柴达木盆地北缘侏罗系页岩油气成藏条件地质地球化学分析

柴达木盆地北缘侏罗系页岩油气成藏条件地质地球化学分析付小东;邱楠生;饶丹;秦建中;申宝剑;许锦;陈迎宾【摘要】In order to discuss shale oil and gas accumulation conditions and predict favorable prospect areas and exploration layers within the Lower-Middle Jurassic strata in the north margin of the Qaidam Basin, the thickness, organic geochemical characteristics, physical properties, oil and gas content of shale from the Huxishan Formation (J1h) and the Dameigou Formation (J2d) were studied systematically. The result showed that the thickness of organic-rich shale of J1h and J2d are large, and their TOC values are generally greater than 1.5%. The kerogen types of organic matters are mainly type Ⅱ and type Ⅲ. The maturity of organic matters varies from immature stage to over-mature stage. Brittle mineral content is approximately 50%, porosity mainly from 1%to 8%. Shales from J1h andJ2d show strong adsorption capacity to gas, and abnormal total hydrocarbon were observed in many wells in gas logging of J1h and J2d shale layer. It indicates that J1h and J2d are essential for the formation of shale oil and gas reservoir. The Middle-Upper Group of J1h is the favorable layer for shale oil and gas, and the favorable prospect area should be mainly located in the Lenhu No.4-5 tectonic belt. The 5th Member of J2d is favorable layer for shale gas while the 7th Member is favorable layer for shale oil. The favorable prospect areas are mainly located in the Suganhu Depression, the Yuka Fault Depression, the Hongshan Fault Depression, the Ounan Sag, the eastern part and the southern part of theDelingha Fault Depression.%基于柴达木盆地北缘侏罗系中下统富有机质泥页岩厚度、有机地化特征、物性及泥页岩含油气性等的分析研究，探讨了该地区页岩油气成藏的地质条件，对有利的勘探层段和区带进行了预测。

结果表明，柴达木盆地北缘湖西山组和大煤沟组富有机质泥页岩厚度大，有机碳含量多在1.5%以上；有机质类型主要为Ⅱ和Ⅲ型；有机质成熟度从未成熟至过成熟皆有；泥页岩中脆性矿物含量约占50%，孔隙度多在1%~8%之间，孔隙类型多样。

湖西山组和大煤沟组泥页岩显示出较强的吸附气体能力，多口钻井在泥页岩段存在明显全烃异常。

综上表明，柴达木盆地北缘地区湖西山组、大煤沟组2个层位具备形成页岩油气的地质条件，其中湖西山组中上部泥页岩段为页岩油气有利层段，有利区在冷湖4号-5号构造一带；大煤沟组五段为页岩气有利层段、大煤沟组七段为页岩油有利层段，有利区分布于苏干湖坳陷、鱼卡断陷、红山断陷、欧南凹陷和德令哈断陷东部、南部区。

【期刊名称】《地球化学》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】16页(P437-452)【关键词】形成条件;页岩油气;中下侏罗统;柴达木盆地【作者】付小东;邱楠生;饶丹;秦建中;申宝剑;许锦;陈迎宾【作者单位】中国石油大学北京，北京 102249; 中国石油杭州地质研究院，浙江杭州 310023;中国石油大学北京，北京 102249;中国石化无锡石油地质研究所，江苏无锡 214151;中国石化无锡石油地质研究所，江苏无锡 214151;中国石化无锡石油地质研究所，江苏无锡 214151;中国石化无锡石油地质研究所，江苏无锡 214151;中国石化无锡石油地质研究所，江苏无锡 214151【正文语种】中文【中图分类】P597北美地区海相层系页岩油气勘探开发的成功[1–4], 已引起国内业界对这一领域的日益重视[5–10]。

目前国内不但南方海相层系页岩气勘探获得了突破[7–8], 在东部的泌阳凹陷、济阳坳陷等中新生代陆相泥页岩层系中也获得了工业性油气流[9–10],展现了我国中新生代陆相地层页岩油气资源良好的勘探前景。

柴达木盆地是我国西部一个大型的叠合含油气盆地, 中新生界沉积了厚达上万米的陆相地层。

盆地北缘地区侏罗系烃源岩广泛发育, 生烃条件良好[11–20],但由于柴达木盆地经历了多期构造运动叠加, 原生常规油气藏多受到不同程度的调整或破坏[21–22], 导致成藏过程复杂, 勘探难度较大。

经过数十年勘探, 区内已发现冷湖、南八仙、马北和鱼卡等多个源自侏罗系烃源岩的油气藏, 但相对于侏罗系良好的生烃条件, 目前的油气探明储量有限, 资源探明率较低[22–24]。

目前柴达木盆地北缘油气勘探的突破主要以次生油气藏为主[22], 增储效果不显著, 寻找可供规模勘探的战略接替领域是该地区进一步油气勘探面临的关键问题之一。

页岩油气藏作为自生自储型油气藏, 其受后期保存条件的影响相对常规油气藏要小, 本研究拟基于柴达木盆地北缘地区油气地质条件和勘探现状, 从非常规油气资源评价的思路出发, 分析侏罗系页岩油气成藏地质、地球化学条件, 预测有利勘探层段和区带, 为本地区的非常规油气资源勘探提供依据。

柴达木盆地北缘下侏罗统地层自下而上发育湖西山组(J1h)、小煤沟组(J1x)、大煤沟组一段至三段(J1d1–3), 中侏罗统包括大煤沟组四段至七段(J2d4–7)[11,14,22]。

暗色泥页岩主要发育在下侏罗统湖西山组, 中侏罗统大煤沟组五段(J2d5)和七段(J2d7)(表1)。

湖西山组暗色泥页岩主要分布在柴达木盆地北缘西段冷湖-南八仙构造带及以西、以南的昆特依凹陷、一里坪坳陷等地区, 以湖沼相泥岩为主[11,15,17]。

冷湖4号-5号构造泥页岩十分发育, 纵向上累计厚度最大可达近千米(图1); 以浅湖-半深湖相沉积为主, 岩性组合上表现为大套的暗色泥岩和粉砂质泥岩夹薄层粉砂岩或砂砾岩。

靠近盆地边缘的冷湖3号构造、石泉滩、鄂博梁1号构造一带, 暗色泥页岩累计厚度相对较小, 基本在500 m以下, 且多与砂砾岩呈不等厚互层。

南八仙一带暗色泥页岩累积厚度在100 m以下, 单层厚度小。

昆特伊凹陷、一里坪坳陷内目前尚无钻井揭示湖西山组地层, 根据沉积相和地震资料等分析, 暗色泥页岩发育厚度应与冷湖4号-5号构造相近。

此外, 在红山地区J1d1、J1d2发育较厚的碳质页岩和油页岩, 但分布十分局限, 仅在大煤沟剖面出露[14]。

中侏罗统大煤沟组暗色泥页岩主要分布在冷湖-南八仙构造带以东、以北的赛什腾凹陷、鱼卡、红山断陷、欧南凹陷及德令哈断陷等生烃凹陷(图2)。

J2d5主要为沼泽-河流相沉积的煤系泥岩、碳质泥岩; J2d7主要为浅湖-半深湖相沉积的黑色、灰色页岩、油页岩。

在鱼卡、红山断陷和欧南凹陷一带, 暗色泥页岩累计厚度多在100~300 m之间; 而潜西地区厚度在100 m以下。

德令哈断陷内尚无探井揭示中侏罗统地层, 但地震资料显示中侏罗统地层广泛存在[20,22], 盆地边缘多个露头见暗色泥页岩发育, 推测在凹陷内暗色泥页岩发育厚度应与鱼卡-红山一带相当。

苏干湖坳陷中侏罗统暗色泥页岩累计厚度超过300 m, 主要发育在上部和中下部, 分布范围超过300 km2。

上部黑色碳质泥岩、泥岩段厚度约150 m, 根据岩性和干酪根碳同位素特征分析时代上可能相当于J2d7, 中下部为含煤地层, 以灰色泥岩为主, 夹砂砾岩和煤层, 泥页岩厚度在100 m以上, 时代上可能相当于J2d5(图2)。

高有机质丰度的泥页岩是形成页岩油气的物质基础, 一般认为当TOC在1.5%或2.0%以上时才有利于页岩油气的形成[5,25]。

柴达木盆地中下侏罗统暗色泥页岩(含碳质泥岩和油页岩)总体呈现出高有机质丰度特征。

湖西山组TOC主要分布在0.5%~6%之间, 平均3.85%, 约70%的样品TOC在1.0%以上。

大煤沟组五段与七段TOC主要分布在0.5%~7.5%之间, 平均5.24%, 其中超过75%的样品TOC 在1.0%以上; 尤其大煤沟组七段页岩和油页岩, TOC主要在2.0%~10%之间, 平均可达6.24%。

从有机质丰度标准看, 柴达木盆地北缘地区下侏罗统湖西山组、中侏罗统大煤沟组五段与七段泥页岩总体都属于有机质丰度很高的烃源岩。

有机质类型是决定泥页岩在成熟阶段生烃倾油、倾气性的重要因素。

柴达木盆地北缘湖西山组泥页岩δ13C值主要在–22.2‰~–29.5‰之间, 平均–25.5‰(图3), 有机显微组分中镜质体含量为30%~75%, 有机质总体上为Ⅱ2型和Ⅲ型。

纵向上, 冷科1井湖西山组中、上段湖相暗色泥岩有机质类型多为Ⅱ2型, 部分Ⅲ型, 中部煤系地层的碳质泥岩和下部的湖相暗色泥岩以Ⅲ型干酪根为主。

中侏罗统大煤沟组五段暗色泥页岩δ13C值偏重, 主要在–21.5‰~–27.5‰之间, 平均–23.8‰(图3), 有机显微组分中镜质体含量在25%~70%之间, 有机质类型主要为Ⅲ型。