楊鐿婷，張金川，王香增，曹金舟，唐 玄，王 龍，楊升宇

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院，北京 100083； 2.延長(zhǎng)石油集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075）

陸相頁(yè)巖氣的泥頁(yè)巖評(píng)價(jià)
——以延長(zhǎng)下寺灣區(qū)上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段為例

楊鐿婷1，張金川1，王香增2，曹金舟2，唐 玄1，王 龍1，楊升宇1

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院，北京 100083； 2.延長(zhǎng)石油集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075）

以鄂爾多斯盆地的延長(zhǎng)下寺灣區(qū)中生界延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段陸相泥頁(yè)巖為研究對(duì)象，在樣品實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和單井巖心觀察的基礎(chǔ)上，根據(jù)泥頁(yè)巖的發(fā)育與分布特點(diǎn)和有機(jī)地球化學(xué)特征對(duì)陸相頁(yè)巖氣的泥頁(yè)巖進(jìn)行評(píng)價(jià).結(jié)果表明：延長(zhǎng)下寺灣區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖主要為淺湖—深湖相沉積，泥頁(yè)巖累計(jì)厚度適宜，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以Ⅱ1為主，有機(jī)質(zhì)豐度較高，具備頁(yè)巖氣生成的物質(zhì)基礎(chǔ)，有機(jī)質(zhì)演化主要處于成熟階段.分析美國(guó)海相產(chǎn)氣頁(yè)巖與中國(guó)陸相產(chǎn)氣頁(yè)巖的綜合特征，長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖脆性礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于25%，有利于儲(chǔ)層的后期改造.相對(duì)美國(guó)儲(chǔ)層物性較好的頁(yè)巖，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)解析法測(cè)得的長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖含氣量較高（平均為4.5 m3/t），埋深適中，分布穩(wěn)定，具有勘探潛力和開(kāi)發(fā)前景.

陸相；泥頁(yè)巖；頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)；有機(jī)質(zhì)豐度；有機(jī)質(zhì)成熟度；有機(jī)質(zhì)類(lèi)型；鄂爾多斯盆地；下寺灣區(qū)；延長(zhǎng)組

0 引言

頁(yè)巖氣是美國(guó)目前已投入工業(yè)性勘探開(kāi)發(fā)的主要非常規(guī)天然氣聚集類(lèi)型之一，其年產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)、技術(shù)可采儲(chǔ)量迅速攀升[1-2].根據(jù)高級(jí)資源國(guó)際（ARI）的預(yù)測(cè)，美國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量預(yù)計(jì)到2020年將達(dá)到2 066×108m3[3].隨著人們對(duì)頁(yè)巖氣研究的高度重視，中國(guó)也加強(qiáng)了對(duì)頁(yè)巖氣的形成條件和成藏機(jī)理的研究[4-11]，并已取得成果，初步展示中國(guó)頁(yè)巖油氣勘探的巨大資源潛力[12-14].張金川等[15]對(duì)頁(yè)巖氣的富集類(lèi)型、形成機(jī)理、地質(zhì)特征與資源潛力進(jìn)行研究，認(rèn)為中國(guó)陸上廣泛發(fā)育海相、海陸過(guò)渡相、陸相三大套富有機(jī)質(zhì)黑色泥頁(yè)巖，具備形成頁(yè)巖氣的基本地質(zhì)條件，平面上以中國(guó)南方和西北地區(qū)最為有利（包括鄂爾多斯盆地及其周緣），剖面上以古生界資源量為最大，其次為中生界.徐士林等[16]對(duì)鄂爾多斯盆地相關(guān)頁(yè)巖氣進(jìn)行研究，認(rèn)為三疊系延長(zhǎng)組泥頁(yè)巖分布廣泛，并且泥頁(yè)巖厚度較大、有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高、熱演化適中、氣測(cè)顯示活躍、頁(yè)巖中裂縫發(fā)育，頁(yè)巖氣資源潛力較大，確定鄂爾多斯盆地南部地區(qū)為三疊系延長(zhǎng)組頁(yè)巖氣發(fā)育的有利區(qū)域.延長(zhǎng)油田股份有限公司成功地探索了中國(guó)第一個(gè)陸相頁(yè)巖氣勘探井 ，由于目前對(duì)于海相頁(yè)巖的相關(guān)研究較多[17-23]，如美國(guó)阿拉巴契亞盆地的上泥盆統(tǒng)Ohio頁(yè)巖、福特沃斯盆地的下石炭統(tǒng)Barnett頁(yè)巖、密執(zhí)安盆地的Antrim頁(yè)巖及伊利諾斯盆地的New Albany頁(yè)巖，而海外及中國(guó)南方海相已取得的頁(yè)巖氣研究成果難以直接借鑒.中國(guó)在陸相頁(yè)巖氣勘探生產(chǎn)過(guò)程中積累的油氣分布地質(zhì)規(guī)律和認(rèn)識(shí)仍然較少，因此，以延長(zhǎng)探區(qū)的典型地區(qū)和層位作為研究對(duì)象，探討陸相頁(yè)巖氣的泥頁(yè)巖評(píng)價(jià)，將有助于掌握中國(guó)陸相頁(yè)巖氣的分布特點(diǎn)和規(guī)律，以及陸相頁(yè)巖氣資源潛力，推動(dòng)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)程.

1 區(qū)域地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地地處華北克拉通西部，由于受濱太平洋構(gòu)造域和特提斯—喜馬拉雅構(gòu)造域地殼運(yùn)動(dòng)的影響，成為一個(gè)古生代穩(wěn)定沉降，中生代拗陷遷移，新生代周邊扭動(dòng)、斷陷的多旋回克拉通盆地，現(xiàn)今盆地的構(gòu)造形態(tài)總體為一東翼寬緩、西翼陡窄的不對(duì)稱(chēng)大向斜的南北向矩形盆地[24-25].盆地內(nèi)地層分布較為廣泛，太古界、元古界、古生界、中生界和新生界地層均有出露，古生界缺失泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)地層.延長(zhǎng)探區(qū)位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡東部，區(qū)域構(gòu)造為一平緩的西傾單斜，地層傾角小于1°，千米坡降為7～10 m，內(nèi)部構(gòu)造簡(jiǎn)單，局部具有差異壓實(shí)形成的低幅度鼻狀隆起，橫跨延安市的甘泉、寶塔、安塞、延長(zhǎng)、延川、子長(zhǎng)、宜川七縣區(qū)和榆林市的橫山、子洲兩縣，下寺灣區(qū)位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡中南部延長(zhǎng)探區(qū)內(nèi)，位置見(jiàn)圖1.

圖1 延長(zhǎng)下寺灣區(qū)位置

2 泥頁(yè)巖發(fā)育與分布

晚三疊世屬亞熱帶—溫帶過(guò)渡型氣候，鄂爾多斯盆地進(jìn)入大型內(nèi)陸差異盆地的形成和發(fā)展時(shí)期[26].通過(guò)巖性、沉積構(gòu)造、沉積序列、電性組合特征、野外露頭和粒度特征等方法，結(jié)合區(qū)域沉積背景、垂向沉積序列和沉積相共生組合關(guān)系，認(rèn)為上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組為一套陸相沉積，因湖盆四周發(fā)育有伊盟隆起、晉西撓褶帶、渭北隆起和西緣沖斷帶等古陸使得物源補(bǔ)給充足，上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組發(fā)育以河流和湖泊相為主的陸緣碎屑巖沉積，構(gòu)成一個(gè)河流—湖泊三角洲—湖沼相的沉積演化旋回[27-28].延長(zhǎng)期沉降中心分布于盆地東部的子長(zhǎng)—吳旗—富縣一帶，地層厚度超過(guò)1 000 m，湖盆水體經(jīng)歷由淺變深再變淺的過(guò)程，因而延長(zhǎng)組沉積經(jīng)歷完整的湖進(jìn)—湖退過(guò)程，其中長(zhǎng)10段至長(zhǎng)7段沉積期為湖進(jìn)期，而長(zhǎng)7段沉積期是最大湖進(jìn)期，發(fā)育以暗色泥巖、炭質(zhì)泥巖及油頁(yè)巖為主的穩(wěn)定湖相泥巖，成為延長(zhǎng)組最重要的生油層系，研究區(qū)所在位置長(zhǎng)7段主要為湖泊相沉積.

延長(zhǎng)下寺灣區(qū)的延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段沉積期，屬淺湖—深湖相沉積環(huán)境，受區(qū)域構(gòu)造背景影響，盆地基底整體下沉劇烈，湖盆發(fā)育達(dá)到鼎盛期，湖盆范圍明顯擴(kuò)大，并且繁殖大量的水生生物和浮游生物，發(fā)育巨厚的泥巖.研究區(qū)內(nèi)的長(zhǎng)7段（俗稱(chēng)“張家灘頁(yè)巖”）以大套灰黑色泥頁(yè)巖、油頁(yè)巖為主，間夾薄層粉—細(xì)粒砂巖，通過(guò)單井巖心觀察也顯示動(dòng)植物化石非常豐富（見(jiàn)圖2），厚度主要在70～120 m之間，累計(jì)泥巖厚度約為40 m，其單層泥巖厚度在3～25 m之間.由于湖盆沉降中心主要在研究區(qū)西南部，長(zhǎng)7段地層厚度呈由西南至東北方向減薄的趨勢(shì)（見(jiàn)圖3）.美國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)研究表明，頁(yè)巖氣富集的首要條件是具備足夠厚度的產(chǎn)氣泥頁(yè)巖，結(jié)合良好的有機(jī)地球化學(xué)、孔滲物性、裂縫發(fā)育程度和礦物組成等條件，共同控制泥頁(yè)巖的生氣量、儲(chǔ)集性能、含氣量和產(chǎn)率[29-30].

圖2 下寺灣區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖植物碳屑與動(dòng)物化石

圖3 下寺灣區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段厚度等值線

3 泥頁(yè)巖有機(jī)地球化學(xué)特征與分析

3.1 有機(jī)質(zhì)豐度

評(píng)價(jià)有機(jī)質(zhì)豐度的指標(biāo)為有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)w（TOC）、氯仿瀝青“A”質(zhì)量分?jǐn)?shù)w（氯仿瀝青“A”）和巖石熱解生烴潛量S1＋S2等.有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)是頁(yè)巖氣聚集最重要的控制因素之一，它控制著頁(yè)巖的物理化學(xué)性質(zhì)，包括顏色、密度、抗風(fēng)化能力和硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)等，并在一定程度上控制著頁(yè)巖彈性、裂縫發(fā)育程度和頁(yè)巖含氣量.

研究區(qū)內(nèi)長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖樣品實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果顯示，下寺灣區(qū)長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖的有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布范圍為0.49%～6.08%（見(jiàn)圖4），平均為2.74%，大部分樣品有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)2%（見(jiàn)圖5）.美國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)表明要獲得工業(yè)價(jià)值的頁(yè)巖氣藏，w（TOC）平均值應(yīng)大于2.00%～2.50%，可見(jiàn)延長(zhǎng)油氣區(qū)延長(zhǎng)組頁(yè)巖具備頁(yè)巖氣生成的物質(zhì)基礎(chǔ).w（TOC）不僅是衡量烴源巖生烴潛力的重要參數(shù)，而且有機(jī)質(zhì)可以作為吸附氣的核心載體，其大小直接影響吸附氣數(shù)量的變化[29]，且w（TOC）越高，其產(chǎn)氣能力越強(qiáng).因此，下寺灣區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖的吸附氣含氣量是比較高的，且具備一定的產(chǎn)氣能力.w（氯仿瀝青“A”）是指用氯仿從沉積巖（物）中溶解（抽提）出來(lái)的有機(jī)質(zhì)[31]，它能夠反映沉積巖中可溶有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù).根據(jù)測(cè)試結(jié)果，長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖的w（氯仿瀝青“A”）為0.03%～2.49%，平均為0.66%，超過(guò)50%的樣品w（氯仿瀝青“A”）大于0.50%（見(jiàn)圖5）；S1＋S2包括烴源巖中已經(jīng)生產(chǎn)的和潛在能生成的烴量之和，長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖的生烴潛量為0.26～14.02 mg/g，平均為7.14 mg/g（見(jiàn)圖5）.其中，Ro為鏡質(zhì)組反射率，tmax為熱解峰溫.

圖4 下寺灣區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度與成熟度指標(biāo)綜合剖面

圖5 下寺灣區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度指標(biāo)分布頻率

黃第藩對(duì)我國(guó)主要陸相含油氣盆地的有機(jī)質(zhì)豐度進(jìn)行總結(jié)[32]，在陸相淡水—半咸水沉積中，主力油源層的w（TOC）在1.0%以上，平均在1.2%～2.3%之間變化，w（氯仿瀝青“A”）在0.1%以上，平均在0.1%～0.3%之間變化.由圖4可以看出，研究區(qū)長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖的w（TOC）與w（氯仿瀝青“A”）大部分要高于陸相含油氣盆地的有機(jī)質(zhì)豐度的標(biāo)準(zhǔn)值，根據(jù)陸相烴源巖豐度評(píng)價(jià)指標(biāo)[33]，延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段為較好的源巖，可以為油氣的生成提供豐富的物質(zhì)基礎(chǔ).

3.2 有機(jī)質(zhì)類(lèi)型

烴源巖的優(yōu)劣與有機(jī)質(zhì)豐度和類(lèi)型有關(guān)，決定有機(jī)質(zhì)類(lèi)型的關(guān)鍵因素是其母質(zhì)來(lái)源，文中采用三類(lèi)四分法，將其分為腐泥型（Ⅰ）、腐植—腐泥型（Ⅱ1）、腐泥—腐植型（Ⅱ2）和腐植型（Ⅲ）.腐泥型干酪根主要來(lái)自低等水生生物、浮游生物和藻類(lèi)，富氫貧氧，生烴潛能高.腐植型干酪根主要來(lái)自高等植物，富含芳基結(jié)構(gòu)的木質(zhì)素、纖維素和丹寧，生烴潛能低，中間型干酪根是腐泥型和腐植型干酪根不同比例的混合[34].判別有機(jī)質(zhì)類(lèi)型的依據(jù)主要有干酪根鏡鑒、干酪根碳同位素組成及干酪根元素組成等.干酪根類(lèi)型可以影響氣體含量、賦存方式及氣體成分.

不同類(lèi)型的干酪根的顯微組分不同.腐泥組代表低等生物生源物質(zhì)，以藻類(lèi)體占優(yōu)勢(shì)；鏡質(zhì)組、殼質(zhì)組和惰性組是高等植物生源物質(zhì)，常見(jiàn)無(wú)結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體、鏡屑體、孢子體和殼屑體.烴源巖顯微組分中，殼質(zhì)組和腐泥組是有利于生烴的富氫組分，其數(shù)量和質(zhì)量對(duì)烴源巖的生烴潛力影響極大.通過(guò)干酪根鏡下鑒定，長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖顯微組分以腐泥組與殼質(zhì)組為主，部分樣品缺乏惰質(zhì)組（見(jiàn)圖6）.由圖6可以看出，利于生烴的富氫組分較為豐富，為油氣的生成提供主要的物質(zhì)基礎(chǔ)，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型為腐泥型—混合型.通過(guò)干酪根元素鑒定，由范氏圖同樣可以看出長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖具有以Ⅱ1型干酪根為主的特點(diǎn)（見(jiàn)圖7）.

圖6 下寺灣區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖顯微組分三角圖

圖7 下寺灣區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖干酪根H/C-O/C關(guān)系

3.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

油氣的生成經(jīng)過(guò)一系列的變化，需要依靠成熟度指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行衡量，只要是在演化過(guò)程中能夠體現(xiàn)出規(guī)律性變化的參數(shù)都可以成為成熟度指標(biāo).鏡質(zhì)組反射率（Ro）具有隨著熱演化程度的升高而穩(wěn)定增大的特點(diǎn)，且具有相對(duì)廣泛與穩(wěn)定的可比性，因此成為最為廣泛的成熟度指標(biāo).由圖4可以看出，下寺灣區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖的Ro主要分布在0.50%～1.50%之間，且隨著深度的增加鏡質(zhì)組反射率增大，根據(jù)有機(jī)質(zhì)成熟度劃分標(biāo)準(zhǔn)，長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖的Ro處于成熟階段.熱解峰溫（tmax）也是反映有機(jī)質(zhì)成熟度的主要參數(shù)之一，隨著有機(jī)質(zhì)成熟度的增高，熱解峰溫逐漸增大.一般情況下，熱解峰溫達(dá)到435℃，有機(jī)質(zhì)進(jìn)入生烴門(mén)限.延長(zhǎng)油氣區(qū)的延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段源巖熱解峰溫除個(gè)別樣品，多數(shù)介于440～480℃之間，表明已進(jìn)入生烴門(mén)限，且處于成熟階段（見(jiàn)圖4）.由于范式圖顯示不同類(lèi)型的干酪根有不同的熱演化軌跡，因此由圖7可以看出，延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖的Ro主要分布在0.45%～1.50%之間.

圖8 下寺灣地區(qū)LP-X井延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段ln（C1/C2）與ln（C2/C3）交會(huì)圖

美國(guó)頁(yè)巖氣勘探實(shí)踐表明，美國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)區(qū)的海相頁(yè)巖成熟度普遍大于1.30%，而鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)下寺灣區(qū)的陸相泥頁(yè)巖成熟度相對(duì)較低，平均為0.92%.根據(jù)對(duì)研究區(qū)現(xiàn)場(chǎng)解析的目的層頁(yè)巖氣組分碳同位素分析，其為原油伴生氣（見(jiàn)圖8），與源巖的演化程度也是相匹配的.由于干酪根類(lèi)型并不影響源巖層的產(chǎn)氣數(shù)量，有機(jī)質(zhì)豐度和熱成熟度才是決定源巖產(chǎn)氣能力的重要變量，若適當(dāng)?shù)臒岢墒於绕ヅ溥m宜的有機(jī)質(zhì)豐度使生氣作用處于最佳狀態(tài)，外加泥頁(yè)巖具有足夠的厚度和裂縫孔隙度，這些地區(qū)將成為勘探和開(kāi)采頁(yè)巖氣的有利遠(yuǎn)景區(qū).與海相地層相比，陸相頁(yè)巖在面積上規(guī)模相對(duì)較小，但研究區(qū)目的層的有機(jī)質(zhì)豐度與海相頁(yè)巖的相當(dāng)；由于研究區(qū)的陸相頁(yè)巖在構(gòu)造上后期改造弱，因此對(duì)于陸相頁(yè)巖氣的保存是一個(gè)有利條件；由于有機(jī)質(zhì)熱演化程度整體較海相低，主要處于生油窗內(nèi)，所以研究區(qū)頁(yè)巖中常出現(xiàn)油氣共存的現(xiàn)象，頁(yè)巖氣主要為熱解氣，多與石油伴生；加之研究區(qū)長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖具有較高的有機(jī)質(zhì)豐度，這為吸附氣含量提供可靠的保證，根據(jù)等溫吸附實(shí)驗(yàn)測(cè)得的泥頁(yè)巖最大含氣量結(jié)果顯示，最小的為1.62 m3/t，最大的為5.46 m3/t（見(jiàn)表1）.下寺灣區(qū)頁(yè)巖氣井壓裂后成功點(diǎn)火的事實(shí)證明該區(qū)具備頁(yè)巖氣的富集條件.

表1 下寺灣區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖樣品含氣量統(tǒng)計(jì)

4 陸相泥頁(yè)巖評(píng)價(jià)

頁(yè)巖氣在頁(yè)巖孔隙和天然裂縫中以游離方式存在，在干酪根和黏土顆粒表面上以吸附狀態(tài)存在，在干酪根和瀝青質(zhì)中甚至還可能以溶解狀態(tài)存在[35].頁(yè)巖氣做為一種自生自儲(chǔ)、以吸附作用為主的非常規(guī)天然氣，泥頁(yè)巖的源巖特征與儲(chǔ)層特征對(duì)頁(yè)巖氣的富集產(chǎn)生影響，而儲(chǔ)層特征中較高的脆性礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)與能夠成為有效儲(chǔ)集空間的裂縫發(fā)育程度是重要的影響因素.因此，也是Jarvie D等將石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)定義為確定頁(yè)巖脆性系數(shù)的主要因素[36]的重要原因.

美國(guó)海相產(chǎn)氣頁(yè)巖主要發(fā)育于前陸盆地（福特沃斯盆地與阿巴拉契亞盆地）和部分克拉通盆地（伊利諾斯盆地和密執(zhí)安盆地）的海相地層中，多為海相深水沉積與近海陸棚沉積，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以Ⅰ、Ⅱ?yàn)橹?，泥巖單層厚度大、分布范圍廣，有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)和熱演化程度較高，泥頁(yè)巖儲(chǔ)集物性較好、含氣量大，脆性礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)高（見(jiàn)圖9）.鄂爾多斯盆地下寺灣區(qū)的延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖與美國(guó)海相產(chǎn)氣頁(yè)巖相比，主要為淺湖—深湖沉積，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以Ⅱ1為主，有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)和泥巖累計(jì)厚度適宜，熱演化程度適中，分布穩(wěn)定（見(jiàn)圖8）.Wang F P篩選了含氣頁(yè)巖系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)，認(rèn)為頁(yè)巖儲(chǔ)層最小石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%，最優(yōu)為35%[37]，延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖儲(chǔ)集物性比美國(guó)海相頁(yè)巖稍差，但石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為35%，脆性礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，有利于儲(chǔ)層的后期改造.相對(duì)美國(guó)儲(chǔ)層物性較好的頁(yè)巖，延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖含氣量較高，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)解析法實(shí)驗(yàn)測(cè)得的含氣量平均為4.5 m3/t，超過(guò)1.0 m3/t工業(yè)開(kāi)采界限值.在氣測(cè)錄井過(guò)程中，下寺灣區(qū)單井的延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖段的氣測(cè)全烴曲線迅速上升，出現(xiàn)高值，平均約為3%（見(jiàn)圖10），說(shuō)明地層中所含烷烴組分含量較高.此外，研究區(qū)發(fā)育的延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段的泥頁(yè)巖相比美國(guó)海相產(chǎn)氣頁(yè)巖（見(jiàn)圖7），埋藏深度較為適中，通常隨著深度的增加，壓力與溫度的增大導(dǎo)致區(qū)域裂縫發(fā)育程度減弱，因此埋藏深度過(guò)深，在一定程度上不利于頁(yè)巖氣的開(kāi)采.

圖9 美國(guó)海相產(chǎn)氣頁(yè)巖與中國(guó)陸相產(chǎn)氣頁(yè)巖綜合特征對(duì)比

圖10 下寺灣區(qū)LP-Y井的延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段氣測(cè)全烴曲線

5 結(jié)論

（1）鄂爾多斯盆地下寺灣區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段沉積期，屬淺湖—深湖相沉積環(huán)境；巖性以大套灰黑色泥頁(yè)巖和油頁(yè)巖為主，間夾薄層粉—細(xì)粒砂巖，厚度主要在70～120 m之間，累計(jì)泥巖厚度約為60 m，其單層泥巖厚度主要在5～15 m之間；由于湖盆沉降中心主要在研究區(qū)西南部，長(zhǎng)7段地層厚度呈由西南至東北方向減薄的趨勢(shì).

（2）鄂爾多斯盆地下寺灣區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以Ⅱ1為主，平均有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.74%，平均氯仿瀝青“A”質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.66%；平均生烴潛量為7.14 mg/g，綜合各項(xiàng)指標(biāo)其有機(jī)質(zhì)豐度較高，有機(jī)質(zhì)演化階段主要處于成熟階段，具備頁(yè)巖氣生成的物質(zhì)基礎(chǔ).

（3）鄂爾多斯盆地下寺灣區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖與美國(guó)海相產(chǎn)氣頁(yè)巖相比，有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)和泥巖累計(jì)厚度適宜，熱演化程度適中，脆性礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于25%，有利于儲(chǔ)層的后期改造，現(xiàn)場(chǎng)解析法測(cè)得的含氣量較高（平均為4.5 m3/t）.此外，由于埋深適中，分布穩(wěn)定，具有勘探潛力和開(kāi)發(fā)前景.

[1]Curtis J B.Fractured shale-gas systems[J].AAPG Bulletin，2002，86（11）：1921-1938.

[2]Caldwell R.Unconventional resources：are they for real[J].Scotia Newsletter，2006（5）：1-2.

[3]Kuuskraa A V.Worldwide gas shales and unconventional gas：a status report，JAF29176[R].Advanced Resources International，Inc，2009：26.

[4]張金川，薛會(huì)，張德明，等.頁(yè)巖氣及其成藏機(jī)理[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2003，17（4）：466.

[5]張金川，金之鈞，袁明生.頁(yè)巖氣成藏機(jī)理和分布[J].天然氣工業(yè)，2004，24（7）：15-18.

[6]張金川，徐波，聶海寬，等.中國(guó)天然氣勘探的兩個(gè)重要領(lǐng)域[J].天然氣工業(yè)，2007，27（11）：1-6.

[7]陳更生，董大忠，王世謙，等.頁(yè)巖氣藏形成機(jī)理與富集規(guī)律[J].天然氣工業(yè)，2009，29（5）：17-21.

[8]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，2010，2（41）：700-708.

[9]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.

[10]梁超，姜在興，郭嶺，等.陸棚相黑色泥巖發(fā)育特征、沉積演化及頁(yè)巖氣勘探前景——以甕安永和剖面牛蹄塘組為例[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，35（6）：27-35.

[11]單衍勝，張金川，李曉光，等.遼河盆地東部凸起太原組頁(yè)巖氣聚集條件及有利區(qū)預(yù)測(cè)[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，36（1）：1-7.

[12]張金川，姜生玲，唐玄，等.我國(guó)頁(yè)巖氣富集類(lèi)型及資源特點(diǎn)[J].天然氣工業(yè)，2009，29（12）：109-117.

[13]張大偉.加速我國(guó)頁(yè)巖氣資源調(diào)查和勘探開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略構(gòu)想[J].石油與天然氣地質(zhì)，2010，2（31）：135-150.

[14]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(kāi)發(fā)，2010，37（6）：641-654.

[15]張金川，徐波，聶海寬，等.中國(guó)頁(yè)巖氣資源潛力[J].天然氣工業(yè)，2008，28（6）：136-140.

[16]徐士林，包書(shū)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.

[17]Carter K M，Harper J A，Schmid K W，et al.Unconventional natural gas resources in pennsylvania：the backstory of the modern marcellus shale play[J].Environmental Geosciences，2011，18（4）：217-257.

[18]Bowker K A.Barnett shale gas production，fort worth basin：issues and discussion[J].AAPG Bulletin，2007，91（4）：523-533.

[19]Zhao H，Givens N B，Curtis B.Thermal maturity of the barnett shale determined from well-log analysis[J].AAPG Bulletin，2007，91（4）：535-549.

[20]Loucks R G，Ruppel S C.Mississippian barnett shale：lithofacies and depositional setting of a deep-water shale-gas succession in the fort worth basin，texas[J].AAPG Bulletin，2007，91（4）：579-601.

[21]Martini A M，Walter L M，Ku T C W，et al.Microbial production and modification of gases in sedimentary basins：a geochemical case study from a devonian shale gas play，michigan basin[J].AAPG Bulletin，2003，87（8）：1355-1375.

[22]Martini A M，Walter L M，McIntosh J C.Identification of microbial and thermogenic gas components from upper devonian black shale cores，illinois and michigan basins[J].AAPG Bulletin，2008，92（3）：327-339.

[23]Dariusz Str?po，Maria Mastalerz，Arndt Schimmelmann，et al.Geochemical constraints on the origin and volume of gas in the new albany shale（devonian-mississippian），eastern Illinois basin[J].AAPG Bulletin，2010，94（11）：1713-1740.

[24]長(zhǎng)慶油田石油地質(zhì)志編寫(xiě)組.中國(guó)石油地質(zhì)志（卷十二）[M].北京：石油工業(yè)出版社，1992.

[25]楊俊杰，裴錫古.中國(guó)天然氣地質(zhì)學(xué)（卷四）：鄂爾多斯盆地[M].北京：石油工業(yè)出版社，1992：4-9.

[26]張潤(rùn)合，鄭興平，徐獻(xiàn)高，等.鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組四、五段泥巖生烴潛力評(píng)價(jià)[J].西安石油學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2003，18（2）：9-14.

[27]張福禮，黃舜興，楊昌貴，等.鄂爾多斯盆地天然氣地質(zhì)[M].北京：地質(zhì)出版社，1992：1-5.

[28]楊華，竇偉坦，劉顯陽(yáng)，等.鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)7沉積相分析[J].沉積學(xué)報(bào)，2010，28（2）：254-263.

[29]Bowker K A.Barnett Shale gas production，F(xiàn)ort worth Basin：Issues and discussion[J].AAPG Bulletin，2007，91（4）：523-533.

[30]Schmoker J W.Determination of organic matter content of appallachian devonian shales from gamma ray logs[J].AAPG Bulletin，1981，65（7）：1285-1298.

[31]李新景，胡素云，程克明.北美裂縫性頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的啟示[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，2007，34（4）：392-400.

[32]黃第藩.陸相有機(jī)質(zhì)演化與成烴機(jī)理[M].北京：石油工業(yè)出版社，1984：151-184.

[33]SY/T 5735-1995，陸相烴源巖地球化學(xué)評(píng)價(jià)方法[S].

[34]夏新宇，洪峰，趙林，等.鄂爾多斯盆地下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖有機(jī)相類(lèi)型及生烴潛力[J].沉積學(xué)報(bào)，1999，17（4）：638-643.

[35]蒲泊伶，包書(shū)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）：33-39.

[36]Jarvie D，Hill R J，Ruble T E，et al.Unconventional shale-gas systems：The mississippian barnett shale of north-central Texas as one model for thermogenic shale-gas assessment[J].AAPG Bulletin，2007，91（4）：475-499.

[37]Wang F P.Production fairway：speed rails in gas shale[R].Texas：Dallas，2008.

Source rock evaluation of continental shale gas：A case study of Chang 7 of Mesozoic Yanchang Formation in Xia Siwan area of Yanchang/2012，36（4）：10-17

YANG Yi-ting1，ZHANG Jin-chuan1，WANG Xiang-zeng2，CAO Jin-zhou2，TANG Xuan1，WANG Long1，YANG Sheng-yu1
（1.School of Energy Resources，China University of Geosciences（Beijing），Beijing 100083，China；2.Yanchang Petroleum （Group）CO.，LTD，Xi＇an，Shanxi 710075，China）

Based on a large number of samples experimental data analysis and core observation，the systemic evaluation of continental mudstone takes the Mesozoic continental mudstone of the Seven Member of Yanchang Formation in Xia Si-wan area of the Ordos Basin as the research object.And its research of development，distribution and organic geochemical characteristics are carried out.The mudstone of the Seven Member of Yanchang Formation organic material is mainly made up of shallow-deep lake sediments，its cumulative thickness of shale is suitable and organic matter is mainly type II 1.It possesses the material basis of shale gas generation，with higher organic matter abundance in addition to in the mature stage of organic matter evolution.According to the comprehensive correlation of characteristics between continental shale in China and marine shale in America，the mudstone of the Seven Member of Yanchang Formation is conducive to latter reconstruction of the reservoirs for the large quantities of brittle mineral content（more than 25%）.Compared with the layers with impressive reservoir properties in America，the mudstone of the Seven Member of Yanchang Formation has higher gas content（average value is 4.5 m3/t）.Moreover，appropriately buried depth and steady distribution contribute to exploration and development of shale gas.Consequently，the continental shale gas of the Seven Member of Yanchang Formation in Xia Si-wan area of the Ordos Basin possesses large exploration potential and broad prospects of development.

continental；mudstone；shale gas evaluation；richness of organic matter；maturity of organic matter；organic matter type；Ordos basin；Xia Si-wan area；Yanchang Formation

TE121.2

A

2095-4107（2012）04-0010-08

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2012.04.002

2012-05-30；編輯：陸雅玲

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41102088）

楊鐿婷（1988-），女，碩士研究生，主要從事非常規(guī)油氣成藏與分布規(guī)律方面的研究.