新疆吉木萨尔县南部西大龙口至白杨河一带页岩气特征研究

吴超

摘要：页岩气的富集受地层厚度、面积、有机质丰度、生烃潜量、储层物性等多方面因素控制。本文以准噶尔盆地南缘吉木萨尔县西大龙口至白杨河地区中二叠统芦草沟组烃源岩为研究对象，以石油及天然气地质学、有机地球化学、沉积学等为理论指导，利用钻探、实验测试分析、测井等方法手段，归纳总结区内页岩气富集规律及成藏特征，了解区内目的层位中影响页岩气富集的主要因素。在综合研究的基础上探索该区页气资源前景。

关键词：芦草沟组页岩气;储层特征;含油气性;页岩气资源潜力

新疆页岩气研究工作尚属起步阶段，但资源储量巨大，且以准噶尔盆地页岩气地质条件最为良好。国内页岩气开采工艺及综合研究水平正在向国际化推进。通过已收集到资料及前期的调查评价工作显示：准南吉木萨尔县南部构造条件稳点，烃源岩广泛分布，含气性显示较好。在前人以往的研究中准噶尔盆地二叠系芦草沟组作为常规油气评价的重点烃源岩层位，具有较好的生烃条件。但仅针对页岩气的生气及储层条件、资源远景等方面的研究工作尚属首次，所以对南准噶尔页岩气条件及资源潜力的研究具有重要的科研及实践意义。

1.区域地质背景

准噶尔盆地位于欧亚构造域边缘，与特提斯构造域相邻，夹持于哈萨克斯坦板块、西伯利亚板块、阿尔泰褶皱造山带和天山褶皱造山带之间，是我国大型含油气盆地之一，为一复合叠加盆地，经历了多期构造运动。研究区位于天山造山带与准噶尔盆地的结合部位，南与伊林哈比尔尕山-博格达山相邻，北到中央坳陷（图1），在区域上位于准南冲断带的东段，新疆昌吉地区大黄山-大龙口向斜的东段。研究区构造环境中处于大黄山-大龙口倒转向斜东段，由于受到博格达山山前冲断带的影响，该区发育一系列以挤压应力为主的构造变形。在烃源岩发育的芦草沟组中可见受由南向北推覆作用形成的一系列揉皱变形，阜康断裂造成该组地层仅在山前出露上段及部分中段地层，其下段被第四系覆盖而未见，阜康断裂属于地表下的隐伏断裂，仅在该区石场沟剖面中可见。

2.芦草沟组烃源岩分布特征

在区域上以二叠系芦草沟组上段为主要的烃源岩赋存层位，烃源岩厚度在253m～555m之间，平均厚度一般在300m左右，基本环绕博格达山北麓山前地带出露，由西向东厚度呈明显减薄趋势。从地表出露情况反映：区域内二叠系芦草沟组在乌鲁木齐-米泉一带出露较为完整，其三分性特征明显;在三工河-阜康白杨河一带受构造作用影响，该组下段仅有残余出露，上段及中段均被剥蚀，出露不完整;但在阜康白杨河以东-吉木萨尔县泉子街一带二叠系芦草沟组上段均以烃源岩发育为主要特征，总厚度为300m～400m左右，其中、下段由于第四系掩盖或因构造作用发育而未见。

富有机质页岩在纵向上分布于芦草沟组上、中、下三段，但其厚度及岩性组合特征各异。在下段中，烃源岩岩性主要为粉砂质炭质泥岩与粉砂岩略呈韵律互层;在中段中，富有机质页岩岩性主要为较纯的炭质泥岩与中厚层状粉砂岩呈略等厚互层状，其总厚度约130m;在上段中，富有机质页岩岩性主要为泥页岩夹泥灰岩及白云岩夹层，其总厚度约300m～550m。研究区内目前仅控制芦草沟组上段及部分中段地层，富有机质泥页岩主要分布于上段地层之中，中-下段粉砂質含量及灰质含量均明显增多，区内仅出露芦草沟组上段及部分中段地层的烃源岩。

3.芦草沟组富有机质页岩生烃潜力

碳质泥页岩的生烃潜力主要取决于页岩中的有机质类型、有机质丰度、有机质成熟度及泥页岩厚度。

准南吉木萨尔县大龙口至白杨河一带芦草沟组烃源岩基本覆盖了除南部造山带之外的所有地区，芦草沟组上段烃源岩厚度269.79m～525.57m之间，有机质类型以II型为主，有机碳含量高。研究区内321个样品的TOC平均为3.54%，TOC大于1%的样品占93%，平均为3.77%，有机碳含量高。区内98个样品的测试结果表明，有机质成熟度Ro介于0.53%～0.95%，以0.7%～0.8%为主，约占49%，其中0.7%以上占67%，按页岩气相关标准，均处于低成熟阶段，热演化程度低，但据常规油气评价标准，则多处于成熟阶段，生烃潜量平均22.71mg/g;综合评价为好的烃源岩。

4.含油气性变化规律

根据该区地质调查井岩芯观察、测-录井响应、现场解吸试验、等温吸附模拟试验等资料与成果的综合分析，可以总结出以下几个方面的含油气性变化规律：

（1）在芦草沟组，总含气量大于1.0m3/t的样品中，其含气量以游离气为主，残余的吸附气比重很小，基本上可以忽略不计;总含气量低于1.0m3/t的样品中，残余的吸附气所占比重较大，甚至以吸附气为主;（2）芦草沟组，微裂缝最为发育的层段位于上段，因此，其高含气量发育层段也位于上段。（3）钻井揭示高含气段储集空间主要为裂缝，因此，含气量高低与有机质含量高低无明显的相关性。（4）根据地质、地球化学特征及测井-录井特征综合解释ZY02井含气层共6段，其中有效层段5层，真厚度在19.33m～52.32m，累计厚度为146.75m，实验测试其含气量在0.7方/吨～1.47方/吨，甲烷含量在54%～74%;其中在884.4m～954.7m烃源岩平均TOC含量6.63%，Ro平均0.76%，气测显示该段全烃平均在5.8%，气测甲烷平均在5%;实验测得含气量达到1.47方/吨（测井解释含气量高达3.62方/吨），甲烷平均含量为74%，为该区最为优质的含气烃源岩层段。

5.页岩气资源有利区初选

在有利区初选评价工作中，仍然需要从有利沉积相带、有利构造单元、有机质成熟度与富集程度、目的层厚度及埋藏深度等方面进行叠加与综合评价。准噶尔盆地南缘芦草沟组页岩气地质特征有以下几个方面的独特性：（1）从沉积背景来看，芦草沟组、红雁池组及八道湾组均为陆相沉积地层;（2）从岩性组合特征来看，无论是纵向上，还是横向上，岩性岩相变化较大，非均质性很强;（3）从富有机质页岩厚度来看，芦草沟组厚度很大，最大可达700m左右;（4）从有机质丰度来看，芦草沟组有机碳含量很高，平均值超过4%;

（5）从成熟度来看，芦草沟组主要处于0.34%～1.27%，以0.7%～0.8%为主;（6）构造比较复杂。准南页岩气地质特征虽然有其独特性，但对该区的调查评价与其他地区一样，仍然需要采用共通的思路与方法。基于以上的思考与原则，通过调查评价工作，在博格达北缘西段初步确定了吉木萨尔县大黄山-大龙口向斜东段有利区（图2）。

吉木萨尔县大黄山-大龙口向斜呈近东-西向延伸，其东段主要位于吉木萨尔县南部大龙口-白杨河一带。东段北翼出露较完整且倾角较陡（40°～70°），南翼多被第四系覆盖。向斜中芦草沟组为仓房沟群、小泉沟群及残余的侏罗系八道湾组地层所覆盖，埋深大致<5000m，为构造相对简单且相对稳定的区块。通过地表地质调查推测覆盖区芦草沟组处于有利的沉积相带，其岩性主要为碳质泥页岩、油页岩、粉砂质泥岩、含粉砂泥岩夹泥灰岩、白云岩及粉-细砂岩，富有机质页岩厚度大于300m。通过有利区初选，大黄山-大龙口向斜东段预测地质储量期望值P50为1182.87×108m3。

6.结论

研究区内中二叠世芦草沟组为重点含页岩气层位及致密油重点潜力勘探层位，建立了研究区芦草沟组页岩气层位精细地质剖面。通过地质及地球化学分析，芦草沟组有机质丰度高，TOC含量均值>4%;有機质处于成熟阶段;属于特低孔、特低渗烃源岩层，其中的页岩气储集空间主要为裂缝。芦草沟组烃源岩含气性显示较好，在研究区内ZY02井总含气量介于0.02m3/t～2.49m3/t，平均值为0.46m3/t。其中测井划分出6个含气层，两个干气层和一个差油层，具有较好的油气显示。综合沉积相展布、构造、页岩气地质特征及ZY02井钻探成果，初步认为准南山前冲断带中的乌鲁木齐向斜及大黄山-大龙口向斜为初选有利区，并分别对全区及初选有利区进行了页岩气预测地质储量初步计算，其中大黄山-大龙口向斜内的研究区页岩气资源远景储量为1182.87×108m3。

参考文献：

[1]申华梁.准噶尔盆地米东区芦草沟组沉积学研究及有机地球化学特征[D].成都理工大学，2015.

[2]王怡然，吴天琦，田继军，等.准噶尔盆地南缘页岩气形成条件与有利区预测[J].中国地质，2016（01）：288-297.

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