莱阳凹陷页岩气资源潜力前景分析

彭文泉，蒋波，王云燕，梁云汉，肖广玲

(山东省第一地质矿产勘查院，山东 济南 250014)

胶莱坳陷中发育的中生代白垩纪地层在山东省最具代表性，近几年山东省页岩气勘查工作纷纷展开，在白垩纪地层中寻找页岩气资源的工作不断向前推进。白垩系中暗色泥页岩主要发育在莱阳群，莱阳凹陷为莱阳群暗色泥页岩最为发育的地区之一，亦是大家一直认为油气、页岩气形成的有利区域。在研究莱阳凹陷地质特征、有机地化特征、恢复原型盆地等基础上，圈定页岩气远景区，为页岩气进一步勘查指明方向[1]。

1 区域地质背景

胶莱坳陷位于胶东隆起区中部，为一受中生代中、晚期断裂活动控制和改造的中生代陆相残留盆地[2]。胶莱坳陷内地层主要发育有莱阳群、青山群、王氏群。胶莱坳陷南以五莲-荣成断裂为界与胶南隆起相邻；西与郯庐断裂带相接；东北部延伸入黄海，以千里岩断裂为界与千里岩隆起相连。据区域构造特征，将胶莱坳陷划分为7个次级构造单元，分别为诸城凹陷、柴沟地垒、高密凹陷、大野头凸起、莱阳凹陷、牟平-即墨断裂带和海阳凹陷(图1)[3-4]。莱阳群在胶莱坳陷内普遍沉积，含大量暗色泥页岩的地层主要分布在坳陷的中北部的次级凹陷内，特别是莱阳凹陷。

图1 区域构造示意图

2 莱阳凹陷地质概况

莱阳凹陷发育有莱阳群、青山群、王氏群；莱阳群地层，为两个完整沉积旋回[5]，青山群为火山岩地层，王氏群为河流相沉积。莱阳凹陷内页岩气赋存地层为莱阳群，发育有瓦屋夼组、林寺山组、止凤庄组、水南组、龙旺庄组、曲格庄组。莱阳凹陷整体为一南断北超的不规则盆地，东以桃村-东陡山断层为界与牟平-即墨断裂带相邻，南以五龙村断层为界与大野头凸起相邻，西部边界为莱西断层，北为胶北隆起，面积约850km2。

2.1 地层

莱阳群水南组暗色泥页岩最发育，水南组下伏地层有瓦屋夼组、林寺山组、止凤庄组，上覆地层发育有龙旺庄组、曲格庄组。

水南组下伏地层：瓦屋夼组为盆地早期局部洼陷沉积，岩性为灰黄、黄绿色砂岩、页岩，底部少量砾岩；林寺山组为盆地边部山麓洪积相沉积，岩性主要为灰紫、灰黄色巨砾岩、粗砾岩；止凤庄组为盆地边缘的洪积相-河流相沉积，沉积岩性以灰、灰棕色、黄绿色砂岩为主，上部为紫红色砂砾岩、含砾砂岩、粉砂岩、页岩等。

水南组：岩性为灰黑色页岩、粉砂岩夹灰褐色、灰黄色细砂岩、粉砂岩、粉砂质微晶灰岩。页岩及薄层粉砂岩中含丰富的动植物化石，为典型的深湖、半深湖相沉积(图2)[6-7]。

图2 莱阳群沉积旋回示意图(据李凌2006；已做修改)

水南组上覆地层：龙旺庄组为浅湖-三角洲相沉积，岩性为灰紫色、灰绿色中细粒砂岩、粉砂岩夹砾岩组合；曲格庄组为一套含火山物质的的河流相沉积，岩性主要为灰紫色、灰白色砾岩、凝灰质砾质岩屑砂岩、中粒长石砂岩与紫色粉砂质砂岩。

2.2 构造

莱阳凹陷发育了3条较大的边界断裂，其中五龙村断裂对莱阳群沉积具有一定影响，对青山群、王氏群地层均具有一定控制作用。盆地内部次一级断裂亦较发育，断裂走向多呈NE向，其次为NW向。

2.3 岩浆岩

莱阳群、王氏群沉积期岩浆岩不发育。青山群形成期，由于断裂活动，导致大规模火山喷发和岩浆岩侵入。

3 水南组暗色岩系一般特征

3.1 厚度

水南村以东水南组地层已出露或被剥蚀或仅残存于局部小块段内，据实测剖面和钻孔揭露资料显示，水南组发育厚度在145.09～515m不等，其中莱参1揭露厚度436m，其中黑灰色161m。旺平1揭露水南组真厚度515m，泥岩累计厚度204m，其中黑灰色193m。综合圈定暗色泥岩厚度大于200m等厚线的面积106.71km2，100～200m等厚线之间面积约187.43km2(图3)。

1—钻孔位置及编号；2—暗色泥岩等厚线(m)图3 暗色泥岩等厚线图

3.2 埋藏深度

莱阳凹陷暗色泥页岩埋深总体上呈北浅南深的一单斜构造，盆地东部、北部已出露或剥蚀，向西、向南埋藏深度逐渐增加，靠近五龙村断裂附近，暗色泥岩顶界埋深大于3000m(图4)。

1—钻孔位置及编号；2—水南组顶板等深线(m)图4 水南组顶板等深线图

3.3 泥页岩发育情况

地表出露水南组多为褐色泥页岩与灰绿色粉砂质页岩呈互层状，单层厚度发育较小。黑色泥岩单层厚度从几毫米到几十米不等。风化后多呈黄绿、灰黄色，钻孔揭露新鲜泥岩多以黑色、灰黑色为主。

水南组在北泊子、吴家疃、山前店、青山后一带，以薄层状泥质页岩夹粉砂岩为特征，下部以粉砂岩、泥质粉砂岩、细砂岩为主，夹灰岩、泥岩薄层，厚度大，岩性相对均一；上部以粉砂岩、细砂岩、页岩及灰岩为主，厚度薄、页理发育，与下部对比沉积水介质更稳定[8]。该剖面水南组发育厚度337.08m。

莱阳水木头-瓦屋夼剖面水南组岩性为薄层-页状粉砂岩、钙质粉砂岩互层，夹页状白云岩、泥岩、泥灰岩，该剖面水南组发育厚度为484m。

莱参1井揭露水南组厚度436m，揭露岩性主要由深灰、灰、褐灰色、灰黑色等泥岩、白云岩、泥灰岩和灰、浅灰砂岩为主，灰色、灰黑色泥岩、粉砂质泥岩次之。泥岩单层厚度最大24.5m，累计厚度占总厚度的91.8%。

旺页1井揭露水南组真厚度515m，岩性为粉砂岩和砂质泥岩，其中粉砂岩占60%以上。灰色、灰黑色粉砂质泥岩。泥岩单层厚度最大为8.0m，累计厚度占揭露厚度的39.6%。说明该钻孔未位于沉积中心。

从莱阳凹陷水南组地层发育厚度来看，龙旺庄-西陡山一带发育厚度明显大于北部北泊子、吴家疃一带，水南组存在向南变厚的趋势。从沉积泥岩所占的比例来看，水南村-南务村一带沉积颗粒细，泥页岩发育厚度最大。

4 地化指标分析

4.1 有机碳

据胜利油田地质院在暗色泥页岩采样，地表有机碳含量水南村附近3件样品TOC平均0.85%，最高达1.45%，北泊子1件样品TOC为1.32%。莱参1孔样品TOC含量0.26%～1.18%，平均0.67%；莱孔2件样品TOC含量相对较高为0.90%～2.68%，平均1.69%。钻孔水南组取样TOC含量相对高于地表数值，在暗色泥岩沉积有利地段有机碳含量相对高，有利于形成页岩气资源。

4.2 成熟度

莱阳凹陷水南组41块井和17块露头样品中[6]，地表暗色泥页岩Ro均高于0.65%，平均达0.77%；莱参1孔样品Ro为0.54%～1.34%，平均1.01%；莱孔2孔样品Ro为0.5%～0.54%，平均0.525%。热演化成熟阶段样品数最大，约占样品数的82.4%，说明水南组处于热演化的成熟阶段，利于页岩气的生成。

4.3 干酪根

在莱阳凹陷27块露头样品中，有12块样品为Ⅰ型，占44%，9块样品为Ⅱ1型，占33%，；莱孔2井22块样品中，有13块样品为Ⅰ型，占59%，6块样品为Ⅱ1型，占27%。说明干酪根类型多样，Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ型均有，以Ⅰ，Ⅱ型为主[6，8](表1)。

表1 干酪根类型统计

4.4 生烃潜力

据井下54块样品[6]，全部来自莱孔2井，达到好或较好烃源岩标准的样品有35块(表2)，占65%；较差烃源岩2块，占4%。露头样品57块，达到好或较好烃源岩标准的样品有7块，仅占12%；较差烃源岩8块，占14%。说明井下样品生烃潜力大于露头样品。

5 原型盆地恢复及远景区圈定

5.1 原型盆地恢复

根据地质剖面及钻孔揭露情况，结合地震解译成果，对原型盆地进行了恢复。莱阳古盆地东深西浅，南部大野头凸起和北、西北的胶北隆起为物源地，由中心向西南水南组沉积厚度大，但砂岩所占比例大(旺平1井证明了这一点)，说明该区域物源供给充足且补充较快。现莱阳市以东为当时的稳定深水沉积区(图5)。

表2 生烃潜量统计

图5 水南组沉积相位图

5.2 远景区圈定

根据远景区的优选条件，结合恢复的原型盆地、钻探资料、地震解译成果和现今地层出露、保存等特征，初步圈定了页岩气远景区。

该远景区位于莱阳市至南务村一带，呈似椭圆状，东西长约16km，南北宽约9km，面积约106.71km2(图6)。

1—钻孔位置及编号；2—远景区范围图6 莱阳凹陷页岩气远景区分布图

6 结论

(1)经分析莱阳凹陷水南组地质、有机地化等特征，认为其具有形成页岩气的前提条件和形成环境。从生气母质的丰度、类型、成熟度、生烃潜力等分析，具有生气条件和能力，因而认为水南组具备页岩气形成的前提、条件、能力，并具备找矿前景。

(2)对水南组沉积期原型盆地进行了恢复，深湖—半深湖相沉积部位主要分布在古盆地的中东部。

(3)在莱阳凹陷中东部残存的水南组暗色泥页岩分布范围内，圈定页岩气远景区，远景区内暗色泥页岩保存相对较好，发育厚度较大，埋深适中，可作为页岩气进一步勘查工作的重点。

参考文献：

[1] 张增奇，田京祥，张春池，等.国内外页岩气研究进展及山东省页岩气资源潜力[J].山东国土资源，2012,28(10)：1-6.

[2] 刘华，李凌，吴智平.胶莱盆地烃源岩分布及有机地球化学特征[J].石油实验地质，2006，28(6):574-585.

[3] 宋明春，王沛成，胡树庭，等.山东省区域地质[M].济南：山东省地图出版社，2003.

[4] 宋明春，徐军祥，王沛成，等.山东省大地构造格局和地质构造演化[M].北京：地质出版社,2009.

[5] 李金良.胶莱盆地沉积分析及构造演化[D].北京：中国地质科学院，2006.

[6] 李凌.胶莱盆地莱阳期原型盆地格局[D].东营：中国石油大学(华东)，2006.

[7] 吴智平，李凌，李伟，等.胶菜盆地莱阳期原型盆地的沉积格局及有利油气勘探区选择[J].大地构造与成矿学，2004，28(3):330-337.

[8] 山东省区域地质调查队.山东莱阳凹陷地层古生物[M].北京：地质出版社,1990.

[9] 任拥军，查明.胶莱盆地东北部白垩系烃源岩有机地球化学特征[J].石油大学学报(自然科学版)，2003，27(5):16-22.