复兴地区侏罗系页岩地化特征——以东岳庙段为例

吴正洲

【摘要】研究目的为了解复兴地区侏罗系页岩的地化特征，寻找有利的页岩气勘探目标。在详细分析复兴地区侏罗系东岳庙段页岩样品地球化学特征的基础上，根据东岳庙段页岩的岩性、岩相、岩相组合特征，建立了该页岩的沉积相模式。通过研究表明：东岳庙段页岩有机质类型以I型为主，有机质丰度较高，成熟度较高；东岳庙段页岩中石英含量较高，云母含量较低；页岩以黑色页岩为主，局部为灰色泥岩。

【关键词】复兴地区；地化特征；东岳庙段

引言

复兴地区侏罗系东岳庙段页岩有机质类型主要以Ⅱ型为主，少量Ⅲ型，有机质丰度高，为优质页岩气的勘探目标。东岳庙段页岩生物组合以陆源高等植物为主，同时伴有陆源藻类、后生动物及水生动物等的沉积。沉积环境为淡水湖泊相-潮坪相。东岳庙段页岩有机碳含量较高，Ro为1%~2%。有机碳质量分数与有机质丰度及类型呈正相关关系，有机质类型以Ⅰ型为主。页岩镜质体反射率Ro为0.54%~0.58%。

1.区域地质背景

复兴地区位于松辽盆地东部，包括松辽盆地南部、伊通盆地南部及伊通凹陷北部，处于佳木斯—双鸭山和伊春—铁力等岛弧带的交汇部位。其中侏罗系地层为本区主要的油气勘探目的层。由于受加里东运动影响，侏罗纪末松辽盆地的沉积中心迁移至辽西地区。而本区侏罗系地层在地层厚度上基本呈北厚南薄的特征，在辽西地区主要为一套以陆相沉积为主，局部夹有少量海相沉积的地层[1]。

复兴地区位于伊通-双鸭山构造带和佳木斯—双鸭山构造带交汇处，位于佳木斯—双鸭山地块与松辽盆地的交界处，与佳木斯—双鸭山构造带相对应。在本区中生代早期受加里东运动影响，导致基底发生强烈褶皱和断裂活动，伊通凹陷开始形成，伊通凹陷上盘大部分区域在侏罗纪末-白垩纪初被抬升剥蚀掉。由于伊通-双鸭山构造带和佳木斯—双鸭山构造带的共同作用，本区在侏罗纪末开始沉降。由于盆地的沉积中心迁移至辽西地区，使得本区侏罗纪末开始快速抬升剥蚀，沉积中心开始迁移至伊通凹陷北部。侏罗纪末-白垩纪初，由于松辽盆地的沉积中心向北迁移至伊通凹陷北部，使本区的构造活动相对较弱。同时在区内还发育一系列向北俯冲的小断块，使本区基底发生强烈的褶皱活动。

2.页岩测井响应特征

复兴地区东岳庙段发育的页岩主要是灰黑色泥页岩，粘土矿物含量高，而页岩气勘探中页岩厚度与TOC关系密切，TOC高则页岩厚度大。为了更好的研究复兴地区东岳庙段的有机质丰度与TOC关系，采用自然伽马（GR）、电阻率（Ro）和中子（CNL）测井曲线对TOC进行计算，得到了复兴地区东岳庙段各层的测井响应特征，见图1。其中，GR曲线在深灰色泥岩中呈高阻特征，在深灰色页岩中呈低阻特征；Ro曲线在深灰色泥岩中为高阻特征，在深灰色页岩中为低阻特征；CNL曲线在深灰色页岩中为低阻特征，在深灰色页岩中为高阻特征。利用自然伽马、电阻率曲线计算的TOC结果表明：复兴地区东岳庙段TOC值与自然伽马呈良好的线性关系。因此，复兴地区东岳庙段TOC计算值为0.45%~0.60%。该TOC值为东岳庙段页岩气勘探提供了重要依据[2]。

3.页岩有机质类型及含量

复兴地区东岳庙段页岩有机质类型主要以Ⅰ型为主，少量Ⅱ型和Ⅲ型，TOC平均为3.26%,Ro平均为0.89%，显示良好的生烃潜力。复兴地区东岳庙段页岩有机碳质量分数与TOC含量呈正相关关系，表明东岳庙段页岩有机质类型主要以Ⅰ型为主，少量Ⅱ型和Ⅲ型。从热演化程度来看，TOC含量与Ro具有良好的线性关系。从各页岩段的热演化程度来看，东岳庙段页岩TOC含量在成熟-高成熟阶段达到高峰，Ro含量在成熟-过成熟阶段达到最高值。综合分析东岳庙段页岩TOC及Ro含量可知，复兴地区东岳庙段页岩有机质类型主要以Ⅰ型为主。在热演化程度上，东岳庙段页岩TOC含量较高，Ro较低。

4.页岩有机质丰度

页岩的有机质丰度是指页岩中有机质的丰度，它反映了页岩中有机质的含量，是决定页岩气资源潜力的重要因素，复兴地区东岳庙段页岩有机质丰度较高，大部分样品的有机碳质量分数介于0.4%~1.7%之间，平均为1.0%。从有机碳质量分数与TOC含量的关系可以看出，TOC含量与TOC质量分数之间存在正相关关系，这表明TOC含量是控制东岳庙段页岩有机质丰度的主要因素之一。

东岳庙段有机碳质量分数与Ro呈正相关关系。Ro<0.5%时，有机质丰度较低；Ro在0.5%~0.8%之间时，有机质丰度随Ro增大而增大；当Ro大于0.8%时，有机质丰度趋于饱和。由于东岳庙段页岩有机质类型以Ⅰ型为主，故其Ro值相对较高。当东岳庙段有机质丰度介于0.0%~1.0%之间时，TOC质量分数处于临界值以下；当TOC质量分数大于1.0%时，TOC质量分数超过1.0%[3]。

5.页岩含气性

页岩气的赋存特征与页岩有机碳含量、干酪根类型、热成熟度及含气量等因素密切相关。当干酪根类型为Ⅰ型时，有机质丰度高，热成熟度较高，含气量较高；当干酪根类型为Ⅱ型时，有机质丰度中等，热成熟度适中，含气量较低；当干酪根类型为Ⅲ型时，有机质丰度低，热成熟度较高，含气量较低。复兴地区东岳庙段页岩干酪根类型以Ⅱ型为主，Ro在1.0%~2.0%之间，有机质丰度高，热成熟度适中；页岩生烃量大。通过对复兴地区东岳庙段页岩吸附气含量和甲烷含量测试可知，复兴地区东岳庙段页岩生烃量大。吸附气含量随有机碳质量分数的升高而增大。在相同的有机质丰度条件下，有机质越丰富，吸附气含量越高。复兴地区东岳庙段页岩生气量大。

结语

复兴地区侏罗系东岳庙段页岩沉积环境为淡水湖泊相-潮坪相。东岳庙段页岩沉积时气候温暖湿润，水体较深；该区页岩生物组合主要为陆源高等植物为主，与美国南部同时期的页岩气勘探开发相比，复兴地区侏罗系东岳庙段页岩中的有机质类型相对较差，因此该地区的页岩气勘探开发应主要针对Ⅲ型烃源岩。复兴地区侏罗系东岳庙段页岩发育规模大、分布范围广、厚度大，具备良好的页岩气勘探开发前景。

【参考文献】

[1]丁青.复兴地区侏罗系东岳庙段页岩地化特征[J].江汉石油职工大学学报,2022,35(03):1-3.

[2]刘达成,祝铠甲,保玉莲等.西山—金鸿山地区下侏罗统泥页岩有机地化特征[J].青海大学学报,2018,36(05):89-96.

[3]肖文摇,吕修祥,白忠凯等.塔西南坳陷侏罗系泥页岩特征及页岩气潜力分析[J].煤炭学报,2016,41(S2):491-501.

作者简介：姓名：吴正洲，性别：男，出生年月：1994年10月，民族：土家族，籍贯：湖北省恩施市，最高学历：硕士研究生，研究方向：页岩气开发地质，工作单位：中石化江汉油田分公司油气产能建设管理中心，职称：助理工程师，