雙陽盆地三疊系煤系泥巖烴源巖特征與頁巖氣勘探潛力

王世磊，孟元林，張文浩，楊家義，余麒麟

(1.東北石油大學 地球科學學院，黑龍江 大慶 163318； 2. 中國地質調查局 油氣資源調查中心，北京 100083)

雙陽盆地三疊系煤系泥巖烴源巖特征與頁巖氣勘探潛力

王世磊1，孟元林1，張文浩2，楊家義1，余麒麟1

(1.東北石油大學 地球科學學院，黑龍江 大慶 163318； 2. 中國地質調查局 油氣資源調查中心，北京 100083)

雙陽盆地三疊系發育一套河流-湖沼相的含煤地層，發育煤系烴源巖，構成一套有勘探價值的層系。為了研究雙陽盆地三疊系煤系泥巖烴源巖特征與頁巖氣勘探潛力，在雙陽盆地的雙參1井和野外露頭，采集了上三疊統的煤系泥巖、炭質泥巖和煤三種類型的烴源巖樣品，進行了暗色泥巖、碳質泥巖以及煤的有機豐度、類型、成熟度和巖石學特征研究。結果表明：雙陽盆地三疊系烴源巖有機質豐度達到中等烴源巖有機豐度水平，有機質類型主要是Ⅲ型，烴源巖處于成熟—高成熟階段，巖層脆性較高，可以作為頁巖氣儲層。總之，雙陽盆地三疊系煤系烴源巖具有一定生烴潛力，而且可以成為頁巖氣儲層，具有良好的含油氣遠景。

煤系烴源巖；頁巖氣；三疊系

1 區域概況

雙陽盆地位于吉林省東南部雙陽縣，盆地廣泛發育上三疊統大醬缸組[1]。上三疊統是一套河流—湖沼相的含煤地層，主要由礫巖、砂巖、粉砂巖、泥巖及煤層組成，夾有火山巖，發育煤系烴源巖。上三疊統大醬缸組在燒鍋鄉大醬缸村剖面出露較好，其巖石類型以灰黑色板巖夾紙片狀頁巖沉積為主；在小石棚水庫東坡露頭的大醬缸組，含礫凝灰質砂巖、礫巖，礫石直徑0.2～1 cm，成分復雜，花崗質和灰巖礫石等。雙陽盆地物源來自東南方向，由東南向西北沉積相依次是辮狀河，辮狀河三角洲，濱淺湖。

2 三疊系烴源巖巖石學特征

2.1 烴源巖礦物成分與脆性特征

雙陽盆地上三疊統大醬缸組發育暗色泥巖、粉砂質泥巖。雙參1井揭示的烴源巖厚度為大醬缸組38.1 m，占地層的19.4%。通過雙陽盆地三疊系大醬缸組(T3d)烴源巖全巖XRD分析結果可知，巖樣中粘土、石英、鉀長石、斜長石、方解石 菱鐵礦、黃鐵礦分別占26.3%、48.6%、2.1%、13%、1.9%、1.1%、7.0%，暗色泥巖中總脆性礦物含量高達66.7%，脆性礦物含量較高，烴源巖脆性較大，根據頁巖氣脆性評價標準[2]，雙陽盆地三疊系泥巖具備頁巖氣儲層的巖石學特征。

東北東部盆地上三疊統脆性礦物與北美頁巖相比[2-4]，雖然碳酸巖含量較低，但石英含量較高，粘土含量低，擁有裂隙發育的自身條件，有利于致密油氣成藏和開發。

2.2 泥巖微孔類型

雙陽盆地的暗色泥巖樣本經過氬離子拋光后，進行了掃描電鏡(FESEM)觀察[5]。結果表明，暗色泥巖的孔隙類型主要包括有機質和粘土礦物礦物間的裂縫(見圖1a)，構造微裂縫(見圖1b)、有機孔(見圖1c)、粒內溶孔(見圖1a,c,d)，豐富的孔隙裂隙為頁巖氣的儲集提供了良好的儲集空間。

3 烴源巖有機地球化學特征

3.1 有機質豐度

有機質豐度一般指單位重量烴源巖中所含有機質的數量，他是油氣生成的物質基礎，決定著一個沉積盆地的生烴量和含油氣遠景[6-8]。

圖1 雙陽盆地三疊系泥巖孔隙類型

由雙陽盆地烴源巖的有機質豐度表可見(見表1)，雙陽盆地大醬缸組暗色泥巖TOC分布范圍為0.641%～2.62%，平均值為1.75%；S1+S2值介于0.06～0.14 mg/g之間，平均值為0.1 mg/g，氯仿瀝青“A”分布范圍為0.063 1×10-10%，有機質豐度達到中等烴源巖的有機質豐度水平(見表1)。雙陽盆地的暗色泥巖相對較好，上三疊統主要是辮狀河三角洲沉積相，有利于有機質的生成和保存。

表1 雙陽盆地三疊系烴源巖有機質豐度

3.2 有機質類型

雙陽盆地大醬缸組有機質類型陽盆地三疊系泥巖有機質中富氫組含量較低，5塊泥巖樣品的氫指數均低于150 mg/g。干酪根鏡下鑒定的結果也表明，顯微組分中，鏡質組的含量占絕對優勢，鏡質組的含量高達99%，殼質組的含量僅有1%，類型指數為-74，屬于Ⅲ型好干酪根。

3.3 有機質成熟度

雙陽盆地是研究區南部唯一一口鉆遇上三疊統的參數井，從下到上，依次發育上三疊統、下侏羅統、中侏羅統、下白堊統、上白堊統和第四系[1]，其底界深度分別為29.0，519.0，1 441.5，1 811.5，2 803.5，3 000.0 m(未穿)。由圖2，在450 m，雙參1井進入生烴門限，開始生烴；在2803.5m，雙參1井進入上三疊統，Ro=3.8%，Tmax=460℃。雙陽盆地上三疊統大醬缸組暗色泥巖的有機質成熟度應該處于成熟—高成熟階段。

圖2 雙參1井有機質熱演化剖面圖

3.4 生烴潛力綜合評價

雙陽盆地上三疊統大醬缸組發育的烴源巖厚度約為395～610 m，有機質豐度中等，發育Ⅲ型干酪根，有機質處于成熟—高成熟階段，具有一定生烴能力。由于大部分樣品來自地表露頭，風化作用造成C、H元素流失，O元素富集，有機質豐度變低，類型變差[8]。地下烴源巖的生烴能力可能比地表樣品還要更好一些。而且泥巖的脆性較大，可以形成頁巖氣儲層。

4 結 論

1)雙陽盆地脆性礦物含量高達66.7%，烴源巖脆性較大，具備頁巖氣儲層的巖石學特征。

2)雙陽盆地大醬缸組暗色泥巖為中等有機質豐度烴源巖。有機質類型主要為Ⅲ型干酪根，有機質處于成熟—高成熟階段，具有一定生烴能力。

3)雙陽盆地三疊系具有常規油氣和頁巖氣的勘探潛力，含油氣遠景較好。

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Cheracteristic of Coaly Mudstone Source Rocks and Shale Gas Exploration Potential of Shuangyang Basin

WANG Shilei1, MENG Yuanlin1, ZHANG Wenhao2, YANG Jiayi1, YU Qilin1

(1.CollegeofEarthScience,NortheastPetroleumUniversity,Daqing,Heilongjiang163318,China;2.OilandGasResourceSurveyCenter,ChinaGeologicalSurvey,Beijing100083,China)

Coal bearing stratum of fluvial facies and fluvial-lacustrine facies keeps developed in Triassic of Shuangyang basin, which shows coal-bearing source rock of exploration value. To study the Cheracteristic of coaly mudstone source rocks and shale gas exploration potential of Shuang yang basin, three types of samples in source rocks, including coal measures mudstone, carbonaceous mudstone and coal, have been collected in upper Triassic series from outcrop and Shuangshan 1. We study the organic abundance, including type and maturity of dark mudstones, carbonaceous mudstones and coals. The comprehensive evaluation result of Shuangyang basin is that the organic matter abundance reaches the organic abundance level of medium source rocks. The organic matter type is mainly type III, and the source rocks are in mature high mature stage, and the rock brittleness is higher. It can be used as a shale gas reservoir. In a word, the Triassic coal measures source rocks in Shuangyang basin have a certain hydrocarbon generating potential. It can become a shale gas reservoir with good oil and gas prospects.

Coaly mudstone source rocks; Shale gas; Triassic

2017-06-02

國家自然科學基金項目(41572135)；“十三五”國家科技重大專項(2016ZX05046-001)；國土資源部中國地質調查局項目(12120115001701)；黑龍江省科學基金(QC2016049)；黑龍江省普通本科高等學校青年創新人才培養計劃(UNPYSCT-2016122)；東北石油大學研究生創新科研項目(YJSCX2017-004NEPU)

王世磊(1991)，男，山東日照人，在讀碩士研究生，研究方向：沉積學，手機“15245947764，E-mail：925490840@qq.com；通訊作者：孟元林(1960-)，男，教授，博士生導師，研究方向：石油地質，E-mail：QHDMYL@163.com.

P618.13

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.04.016