綜述中國典型的富有機(jī)質(zhì)頁巖類型與特征

(1.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 吉林 長春 130061)(2.中國石油冀東油田公司工程監(jiān)督中心 河北 唐山 063000)

綜述中國典型的富有機(jī)質(zhì)頁巖類型與特征

張航1張楊2

(1.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院吉林長春130061)(2.中國石油冀東油田公司工程監(jiān)督中心河北唐山063000)

本文基于文獻(xiàn)調(diào)研，對前人在富有機(jī)質(zhì)頁巖取得的進(jìn)展進(jìn)行歸納總結(jié)，著重探討中國典型富有機(jī)質(zhì)頁巖的沉積相、主要地層、巖性組合特點、主要分布區(qū)域、有機(jī)質(zhì)類型、熱成熟度、代表性盆地、生烴潛力、沉積厚度、儲層物性等十項指標(biāo)特點，為中國頁巖油、氣的勘探開發(fā)提供理論參考。

富有機(jī)質(zhì)頁巖

一、海相富有機(jī)質(zhì)頁巖

中國海相富有機(jī)質(zhì)頁巖主要發(fā)育在南方和西部古生界的寒武紀(jì)、奧陶系、志留系和泥盆系，具有分布面積大，沉積厚度穩(wěn)定、熱演化程度高等特點。其中古生代(主要是寒武系和志留系)是中國海相頁巖最主要的發(fā)育期，形成多套海相富有機(jī)質(zhì)頁巖[10]。寒武系的主要海相沉積區(qū)為揚(yáng)子地區(qū)、塔里木地區(qū)和華北地區(qū)，其中揚(yáng)子地區(qū)的海相頁巖多發(fā)育黑色頁巖、鈣質(zhì)頁巖和硅質(zhì)頁巖[2,10]。下寒武統(tǒng)海相富有機(jī)質(zhì)頁巖在中上揚(yáng)子區(qū)發(fā)育較好，具有有機(jī)質(zhì)類型好(主要為腐泥-混合型)、熱成熟度高，層系厚度大等特點；在中下?lián)P子地區(qū)，有機(jī)質(zhì)含量相對較低，有機(jī)質(zhì)為腐泥型[11-14]，以上揚(yáng)子黔北地區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組最為典型，從沉積環(huán)境看，為淺海深水陸棚相沉積[13-14]。志留系頁巖在揚(yáng)子地區(qū)發(fā)育較好，以下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖為主，分布于整個揚(yáng)子地區(qū)[15-16]。鄭民[10]等對我國華北、南方、羌塘、塔里木等9個地區(qū)和盆地海相富有機(jī)質(zhì)頁巖的基本參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(表1)，從表中可以看出，中國海相富有機(jī)質(zhì)頁巖沉積厚度較為穩(wěn)定，有機(jī)質(zhì)類型好，豐度較大，熱成熟度高。

表1 中國海相富有機(jī)質(zhì)頁巖層系基本參數(shù)表[10]

二、海陸過渡相富有機(jī)質(zhì)頁巖

海陸過渡相富有機(jī)質(zhì)頁巖分布廣泛，有機(jī)質(zhì)類型復(fù)雜，熱演化程度適中，但南北略有差異[18]。中國地層在晚古生代時期，沉積環(huán)境發(fā)生了由海相到陸相的巨大變化，這一變化使得海陸過渡環(huán)境下沉積的富有機(jī)質(zhì)頁在我國南北地區(qū)廣泛分布[17]。其中，北方地區(qū)石炭-二疊系富有機(jī)質(zhì)頁巖常與多套煤層和致密砂巖層互層，單層厚度較薄，累積厚度大，其典型的盆地為華北地區(qū)的鄂爾多斯盆地和沁水盆地[2,18,20-22]。鄂爾多斯盆地上古生界(石炭-二疊系)海陸過渡相為沼澤相和三角洲相，發(fā)育富有機(jī)質(zhì)暗色泥頁巖、碳質(zhì)頁巖及煤層，其中泥頁巖中有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ-Ⅲ為主，有機(jī)質(zhì)豐度(TOC)較高，熱成熟度主要為低成熟-成熟，孔滲等物性較好[21,23,24]。沁水盆地上古生界石炭-二疊發(fā)育大量暗色泥頁巖，巖石埋藏深度適中；單層厚度薄，累積厚度較大；TOC含量較高；有機(jī)質(zhì)類型主要為腐殖和腐殖腐泥型；熱演化處于成熟-過成熟階段；頁巖儲層物性較好[18,25-27]。南方地區(qū)二疊系海陸過渡相富有機(jī)質(zhì)頁巖分布面積廣，主要分布在四川盆地、滇黔桂以及下?lián)P子地區(qū)[2,18,28-30]。

三、陸相富有機(jī)質(zhì)頁巖

從古生代開始，中國陸續(xù)開始沉積陸相頁巖，尤其是中新生代時期[18]，富有機(jī)質(zhì)頁巖普遍發(fā)育。林臘梅[31]和張金川[32]依托2011年全國頁巖氣資源潛力調(diào)查工作，對中國陸相富有機(jī)質(zhì)頁巖基本類型和特點進(jìn)行統(tǒng)計和總結(jié)(表2)。從表中可以看出，中國富有機(jī)質(zhì)頁巖主要分布于華北鄂爾多斯、渤海灣，東北松遼，西北準(zhǔn)葛爾盆地和南方四川盆地。

表2 中國陸相富有機(jī)質(zhì)頁巖分布表

鄂爾多斯盆地三疊系延長組湖相頁巖發(fā)育，尤其是長7段張家灘頁巖[18,31,35]；沉積相主要為淺湖-深湖沉積[35,36]；厚度主要集中于50-120m之間，有機(jī)碳含量為0.5%-6%，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ-Ⅲ型，熱成熟度較高[18,31,33-36]。在渤海灣盆地，古近系富有機(jī)質(zhì)頁巖分布受凹陷控制，形成厚層的湖相頁巖[18,41]；沉積相為半深湖-深湖沉積[37-41]；累積厚度大，局部累積厚度逾1000m[18,37]；有機(jī)質(zhì)豐度較高，有機(jī)質(zhì)類型復(fù)雜，主要為腐泥型，熱成熟度相對較低，屬于中等成熟[37,40,41]；頁巖儲存物性較好[37,40]。松遼盆地含有豐富的油頁巖資源，主要分布于白堊系的青山口組和嫩江組[42]。嫩江組一段和二段有機(jī)質(zhì)豐度高，有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅰ型，熱成熟度較低[43,46]；沉積相為湖泊和三角洲沉積[43,45]。青山口組有機(jī)質(zhì)豐度高，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ-Ⅱ1，有機(jī)質(zhì)處于成熟階段，沉積相為三角洲、半深湖-深湖沉積[44,47,49]。

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張航(1992-)，男，漢族，河北省邯鄲市，碩士研究生，吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，專業(yè)：礦產(chǎn)普查與勘探；張楊(1988-)，女，漢族，河北省邯鄲市，本科，中國石油冀東油田公司工程監(jiān)督中心，油氣勘探。