松遼盆地東南隆起三井子地區(qū)上白堊統(tǒng)青山口組油頁巖特征

朱小鋒，代登亮，詹天宇，付濤

吉林省地質(zhì)調(diào)查院,吉林 長春 130102

0 引言

松遼盆地是中國油頁巖資源量最大的盆地(Ⅲ級構(gòu)造單元)[1]，油頁巖資源達3 236億噸，占中國油頁巖資源的45%[2]，而東南隆起區(qū)是松遼盆地油頁巖主要發(fā)育區(qū)之一[3]，目前查明油頁巖資源量1 024.46億噸[2]。油頁巖發(fā)育于青山口組和嫩江組中，其中青山口組油頁巖厚度更大，分布更穩(wěn)定[4]。在前期勘探工作中，該區(qū)青山口組油頁巖的埋藏深度大多為200～800 m，2018年中國地質(zhì)調(diào)查局在東南隆起三井子地區(qū)實施的吉扶地6井(JFD6井)鉆遇青山口組油頁巖深度超過了1 000 m。在三井子地區(qū)，以吉扶地6井青山口組油頁巖為重點研究對象，有利于后期對于埋深更大的油頁巖進行研究和對比，確定不同深度的油頁巖品質(zhì)變化特征。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

松遼盆地位于中國東北部，為一大型陸相沉積盆地[5-6]，構(gòu)造上可以進一步劃分為東南隆起區(qū)、東北隆起區(qū)、西南隆起區(qū)、北部傾沒區(qū)、中央凹陷區(qū)、西部斜坡區(qū)6個Ⅳ級構(gòu)造單元[7-8]。其中東南隆起區(qū)是油頁巖主要發(fā)育的地區(qū)[3]。

松遼盆地主要發(fā)育上侏羅統(tǒng)、白堊系和古近系[9-10]，其中白堊系分布廣，發(fā)育全[11]。自下而上發(fā)育下白堊統(tǒng)火石嶺組、沙河子組、營城組、登婁庫組，上白堊統(tǒng)泉頭組、青山口組、姚家組、嫩江組、四方臺組和明水組[12-13]。青山口組和嫩江組是松遼盆地白堊系的主要烴源巖層[14]，同時也是油頁巖發(fā)育的主要地層[15]，其中青山口組油頁巖發(fā)育于青一段，嫩江組油頁巖發(fā)育于嫩一段和嫩二段[16]。

東南隆起區(qū)為松遼盆地主要油頁巖發(fā)育區(qū)，構(gòu)造單元進一步劃分為登婁庫背斜、青山口背斜、農(nóng)安背斜、楊大城子背斜、哈拉海向斜、德惠向斜6個Ⅴ級構(gòu)造單元。本次研究的三井子地區(qū)位于松遼盆地東南隆起哈拉海向斜內(nèi)，實施的吉扶地6井(JFD6)位置見圖1。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)圖及井位圖Fig.1 Geological map and well location map of the study area1.新近系泰康組；2.上白堊統(tǒng)明水組；3.上白堊統(tǒng)四方臺組；4.上白堊統(tǒng)嫩江組五段；5.上白堊統(tǒng)嫩江組四段；6.上白堊統(tǒng)嫩江組三段；7.上白堊統(tǒng)嫩江組二段；8.上白堊統(tǒng)嫩江組一段；9.上白堊統(tǒng)姚家組;10.上白堊統(tǒng)青山口組；11.上白堊統(tǒng)泉頭組；12.地質(zhì)界線及不整合界線;13.斷層；14.鉆孔及編號。

2 油頁巖基本特征

2.1 品質(zhì)特征

吉扶地6井青山口組油頁巖發(fā)育深度1 058.6～1 079.9 m，共發(fā)育5層油頁巖，累積厚度10.3 m(表1)。測試結(jié)果顯示含油率分布范圍為3.5%～10.5%，平均含油率為5.46%，油頁巖半焦質(zhì)量分?jǐn)?shù)84%～92.7%，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為88.88%，油頁巖水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%～1.8%，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.04%，油頁巖氣體損失質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.9%～7.1%，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.12%。吉扶地6井青山口組油頁巖主要為中等品質(zhì)油頁巖。

表1 吉扶地6井青山口組油頁巖低溫干餾測試結(jié)果

2.2 有機質(zhì)地化特征

2.2.1 有機質(zhì)豐度

TOC測試數(shù)據(jù)顯示其質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，5.81%～9.30%,平均為7.73%。巖石熱解測試結(jié)果顯示生烴潛量S1+S2較高，為42.485～86.465 mg/g，平均值為66.24 mg/g(表2)。兩者顯示吉扶地6井青山口組油頁巖具有高有機質(zhì)豐度。

表2 吉扶地6井青山口組油頁巖有機質(zhì)地化參數(shù)

2.2.2 有機質(zhì)類型

利用巖石熱解和TOC測試數(shù)據(jù)，分別進行了IH-Tmax和S2-TOC有機質(zhì)類型判別投點(圖2)，結(jié)果顯示，吉扶地6井青山口組油頁巖主要有機質(zhì)類型為I型，有機質(zhì)類型好，利于干酪根形成。

圖2 JFD6井青山口組油頁巖有機質(zhì)類型判別圖Fig.2 Discrimination diagram of oil shale organic matter type of Qingshankou Formation in Well JFD6

2.2.3 有機質(zhì)成熟度

吉扶地6井青山口組油頁巖Tmax數(shù)據(jù)顯示，Tmax的分布范圍為442.5～445 ℃，同時鏡質(zhì)體反射率Ro的結(jié)果顯示其分布區(qū)間為0.48～0.55(表2)，兩者表明吉扶地6井青山口組油頁巖的成熟度為未熟—低熟階段。

3 分布特征

3.1 單井垂向分布特征

JFD6井青山口組油頁巖發(fā)育情況顯示，油頁巖發(fā)育于青一段的中下部，深度范圍1 058～1 080 m，共發(fā)育5層油頁巖(表1)。油頁巖品質(zhì)表現(xiàn)為低→高→低→高的變化特征。單層厚度表現(xiàn)為薄→厚→薄→厚的變化特征，其中第三層和第五層油頁巖含油率較高，厚度較大，為相對有利層(圖3)。

3.2 平面分布特征

由于三井子地區(qū)青山口組油頁巖埋深深度較大，鉆井遇到油頁巖的較少，通過收集吉扶地6井附近鉆井資料搭建了東西向和南北向的兩個連井剖面，通過連井剖面探索其在平面上發(fā)分布特征。

3.2.1 礦層厚度

通過圖4和圖5可以看出，研究區(qū)青山口組在西北部埋深較淺，東南部埋深較深，隨著埋深的增加，油頁巖礦層的數(shù)量和累計厚度逐漸減少。而從單層的油頁巖厚度來看，對比幾層較厚層的油頁巖來看，也呈現(xiàn)相同的特征，只是變化不是特別明顯。

3.2.2 含油率

通過圖4和圖5可以看出，部分礦層隨著深度的增加，含油率逐漸降低成非油頁巖，在深度較大的井在中礦層明顯減少。而在穩(wěn)定分布的兩層礦層中可以看出東西方向和南北方向含油率的變化不太明顯。

圖4 過吉扶地6井南北向連井剖面圖Fig.4 Connecting-well section (North-Sourth) cross Well JFD 61.上白堊統(tǒng)泉頭組; 2.上白堊統(tǒng)青山口組;3.上白堊統(tǒng)姚家組;4.上白堊統(tǒng)嫩江組一段;5.上白堊統(tǒng)嫩江組二段; 6.上白堊統(tǒng)嫩江組三段;7.上白堊統(tǒng)嫩江組四段; 8.第四系;9.井號及海拔;10.井深; 11.礦層及含油率。

圖5 過吉扶地6井東西向連井剖面圖Fig.5 Connecting-well section (East-West) cross Well JFD 61.上白堊統(tǒng)泉頭組;2.上白堊統(tǒng)青山口組;3.上白堊統(tǒng)姚家組;4.上白堊統(tǒng)嫩江組一段;5.上白堊統(tǒng)嫩江組二段;6.上白堊統(tǒng)嫩江組三段;7.上白堊統(tǒng)嫩江組四段;8.新近系大安組;9.第四系;10.井號及海拔;11.礦層及含油率;12.井深。

4 結(jié)論

(1)吉扶地6井青山口組油頁巖發(fā)育深度超過1 000 m，為1 058.6～1 079.9 m，發(fā)育油頁巖共5層，累計層厚10.3 m，含油率3.5%～10.5%，平均5.46%，為中等品質(zhì)油頁巖。

(2)吉扶地6井青山口組油頁巖有機質(zhì)豐度高，平均TOC 7.72%，有機質(zhì)類型主要為I型，有機質(zhì)成熟度為未熟—低熟。

(3)吉扶地6井青山口組油頁巖垂向上分布較集中，品質(zhì)變化為為低→高→低→高，厚度變化為薄→厚→薄→厚的特征。

(4)研究區(qū)油頁巖分布特征顯示，青山口組油頁巖累計厚度西北大，東南小，總體含油率分布具有西北高，東南低，主礦層含油率穩(wěn)定的特征。