中国海陆过渡相页岩气有利储层评价标准

摘 要：北美页岩气勘探开发近年取得重大突破。与北美页岩气相比，我国页岩气开发具有自己的特点。北美页岩气主要来自于海相页岩，中国沉积盆地在多旋回的构造演化过程中，发育海相、陆相、海陆过渡相3类含有机质的泥页岩层系。其中，海陆过渡相较之北美在中国分布面积大，泥页岩在地层中广泛发育，成为中国油气开发勘探的重要领域。就沁水盆地、四川盆地、及鄂尔多斯盆地的海陆过渡相地层为例并与北美页岩气作对比，通过比较有机碳含量，成熟度，黑色泥页岩厚度、含气量等参数，给出多个盆地之间评价的统一参数标准，为未来中国海陆过渡相页岩气的开发提供依据。

关键词：页岩气；海陆过渡相；四川盆地；沁水盆地；鄂尔多斯盆地

1 地质背景

四川盆地在印支运动前是扬子古海盆的一部分，震旦系-志留系为半深水-深水沉积环境，在该环境下，有非常丰富的有机质页岩沉积，再加上海西和加里东运动的影响，使得古隆起和盆地的边缘等部位的页岩地层受到剥失的影响；而石炭系和泥盆系沉积也有较大面积的缺失。

在寒武纪至中奥陶世，沁水盆地地壳沉降，形成浅海相碳酸盐为主的沉积。中奥陶世后，因为加里东地壳的运动，使中国华北地区的整体抬升，导致沁水盆地内晚奥陶世至早石炭世的沉积缺失。在石炭纪中期，海西运动使沁水盆地地区的地壳第二次持续沉降重新接受沉积，沉积了石炭-二叠纪海陆交互项含煤地层，形成了早晚古生代两套烃源岩。

鄂尔多斯盆地是华北克拉通最稳定的一个地块，晚古生代经历海相沉积为主的陆表海盆地、海陆过渡相为主的近海湖盆，以及陆相碎屑岩沉积为主的内陆拗陷湖盆。海陆过渡相主要发育在盆地东部的本溪组、全区分布的太原组、及全区分布的山西组。

2 四川盆地川南龙潭组页岩特征

龙潭组沉积早期受海侵影响，广泛分布富含植物化石夹含海相生物的滨海沼泽相为主的煤系地层。中期沉积了富含海相生物的海湾相泥岩沉积。沉积晚期经历海退，使研究区内又沉积了一套富含植物化石夹海相生物的滨海沼泽潮坪相的含煤碎屑岩沉积。

2.1 泥页岩厚度

泥页岩层系结构复杂，粉砂岩和碳酸盐岩等薄层与泥页岩常互层发育[4]。川南上二叠系龙潭组泥页岩厚度在20～120m，一般厚度在50m。以黑色页岩、炭质页岩及煤为主，富含植物化石。

2.2 总有机质含量及有机质成熟度

对研究区泥页岩的TOC进行统计，龙潭组页岩TOC平均7.5%。龙潭组有机质成熟度平均2.22%，处于生气窗口期，Ro值总体大于2.0%，占95.5%，与北美地区页岩气相比热演化程度更高，有利于页岩气大量生成[5]。

2.3 储层特征及含气性

研究区龙潭组取样岩心页岩富含黏土矿物平均为61.9%，石英等脆性矿物为平均为27.7%[4]，与北美页岩相比，黏土矿物含量相对较高。孔隙度为0.56%～16.5%，微孔隙发育。以0.1～5μm为主，为页岩气的赋存提供良好的储集空间。

川南地区上二叠系龙潭组页岩气含量为1.0～2.0m3/t，与北美成功开发的Lewis页岩总含气量为0.43～1.28m3/t先比，具备了页岩气成藏的有利条件。

3 沁水盆地太原组-山西组页岩特征

沁水盆地是我国主要的含煤盆地，广泛发育暗色炭质泥页岩，以下主要分析沁水盆地古生界暗色泥页岩厚度、地化特征、储层特征。

3.1 泥页岩厚度

石炭系太原组泥页岩总厚度在46.61～64.15m；二叠系下统山西组泥页岩总厚度多在27.62～71.36m，以和顺-左权、沁源一带最高。二叠系下石盒子组主要由砂岩、粉砂岩、泥质岩组成；二叠系上统上石盒子组主要由杂砂岩、泥岩组成。

3.2 总有机碳含量及有机质成熟度

在盆地北部山西组、太原组及盆地西南部山西组泥页岩TOC值分别为7.33%～8.64%，0.96%～1.54%，1.77%～8.40%。干酪根质量多为好-很好。二叠系山西组、石炭系太原组的Ro值在2.24%～2.95%及2.35%～2.77%，依据北美开采经验最低Ro为0.4%，故沁水盆地达到开采标准。

3.3 储层特征及含气性

本区泥页岩的矿物组成主要为黏土矿物，碎屑矿物有石英、长石颗粒、云母、粒状黄铁矿等，并有少量有机质。

沁水盆地北部山西组泥页岩渗透率为0.895mD，孔隙度为6.7%，南部山西组渗透率为0.545mD，孔隙度为3.3%。

4 鄂尔多斯盆地山西组-本溪组页岩特征

4.1 泥页岩厚度

鄂尔多斯盆地上古生界岩性复杂，底部以灰岩、泥页岩及砂岩为主，上部以砂岩、泥页岩为主，岩性互层频繁，泥页岩单层厚度小，层数多，累计厚度大。据统计结果显示研究区累计泥页岩单层厚度最小13.3m、最大168.4m，平均为63.2m；山西组平均单层厚度最大；本溪组和太原组接近。

4.2 总有机质含量及有机质成熟度

鄂尔多斯盆地海陆过渡相泥页岩地面样品的有机质热成熟度Ro为0.43%～2.10%，平均大于0.70%，达到低成熟-成熟阶段。本溪组的泥页岩有机质热成熟度平均为1.12%，太原组的泥页岩有机质热成熟度平均为1.20%，山西组的泥页岩有机质热成熟度平均为1.46%。

4.3 储层特征及含气性

鄂尔多斯上石炭统太原组和下二叠统山西组石英含量较高，为43.61%～52.52%，黏土含量为43.61%～47.81%，脆性矿物丰富。太原组、山西组及本溪组孔隙度平均值分别为4.7%、4.0%及3.9%[3]。据前人分析的结果，鄂尔多斯山西组页岩气资源量为1.22×1012m3，资源丰度为0.96×108m3/km2[3]。

5 结束语

（1）中国海陆过渡相有力储层评价标准为泥页岩厚度大于10m，有机碳含量大于4%，有机质成熟度介于0.7～2.95%，孔隙度大于4%，含气性大于1m-3·t-1。

（2）中国海陆过渡相沉积地层发育广泛，沁水盆地、鄂尔多斯盆地、四川盆地页岩气形成与富集条件优越，与北美Lewis页岩具有可比性，页岩气资源量丰富，具有良好的页岩气发展前景。

参考文献

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[3]董大忠，高世葵，黄金亮，等.论四川盆地页岩气资源勘探开发前景[J].天然气工业，2014，34（12）：1-15.

[4]张廷山，彭志，杨巍，等.美国页岩油研究对我国的启示[J].岩性油气藏，2015，27（3）：1-10.

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[6]李传亮，朱苏阳.页岩气其实是自由气[J].岩性油气藏，2013，25（1）：1-3.

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