鄂尔多斯盆地北部杭锦旗页岩气成藏条件分析

李金涛,李　恒（内蒙古自治区煤田地质局,呼和浩特010010）

鄂尔多斯盆地北部杭锦旗页岩气成藏条件分析

李金涛,李恒
（内蒙古自治区煤田地质局,呼和浩特010010）

杭锦旗地区位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北部，完钻井揭示本溪组、山西组泥页岩单层厚度较大，且平面分布稳定。取心化验分析结果表明，本溪组、山西组段页岩有机质丰度较高，热演化程度适中；录井和测井解释见到了较好的含气性和较厚的暗色泥页岩，因此本区具备较大的页岩气勘查潜力。

杭锦旗；页岩气；条件分析

0　引言

杭锦旗区块位于鄂尔多斯盆地北部伊盟隆起带上，其总体呈东西向展布，隆起北部是河套断陷，南面与伊陕斜坡、天环坳陷呈过渡关系，东西以清水河断层及桌子山断层为界，内部发育有东西走向的北倾逆断层，是一个继承性很强的隆起。寒武系和下奥陶统向其南坡超覆尖灭，石炭二叠纪在西北部有较厚沉积。

目前，页岩气、煤层气及天然气综合勘探已成为共识。杭锦旗地区发育一套上古生界石炭-二叠系太原组、山西组页岩气目的层系。针对天然气资源，在本区已取得重大突破，展示出较好的勘探潜力。因此在本区有望同时获得页岩气资源或天然气圈闭聚集。

1　地质背景

1.1构造背景

鄂尔多斯地块位于华北克拉通的西部，盆地位于华北石炭二叠纪及三叠纪之上，继承了前期构造的稳定性。杭锦旗区块所在的伊盟隆起区是由次一级的乌兰格尔凸起、杭锦旗断阶、公卡汗断块和乌加庙凹陷构成的（图1），现今的构造格局呈东西走向，略向南突出的弧形，整体表现为一西南倾大型单斜构造。隆起内部发育多条深层隐伏断层，使盆地基底结构、构造差异明显，如杭锦旗三眼井地区为近东西向航磁异常，发育有三眼井断层；泊尔江海子断层控制着隆起中北部构造和沉积的发育。杭锦旗地区自中元古代开始隆起后，直到晚石炭世才开始接受沉积，没有受到明显的后期改造，一直处于稳定的构造环境中，整体处于沉降状态。因此，本区上古生界暗色泥页岩主要是伴随煤系地层而形成的，其分布是受到局部地质构造的影响。

1.2沉积背景

从结晶基底形成以后直到早古生代末，杭锦旗地区基本处于隆起剥蚀状态，其顶部缺失中新元古界和下古界，直到石炭纪全区才开始普遍接受沉积。晚石炭世太原组沉积主要为一套海陆交互相的含煤碎屑岩沉积，主要分布在杭锦旗区块南部。二叠纪沉积主要呈现具近源特征的冲积扇—河流相的沉积组合。

在晚石炭世至早二叠世，鄂尔多斯盆地北部具有很强的稳定性和继承性，表现出克拉通盆地的发育特征，盆地由裂陷型转化为宽广坳陷型，北部地区构造特点也由中间隆起、东西两侧坳陷的鞍形特征变为斜坡特征。杭锦旗地区稳定下降，沉积作用明显减弱，东西两侧坳陷而积不断增大，沉积体系的充填和迁移建造了稳定而又开阔的浅水平台，因而有利于泥炭沉积的持续发育。早期基底北高南低的继承性隆升构造特点，直接导致了鄂尔多斯盆地北部地区上石炭统太原组和下二叠统山西组地层由南向北减薄。山西组沉积期，盆地的北缘抬升和广泛的海退事件，杭锦旗地区中央古隆起已趋于消失，使聚煤中心发生了由北向南的迁移，已由内蒙退至山西省境内。

2　暗色泥页岩生烃条件

2.1发育特征与分布

杭锦旗地区上古生界石炭-二叠系本溪组、山西组泥岩发育，累积和单层厚度大，岩性以中层泥页岩及薄层粉砂岩、砂岩不等厚互层为主，泥页岩横向发育稳定，泥页岩有机质丰度、成熟度高，对于页岩气富集成藏条件较为有利。

杭锦旗南部生烃潜力明显大于北部，具有南厚北薄、东厚西薄、凹陷最为发育的特点。研究区上古生界烃源岩暗色泥岩总厚一般60～80m，南部最厚可达120m，煤层发育相对较薄，一般为5-10m，南部煤层最厚可达20m，均为该区页岩气的形成提供了较好的物质基础，见图2。

暗色泥岩厚度是评价其生气能力大小的基本指标之一；钻探揭露本区在侏罗系中下统延安组、三叠系上统延长组、二叠系下统山西组及石炭系太原组均存在一定厚度的烃源岩，据锦71井资料显示：延安组厚109.0m；延长组厚137.0m；山西组厚28.39m；太原组厚34.1m。而且延安组、山西组和太原组发育数套一定厚度的煤层也是该区较好的烃源岩，锦71井煤层厚35.3m（其中延安组厚19.0m；山西组厚5.8m；太原组厚10.5m）；锦10井煤层厚17.1m；锦21井煤层厚10m；锦7井15m，锦32井煤层厚31.9m，说明杭锦旗地区生烃条件较好，是杭锦旗地区页岩气资源较为充裕的地区。另外，下古生界奥陶系灰色灰岩类也具一定的生烃能力，是本区另一重要烃源岩。

2.2储层特征

杭锦旗地区石炭二叠系地层受到基底断裂的影响，构造节理裂隙较为发育。据本区钻井资料显示，本区节理裂缝均较为发育，部分被方解石和石膏充填。裂缝的发育将提高储层的连通和渗流能力，对页岩气运移成藏及储渗均有重要意义。

本区石炭二叠系暗色泥岩矿物成分以石英和粘土矿物为主，石英长石平均含量达60%左右，粘土矿物平均含量为30%左右。粘土矿物含量高，表明泥岩的微孔隙较为发育；石英长石含量较高有利于岩层压裂产生裂缝。

本区上古生界为中孔、低渗层，上古生界孔隙度平均值为10.20%，渗透率平均值5.22×10-3µm2。据研究区西部伊22井测井资料显示，山西组及太原组地层平均孔隙度8.5%，对后期页岩气压裂开发较为有利。

2.3有机质丰度及类型

有机质类型是研究烃源岩特征的重要参数，它控制着生成烃类的数量，生成烃类的类型。本区石炭二叠系煤岩类型属腐煤—腐殖型，干酪根H/C为0.54-0.59，饱和烃/芳香烃为0.125-0.46。

杭锦旗地区Ro值为1.2%左右，表明烃源岩的成烃演化已普遍进入成熟阶段，说明勘查区上古生界烃源岩均已进入成熟阶段、还没有进入生气高峰期。据本区伊23井资料显示，山西组及太原组煤层镜质组反射率达4%，有机碳含量0.81-1.38%之间，氯仿沥青“A”含量一般介于0.025-0.035%之间，有机质丰度高，生烃潜力较大。

3　含气量

杭锦旗地区石盒子组天然气勘查开发程度较高，已探明的天然气储量500亿立方米，目前已有4口井伊1、锦6、锦7、鄂3、锦11、锦9及锦71井均获工业气流，年可向杭锦旗供气3-5亿立方米，是鄂尔多斯大气田的主要组成部分。因此对该区石炭二叠系页岩展布及含气性控制程度也相对较高，但目前还几乎没有开展对该层位的页岩气资源进行开发。

锦71井位于研究区南部，揭露山西组地层厚度为67.7m，太原组地层厚度为40m，均为大段暗色泥页岩与粉砂质泥岩互层，气测异常层位多达10层，累计厚度为41m，其中山西组暗色泥页岩现场气测值最高可达9.15%，太原组暗色泥页岩现场气测值最高可达16.58%。根据其测井资料显示，太原组3141.1m-3143.8m暗色泥岩段为气层，含气饱和度为55.3%，渗透率为0.97md，孔隙度为13.3%，显示出较好的页岩气资源赋存条件及勘查潜力。

4　结论

通过分析杭锦旗地区页岩气资源赋存条件可知，本区发育一套上古生界石炭-二叠系太原组、山西组页岩气目的层系，生烃条件较好、有机碳含量高、储层物性条件好、埋深较大及控制程度高等有利条件。本区石盒子组及山西组砂岩天然气勘查程度较高，但针对石炭二叠系页岩气资源还缺乏专门的研究与勘查开发，因此，下一步可加大本区页岩气资源的勘查研究。