福建闽西南翠屏山组泥页岩的地球化学特征

杨生吉

(福建省煤田地质勘查院，福州 350005)

0　引言

页岩气是指以吸附状态或游离状态为主要形式，存在于富有机质泥页岩中的一种非常规能源[1]。中国的页岩气勘探开发起步较晚，近年来，页岩气勘探相继在扬子地区的四川、贵州和重庆等地获得突破[2-4]，但目前缺乏对东南地块的页岩气资源评价。笔者依托《福建省页岩气资源潜力调查与评价》项目，通过对福建闽西南地区钻孔样品的有机碳含量、有机质类型、热成熟度的测试分析，探讨了研究区的地球化学特征和产气潜力。

1　翠屏山组泥页岩分布特征

翠屏山组是一套以陆相为主的海陆交互相细碎屑岩沉积岩系，区域分布较为广泛，地层较为连续[5]，与其下伏地层童子岩组形影相随，各地岩石组合、沉积环境基本相似，可以对比。翠屏山组地层在福建闽西南地区主要出露于尤溪小坂面—德化赤水—安溪剑斗一线以西以及将乐至南平一带以南，空间展布上整体呈北东向。横向上岩性基本稳定，厚度以中部永安—龙岩一带最大，东部和西部都较薄，由南往北也有逐渐变薄趋势。

2　样品及实验

本次研究从永安龙塘、永安丰海、龙岩黄塘、永定县文馆、永定县东门地、永定县石坑岽、新罗区上洋坑、新罗区孔党等11个矿区采集了翠屏山组泥页岩样品34块。

泥页岩样品的测试分析由国土资源部华东矿产资源监督检测中心(南京地质矿产研究所)完成。进行3个项目的测试分析：有机碳含量(TOC)测定、干酪根类型分析、镜质体反射率(Ro)测定，分别按照GB/T19145—2003、GB/T 18602—2012、SY/T 5124—2012执行测定。

3　结果与讨论

3.1　有机质丰度

有机质丰度是评价烃源岩优劣的重要指标，它代表着岩石中的有机质含量[6]。有机质丰度评价的常规指标有总有机碳含量(TOC)、氯仿沥青“A”以及生烃潜量，由于福建闽西南地区翠屏山组泥页岩处于过演化阶段，氯仿沥青“A”与生烃潜量已不能反映其有机质丰度[7]，因而采用总有机碳含量作为评价翠屏山组烃源岩有机质丰度的主要指标。张金川等[1，6]认为，要获得具有开发价值的页岩气藏，有机碳的平均含量应大于1%。

此次采集的34块泥页岩样品岩性主要为粉砂质泥岩、细砂岩。分析表明，所测TOC含量介于0.21%～2.70%，平均值为0.62%。TOC含量主要分布在<1.0%区间，占样品总数量的91.18%；中等品质烃源岩(1.0%～2.0%)与高等级烃源岩(2.0%～4.0%)均较少，分别占样品总数的2.94%、5.88%。测试结果中未出现特高产气能力(>4%)的烃源岩样品。此外，从图1中观察到低等级烃源岩中有半数以上集中在TOC<0.5%的区间。由上所述，翠屏山组烃源岩多为低等级，TOC含量较低，生烃物质基础较差。

图1　翠屏山组泥页岩有机碳含量分布频率

3.2　有机质类型

有机质类型是衡量富有机质页岩产烃能力的参数[8-9]，它决定了形成产物是生油还是生气。干酪根类型的常规检测方法主要有干酪根形态鉴定、干酪根热解以及饱和烃色谱鉴定[10]。研究过程中利用热解烃(S2)和TOC作交会图，同时与干酪根形态鉴定结果进行对比。

取3块翠屏山组泥页岩样品进行岩石热解实验，将热解烃(S2)和有机碳含量(TOC)作交会图。采用3类4分法划分有机质类型，结果如图2所示，3块样品均布于交会图下方，即Ⅲ型所在区域。交会图表明翠屏山组泥页岩干酪根类型为Ⅲ型。干酪根形态鉴定结果显示3块泥页岩样品的有机质类型同样为Ⅲ型，其显微组分中均是正常镜质体和丝质体相对含量较高。由此判定，翠屏山组泥页岩有机质类型为Ⅲ型，分散有机质属于腐殖的母质，为气源岩。

3.3　有机质成熟度

有机质成熟度是表征有机质向油气转化的热演化反映程度，同时还可以用来预测页岩储层中的生烃潜力[11]，是评价页岩气藏的重要参数之一。此次研究中使用应用最广泛、可靠性最高的镜质体反射率(Ro)作为判别有机质成熟度的依据。评价有机质成熟度时采用了显微镜油浸物镜下镜质体反射率测定的方法。同时，综合国内外学者[12-13]的研究成果，将有机质成熟度的有利开发区间定为1.0%～3.5%。

测试结果表明，翠屏山组8块泥页岩样品中Ro值最大的为5.45%，最小的为2.47%，平均Ro值为3.94%。当Ro≥2.0%时即为高热演化程度，处于高成熟的演化阶段，即生干气阶段。翠屏山组泥页岩Ro表现出较高的水平，平均值达到3.94%，主要的变化区间集中在3.30%～5.50%，说明翠屏山组处于过成熟演化阶段，已经不利于后期气体的产生。

图2　干酪根类型分布图

3.4　讨论分析

通过以上实验分析，福建闽西南地区上二叠统翠屏山组泥页岩储层有机碳含量较低，有机碳含量(TOC)平均值为0.62%；镜质体反射率较高，Ro平均值为3.94%；有机质类型为Ⅲ型。现将实验分析结果与中、美典型盆地的页岩储层生气条件进行对比，结果见表1。

对比美国商业化开发页岩气盆地以及我国的优质页岩气富集区发现，翠屏山组泥页岩储层厚度和页岩气形成因素与以上两者相似，主要区别在有机碳含量和有机质成熟度上。翠屏山组烃源岩相较于中、美典型聚气盆地有低有机质、高演化的特点。翠屏山组泥页岩有机质含量低和地层岩性有较大关系，美国的聚气地层为富含有机质的黑色页岩[14]，国内的页岩气富集区则以泥岩和砂质泥岩为主，翠屏山组取得样品多为粉砂质泥岩和细砂岩。总结而言，福建闽西南地区翠屏山组的有机质富集条件要次于以上聚气盆地。与此同时，翠屏山组泥页岩储层的过成熟演化和研究区频繁的火山活动有关，岩浆热液的接触以及烘烤作用为地层提供了大量的热量，促使烃源岩达到过成熟状态[15]。

4　结语

1)福建闽西南翠屏山组泥页岩储层有机碳平均含量为0.62%，镜质体反射率平均值为3.94%，干酪根类型为Ⅲ型。

2)对比中、美典型聚气页岩储层可以看出，翠屏山组烃源岩具有低有机质、高演化的特点。综合分析认为，翠屏山组泥页岩储层虽然有机质类型较好，但有机质丰度低，生烃物质基础较差，同时处于过成熟演化阶段，产气潜力不理想。

表1　研究区与中、美典型聚气页岩储层生气条件对比表(据文献[6]，有改动)

[1] 张金川，金之均，袁明生.页岩气成藏机理和分布[J].天然气工业，2004，24(7)：15-18.

[2] 李苗春，姚素平，丁海，等.湘西牛蹄塘组黑色岩系的地球化学特征及其油气地质意义[J].煤炭学报，2013，38(5)：857-863.

[3] 邓庆杰，胡明毅.上扬子地区下志留统龙马溪组页岩气成藏条件及有利区预测[J].科学技术与工程，2014，14(17)：40-47.

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[10] 马少妍，徐猛，甘丽丽，等.湘中地区页岩气勘探潜力与地化特征评价[J].油气地球物理，2013(2)：60-63.

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[12] Curtis J B.Fractured shale-gas systems[J].AAPG Bulletin，2002，86(11)：1921-1938.

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[15] 程乔.闽西南溪口组页岩储层有机地球化学特征及含气潜力[J].能源与环境，2017(4)：45.