浅析潮水盆地红柳园坳陷页岩气有利目标区

胡永兴，邓 伟，杨 涛，马永东，宿 虎，万旭辉

（甘肃省地质调查院，甘肃 兰州 730000）

1 概述

近年来，随着我国经济的发展，能源需求持续增长，加快国内天然气等清洁能源发展，对保障国家能源安全、调整能源结构、促进节能减排等都具有十分重要的意义[1]。页岩气作为一种清洁、高效的能源资源和化工原料，作为传统天然气的有益补充，其重要性不言而喻。潮水盆地经过几十年的勘探开发研究，已发现青土井浅油藏。以往研究表明，盆地内具厚度大且稳定的暗色泥页岩，分析其页岩气资源潜力，对以后进一步工作具有重要的指导意义。

2 区域地质概况

2.1 大地构造位置

潮水盆地位于甘肃省河西走廊的北部，西起桃花拉山—龙首山一线，东至巴彦乌拉山一带，南始龙首山—阿拉古山-青山北侧，北抵北大山南麓[2]。盆地呈东西走向，带状展布，西窄东宽，东西长约365km，南北宽30-75km，是甘肃省西部最大的中新生代沉积盆地。根据盆地基底性质、断裂分割情况及现今的地貌特征等，将潮水盆地划分为三坳两隆共5个一级构造单元，即阿右旗坳陷、金昌坳陷、红柳园坳陷、中央隆起和石板井隆起[3]（如图 1 所示）。

2.2 区域地层

潮水盆地地层属华北地层大区，阿拉善地层分区，盆地基地主要为前震旦系变质岩，在此基础上沉积了寒武系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、第三系和第四系。盆地内主要的含油气层位为中下侏罗统青土井群，主要出露于盆地南部龙首山的芦草沟、炭井沟等地，呈条带状展布，在盆地北缘主要出露于阿右旗及红砂岗一带。盆地内除隆起和部分凸起缺失外，在各凹陷中均有分布，其中黄南凹陷沉积厚度最大，达1800m。按岩性可分为三段，为一套深湖-半深湖相和湖沼相为主的沉积建造，盆地中新生代地层情况见表1。

图1 潮水盆地构造区划图[4]

图2 红柳园坳陷青土井群残余厚度图（据玉门油田）

表1 潮水盆地中新生代地层简表

3 红柳园坳陷特征及泥页岩分布特征

红柳园坳陷位于潮水盆地东北部，面积约2860km2，西北以断层与北大山相接，东南以坳陷的边界断层与民勤隆起相邻，西以不明显界线与金昌坳陷相通，东以斜坡与巴彦乌拉山相邻。坳陷中除沉积了一套中新生代地层之外，还沉积了一套下古生代的石炭二叠系。坳陷在侏罗系末期北部抬升幅度较大，部分侏罗系和石炭二叠系遭受剥蚀，坳陷可进一步细分为西渠凹陷、莱菔山斜坡二个次级构造单元[5]（如图 1 所示）。

页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集[6]。而红柳园坳陷的泥页岩主要位于中侏罗世青土井群，且主要沉积分布于其内部的西渠凹陷内（如图2所示），因此研究西渠凹陷内富有机质泥页岩特征对分析红柳园坳陷内页岩气资源具有重要意义。

4 红柳园坳陷页岩气有利目标区

根据页岩气有利目标区预测参考标准[7]：含气页岩层段（富有机质）厚度应大于20m；页岩的有机质含量大于等于1.0%；有机质热演化程度Ro=1.0-3.5%；脆性矿物含量大于40%；埋深800-4000m；含气量大于1.5m3/t。对潮水盆地红柳园坳陷页岩气有利目标区做初步分析。

4.1 富有机质页岩厚度

通过对潮水盆地红柳园坳陷区域地质资料的研究，可知区内钻井共3口（潮试5井、潮参1井、潮参2井），其中潮试5井位于坳陷边缘（如图3所示）。三口井有机质泥页岩厚度分别为58m、263m（煤层7.5m)、120m，证明红柳园坳陷内存在厚度大的富有机质泥页岩，尤其是潮参1井附近即西渠凹陷西部次级凹陷内存在厚度大的富有机质泥页岩（见表 2）。

表2 红柳坳陷暗色泥岩统计表

4.2 有机碳含量

潮水盆地早中侏罗世有机碳含量总体上均较高，以往资料表明红柳园坳陷有机碳含量介于2.0%～4.0%之间，潮参1井附近总有机碳含量TOC达到3%，其次，潮参1井有效页岩层段（含气页岩段）1360～1440m有机碳含量为1.5%～4.2%，平均值为2.66%（见表 2、表 3）。

表3 潮参1井青二段有机质丰度评价结果表

由表3可知，潮水盆地红柳园坳陷潮参1井（西渠凹陷）附近青土井群具备较高的有机碳含量。

4.3 有机质成熟度

潮参1井早中侏罗世泥页岩镜质体反射率分布范围0.37%～0.60%，平均0.47%，表明早中侏罗世泥页岩处于未熟-低熟生烃演化阶段。该成熟度阶段，以Ⅱ2型和Ⅲ型干酪根为主的早中侏罗世有机质可产生较多的天然气。

从图4可知，目标层镜质体反射率Ro在2000m以下可达到1%，富有机质泥页岩处于生气阶段，所以推测深部目标层镜质体反射率大于1%。

4.4 脆性矿物含量

根据以往区域地质调查资料可知，潮水盆地富有机质泥岩中石英等脆性矿物含量一般在40%以上，介于41.7%～61.9%之间，反映了泥页岩脆性特征较好，具有较好的可改造性，有利于后期开发。粘土矿物以伊蒙混层和伊利石为主，有利于天然气的吸附。

4.5 埋深条件

根据潮参1井、潮参2井钻探资料和以往地震剖面资料，表明红柳园坳陷西渠凹陷内富有机质泥岩埋深均大于800m，有效泥页岩层段在红柳园坳陷最大埋深可达2200m，甚至更深。

图3 红柳园坳陷早中侏罗世富有机质泥页岩等值线图（据玉门油田）

图4 潮参1井早中侏罗世镜质体反射率（Ro）随深度变化曲线（据玉门油田）

4.6 生气条件

潮参1井青土井群有三处气测异常显示，录井分别解释为炭质页岩含气、炭质泥岩含气和油页岩含残余油气。潮参2井在井段3237.4-3329.0m共见油气显示17.3m/6层。由于潮水盆地页岩气勘探成果极少，关于页岩含气量的数据和实验很少，且等温吸附实验测得的吸附气量只能反映泥岩的最大吸附能力，并不能作为含气量的真实指标。由于泥页岩的含气量除了受气储集性能的影响之外还受生气量、逸散气量等多种因素的影响，故推测潮水盆地青土井群有效泥页岩段含气量较好。

5 结论

综上对潮水盆地红柳园坳陷地质特征和富有机质泥页岩的特征分析可得到如下结论：

（1）潮水盆地红柳园坳陷富有机质页岩的有机碳含量（TOC）、热成熟度（Ro）高，且厚度较大，具有较好的资源潜力。

（2）红柳园坳陷内富有机质泥页岩主要分布于其内的西渠凹陷，而西渠凹陷内西部次级凹陷的各项指标更有利于页岩气赋存，故红柳园坳陷的页岩气最佳赋存位置为西渠凹陷的西部次级凹陷。