷部位沉降最大，晚石炭世到二疊紀(jì)廣泛沉積了煤系地層。早三疊世末鄂爾多斯地塊東升西降，盆地雛形出現(xiàn)，至三疊世末，盆地定型，沉積了三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)陸相含煤巖系。從古生代海相、海陸交互相到中生代的陸相，形成了盆地最主要的3套黑色頁(yè)巖，即奧陶系平?jīng)鲰?yè)巖、石炭—二疊系含煤煤系頁(yè)巖、三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段頁(yè)巖。

1.2 頁(yè)巖地層分布

1.2.1 下古生界海相頁(yè)巖

古生界頁(yè)巖主要分布在中奧陶統(tǒng)平?jīng)鼋M中下部［7］。平?jīng)鼋M主要分布在盆地西南部，厚度介于50～350m，埋深介于2 800～4 000m，并由盆地內(nèi)側(cè)向外逐漸增厚。巖性包括頁(yè)巖、灰質(zhì)泥巖、含灰泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r等。鄂爾多斯盆地西緣的伊27井、任3井、劉慶7井、苦深1井、環(huán)14井和南緣的永參1井、淳探1井等鉆井資料，以及該盆地西緣桌子山、石板溝、太統(tǒng)山、橋頭、銀洞官莊、隴縣龍門洞和南緣耀縣桃曲坡等露頭剖面資料，證實(shí)了平?jīng)鼋M深灰—灰黑色含筆石頁(yè)巖廣泛分布，是該組地層中最優(yōu)質(zhì)的烴源巖。頁(yè)巖平均厚度介于80～100m，最厚在環(huán)14井（逾200 m），盆地西緣北部較薄，一般厚度介于20～50m；盆地南緣地區(qū)平均厚度為35m［8］。

1.2.2 上古生界海陸過(guò)渡相頁(yè)巖

該套頁(yè)巖屬含煤層系，具廣覆型沉積特點(diǎn)。主要發(fā)育層位為中石炭統(tǒng)本溪組、下二疊統(tǒng)太原組和山西組，分布面積大，厚度中等，有機(jī)質(zhì)豐度較高，埋深介于2 000～3 500m。由煤層、頁(yè)巖和含泥的生物灰?guī)r構(gòu)成，呈東西部厚、中部薄而穩(wěn)定的特點(diǎn)。東西部黑色頁(yè)巖累計(jì)厚度介于100～150m，煤層厚2～6m，石灰?guī)r厚度介于16～28m；中部黑色頁(yè)巖厚度介于50～80m，煤層厚度介于4～8m，石灰?guī)r厚度介于5～12m。受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)抬升影響，該套頁(yè)巖在盆地中東部保存較好。

1.2.3 中生界湖相頁(yè)巖

鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段（以下簡(jiǎn)稱長(zhǎng)7段）以深湖—半深湖相頁(yè)巖為主，富含有機(jī)質(zhì)，沉積連續(xù)、穩(wěn)定，分布范圍廣，埋深介于1 500～2 500m。北至鹽池、定邊，西至鎮(zhèn)原，南至銅川，東至志丹—富縣的廣大區(qū)域，以黃51—耿73—白31—城65—莊53—寧47—廟37井一線為沉積中心，厚度超過(guò)35m。白31井、里65井附近該套頁(yè)巖厚度達(dá)到40m。該套頁(yè)巖連續(xù)厚度超過(guò)15m的區(qū)域分布在姬塬、白豹、華池、慶陽(yáng)、正寧、宜君等地區(qū)。

2 頁(yè)巖有機(jī)地球化學(xué)特征

2.1 有機(jī)質(zhì)豐度

平?jīng)鼋M頁(yè)巖有機(jī)碳含量不高。巖心樣品的平均有機(jī)碳含量為0.58%，最大為1.20%；露頭樣品的平均值為0.37%，最大為1.76%［8］，達(dá)不到頁(yè)巖氣有利區(qū)帶的最低標(biāo)準(zhǔn)。

本溪組、太原組和山西組TOC較高（圖1），一般介于1.00%～5.00%，其中本溪組TOC最高，峰值在2.00%～5.00%。本溪組、太原組和山西組二段3套頁(yè)巖TOC平均值分別為2.79%、2.68%和2.93%。

長(zhǎng)7段頁(yè)巖TOC很高（圖2），主要分布于6.00%～14.00%之間，最高可超過(guò)26.00%。殘留氯仿瀝青“A”含量大都介于0.70%～1.00%。熱解生烴潛量主要介于10～60mg／g，最高逾100mg／g。

圖1 上古生界頁(yè)巖TOC直方圖

圖2 上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段頁(yè)巖TOC頻率分布圖

2.2 有機(jī)質(zhì)類型

平?jīng)鼋M頁(yè)巖最明顯的特征是沒(méi)有鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組，具有典型的海相烴源巖有機(jī)質(zhì)顯微組分特征。腐泥組以藻類體和瀝青質(zhì)體為主，干酪根類型為腐泥型—偏腐泥混合型［8］。

上古生界有機(jī)質(zhì)類型腐泥型—腐殖型均有分布。二疊系暗色泥巖中腐泥組及藻類含量變化較大，平均含量為71.30%，最高可達(dá)99.40%，最低僅為7.40%，殼質(zhì)組含量較少（0.20%～3.70%），屬腐泥型—混合型；鏡質(zhì)組含量變化較大，平均含量達(dá)47.08%，最高含量可達(dá)92.40%，最低含量為0.60%；惰性組含量為4.20%，干酪根類型較好，為偏腐殖混合型—腐殖型。

長(zhǎng)7段頁(yè)巖干酪根的鏡下觀察，以無(wú)定形類脂體為主，見有少量的刺球藻和孢子，成分單一。透射光下呈棕褐色、淡黃色，紫外光和藍(lán)光激發(fā)下呈亮黃色、棕褐色熒光。頁(yè)巖巖石光片在紫外光激發(fā)下，清晰可見沿層理分布的細(xì)條狀發(fā)亮黃色熒光的類脂體，而且十分發(fā)育，并清晰可見分散狀和條帶狀黃鐵礦。因此，長(zhǎng)7段頁(yè)巖干酪根的前身物主要為湖生低等生物和藻類等。頁(yè)巖干酪根鏡鑒結(jié)果表明，干酪根顯微組分以腐泥組為主，鏡質(zhì)組＋惰質(zhì)組含量很低，只有個(gè)別樣品含量較高，殼質(zhì)組含量很低，為腐泥型干酪根。

2.3 成熟度

平?jīng)鼋M頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)成熟度處于生烴高峰—高成熟階段，Ro介于0.7%～2.6%，南緣耀縣到隴縣以生氣為主，平?jīng)鍪泻铜h(huán)縣地區(qū)正處于生油窗范圍。環(huán)14井至平?jīng)鲆痪€以西地區(qū)Ro＜0.7%，為低成熟。西緣中北部均進(jìn)入成熟、高成熟階段。因此，平?jīng)鼋M頁(yè)巖在局部地區(qū)成熟度較低，大部分達(dá)到了高成熟演化階段［8］。

鄂爾多斯盆地上古生界地層的Ro集中在1.1%～2.5%，大部分處于高成熟階段，其Ro等值線圖顯示出（圖3），慶城—宜川一帶熱演化程度最高，Ro達(dá)到3.0%；烏審旗一帶Ro約為2.0%，鄂托克旗地區(qū)局部Ro最高達(dá)3.0%。除東北部杭錦旗—鄂爾多斯—府谷一線以外、東南部大荔向外、西南部固原以西等盆地邊緣地區(qū)，上古生界地層絕大部分地區(qū)Ro均超過(guò)1.1%，達(dá)到了形成頁(yè)巖氣藏的成熟度標(biāo)準(zhǔn)。其中榆林地區(qū)Ro介于1.1%～2.5%，處于有利于生成頁(yè)巖氣的成熟度范圍內(nèi)。

圖3 上古生界有機(jī)質(zhì)成熟度等值線圖

鄂爾多斯盆地環(huán)14井山西組頁(yè)巖和任5井太原組頁(yè)巖的熱模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明（圖4）：Ro＜0.7%時(shí)，幾乎沒(méi)有氣態(tài)烴產(chǎn)出；Ro介于0.7%～1.1%時(shí)，液態(tài)烴產(chǎn)率隨Ro增大迅速下降，而氣態(tài)烴產(chǎn)率則迅速增大，但產(chǎn)率數(shù)值還很??；Ro＞1.1%時(shí)，液態(tài)烴產(chǎn)率隨Ro增大緩慢下降，而氣態(tài)烴產(chǎn)率隨Ro增大迅速增大；Ro為2.5%時(shí)的氣態(tài)烴產(chǎn)率達(dá)到110m3／t（有機(jī)碳）。從該區(qū)上古生界頁(yè)巖的Ro大都超過(guò)1.1%可見，上古生界頁(yè)巖以生成氣態(tài)烴為主，僅有少量液態(tài)烴。

長(zhǎng)7段頁(yè)巖Ro主要集中在0.7%～1.0%，總體處于大量生油階段。成熟度最高值分布在吳起—志丹—白豹一帶，Ro超過(guò)1.0%。以吳起—志丹—白豹為中心，向盆地四周成熟度遞減，西南至鎮(zhèn)原—長(zhǎng)武一帶Ro降至0.7%，東北至靖邊—安塞一帶Ro降至0.7%，裂縫發(fā)育，鉆井氣測(cè)異?；钴S，總體不利于頁(yè)巖氣成藏，但有利于致密油成藏。

圖4 上古生界頁(yè)巖熱模擬產(chǎn)烴率圖

致密油是指產(chǎn)自泥頁(yè)巖或其夾持的滲透率小于1 mD的致密巖層中的石油，它與致密砂巖氣、煤層氣、頁(yè)巖氣、油砂、天然氣水合物等都屬于非常規(guī)連續(xù)型油氣資源［9］。其開采工藝與頁(yè)巖氣類似，規(guī)模開發(fā)需要水平井和大型水力分級(jí)壓裂等特殊技術(shù)。致密油儲(chǔ)層包括致密砂巖、碳酸鹽巖、火山巖、泥頁(yè)巖等。目前北美已發(fā)現(xiàn)Williston、Gulf coast、Denver－Julesburg和Fort Worth等近20個(gè)致密油盆地，Bakken、Eagle Ford、Niobrara和Barnett等多套產(chǎn)層，2010年美國(guó)致密油年產(chǎn)量已達(dá)1 375×104t［10］。鄂爾多斯盆地已有多口井在長(zhǎng)7段頁(yè)巖夾持的致密砂巖段或緊鄰長(zhǎng)7頁(yè)巖的致密砂巖中獲得工業(yè)油流。

鑒于平?jīng)鼋M頁(yè)巖TOC＜2.00%，達(dá)不到頁(yè)巖氣有利區(qū)帶的最低標(biāo)準(zhǔn)，故以下只針對(duì)石炭—二疊系海陸過(guò)渡相頁(yè)巖和長(zhǎng)7段湖相頁(yè)巖進(jìn)行分析。

3 頁(yè)巖巖石學(xué)特征

3.1 巖石組成

鄂爾多斯盆地下二疊統(tǒng)太原組、山西組和上三疊統(tǒng)長(zhǎng)7段頁(yè)巖出露廣泛，厚度較大。其中太原組、山西組石英含量較高，為46.51%～54.04%；黏土含量偏高，為43.61%～47.81%。山西省呂梁市柳林縣成家莊鎮(zhèn)太原組黑色頁(yè)巖野外露頭樣品X射線衍射全巖分析結(jié)果顯示：石英含量為54.04%，斜長(zhǎng)石含量為2.35%，黏土含量為43.61%。麻塔則溝下二疊統(tǒng)山西組中部黑色頁(yè)巖，石英含量為48.74%，斜長(zhǎng)石含量為2.28%，鉀長(zhǎng)石含量為1.17%，黏土含量為47.81%；底部石英含量為46.51%，斜長(zhǎng)石含量為2.33%，菱鐵礦含量為0.81%，黏土含量為44.87%，硬石膏含量為5.48%（圖5）。

長(zhǎng)7段野外露頭樣品脆性礦物石英與斜長(zhǎng)石含量高，黏土含量低。位于陜西省銅川市金鎖關(guān)鎮(zhèn)何家坊的長(zhǎng)7段黑色頁(yè)巖X射線衍射全巖分析結(jié)果顯示：石英含量為42.92%～47.18%，斜長(zhǎng)石含量為5.52%～9.06%，鉀長(zhǎng)石含量為6.07%～18.06%，黏土含量為24.41%～31.01%，方解石、鐵白云石、菱鐵礦含量沒(méi)有或很少。宜川三里灣露頭樣品石英含量比銅川金鎖關(guān)鎮(zhèn)何家坊野外露頭樣品低，但斜長(zhǎng)石含量要高得多，脆性礦物石英加斜長(zhǎng)石含量相當(dāng)，黏土含量也較低。里68井的巖心分析資料表明：石英含量為17.00%～23.00%，斜長(zhǎng)石含量為5.00%～10.00%，鉀長(zhǎng)石含量為6.00%～15.00%，黏土含量為20.00%～30.00%，方解石、鐵白云石、菱鐵礦含量沒(méi)有或較少（圖6）。巖心樣品除石英含量偏低外，其余礦物含量與露頭樣品接近。

綜上所述，長(zhǎng)7段頁(yè)巖內(nèi)脆性礦物（石英、斜長(zhǎng)石）富集，有利于產(chǎn)生微裂縫（天然或誘導(dǎo)裂縫）；太原組、山西組脆性礦物含量高，但黏土含量也高，儲(chǔ)層改造難度較大。

圖6 里68井長(zhǎng)7段頁(yè)巖X射線衍射全巖分析結(jié)果圖

3.2 黏土礦物

山西省呂梁市柳林縣成家莊鎮(zhèn)太原組野外露頭樣品X射線衍射黏土分析結(jié)果顯示：伊利石含量為38.08%，伊／蒙間層含量為27.00%，高嶺石含量為25.35%，綠泥石含量為9.57%。麻塔則溝山西組露頭樣品X射線衍射黏土礦物分析結(jié)果顯示：中部伊利石含量為42.55%，伊／蒙間層含量為14.19%，高嶺石含量為29.78%，綠泥石含量為13.47%，伊蒙間層比為20；底部伊利石含量為42.25%，伊／蒙間層含量為12.61%，高嶺石含量為34.40%，綠泥石含量為10.75%，伊蒙間層比小于10（圖7）。

長(zhǎng)7段頁(yè)巖分布穩(wěn)定，可對(duì)比性強(qiáng)。巖心樣品X射線衍射黏土礦物分析結(jié)果顯示：伊利石含量為38.05%～66.10%，伊／蒙間層含量為1.00%～25.00%，高嶺石含量為5.15%～27.03%，綠泥石含量為7.18%～32.37%（圖7）。巖心及野外露頭觀察表明，長(zhǎng)7段頁(yè)巖外觀呈黑色，質(zhì)純，偶見介形蟲、魚類化石及星點(diǎn)狀黃鐵礦，并可見到泥包砂等深水沉積構(gòu)造，深湖—半深湖相沉積特征明顯。同時(shí)，頁(yè)巖段中普遍夾有薄層凝灰?guī)r和砂質(zhì)頁(yè)巖，反映了湖盆的輕微震蕩和古氣候環(huán)境的變化。

4 頁(yè)巖含氣性

4.1 含氣量

含氣量是評(píng)價(jià)頁(yè)巖含氣性的最重要指標(biāo)。由于頁(yè)巖氣勘探在鄂爾多斯盆地尚處于探索階段，在石炭—二疊系泥頁(yè)巖段很難設(shè)計(jì)取心，因此2010年筆者在蘇373和米35井砂巖段的取心過(guò)程中，挑選了其中夾持的泥頁(yè)巖段進(jìn)行含氣量分析，雖然不能完全代表石炭—二疊系泥頁(yè)巖段的真實(shí)含氣量，但也具有一定的參考價(jià)值。

圖7 長(zhǎng)7段頁(yè)巖X射線衍射黏土礦物分析結(jié)果圖

蘇373井山西組含氣量介于0.18～0.52m3／t，米35井山西組含氣量介于0.21～1.08m3／t，本溪組含氣量介于0.45～0.74m3／t。通過(guò)對(duì)蘇373、米35井石炭—二疊系密閉取心的頁(yè)巖巖心分析（表1、2），初步得出以下結(jié)論：純泥巖含氣量高于砂質(zhì)泥巖和粉砂質(zhì)泥巖；碳質(zhì)泥巖雖TOC高，但含氣量并不高；同一巖性，一般TOC與含氣量成正比。此外，干燥無(wú)灰基樣品的甲烷含量遠(yuǎn)高于空氣干燥基樣品，說(shuō)明干酪根吸附甲烷能力遠(yuǎn)高于頁(yè)巖基質(zhì)。

表1 蘇373井含氣量測(cè)試結(jié)果表

表2 米35井含氣量測(cè)試結(jié)果表

4.2 等溫吸附曲線

等溫吸附曲線顯示頁(yè)巖的最大吸附氣含量與壓力的關(guān)系，是衡量頁(yè)巖吸附天然氣能力的重要參數(shù)。由于目前國(guó)內(nèi)用于頁(yè)巖等溫測(cè)試的儀器極少，因此普遍采用煤層氣的測(cè)試設(shè)備。但此類設(shè)備存在一個(gè)較大缺陷，就是煤層氣的開采深度一般淺于1 000m，其模擬壓力最高為12MPa，而頁(yè)巖氣的商業(yè)開采深度一般介于1 500～4 000m，其地層原始?jí)毫?5～80MPa。如美國(guó)東得克薩斯盆地的Haynesville頁(yè)巖的埋藏深度介于3 200～4 100m，壓力系數(shù)約1.9，地層原始?jí)毫?1～79MPa［11］。雖然如此，低壓等溫吸附的測(cè)試還是能夠反映頁(yè)巖的儲(chǔ)氣性能。

分析蘇373井3個(gè)樣品的等溫吸附曲線（圖8）可知：砂質(zhì)泥巖比碳質(zhì)泥巖的甲烷吸附能力強(qiáng)，而同種巖性，TOC與甲烷吸附能力成正比，如TOC為0.63%的樣品在壓力為6MPa時(shí)，甲烷吸附能力為0.23g／cm3，壓力增加到12MPa時(shí)，甲烷吸附能力增至0.34 g／cm3。

圖8 蘇373井山西組3個(gè)樣品的等溫吸附曲線圖

5 頁(yè)巖氣勘探潛力分析

鄂爾多斯盆地中奧陶統(tǒng)平?jīng)鼋M海相頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度不高，TOC平均為0.37%～0.58%；有機(jī)質(zhì)類型好，為腐泥型—混合型；成熟度差異明顯，Ro為0.6%～2.8%。據(jù)筆者在盆地西緣平?jīng)鍪泻碗]縣野外地質(zhì)露頭觀察，平?jīng)鼋M頁(yè)巖頁(yè)理發(fā)育，與薄層石灰?guī)r互層，顏色多為灰—灰綠色，筆石化石不是很豐富。與上揚(yáng)子地區(qū)高TOC、連續(xù)厚度大、顏色多為黑色的海相下寒武統(tǒng)筇竹寺組和下志留統(tǒng)龍馬溪組頁(yè)巖無(wú)法相提并論。初步評(píng)價(jià)認(rèn)為該套頁(yè)巖的頁(yè)巖氣勘探潛力不大。

石炭—二疊系本溪組、太原和山西組頁(yè)巖為與煤系相伴生的海陸過(guò)渡相頁(yè)巖，TOC高，平均為2.70%，厚度大，平均介于60～100m，有機(jī)質(zhì)類型多為混合型—腐殖型，目前正進(jìn)入大量生氣階段。鄂爾多斯盆地發(fā)現(xiàn)的蘇里格大氣田，其氣源就來(lái)自該套頁(yè)巖層系。頁(yè)巖礦物組成表明，頁(yè)巖脆性礦物（石英、斜長(zhǎng)石）富集，有利于產(chǎn)生微裂縫（天然或誘導(dǎo)裂縫）及頁(yè)巖氣藏開發(fā)。結(jié)合頁(yè)巖沉積分布、有機(jī)地化特征及埋深淺于3 500m的特點(diǎn)，在銀川—定邊—靖邊—榆林—子長(zhǎng)—離石一帶的山西組以及盆地的西北、東北地區(qū)高有機(jī)質(zhì)豐度的上古生界海陸過(guò)渡相頁(yè)巖具備形成頁(yè)巖氣藏的潛力［12］。

上三疊統(tǒng)長(zhǎng)7段湖相頁(yè)巖埋深較淺，分布面積較廣，有機(jī)質(zhì)豐富，但成熟度不高。黑色頁(yè)巖的分布面積約1.5×104km2，連續(xù)厚度超過(guò)15m的頁(yè)巖分布在姬塬、白豹、華池、慶陽(yáng)、正寧和宜君的廣大區(qū)域內(nèi)，TOC＞2.00%，最大埋深達(dá)2 600m，埋深小于600m的地區(qū)位于盆地東南部黃陵—宜君—旬邑一帶。該套頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)成熟度偏低，目前處于生油窗內(nèi)，尚未達(dá)到大規(guī)模生氣的階段，盆地內(nèi)延長(zhǎng)組發(fā)現(xiàn)油藏的油源大多來(lái)自長(zhǎng)7段頁(yè)巖［13］。據(jù)最新報(bào)道，通過(guò)對(duì)長(zhǎng)7段頁(yè)巖進(jìn)行小型測(cè)試壓裂試驗(yàn)，延長(zhǎng)石油集團(tuán)在鄂爾多斯盆地東部鉆探的柳評(píng)177井和新57井均獲天然氣并成功點(diǎn)火，說(shuō)明長(zhǎng)7段頁(yè)巖在目前成熟度條件下可以產(chǎn)氣，但分析認(rèn)為主要是熱解成因的原油伴生氣［14］，是否能形成規(guī)模產(chǎn)能，值得進(jìn)一步探索。頁(yè)巖氣可能的有利勘探區(qū)為定邊—華池—富縣—甘泉地區(qū)［15］。綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為長(zhǎng)7段頁(yè)巖具有形成頁(yè)巖氣和致密油的有利條件，但致密油勘探潛力更大。

6 結(jié)論

1）中奧陶統(tǒng)平?jīng)鼋M海相頁(yè)巖分布面積較大，厚度介于20～100m，干酪根類型為腐泥型—偏腐泥混合型，Ro介于0.7%～2.6%，但TOC＜2.00%，難以形成規(guī)模性頁(yè)巖氣藏。

2）石炭—二疊系海陸過(guò)渡相頁(yè)巖分布面積廣，厚度介于50～150m，干酪根類型為偏腐殖混合型—腐殖型，平均TOC介于2.68%～2.93%，Ro介于1.1%～2.5%，脆性礦物含量一般大于48.00%，黏土含量大于43.00%，含氣量介于0.21～1.08m3／t，較有利于頁(yè)巖氣成藏，是鄂爾多斯盆地最現(xiàn)實(shí)的頁(yè)巖氣勘探層系。

3）上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段湖相頁(yè)巖分布面積較廣，厚度介于15～40m，干酪根為腐泥型，TOC主體介于6.00%～14.00%，Ro介于0.7%～1.0%，具備形成頁(yè)巖氣和致密油的成藏條件，但致密油勘探前景更為廣闊。

4）同一巖性，一般有機(jī)質(zhì)豐度與吸附氣含量成正比；碳質(zhì)泥巖雖有機(jī)質(zhì)豐度高，但吸附甲烷能力偏低；干酪根吸附甲烷能力遠(yuǎn)高于頁(yè)巖基質(zhì)。

［1］ROGER H H.An assessment of world hydrocarbon resources［J］.Annual Review of Energy and Environment，1997，22：217－262.

［2］EIA.Compendium on world gas shale deposits［EB／OL］.（2011－03－11）http：∥www.eia.gov／reports.

［3］EIA.Shale gas is a global phenomenon［EB／OL］.（2011－03－11）http：∥www.eia.gov／reports.

［4］蒲泊伶，包書景，王毅，等.頁(yè)巖氣成藏條件分析——以美國(guó)頁(yè)巖氣盆地為例［J］.石油地質(zhì)與工程，2008，22（3）：33－36.

［5］張林曄，李政，朱日房.頁(yè)巖氣的形成與開發(fā)［J］.天然氣工業(yè)，2009，29（1）：124－128.

［6］李登華，李建忠，王社教，等.頁(yè)巖氣藏形成條件分析［J］.天然氣工業(yè)，2009，29（5）：22－26.

［7］王傳剛，王毅，許化政，等.論鄂爾多斯盆地下古生界烴源巖的成藏演化特征［J］.石油學(xué)報(bào)，2009，30（1）：38－45.

［8］孫宜樸，王傳剛，王毅，等.鄂爾多斯盆地中奧陶統(tǒng)平?jīng)鼋M烴源巖地球化學(xué)特征及勘探潛力［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2008，30（2）：162－168.

［9］鄒才能，董大忠，王社教，等.中國(guó)頁(yè)巖氣形成機(jī)理、地質(zhì)特征及資源潛力［J］.石油勘探與開發(fā)，2010，37（6）：641－653.

［10］EIA.Annual energy outlook 2011［EB／OL］.（2011－03－11）http：∥www.eia.gov／reports.

［11］U.S.Department of Energy.Modern shale gas development in the United States：aprimer［R］.Washington：U.S.Department of Energy，2009.

［12］聶海寬，張金川.頁(yè)巖氣藏分布地質(zhì)規(guī)律與特征［J］.中南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，41（2）：700－708.

［13］竇偉坦，侯明才，陳洪德，等.鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組油氣成藏條件及主控因素研究［J］.成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008，35（6）：686－692.

［14］徐士林，包書景.鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組頁(yè)巖氣形成條件及有利發(fā)育區(qū)預(yù)測(cè)［J］.天然氣地球科學(xué)，2009，20（3）：460－465.

［15］周文，蘇瑗，王付斌，等.鄂爾多斯盆地富縣區(qū)塊中生界頁(yè)巖氣成藏條件與勘探方向［J］.地質(zhì)勘探，2011，31（2）：29－33.

2011－11－02 編輯 居維清）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2011.12.006

Wang Shejiao，senior engineer，born in 1965，is mainly engaged in research of new energy resources like unconventional hydrocarbons and alterable energy sources.

Add：No.20，Xueyuan Rd.，Haidian District，Beijing 100083，P.R.China

Tel：＋86－10－8359 8479 E－mail：wsj＠petrochina.com.cn

Exploration potential of shale gas in the Ordos Basin

Wang Shejiao1，Li Denghua1，Li Jianzhong1，Dong Dazhong1，Zhang Wenzheng2，Ma Jun2
（1.Petroleum Exploration ＆Development Research Institute，PetroChina，Beijing100083，China；2.Research Institute of Petroleum Exploration ＆Development，Changqing Oilfield Company，PetroChina，Xi＇an，Shaanxi 710004，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME31，ISSUE12，pp.40－46，12／25／2011.（ISSN1000－0976；In Chinese）

The Ordos Basin is a large superimposed basin with abundant oil and gas，where multiple sets of shale sequences are well developed including the Ordovician marine facies，Carboniferous－Permian transition facies，and Triassic lacustrine facies，which provides basic geological conditions for shale gas formation.In order to make clear the exploration potential of shale gas in this basin，apreliminary evaluation is conducted through field geological surveying，core observation，and old－well data re－examination，in com－bination with organic geochemistry and rock analysis，gas content measurement，and isothermal adsorption curves.The following conclusions are presented herein.（1）In the Middle Ordovician Pingliang Formation，the shale rocks are distributed widely with great thickness；although a great volume of gas is at the generation stage there but the organic matter abundance is so low that shale gas pooling becomes difficult.（2）In the Yan－7of the Upper Triassic Yanchang Formation，shale rocks are also distributed widely with the thickness between 15and 40m；the organic matter abundance is quite high and a huge volume of oil is at the generation stage there；shale gas belongs to the associated thermogenic gas and its pooling condition is worse than that of the dense oil reservoirs.（3）Shale rocks in the Carboniferous－Permian formations are distributed widely with the thickness between 50and 150m；the organic matter abundance is rather high and a large volume of shale gas is at the stage of generation with the gas contents at 0.21－1.08m3／t，which reveals a great potential for shale gas exploration.

Ordos Basin，shale gas，exploration potential，gas content，marine stratum，transition formation，lacustrine facies

國(guó)家科技重大專項(xiàng)全球油氣資源評(píng)價(jià)研究項(xiàng)目（編號(hào)：2008E－0502）。

王社教，1965年生，高級(jí)工程師，博士；主要從事新能源包括非常規(guī)油氣和可再生能源的研究工作。地址：（100083）北京市海淀區(qū)學(xué)院路20號(hào)中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院資源規(guī)劃所。電話：（010）83598479，13910657887。E－mail：wsj＠petrochina.com.cn

王社教等.鄂爾多斯盆地頁(yè)巖氣勘探潛力分析.天然氣工業(yè)，2011，31（12）：40－46.

10.3787／j.issn.1000－0976.2011.12.006