新疆塔西南七美干一带侏罗系泥页岩储层特征及页岩气成藏条件分析

韩建华 付清波 林乐

(新疆地质矿产勘查开发局第一区域地质调查大队 乌鲁木齐 830013)

新疆页岩气成藏条件有利，资源潜力很大。据《全国页岩气资源潜力评价报告》预测，新疆页岩气地质资源量16万亿立方米，可采资源量3万亿立方米，占西北地区总量80%，占全国总量12%。塔西南坳陷发育较厚的侏罗系陆相泥页岩沉积,克拉托原油、杨叶油砂以及柯克亚油气田的油气均以侏罗系泥页岩为烃源岩[1]。笔者以新疆地勘基金项目为依托，对塔西南坳陷七美干一带侏罗系泥页岩岩性特征和空间分布等地质特征,有机质丰度、有机质类型及热演化程度等地化特征,矿物组成、孔隙结构等储层特征,对七美干地区侏罗系泥页岩含气潜力初步评价,以期对下一步页岩气勘探工作提供一定的指导。

1 地质背景

图1 七美干一带侏罗系沉积相图

研究区内出露的侏罗系地层主要有下侏罗统莎里塔什组（J1s）、康苏组(J1k)，中侏罗统杨叶组(J2y)、塔尔尕组(J2t)，上侏罗统库孜贡苏组(J3k)。其中康苏组、杨叶组、塔尔尕组内可见厚度大于30米的黑色泥页岩，以杨叶组内厚度最大，泥页岩总厚度可达612米。

从区域构造发展来看，侏罗纪盆地分布在昆仑造山带前缘，呈狭长的带状分布，由于受造山作用影响产生强烈的逆冲作用，使前陆发生挠曲沉降形成侏罗纪前陆盆地，前陆盆地提供了巨大的可供沉积物堆积的可容空间，盆地西部发育不同时期的冲积扇和扇三角洲，盆地东部总体来看沉积物较细，构造平静期稳定沉降快速堆积，形成了杨叶组和塔尔尕组的黑色泥岩，有机质含量丰富。

调查发现侏罗纪有两大沉积体系,即冲积扇体系和湖泊体系。冲积扇体系也可称之为边缘粗碎屑沉积体系,包括冲积扇和扇三角洲(或三角洲),湖泊体系包括了浅湖和半深湖相。冲积体系往往发育于断陷早期初始充填阶段和盆地萎缩阶段,即早中侏罗世(康苏组、杨叶组)和晚侏罗世的库孜贡苏组。盆地稳定发展阶段是湖泊沉积中浅湖和半深湖相最发育的时期,如中侏罗统杨叶组和塔尔尕组主要为浅湖和半深湖相沉积。具体见图1。

2 泥页岩地质特征

研究区富有机质泥页岩主要分布在下侏罗统康苏组、中侏罗统杨叶组、塔尔尕组。康苏组内泥页岩岩性为灰色钙泥质粉砂岩、泥岩和少量泥灰岩，下部夹煤线，以夹层为主，最大厚度一般不超过5米。杨叶组及塔尔尕组泥页岩出露最为集中。杨叶组泥页岩岩性以灰黑色薄层状粉砂岩、碳质页岩与灰褐色薄层状细砂岩互层为主，计厚度586.98-691.26米，其中富有机质泥页岩占比大于70%；塔尔尕组泥页岩岩性主要为灰绿、黄褐色中薄层状细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩与薄层状土黄色泥岩、灰黑色页岩互层，累计厚度69.59-113.28米，其中富有机质泥页岩占比大于80%；研究区内中侏罗统杨叶组及塔尔尕组富有机质泥页岩均稳定延伸约20千米。

3 泥页岩地化特征

（1）康苏组泥页岩以发育碳质泥岩、泥质粉砂岩为主，其有机碳含量在1.38-2.58%之间，平均含量2.04%，而其氯仿沥青A在0.0013-0.0020之间，成熟度在1.210-1.540%之间，平均为1.342%，处于高成熟阶段，说明其有机碳含量高应与含煤地层有关，有机质类型以Ⅲ型干酪根为主，部分为Ⅱ2型。

（2）杨叶组泥页岩以灰-深灰色泥岩为主，其有机碳含量在0.76-2.88%之间，平均含量1.71%，而其氯仿沥青A在0.018-0.103之间，平均0.061%，成熟度在0.875-1.443%之间，平均为1.141%，处于成熟阶段，有机质类型以Ⅱ型为主，Ⅱ1-Ⅱ2型均有。

（3）塔尔尕组泥页岩以一套杂色泥岩为主，其有机碳含量在0.71-2.60%之间，平均含量1.37%，成熟度在0.864-1.264%之间，平均为0.971%，处于成熟阶段，有机质类型以Ⅱ型为主，Ⅱ1型、Ⅱ2型均有，腐泥组分普遍大于60%。

4 泥页岩储层特征

图2 扫描电镜孔隙结果显示特征

储层特性主要从矿物组成与物性特征来分析。通过地化特征发现，杨叶组有机碳含量大于2%，成熟度大于1.1%，泥页岩厚度与分布有利于页岩气的形成，故针对杨叶组泥页岩储层进行了研究。X衍射定量分析结果显示黏土矿物含量小于50%，脆性矿物含量相对较高，均大于40%，主要成份为长石，石英等，这对于页岩气的开采十分有利，可通过压裂作用下使其产生裂缝，改善渗流条件，形成高产，最终实现页岩气量产。扫描电镜分析结果显示，泥页岩内孔隙不发育，主要体现为粒间孔、粒内孔和微空隙以及微裂缝，孔隙度大小集中在0.32-0.78μm之间，见图2。

针对杨叶组泥页岩取得孔隙度、渗透率样品分析结果显示杨叶组泥页岩平均孔隙体积0.158cm3，平均孔隙度1.4028%，平均克氏渗透率0.0566255Kmd，说明具备超低孔隙度、超低渗透率的特征，有利于页岩气的储存。

5 页岩气成藏条件分析

研究区杨叶组富有机质泥页岩分布集中，厚度较大，有机碳含量多数层位大于2%，成熟度均大于1.1%，有机质类型以Ⅱ型(Ⅱ1型Ⅱ2型均有)为主，具高脆性、超低孔隙度、超低渗透率的特征，具备形成页岩气的一切有利条件，值得进一步工作。具体见表1。

表1 研究区杨叶组页岩气成藏条件对比分析表