鄂尔多斯盆地南部延长组长7...页岩生烃条件及沉积模式分析_师学耀.pdf

摘要：针对鄂尔多斯盆地南部延长组长 7 段富有机质泥页岩岩石学特征及生烃潜力认识不清的问题，通过对研究区泥页岩的岩石学、矿物组成、有机地球化学、孔隙类型及沉积模式精细研究，结果表明：研究区主要存在 3 种不同类型的泥页岩，分别是泥质碎屑流成因的块状泥岩、浊流成因的正粒序泥岩及沉积于静水环境中的纹层状泥岩.块状泥岩和正粒序泥岩含有较多的陆源碎屑矿物，纹层状泥岩碳酸盐矿物含量高，同时含有较高的有机碳及可溶烃和热解烃，它们的干酪根类型以型为主，含有少量型.泥页岩储集空间主要为粒间孔、粒内孔及微裂缝，有机质孔少见，纹层状泥岩孔隙类型多样，储集空间大.泥质碎屑流形成的块状泥岩沉积在湖盆坡脚处，浊流成因的正粒序泥岩及纹层状泥岩广泛沉积于湖盆中心，且厚度大.关键词：富有机质泥岩；页岩油气；生烃条件；地球化学特征；沉积模式；鄂尔多斯盆地鄂尔多斯盆地南部延长组长 7 段富有机质泥页岩生烃条件及沉积模式分析师学耀1，高超利1，2，雷俊杰1，黄闯1，安鑫胜1，张宇恒1，王如意1，李艳青1，王磊1，孙宁亮31 延长油田股份有限公司勘探开发技术研究中心，陕西 延安 716000；2.中国石油大学 石油工程学院，北京 102249；3.东北大学 资源与土木工程学院，辽宁 沈阳 110819收稿日期：20211027；修回日期：20211208 编辑：张哲基金项目：国家科技重大专项项目“大型油气田及煤层气开发砂页岩储层特征及有利区带评价”（2016ZX05066001003）；延长油田股份有限公司科技项目基金“志丹油田爬子洼区石油地质评价及勘探建议”（ycsh2021kyB1513）作者简介：师学耀（1987），男，硕士，工程师，主要从事石油勘探工作，通信地址 陕西省延安市宝塔区李渠镇延长油田股份有限公司研究中心，E-mail/44421381qqcomHYDROCARBON GENERATION CONDITIONS AND SEDIMENTARY MODELOF ORGANIC-RICH SHALE FROM CHANG 7 MEMBER OF YANCHANGFROMATION IN SOUTHERN ORDOS BASINSHI Xue-yao1，GAO Chao-li1，2，LEI Jun-jie1，HUANG Chuang1，AN Xin-sheng1，ZHANG Yu-heng1，WANG Ru-yi1，LI Yan-qing1，WANG Lei1，SUN Ning-liang31 Research Center for Exploration and Development Technology，Yanchang Oilfield Co，Ltd，Yan an 716000，Shaanxi Province，China；2 School of Petroleum Engineering，China University of Petroleum，Beijing 102249，China；3 School of Resources and Civil Engineering，Northeastern University，Shenyang 110819，ChinaAbstract：The study on petrology，mineral composition，organic geochemistry，pore types and sedimentary model ofshale from Chang 7 Member of Yanchang Formation in southern Ordos Basin shows that there are three types of mudshale in the area，including massive mudstone of muddy debris flow origin，normal-graded mudstone formed by turbiditycurrent，and laminated mudstone deposited in lentic environment The former two contain numerous terrigenous clasticminerals，while the latter has high content of carbonate minerals as well as high organic carbon and soluble andpyrolysed hydrocarbon The kerogens of the mud shale are dominated by type II with minus of type I The reservoirspace of shale is mainly intergranular pore，intragranular pore and microfracture，with rare organic pore The laminatedmudstones are characterized by various pore types and large reservoir space The massive mudstones formed by muddy文章编号：1671-1947（2023）01-0039-11中图分类号：P618.13开放科学标志码（OSID）：DOI：1013686/jcnkidzyzy202301005文献标志码：A地质与资源GEOLOGY AND RESOURCES第 32 卷第 1 期2023 年 2 月Vol.32 No.1Feb.20230引言富有机质泥页岩因其具有巨大的页岩油气资源潜力而被广泛研究1-4.近年来，随着非常规页岩油气在北美取得巨大成功，泥页岩获得了业内更多的关注5-7.在世界范围内，页岩气开采多集中于海相碳酸盐地层8-9，中国在上扬子及南华盆地海相地层也取得突破10-11.海相页岩油气的成功开采，促进了陆相页岩的勘探步伐，在此背景下，鄂尔多斯盆地延长组湖相页岩油气获得新发展12-13.2011 年，鄂尔多斯盆地延长组第一口湖相页岩气井 LP 177 井成功钻探，压裂后获得 2 350 m3/d 的初产14.2015 年，自然资源部评价鄂尔多斯盆地中生界湖相页岩气资源量达到 4 212108m3.此后，延长组页岩油气勘探进入了一个新的阶段.许多学者将中国陆相页岩与北美海相页岩进行了广泛对比15-17，明确了页岩气的产量主要受控于泥页岩岩石类型、厚度、脆性矿物含量、有机质成熟度、干酪根类型及孔隙和裂缝的发育情况.泥页岩的岩石学特征是沉积环境、水动力条件、气候及古物源等多种因素的综合反映18，具有重要的油气资源信息，有机地球化学特征更是烃源岩质量评判的重要指标.鄂尔多斯盆地延长组长 7 段泥页岩广泛发育，具有较大的页岩油勘探潜力，但是现阶段对泥页岩的岩相类型及其对应的生烃潜力认识不清，制约了页岩油甜点精细评价.本文基于对长 7 段泥页岩岩石学特征及成因分析，研究不同岩石类型泥页岩的地球化学特征及沉积模式，以期为页岩油气勘探提供一定的地质支撑.1区域地质概况鄂尔多斯盆地位于中国中部，是一个大型克拉通拗陷盆地，面积约 32104km219.盆地周围被阴山山脉、吕梁山、秦岭、六盘山和贺兰山包围（图 1）.从古生代到中生代，盆地的构造演化分为 3 个阶段：寒武世到早奥陶世属于克拉通扩张发展时期，中奥陶世到中三叠世属于克拉通聚合时期，晚三叠纪到早白垩纪属于内陆残余克拉通时期20.在早中三叠世，鄂尔多斯盆地属于南华稳定陆块的一部分，到了晚三叠世，盆地南部由于印支运动的影响演变为一个前陆盆地21.图 1鄂尔多斯盆地大地构造及研究区位置图（据文献 14 修改）Fig 1Tectonic map of Ordos Basin with location of the study area（Modified from Reference14）1盆地边界（boundary of basin）；2构造边界（boundary of tectonicunit）；3断层（fault）；4河流（river）；5古水流（paleocurrent）；6城市（city）；7研究区（study area）；8黑色泥页岩（black shale）040m；9黑色泥页岩（black shale）4080 m；10黑色泥页岩（blackshale）80120 m；11三角洲前缘及半深湖（delta front and semi-deeplake）；12三角洲平原（delta plain）；13河漫滩（flood plain）；14井位（well location）debris flow are deposited at the slope toe of lake basin，while the normal-graded mudstone of turbidity current originand laminated mudstone are widely deposited in the center of lake basin with large thicknessKey words：organic-rich mudstone；shale oil and gas；hydrocarbon generation condition；geochemical characteristics；sedimentary model；Ordos Basin地质与资源2023 年40由于构造特征的差异性，盆地可以分为 6 个一级构造单元19，分别为北部的伊蒙隆起，西部的西缘褶皱带和天环凹陷，中部的伊陕斜坡，东部的晋西挠褶带和南部的渭北隆起.伊陕斜坡是整个盆地的主要组成部分，整体上呈现为一个西倾的单斜，地层倾角小于1.研究区位于鄂尔多斯盆地南部，地跨伊陕斜坡和渭北隆起两个构造单元.延长组上覆侏罗系延安组，下部与中三叠世纸坊组不整合接触，厚度 1 0001 300 m（图 2），根据标志层及沉积旋回特征，从下到上分为长 10长 1 共 10个油层组19.延长期主要发育河流、三角洲及湖泊相沉积，其中长 7 段沉积了厚度大的泥页岩，被称为张家滩页岩，是页岩油气主要的储集层.2实验结果及讨论为了进一步揭示长 7 段泥页岩的岩石学及地球化学特征，选取了 8 口取心井及旬邑三水河剖面中的样品进行分析，研究内容包括精细岩心观察、薄片分析、图 2鄂尔多斯盆地延长组综合柱状图（据文献 22 修改）Fig 2Comprehensive stratigraphic column of the Triassic Yanchang Formation in Ordos Basin（Modified from Reference22）1不整合（unconformity）；2中砂岩（medium sandstone）；3细砂岩（fine sandstone）；4泥质粉砂岩（argillaceous siltstone）；5泥岩（mudstone）；6油页岩（oil shale）第 1 期师学耀等：鄂尔多斯盆地南部延长组长7段富有机质泥页岩生烃条件及沉积模式分析41X 衍射分析、扫描电镜分析、有机碳（TOC）及热解分析、干酪根镜检、氩离子抛光电镜分析.21岩石学特征湖相泥页岩一般沉积于三角洲前缘、前三角洲及半深湖深湖环境中，通过泥页岩岩石学特征可以揭示其成因机理.本研究共识别出了块状泥岩、正粒序泥岩及纹层状泥岩 3 种类型的泥页岩.（1）块状泥岩研究区块状泥岩呈深灰色，含泥岩碎屑和漂浮状泥砾（图 3a）.这些泥岩碎屑和漂浮状泥砾一般呈黑色和棕黄色，次圆状到棱角状，大小在 210 cm 之间.有些块状泥岩可见软沉积变形构造和液化砂脉（图 3b、c、d），其中的泥岩碎屑发生变形或者破成碎片（图 3c）.