鄂尔多斯盆地南部油页岩矿有利勘探区预测

骆垠山，张哨楠，2，张枝焕，邓南涛，，贺永红，梁全胜

（1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室 成都理工大学，四川 成都610059；2.西南石油大学资源与环境学院，四川 成都610500；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；4.陕西延长石油 （集团）有限责任公司研究院，陕西 西安710075）

在国际原油价格不断上涨、国内油气供需矛盾日益突出的今天，油页岩作为一种潜力巨大的非常规油气资源，越来越受到人们的重视。油页岩不仅可以提取页岩油，并且可以用于发电、石油化工，提取页岩油后的灰渣还可以用来制造陶粒、水泥等建筑材料，以及农用肥料等[1－4]，其丰富的储量和多种用途成为石油和煤炭最为有效和直接的替代品[5]。

鄂尔多斯盆地是我国油页岩资源最丰富的盆地之一，在其南部存在着规模巨大的油页岩资源，仅其中长7油层组油页岩经干馏提取而成的页岩油的资源量就超过500×108t，占全国页岩油资源量的34%，居全国之首[6－7]。因此明确鄂尔多斯盆地南部油页岩矿的分布规律及有利勘探区具有重要的理论和现实意义。

1 地质背景

鄂尔多斯盆地是一个沉积稳定、坳陷迁移、扭动明显的多旋回克拉通叠加盆地，在三叠纪盆地边缘断裂褶皱较发育，而内部构造相对简单，地层平缓。上三叠统延长组的沉积经历了湖盆由发生、发展、消亡的整个地史演化阶段，沉积了一套完整的进积－垂向加积－退积的沉积序列组成的砂泥岩地层，其自下而上包括第一段（长10油组）、第二段（长9、长8油组）、第三段（长7、长6、长4＋5油组）、第四段（长3、长2油组）、第五段（长1油组）等5个岩性段、10个油层组[8－9]。长7沉积时期，盆地由于不均衡强烈拉张下陷，湖盆最大扩张，在盆地南部湖水深度达30～50m，出现了大面积的深湖区，由于此时湖盆沉积环境稳定，有利于有机质的保存，因而形成了大型的油页岩矿床，具有分布面积广、厚度大、含油率稳定特点的[5]。

2 长7油层组油页岩矿地球化学特征

2.1 生油潜力分析

不同岩性样品基本都处于成熟阶段，但有机质丰度及类型差异明显，这导致生油潜力不同，其中油页岩TOC为3.9%～22.5%，平均值为11.9%；S1＋S2为23.1～120.1mg／g，平均值为66.1mg／g，通过岩石热解法可知有机质类型最好，以Ⅰ型为主，生油潜力最大；暗色泥岩TOC为0.6%～5.9%，平均值为1.8%；S1＋S2为0.4～32.9mg／g，平均值为9.9mg／g，有机质类型以Ⅱ1和Ⅱ2型为主，生油潜力中等；碳质泥岩TOC为6.3%～10.1%，平均值为8.1%；S1＋S2为0.4～4.5mg／g，平均值为1.7mg／g，有机质类型以Ⅲ型为主，生油潜力较差。

表1 不同类型烃源岩生油潜力对比表

2.2 生物标志物组成特征与形成环境

从图1可以看出油页岩生物标志物一般具有如下特征：正构烷烃碳数分布特征呈单峰态前峰型，Pr／Ph值较小，表明该类烃源岩形成于强还原到弱氧化的环境中；无β胡萝卜烷；ααα20RC27、ααα20RC28、ααα20RC29甾烷相对含量主要呈“L”型

3 油页岩矿有利勘探区预测

3.1 油页岩识别标准

由于沉积环境和生源输入的差异，造成鄂尔多斯南部地区延长组不同岩性样品（油页岩、暗色泥岩、碳质泥岩）的生烃潜力、生物标志物特征及地球物理特征存在较大差异，由此可以得到油页岩的识别标准：显微组分以壳质组和矿物沥青组分为主，占全岩组分的70%以上，TOC大于4%，S1＋S2大于20mg／g，单位有机质丰度的产油潜率（S1＋S2）／TOC大于500mg／g，氢指数大于450mg／g；有机质类型Ⅰ型为主，Ro大于0.6%；测井电性参数GR＞170API， AC ＞ 280μs／m，RT ＞ 15Ω · m，CNL＞25%。

3.2 油页岩矿有利区预测

通过建立的油页岩识别标志，可以利用鄂尔多斯盆地大量的石油钻孔测井资料进行油页岩识别和解释评价，以此开展油页岩的空间分布的相关统计和分析。分布，表明其生源输入中藻类等水生生物的贡献较大；五环三萜烷烃类化合物中C30藿烷丰度最高，C30重排藿烷含量很低；Ts含量低于Tm或略高于Tm，伽马蜡烷含量较低。可见油页岩矿主要形成于还原的淡水环境下的深湖～半深湖相沉积，有机质母源以水生低等生物为主。

通过相关软件解释和统计可得鄂尔多斯盆地南部延长组不同层段油页岩矿的厚度分布情况（图2），可见油页岩矿主要是分布在延长组长7油层组，不同地区的油页岩厚度发育情况并不一致，彬长和旬宜地区的长7油层油页岩平均厚度都超过了16m，其次是镇泾地区长7油层组油页岩平均厚度为6.3m，富县地区的油页岩厚度发育情况最差，平均厚度只有4.5m。从长7油层组油页岩矿的钻遇率（图3）来看，彬长、旬宜地区长7油层组油页岩钻遇率较高，全井段皆发育油页岩，经计算可知彬长地区中上部油页岩平均厚度3.5m，下部平均厚度12.6m，旬宜地区中上部油页岩平均厚度6.1m，下部平均厚度10.8m；镇泾地区长7油层组底部的油页岩钻遇率很高，可见其主要发育长7油层组底部，长7底部油页岩平均厚度达到5.8m，富县地区油页岩钻遇率很低，油页岩不太发育，说明这个区块沉积环境的变化较大，导致有油页岩变化趋势较大，仅局部存在较好的油页岩。

图1 鄂尔多斯盆地南部延长组油页岩样品饱和烃生物标志物质量色谱图

图2 鄂尔多斯南部延长组不同层段油页岩矿平均厚度平面分布图

油页岩矿的平面厚度分布（图4）能更好的展示各个地区的油页岩厚度发育情况，由图可见鄂尔多斯南部延长组长7油页岩厚度范围为10～40m，彬长地区，旬宜地区北部及富县地区西南部油页岩相对发育，油页岩矿厚度约30m，品质较好，为油页岩矿勘探的重点区域。

4 结论

1）鄂尔多斯盆地南部地区油页岩矿具有较好的识别标准，即Pr／Ph＜2，8β（H）－升补身烷／8β（H）－补身烷＜2，8β（H）－补身烷／8α（H）－补身烷＞1，TOC＞3.8%，S1＋S2＞20mg／g，HI＞450mg／g，GR＞170API，AC＞280μs／m，RT＞30Ω·m，CNL＞27%。

图3 鄂尔多斯南部延长组长7油层组油页岩矿钻遇率

图4 鄂尔多斯南部延长组长7油页岩矿厚度平面分布图

2）鄂尔多斯盆地南部延长组油页岩矿主要分布在长7油层组内，厚度范围10～40m，油页岩矿多达到中等或优质矿品级，周边交通便利，勘探潜力巨大。毗邻湖盆中央的还原淡水环境下的深湖～半深湖相沉积相带最有利油页岩矿的发育，也即彬长地区、旬宜地区北部及富县地区西南部的油页岩矿最为发育，其厚度可达30m，是油页岩矿勘探的有利区。

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