隴東地區(qū)長(zhǎng)7段油頁(yè)巖地質(zhì)特征與資源潛力分析

隴東地區(qū)長(zhǎng)7段油頁(yè)巖地質(zhì)特征與資源潛力分析

世界上的石油資源豐富，油資源量不應(yīng)小于3萬(wàn)噸，相當(dāng)于傳統(tǒng)石油資源。但頁(yè)巖油研究程度低,僅少數(shù)盆地做了系統(tǒng)的資源評(píng)估,其中西西伯利亞Bakhenov油氣區(qū)頁(yè)巖油資源量1.2萬(wàn)億桶,美國(guó)威利斯頓盆地0.2~0.4萬(wàn)億桶,伊拉克和伊朗的Gotuia盆地約1~3萬(wàn)億桶。目前,美國(guó)在威利斯頓盆地巴肯頁(yè)巖、沃斯堡巴內(nèi)特頁(yè)巖和德克薩斯州南部伊格弗得頁(yè)巖獲得了可觀的頁(yè)巖油氣產(chǎn)量,引起業(yè)界的廣泛關(guān)注。我國(guó)中新生代湖相泥頁(yè)巖處于生油高峰或生氣高峰初期,生油條件好,可望成為頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)的新領(lǐng)域。隴東油區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南部,橫跨慶陽(yáng)、平?jīng)鰞墒?面積約5×104km2,占盆地本部面積20%左右,其西部為西緣沖斷帶,中部橫跨天環(huán)坳陷和伊陜斜坡,南部為渭北隆起,受4個(gè)構(gòu)造單元控制,構(gòu)造相對(duì)比較簡(jiǎn)單。該區(qū)是長(zhǎng)慶石油勘探開(kāi)發(fā)的最主要戰(zhàn)場(chǎng)。中生界上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組由上到下劃分為長(zhǎng)1到長(zhǎng)10共10個(gè)層段,主要為河流—湖泊沉積相。構(gòu)造上主要位于陜北斜坡西南部、天環(huán)坳陷南部,部分位于西緣逆沖帶和渭北隆起西北角(圖1)。從長(zhǎng)10期到長(zhǎng)1期經(jīng)歷了湖水由淺變深、再由深變淺的完整過(guò)程,其中長(zhǎng)7期為最大湖泛期,湖泊的范圍、深度最大、油頁(yè)巖發(fā)育,其油頁(yè)巖厚度大、分布穩(wěn)定,有機(jī)質(zhì)豐度高,有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以I型為主,并且處于成熟生油階段,含油率高。作為常規(guī)油氣的烴源巖,前人對(duì)長(zhǎng)7段油頁(yè)巖進(jìn)行了大量研究,但作為非常規(guī)油氣資源還很少探討。本文主要從基礎(chǔ)地質(zhì)和地球化學(xué)角度對(duì)隴東地區(qū)長(zhǎng)7段油頁(yè)巖段的含油性特征進(jìn)行分析,進(jìn)而估算頁(yè)巖油資源量。1油頁(yè)巖的分布特征長(zhǎng)7油頁(yè)巖段在測(cè)井上表現(xiàn)出低自然電位(SP)、高聲波時(shí)差(AC)、高自然伽馬值GR、高電阻率Rt和低密度DEN等顯著特點(diǎn)。通過(guò)單井錄井、巖心與測(cè)井結(jié)合,對(duì)不同單井油頁(yè)巖發(fā)育特征進(jìn)行了分析,通過(guò)連井剖面對(duì)鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)長(zhǎng)7段油頁(yè)巖的地質(zhì)發(fā)育特征進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。其中油頁(yè)巖主要分布在長(zhǎng)7段中下部,厚度相對(duì)較大,橫向上連續(xù)性好;長(zhǎng)7段上部分布少,厚度相對(duì)小,連續(xù)性差(圖2、3,剖面位置見(jiàn)圖4)。根據(jù)大量單井的油頁(yè)巖厚度統(tǒng)計(jì),繪制了長(zhǎng)7段油頁(yè)巖的平面分布圖(圖4)?？梢?jiàn),油頁(yè)巖分布區(qū)域以姬塬—正寧的連線(xiàn)為對(duì)稱(chēng)線(xiàn),向兩側(cè)擴(kuò)展,分布范圍較大,最大厚度超過(guò)30m,一直延伸至研究區(qū)的南北兩端,厚度中心呈北西—南東向展布(圖4)。2不同層系油頁(yè)巖含油率特征為對(duì)油頁(yè)巖含油性進(jìn)行分析,收集了大量的長(zhǎng)7段油頁(yè)巖有機(jī)地球化學(xué)分析數(shù)據(jù),同時(shí)還補(bǔ)充采集了近30塊油頁(yè)巖樣品,對(duì)其有機(jī)質(zhì)豐度、可溶有機(jī)質(zhì)含量等進(jìn)行了分析測(cè)試。有機(jī)質(zhì)豐度作為生烴強(qiáng)度的主要影響因素決定著生烴量的多少,通常頁(yè)巖中有機(jī)碳含量與油頁(yè)巖生烴率具較好的正相關(guān)性。根據(jù)分析,長(zhǎng)7段油頁(yè)巖有機(jī)碳含量高,主要分布在2%~18%(圖5),表明有機(jī)質(zhì)豐度較高,為好的烴源巖。從干酪根碳同位素分析可知,長(zhǎng)7段油頁(yè)巖母質(zhì)類(lèi)型總體顯示為Ⅰ型,少量為Ⅱ1型和Ⅱ2型(圖6)。氯仿瀝青“A”含量一般可以近似代表烴源巖中的殘留油,長(zhǎng)7段油頁(yè)巖氯仿瀝青“A”含量與TOC含量具有正相關(guān)性,但在低TOC含量部分存在高氯仿瀝青“A”含量的數(shù)據(jù)點(diǎn)(圖7),這表示,其排出的油少,殘留的頁(yè)巖油較多。對(duì)于常規(guī)原油來(lái)說(shuō),這部分越多越不利,但對(duì)于非常規(guī)頁(yè)巖油來(lái)說(shuō)卻是有利的。從隴東地區(qū)長(zhǎng)7段油頁(yè)巖氯仿瀝青“A”含量數(shù)據(jù)分布來(lái)看,長(zhǎng)7段油頁(yè)巖殘留油含量高,主要都高于0.2%,高的可以達(dá)到1.7%?？梢?jiàn),長(zhǎng)7段油頁(yè)巖具有含油率高的特點(diǎn),具備形成頁(yè)巖油的基本條件。熱演化程度主要反映了烴源巖生油氣窗演化階段,當(dāng)鏡質(zhì)體反射率(Ro)分布在0.5%~1.2%時(shí),以生油為主。研究表明長(zhǎng)7段油頁(yè)巖樣品Ro值主要分布在0.68%~1.08%,處于成熟階段和生烴高峰,主要是以生油為主,是頁(yè)巖油形成的決定性因素(圖8)。3油頁(yè)巖的地震采集特征油頁(yè)巖中富含有機(jī)質(zhì),使得其GR值較泥巖高,因此可以用異常高的自然伽瑪值識(shí)別出油頁(yè)巖。油頁(yè)巖中所含的有機(jī)質(zhì)不具導(dǎo)電性,而泥巖的導(dǎo)電性較好,一般表現(xiàn)為低阻(含鈣質(zhì)地層除外)。由于有機(jī)質(zhì)的密度較小,接近于1g/cm3,而粘土質(zhì)礦物的骨架密度約2.7g/cm3,因此,當(dāng)有機(jī)質(zhì)取代巖石骨架時(shí),巖石的密度就會(huì)減小,這就使得油頁(yè)巖的密度較泥巖低。泥巖、頁(yè)巖的聲波時(shí)差隨其埋藏深度的增加而減小。但地層中含有機(jī)質(zhì)或油氣時(shí),由于有機(jī)質(zhì)的聲波時(shí)差(570μs/m)大于巖石骨架聲波時(shí)差,有機(jī)質(zhì)含量增高就會(huì)造成地層聲波時(shí)差增加,地層出現(xiàn)高壓異常。因此,與泥巖相比,頁(yè)巖油氣層具有三高(自然伽馬、聲波、電阻率)一低(密度)的測(cè)井響應(yīng)特征。研究區(qū)油頁(yè)巖主要發(fā)育在長(zhǎng)7段,油頁(yè)巖段在測(cè)井綜合圖上表現(xiàn)出低SP、高AC、高GR、高Rt、低DEN等顯著特點(diǎn),與湖相粉砂質(zhì)泥巖、泥巖明顯不同(圖9和圖10)。這與其高TOC含量、高S1+S2含量和高HI是一致的(圖7)。據(jù)此電性特征,結(jié)合錄井、巖心資料即可進(jìn)行單井的油頁(yè)巖厚度識(shí)別,進(jìn)而繪制油頁(yè)巖厚度分布圖(圖4)。4頁(yè)巖油地質(zhì)資源量估算有關(guān)頁(yè)巖油氣早期資源的估算還沒(méi)有成熟的方法,但有關(guān)有利區(qū)的確定已做了一些工作。有關(guān)研究區(qū)頁(yè)巖油的研究還處于早期的地質(zhì)調(diào)查研究與評(píng)價(jià)階段,所以,綜合考慮長(zhǎng)7段油頁(yè)巖含油性、熱演化以及暗色泥巖厚度等地化和地質(zhì)特征,主要采用殘留油體積法估算頁(yè)巖油資源量,其公式為頁(yè)巖油地質(zhì)資源量=氯仿瀝青“A”含量×油頁(yè)巖體積×巖石密度隴東地區(qū)油頁(yè)巖的體積大致為2001.1km3,巖石密度取2.4t/m3。用蒙特卡洛法得到油頁(yè)巖的氯仿瀝青“A”含量符合偏態(tài)數(shù)學(xué)分布(圖11),其累積概率分布如圖12所示。通過(guò)上面的公式得到不同概率下頁(yè)巖油地質(zhì)資源量(表1)。概率為50%時(shí)對(duì)應(yīng)的氯仿瀝青“A”含量為0.59%,相應(yīng)估算的頁(yè)巖油資源量為283.2億t(表1),資源豐度為56.64×104t/km2。該資源量主要代表的是潛在的頁(yè)巖油資源量,如果考慮到采收率,則可采頁(yè)巖油資源量將大大降低。如果采收率分別取5%和10%,則可采頁(yè)巖油資源量分別為14.16億t和28.42億t,對(duì)應(yīng)可采頁(yè)巖油資源豐度分別為2.8×104t/km2和5.7×104t/km2。5不同有機(jī)質(zhì)類(lèi)型及氯仿瀝青“a”含量鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)油頁(yè)巖主要分布在長(zhǎng)7段中下部,厚度較大,連續(xù)性好,上部厚度相對(duì)較薄,橫向上連續(xù)性差。其TOC含量分布在2%~18%,有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以Ⅰ、Ⅱ型為主,有