新疆塔西南七美干一帶侏羅系泥頁巖儲層特征及頁巖氣成藏條件分析

韓建華 付清波 林樂

(新疆地質礦產勘查開發局第一區域地質調查大隊 烏魯木齊 830013)

新疆頁巖氣成藏條件有利，資源潛力很大。據《全國頁巖氣資源潛力評價報告》預測，新疆頁巖氣地質資源量16萬億立方米，可采資源量3萬億立方米，占西北地區總量80%，占全國總量12%。塔西南坳陷發育較厚的侏羅系陸相泥頁巖沉積,克拉托原油、楊葉油砂以及柯克亞油氣田的油氣均以侏羅系泥頁巖為烴源巖[1]。筆者以新疆地勘基金項目為依托，對塔西南坳陷七美干一帶侏羅系泥頁巖巖性特征和空間分布等地質特征,有機質豐度、有機質類型及熱演化程度等地化特征,礦物組成、孔隙結構等儲層特征,對七美干地區侏羅系泥頁巖含氣潛力初步評價,以期對下一步頁巖氣勘探工作提供一定的指導。

1 地質背景

圖1 七美干一帶侏羅系沉積相圖

研究區內出露的侏羅系地層主要有下侏羅統莎里塔什組（J1s）、康蘇組(J1k)，中侏羅統楊葉組(J2y)、塔爾尕組(J2t)，上侏羅統庫孜貢蘇組(J3k)。其中康蘇組、楊葉組、塔爾尕組內可見厚度大于30米的黑色泥頁巖，以楊葉組內厚度最大，泥頁巖總厚度可達612米。

從區域構造發展來看，侏羅紀盆地分布在昆侖造山帶前緣，呈狹長的帶狀分布，由于受造山作用影響產生強烈的逆沖作用，使前陸發生撓曲沉降形成侏羅紀前陸盆地，前陸盆地提供了巨大的可供沉積物堆積的可容空間，盆地西部發育不同時期的沖積扇和扇三角洲，盆地東部總體來看沉積物較細，構造平靜期穩定沉降快速堆積，形成了楊葉組和塔爾尕組的黑色泥巖，有機質含量豐富。

調查發現侏羅紀有兩大沉積體系,即沖積扇體系和湖泊體系。沖積扇體系也可稱之為邊緣粗碎屑沉積體系,包括沖積扇和扇三角洲(或三角洲),湖泊體系包括了淺湖和半深湖相。沖積體系往往發育于斷陷早期初始充填階段和盆地萎縮階段,即早中侏羅世(康蘇組、楊葉組)和晚侏羅世的庫孜貢蘇組。盆地穩定發展階段是湖泊沉積中淺湖和半深湖相最發育的時期,如中侏羅統楊葉組和塔爾尕組主要為淺湖和半深湖相沉積。具體見圖1。

2 泥頁巖地質特征

研究區富有機質泥頁巖主要分布在下侏羅統康蘇組、中侏羅統楊葉組、塔爾尕組。康蘇組內泥頁巖巖性為灰色鈣泥質粉砂巖、泥巖和少量泥灰巖，下部夾煤線，以夾層為主，最大厚度一般不超過5米。楊葉組及塔爾尕組泥頁巖出露最為集中。楊葉組泥頁巖巖性以灰黑色薄層狀粉砂巖、碳質頁巖與灰褐色薄層狀細砂巖互層為主，計厚度586.98-691.26米，其中富有機質泥頁巖占比大于70%；塔爾尕組泥頁巖巖性主要為灰綠、黃褐色中薄層狀細砂巖、粉砂巖、粉砂質泥巖與薄層狀土黃色泥巖、灰黑色頁巖互層，累計厚度69.59-113.28米，其中富有機質泥頁巖占比大于80%；研究區內中侏羅統楊葉組及塔爾尕組富有機質泥頁巖均穩定延伸約20千米。

3 泥頁巖地化特征

（1）康蘇組泥頁巖以發育碳質泥巖、泥質粉砂巖為主，其有機碳含量在1.38-2.58%之間，平均含量2.04%，而其氯仿瀝青A在0.0013-0.0020之間，成熟度在1.210-1.540%之間，平均為1.342%，處于高成熟階段，說明其有機碳含量高應與含煤地層有關，有機質類型以Ⅲ型干酪根為主，部分為Ⅱ2型。

（2）楊葉組泥頁巖以灰-深灰色泥巖為主，其有機碳含量在0.76-2.88%之間，平均含量1.71%，而其氯仿瀝青A在0.018-0.103之間，平均0.061%，成熟度在0.875-1.443%之間，平均為1.141%，處于成熟階段，有機質類型以Ⅱ型為主，Ⅱ1-Ⅱ2型均有。

（3）塔爾尕組泥頁巖以一套雜色泥巖為主，其有機碳含量在0.71-2.60%之間，平均含量1.37%，成熟度在0.864-1.264%之間，平均為0.971%，處于成熟階段，有機質類型以Ⅱ型為主，Ⅱ1型、Ⅱ2型均有，腐泥組分普遍大于60%。

4 泥頁巖儲層特征

圖2 掃描電鏡孔隙結果顯示特征

儲層特性主要從礦物組成與物性特征來分析。通過地化特征發現，楊葉組有機碳含量大于2%，成熟度大于1.1%，泥頁巖厚度與分布有利于頁巖氣的形成，故針對楊葉組泥頁巖儲層進行了研究。X衍射定量分析結果顯示黏土礦物含量小于50%，脆性礦物含量相對較高，均大于40%，主要成份為長石，石英等，這對于頁巖氣的開采十分有利，可通過壓裂作用下使其產生裂縫，改善滲流條件，形成高產，最終實現頁巖氣量產。掃描電鏡分析結果顯示，泥頁巖內孔隙不發育，主要體現為粒間孔、粒內孔和微空隙以及微裂縫，孔隙度大小集中在0.32-0.78μm之間，見圖2。

針對楊葉組泥頁巖取得孔隙度、滲透率樣品分析結果顯示楊葉組泥頁巖平均孔隙體積0.158cm3，平均孔隙度1.4028%，平均克氏滲透率0.0566255Kmd，說明具備超低孔隙度、超低滲透率的特征，有利于頁巖氣的儲存。

5 頁巖氣成藏條件分析

研究區楊葉組富有機質泥頁巖分布集中，厚度較大，有機碳含量多數層位大于2%，成熟度均大于1.1%，有機質類型以Ⅱ型(Ⅱ1型Ⅱ2型均有)為主，具高脆性、超低孔隙度、超低滲透率的特征，具備形成頁巖氣的一切有利條件，值得進一步工作。具體見表1。

表1 研究區楊葉組頁巖氣成藏條件對比分析表