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准噶尔盆地东南缘油页岩有机地球化学特征及含气潜力_高苑

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准噶尔盆地 东南 油页岩 有机 地球化学 特征 潜力
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天然气地球化学收稿日期 :2013-03-01;修回日期 :2013-06-06.基金项目 :中国科学院战略性先导科技专项 (编号 :XDB03020405;XDA05120204);国家 “973”计划子课题 (编号 :2012CB214701);国家基金面上项目 (编号 :41172169;41272147);西部之光联合学者项目联合资助 .作者简介 :高苑 (1987-),女 ,河北石家庄人 ,硕士研究生 ,主要从事有机地球化学研究.E-mail:gaoyuan_888@126.com.通讯作者 :王永莉 (1969-),女 ,甘肃兰州人 ,研究员 ,博士 ,主要从事有机地球化学研究.E-mail:wyl6800@lzb.ac.cn.准噶尔盆地东南缘油页岩有机地球化学特征及含气潜力高苑1,2,王永莉1,何大祥3,孟培1,2,吴应琴1,王自翔1,2,汪亘1,2,张虹1,巩俊成1,杨辉1,王有孝1(1.中国科学院油气资源研究重点实验室 ,甘肃 兰州730000;2.中国科学院大学 ,北京100049;3.中国石油大学 (北京 )油气资源与探测国家重点实验室 ,北京102249)摘要 :准噶尔盆地页岩气尚属于研究起步阶段 ,勘探程度低 ,还未发现页岩气藏 。通过对准噶尔盆地东南缘雅玛里克山 、水磨沟 、三工河等地区上二叠统芦草沟组油页岩样品进行有机地球化学特征系统分析 ,认 为 :芦草沟组油页岩有机碳平均含量为9.71%,油 页 岩 氢 指 数 (IH)平 均 值 为471.56mgHC/gTOC,有机质类型主要为Ⅱ型 ,处于低熟 —成熟热演化阶段 。通过与北美五大页岩气系统地球化学参数和地质参数对比 ,初步确定准噶尔盆地东南缘存在发育热成因页岩气藏的条件 ,部分区域可能有生物成因气生成 。3个地区中 ,以三工河地区油页岩有机质丰度最高 ,有可能成为研究区页岩气勘探开发的有利区域 。关键词 :准噶尔盆地东南缘 ;油页岩 ;上二叠统芦草沟组 ;页岩气 ;含气潜力中图分类号 :TE122.1+13   文献标志码 :A   文章编号 :1672-1926(2013)06-1196-09引用格式 :Gao Yuan,WangYongli,He Daxiang,et al.Shale gas potential and organic geochemicalcharacteristics of oil shale in the southeast of Junggar Basin[J].Natural Gas Geoscience,2013,24(6):1196-1204.[高苑 ,王永莉 ,何大祥 ,等.准噶尔盆地东南缘油页岩有机地球化学特征及含气潜力 [J].天然气地球科学 ,2013,24(6):1196-1204.]0 引言页岩中的有机质经热成因作用或生物成因作用 ,或2种作用相结合 ,生成天然气 ,并滞留在页岩中 ,形成典型的非常规页岩气藏[1]。在页岩气藏中 ,页岩地层既是气源岩也是储层及盖层[2]。页岩气有3种不同的成因 ,即热解成因 、生物成因[3],以及混合成因[4]。热成因页岩气系统有以下几种类型 :①高热成熟度页岩系统 ,如美国沃斯堡盆地的Barnett页岩 ;②低热成熟度页岩系统 ,如伊利诺伊盆地的New Albany页岩 ;③层内页岩 、砂岩和泥岩等混合岩相含气系统 ,如东德克萨斯的Bossier页岩 ;④成熟页岩为产气层 ,低成熟页岩为储集层的层间页岩气系统 ,如怀俄明州风河盆地的古近系 —新近系Waltman页岩段 ;⑤常规和非常规混合页岩气系统 ,如美国阿纳达科州一些垂直井所产页岩气来自Wapanucka常 规 油 气 藏 、Hunton常 规 油 气 藏 和Woodford页岩 。混合热成因和生物成因作用的页岩气系统 ,如美国New Albany部分页岩系统[5]。我国各地质时期页岩分布广泛 ,勘探开发潜力大 ,页岩气资源也十分丰富[6]。中国页岩气勘探开发目前处于前期探索阶段 。第24卷 第6期2013年12月天然气地球科学NATURAL GAS GEOSCIENCEVol.24No.6Dec. 2013准噶尔盆地是一大型多旋回叠合盆地 ,发育多套有效烃源岩 ,其中二叠系为盆地最重要烃源岩层系 ,也是具备形成页岩气的主要层系 ,主要发育在盆地南缘东部博格达山前和东北缘克拉美丽山前[7]。准噶尔盆地天然气资源丰富 ,盆地主要气源岩有下二叠统佳木河组 、风城组 ,上二叠统乌尔禾组 、芦草沟组 ,下侏罗统八道湾组及中侏罗统西山窑组[8]。准噶尔盆地页岩气尚属于研究起步阶段 ,勘探程度低 ,还未发现页岩气藏 。具有勘探前景的为盆地东南缘上二叠统芦草沟组 ,主要与泥页岩的产出层位和分布相关 ,需要具有一定的埋藏保存条件[9]。博格达山前钻井在二叠系页岩中见到良好气显示 ,页岩气层裂隙发育 ,个别井针对页岩地层试气获得少量气[7]。本文以研究准噶尔盆地东南缘上二叠统芦草沟组油页岩的有机地球化学特征为切入点 ,结合前人对该区的研究资料 ,参照对比北美五大页岩气系统地球化学参数和地质参数 ,对准噶尔盆地东南缘芦草沟组油页岩含气潜力做了初步的分析 。1 研究区地质背景博格达山地区晚二叠世主要为深湖 —半深湖亚相沉积 ,是主要沉积中心和沉降中心 ,芦草沟组沉积时期 ,在博格达山北麓形成深坳陷 ,其物源主要来自南部的伊连哈尔比尕山 ,沉积中心位于三工河地区 ,当时气候温暖潮湿 ,水生生物极为发育 ,有机质丰富 ,在滞留闭塞的半深湖 —深湖沉积环境 ,沉积了巨厚的油页岩层 。中 、晚三叠世小泉沟期为辫状河三角洲相和湖泊相沉积 ,早 、中侏罗世博格达山为辫状河三角洲相沉积 ,侏罗纪末期强烈隆起[10]。准噶尔南缘前陆盆地自晚古生代以来 ,先后经历了海西 、印支 、燕山和喜马拉雅多期构造运动 ,伸展 、挤压 、剪切等构造作用交替进行 ,使得该区构造较为复杂 ,地层褶皱极为强烈 ,形成等斜或不等斜褶皱[11-12]。大型逆冲断层作用导致二叠系油页岩伴随博格达山系的形成而出露地表 ,使研究区油页岩埋藏深度较浅 。芦草沟组岩 性 单 一 ,横 向 上 变 化 较 小 ,但 厚 度 颇 为 悬殊[13]。雅玛里克山地区油页岩纯厚度为53m,水磨沟地区油页岩纯厚度为44m,阜康三工河地区油页岩累积厚度为205m;3个地区油页岩地层总厚度为306~850m,油页岩埋藏深度均较浅 ,为0~500m[14-15]。准噶尔盆地东南缘博格达山北麓油页岩有机质含量高 ,储量丰富 ,20世纪50年代新疆地质局对该区油页岩进行过普查与初级勘探[16]。据原地矿部门调查 ,准噶尔盆地东南缘油页岩矿带西起乌鲁木齐市妖魔山(现称雅玛里克山 ),东至奇台的白杨沟 ,断续延长143km,宽10~20km。分东 、西2段 :西段西起乌鲁木齐市妖魔山 、红雁池 ,经水磨沟 、芦草沟到三工河 ,长65km,呈北东向展布 (图1);东段西起白杨沟 ,经黄山街 、西大龙口 、水西沟 、石长沟 、小龙口 、韭菜园子 (东大龙口 )至奇台白杨沟 ,长为69km,呈北西向分布 。准噶尔盆地东南缘沉积中心在芦草沟一带 ,沉积厚度达1 850m。东南缘西段聚矿中心在三工河一带 ,厚210m,东段在韭菜园子一带 ,厚为172m,成矿时代为晚二叠世[15]。21世纪以来由于能源危机 ,油页岩作为重要的非常规油气资源再次引起关注 。众多学者[14,17-22]通过对该区油页岩的常量元素 、微量元素以及稀土元素分析 ,认为准噶尔盆地东南缘芦草沟组油页岩形成于咸化的弱还原 —还原沉积环境 ,油页岩总体发育于近缘的半深湖 —深湖亚相沉积 。已有研究[14,16,23-24]对准噶尔盆地东南缘油页岩形成的地质规律和矿体特征进行了分析 ,并认为该区芦草沟组沉积可分为4个岩性段 ,分别对应低位 、水进 、高位 、水退沉积体系 ,优质油页岩集中在第二段 、第三段 。文献 [25-27]曾对准噶尔盆地东南缘东区 (二工河 、大黄山和西沟 )和西区 (三工河 、东沟 、四工河和五工河 )油页岩有机地球化学特征进行过系统研究 ,该区油页岩有机碳含量为1.64%~36.6%,平均值为12.54%,生烃潜量为7.41~250.48mg/g岩石,平均值为74.26mg/g岩石;有机质类型西区主要是Ⅱ型 ,东区主要为Ⅰ型 ;有机质处于低成熟阶段 ,西区油页岩的成熟度稍高于东区油页岩 。得出结论 :东区油页 岩 有 机 质 丰 度 和 类 型 相 对 西 区 好 。Tao等[28]曾对该区大黄山地区 (图1)芦草沟组油页岩进行过系统的有机地球化学特征研究 ,其TOC含量为8.5%~34.8%,有机质类型主要为Ⅱ1型 ,岩石最高热解温度Tmax值为435~454℃,平均为440℃,热演化程度较低 。也有学者[13-14,29]曾对准噶尔盆地东南缘部分地区的上二叠统芦草沟组油页岩的有机地球化学特征进行过概要的描述 。2 样品及实验本文研究在准噶尔盆地东南缘西段雅玛里克山(YMS)、水磨沟 (SMG)和三工河 (SGH)3个剖面分别按基本等间距原则采样13个 、8个和24个 ,共采集45个地表剖面样品 (图1)。进行了全岩有机碳(TOC)测定 、岩石Rock-Eval热解实验 、氯仿沥青“A”族组分以及生物标志化合物分析 。实验均在中国科学院油气资源研究重点实验室完成 。7911 No.6     高苑等 :准噶尔盆地东南缘油页岩有机地球化学特征及含气潜力图 1准噶尔盆地东南缘 (博格达山北麓 )西段油页岩含矿区构造地质略图[14]Figure 1 Simplified geologic mapof oil shale deposit in the west of the southeast area of Junggar Basin3 油页岩有机地球化学特征虽然页岩系统中断裂和基质渗透率是页岩产气的重要控制因素 ,但是对于无论是生物成因还是热成因页岩气来说 ,拥有足够的有机质含量 ,是形成页岩气藏的最基础因素[30]。页岩气含气潜能判定首先需分析烃源岩的有机质丰度 、干酪根类型 、成熟度等有机地球化学特征 。本文研究对所采岩样进行了全岩有机碳 (TOC)测定 、岩石Rock-Eval热解实验 、氯仿沥青 “A”族组分以及生物标志化合物分析 。3.1 有机质丰度Charles Boyer等[31]根据统计学分析和单个页岩气藏的统计结果表明 ,页岩中的含气量 (包括吸附气和游离气 )随其TOC含量增加而增大 ,这说明页岩中的TOC含量是页岩气成藏最基础的因素 。虽然北美一些页岩气含气盆地的产层也存在低有机质丰度 (TOC<1%)的可开采页岩层段实例 ,但要达到开采价值需要具备其他优越条件来弥补 ,如较大的页岩厚度等 。斯伦贝谢公司根据北美页岩含气盆地统计 ,提出了页岩气源岩的有机碳含量最低标准原则上应超过2.0%[32]。所采集雅玛里克山 、水磨沟和三工河3个地区的45个油页岩样品中 ,TOC含量介于1.08%~35.6%之间 ,平均值为9.71%,超过2.0%的样品占总样品数的88.9%,大部分样品的TOC含量集中在1.0%~19.0%之间 (图2)。3个地区TOC含量分别为1.08%~35.6%、1.55%~12.7%和4.09%~22.5%,平均值分别为8.91%、4.24%和11.97%(表1)。三工河地区有机碳含量整体最高 ,其次是雅玛里克山地区和水磨沟地区 。图 2准噶尔盆地东南缘芦草沟组油页岩 TOC频率分布特征Figure 2 TOChistograms of Lucalgou Formationoil shales form the southeast of Junggar Basin3个地区45个样品的氯仿沥青 “A”质量分数分布范围为 (0.13~3.73)×10-3,主要分布在 (0.5~2.5)×10-3之间 ,平均值为1.71×10-3。3个地区45个样品氯仿沥青 “A”质量分数分别为 (0.13~3.38)×10-3、(0.34~2.46)×10-3和 (0.74~3.73)×10-3,平均值分别为1.54×10-3、1.17×10-3和1.99×10-3(表1)。氯仿沥青 “A”质量分数最高的样品位于三工河地区 ,最低的样品位于雅玛里克山地区 。三工河地区氯仿沥青 “A”质量分数平均值最高 。所采45个油页岩样品总烃 (HC)含量分布范围为 (52~2 102)×10-6,平均值为730×10-6。HC含量介于 (200~500)×10-6之间的占37.8%,高于500×10-6的占55.6%,总体为良好 —好级别的烃8911 天然气地球科学Vol.24 源岩 。3个地区油页岩总烃含量分别为 (52~2 102)×10-6、(746~1 349)×10-6和 (208~1 917)×10-6,总烃含量平均值分别为723×10-6、565×10-6和788×10-6,以三工河地区最高 (表1)。S1+S2为烃源岩的生烃潜量 ,指岩石中的残留烃(S1)与热解烃 (S2)之和 。生烃潜量的高低是对烃源岩进行评价的重要指标 。3个地区45个样品的生烃潜量分布范围为1.02~216.30mg烃/g岩石,主要分布在1.0~100mg烃/g岩石之间 ,平均值为50.81mg烃/g岩石。研究区3个地区生烃潜量分别为1.02~216.30mg烃/g岩石、10.18~67.77mg烃/g岩石和15.86~120.18mg烃/g岩石,平均 值 分 别 为41.28mg烃/g岩石、23.68mg烃/g岩石和65.01mg烃/g岩石,三工河地区整体最高 (表1)。由上述4个有机质丰度评价指标可知 ,准噶尔盆地东南缘油页岩有机质丰度整体较高 ,具有较好的生烃物质基础 ,其中以三工河地区为最好 。表 1准噶尔盆地东南缘油页岩有机质丰度统计Table 1 Statistics of richness of organic matter of oil shale from the southeast of Junggar Basin地区 有机碳 /% 氯仿沥青 “A”/(×10-3) 总烃 /(×10-6) (S1+S2)/(mg烃/g岩石)雅玛里克山 (YMS)1.08~35.68.91(13)0.13~3.381.54(13)52~2 102723(13)1.02~216.3041.28(13)水磨沟 (SMG)1.55~12.74.24(8)0.34~2.461.17(7)746~1 349565(8)10.18~67.7723.68(8)三工河 (SGH)4.09~22.511.97(24)0.74~3.731.99(24)208~1 917788(24)15.86~120.1865.01(24)注 :1.08~35.68.91(13)=最小值 —最大值平均值 (样品数 ),下表同3.2 有机质类型不同来源有机质形成的干酪根 ,其性质和生油气潜能差异较大 。有些干酪根以生油为主 ,有些干酪根以生气为主 。雅玛里克山 、水磨沟和三工河地区芦草沟组油页岩样品有机碳含量见表1。3个地区油页岩样品残余生烃潜量S2值分别为0.92~214.48mg烃/g岩石、7.96~66.56mg烃/g岩石和15.35~118.12mg烃/g岩石。由TOC和S2作交会图 ,采用3类4分法划分有机质类型 ,可以看出水磨沟地区和三工河地区油页岩有机质类型主要为Ⅱ1型 ,雅玛里克山地区4个油页岩有机质类型偏Ⅲ型 (图3)。在伊利诺伊盆地烃源岩干酪根类型划分图上看 ,研究区油页岩氢指数分布在76~663mgHC/gTOC之间 ,平均值为471.56mgHC/gTOC,以Ⅱ型干酪根为主 ,3个雅玛里克山油页岩样品为Ⅲ型干酪根 (图4)。北美伊利诺伊盆地页岩气丰富 ,New Albany页岩有机质氢指数最高达960mgHC/gTOC,最低约为100mgHC/gTOC,生成页岩气的干酪根Ⅰ—Ⅲ型均有 。雅玛里克山 、水磨沟和三工河地区芦草沟组油页岩氢指数为76~663mgHC/gTOC,也显示出具有良好的生烃潜力 。李婧婧[25]和徐耀辉等[33]对研究区芦草沟组油页岩进行研究 ,也认为该区油页岩有机质类型以Ⅱ1型为主 。3.3 有机质成熟度对于热成因作用页岩气系统 ,有机质的成熟度不仅可以用来预测烃源岩中生烃的潜力 ,还可以用于评价高变质地区裂缝型页岩储层的潜力 ,是评价页岩气系统产能的重要参数 。本文结合研究区芦草沟组油页岩的特点以及现有分析测试资料 ,采用岩石热解参数Tmax和生物标志化合物成熟度参数进行有机质成熟度评价 。图 3准噶尔盆地东南缘油页岩干酪根类型分布 (据文献 [34])Figure 3 Kerogen type distribution mapofoil shale from the southeast of Junggar Basin由表2可知 ,雅玛里克山 、水磨沟和三工河地区芦草沟组油页岩岩石最高热解温度Tmax值分别为432~460℃、434~441℃和433~446℃,平均值分别为439.5℃、437.0℃和440.3℃。在 氢 指 数 与9911 No.6     高苑等 :准噶尔盆地东南缘油页岩有机地球化学特征及含气潜力Tmax关系图上 (图4),热演化温度小于460℃,显示了低演化的特征 。雅玛里克山 、水磨沟和三工河地区岩样正构烷烃碳优势指数CPI值分别为1.02~1.65、1.04~1.29和1.03~1.23,平均值分别为1.20、1.15和1.13;OEP值分别为0.68~1.87、0.90~1.16和0.77~1.20,平均值分别为1.04、1.07和1.04。3个地区αβC31藿烷22S/(22S+22R)值分别为0.58~0.61、0.58~0.60和0.58~0.60,平均值分别为0.60、0.59和0.59;C29甾烷αββ/(αββ+ααα)值分别为0.20~0.40、0.23~0.33和0.17~0.26,平均值分别为0.30、0.27和0.22,αααC29甾烷20S/(20S+20R)值分别为0.32~0.47、0.32~0.48和0.27~0.43,平均值分别为0.59、0.44和0.36(图5)。以上生物标志化合物成熟度参数均反映出研究区油页岩具有低成熟到成熟的特征 。何登发等[35]实验获得准噶尔盆地南缘和博格达山前 凹 陷 上 二 叠 统 芦 草 沟 组 油 页 岩RO值 为0.54%~0.91%,为低成熟到成熟阶段 ,是一套很好的烃源岩 。综合分析研究区油页岩最高热解温度Tmax和生物标志化合物成熟度参数特征 ,准噶尔盆地东南缘雅玛里克山 、水磨沟和三工河地区油页岩有机质处于低成熟到成熟的热演化阶段 。图 4伊利诺伊盆地烃源岩干酪根类型划分 (据文献 [32])Figure 4 Kerogen type classification plot of source rock from the Ilinois Basin表 2有机质成熟度参数Table 2 Parameters of thermal maturity地区αβC31藿烷 22S/(22R+22S)αααC29甾烷 20S/(20R+20S)C29甾烷 αββ/(ααα+βββ)Tmax/℃ OEP  CPIYMS0.58~0.610.60(13)0.32~0.470.59(13)0.20~0.400.30(13)432~460439.5(13)0.68~1.871.04(13)1.02~1.651.20(13)SMG0.58~0.600.59(8)0.32~0.480.44(8)0.23~0.330.27(8)434~441437.0(8)0.90~1.161.07(8)1.04~1.291.15(8)SGH0.58~0.600.59(24)0.27~0.430.36(24)0.17~0.260.22(24)433~446440.3(24)0.77~1.201.04(24)1.03~1.231.13(24)4 准噶尔盆地东南缘芦草沟组油页岩含气潜力评价页岩气的含气潜力评价首先需要判识该地区页岩气成因类型 ,是生物成因还是热成因 ,并依据该地区的地质特征 ,选择适宜的地球化学指标和解释方法进行评价[5]。研究区油页岩均处于低成熟到成熟的热演化阶段 ,有机质丰度高 ,干酪根主要为Ⅱ型 。0021 天然气地球科学Vol.24 有机碳含量 (TOC)平均值为9.71%,氢指数 (IH)平均值为471.56mgHC/gTOC,残余生烃潜量 (S2)平均值为49.63mg烃/g岩石,说明该地区油页岩具有很好生烃物质基础 。据Stropoc等[36]研究 ,不论生物成因还是热成因的页岩气 ,有机碳含量 (TOC)都是制约页岩总含气量 的 重 要 因 素 。研 究 区 油 页 岩TOC含 量 为1.08%~35.6%,主要分布在1.0%~19.0%之间 ,平均值为9.71%,按照烃源岩评价标准为优质烃源岩 ,与北美五大页岩气系统的页岩TOC含量大体相当 ,或优于北美五大页岩气系统页岩有机碳丰度(表3),因此具备产气的物质基础 。图 5C29甾烷αββ/(αββ+ααα)与αααC29甾烷 20S/(20S+20R)关系[37]Figure 5 The relationshipof C29αββ/(αββ+ααα)to C2920S/(20S+20R)成熟度是评价热成因页岩气系统能否有高产气率的关键参数 。北美德克萨斯Barnett页岩气系统为典型的热成因作用页岩气系统 ,Barnett页岩干酪根类型为Ⅱ型 ,并且有足够的埋深或位于高热流值层位 ,因此沃斯堡盆地的大部分Barnett页岩均已达到生油窗甚至生气窗 。在达到生气窗 (RO>1.0%)区域 ,特别是RO值大于1.4%地区有连续的大型商业页岩气资源 ,干酪根和原油的二次裂解产气 ,大大增加了Barnett页岩的气油比 (GOR)(图6)。在生油窗成熟度范围 (0.50%~0.99%)区域 ,页岩气产气率较低 ,且随时间增加产气率降低的很快[5]。研究区二叠系芦草沟组油页岩在侏罗纪末 —白垩纪初 ,由于博格达山隆起逐渐抬升 ,使油页岩埋深变浅 ,减缓有机质热演化进程 ,芦草沟组油页岩均为低成熟到成熟的演化阶段 。综合参照前人[7,25,29,35,38-39]的研究结果 ,RO值分布范围为0.50%~1.09%,为生油窗演化阶段 ,主要为干酪根初次裂解阶段产生的页岩气 。New Al-bany页岩Pike郡区域页岩干酪根也为Ⅱ型 ,RO值为0.68%~0.72%,TOC含量分布范围为0~13%,埋深为832~860m,总含气量为0.1~2.0m3/t,该地区页岩 的TOC含量与总含气量呈正相关关系 (图7)[36]。研究区各项地球化学参数与Pike郡New Al-bany页岩参数相近 ,因此研究区油页岩的含气潜能评价可参考New Albany页岩Pike郡的含气量与TOC的关系式 (图7)。另外 ,研究区油页岩埋深较浅 ,部分油页岩处于低熟阶段 ,与Owen郡New Albany页岩埋深为413~433m、RO值为0.49%~0.58%等参数比较接近 。Ow-en郡New Albany页岩气主要为生物成因[36],其TOC含量与总含气量也呈正相关关系 (图7)。研究区在侏罗纪 —白垩纪遭受隆升 ,出露地表 ,且断裂发育 ,大气降水也较容易渗入岩层 ,具有微生物繁殖的条件 。油页岩的有机萃取物饱和烃分布特征表明部分样品曾遭受过微生物降解作用 (图8)。因此该区油页岩可能含生物成因天然气 ,这需要更深入的研究 。表 3准噶尔盆地东南缘芦草沟组油页岩与美国五大页岩气系统地质地球化学参数对比Table 3 Comparison of geological and geochemical parameters between Lucaogou Formationoil shales from the southeast of Junggar Basin and shales form 5shale gas systems of USA地区美国Antrim页岩 Ohio页岩 New Albany页岩 Barnett页岩 Lewis页岩准噶尔盆地东南缘芦草沟组油页岩埋深 /m180~720  600~1 500  180~1 470  1 590~2 550  900~1 800  0~500总厚度 /m48  90~300  30~120  60~90  150~570  306~850纯厚度 /m21~36  9~30  15~30  16~60  60~90  21.2~205TOC/% 0.3~24  0~4.7  1~25  4.5  0.45~2.5  1.08~35.6RO/% 0.4~0.6  0.4~1.3  0.4~1.0  1.0~1.3  1.6~1.88  0.50~1.09含气量 /(m3/t) 1.13~2.83  1.7~2.83  1.13~2.26  8.49~9.9  0.42~1.27 -产气率 /(m3/d)1 131.6~14 145  848.7~14 145  282.9~1 414.5  2 829~28 290  2 829~5 658 -注 :美国页岩气系统数据据参考文献 [30]1021 No.6     高苑等 :准噶尔盆地东南缘油页岩有机地球化学特征及含气潜力图 6Barnett页岩产气率与成熟度 、脆性关系示意 (据文献 [5],修改 )Figure 6 Diagrammatic ilustration of the relationshipof gasflow rates and source rock thermal maturityand britleness图 7New Albany页岩 TOC与总含气量关系 (1m3/t=32scf/t)Figure 7 The relationshipbetween TOCandtotal gas content in the New Albanyshales(1m3/t=32scf/t)图 8研究区油页岩饱和烃分布特征 (TIC)Figure 8 Saturated hydrocarbon distributions of oil shales in the studyarea(TIC)5 结论准噶尔盆地东南缘雅玛里克山 、水磨沟和三工河地区 ,上二叠统芦草沟组油页岩沉积时期所处沉积环境主要为半深湖 —深湖沉积环境 ,油页岩分布范围广 ,有效烃源岩厚度较大 ,为21.2~205m,具有良好的资源潜力 。研究区油页岩有机质含量整体较高 ,其中TOC平均质量分数为9.71%,氯仿沥青 “A”平均值为1.71×10-3,总烃平均质量分数为730×10-6,生烃潜量S1+S2平均值为52.91mg烃/g岩石;根据油页岩岩石热解氢指数 、有机碳含量和热解烃含量图解 、氯仿沥青 “A”族组成特征 ,认为研究区油页岩有机质的干酪根类型主要为Ⅱ型 ,个别为Ⅰ型和Ⅲ型 ;油页岩最高热解温度Tmax以及生物标志化合物成熟度参数OEP、CPI、C29甾烷αββ/(αββ+ααα)与αααC29甾烷20S/(20S+20R)交会图 、αβC31藿烷22S/(22S+22R)均反映了有机质处于低成熟到成熟的热演化阶段 ,主要为干酪根初次裂解产生页岩气 。另外研究区构造裂隙发育 ,具备微生物繁殖的条件 ,生物标志化合物分析也表明研究区部分油页岩曾遭受过微生物降解作用 ,应该也存在生物成因页岩气 。通过与北美五大页岩气系统地质地球化学参数对比 ,认为准噶尔盆地东南缘油页岩具有与伊利诺伊盆地New Albany页岩相似的地球化学条件 ,应有较好的含气潜力 。综合分析认为 ,准噶尔盆地东南缘上二叠统芦草沟组油页岩分布范围较广 ,厚度大 ,有机质丰度高 ,有机质类型较好 ,具有良好的产气潜力 。其中以三工河地区油页岩厚度最大 、有机质丰度最高 ,是准噶尔盆地东南缘页岩气勘探开发的有利区域 。参考文献 (References):[1]Zhang T W,Elis G S,Ruppel S C,et al.Effect of organic-mattertype and thermal maturity on methane adsorption in shale-gas sys-tems[J].Organic Geochemistry,2012,47:120-131.[2]Schmoker 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