准噶尔盆地芦草沟组页岩气开发前景

摘 要：页岩气是一种新兴的非常规天然气资源，随着国内天然气资源需求的逐年增大，对页岩气的研究就成为了一个重要的课题。文章从准噶尔盆地芦草沟组入手，在前有研究成果的基础上，针对准噶尔盆地的二叠系芦草沟组页岩层的分布特征、沉积环境、岩石学特征、开发前景等方面进行分析，为将来的深入研究工作提供一定的基础。

关键词：准噶尔盆地 芦草沟组 页岩气 开发前景

页岩气是一种游离或吸附于泥岩层或页岩层中的非常规天然气。目前，页岩气资源的勘探随着在美国获得的巨大成功而越来越受到重视，而我国对页岩气的研究与勘探开发还处于探索阶段。在中国，中新生育的陆相湖盆中泥页岩地层分部广泛，并且大多为优质烃源岩，如鄂尔多斯盆地上三叠统延长组、渤海湾盆地古近系沙河街组沙三段底部、松辽盆地下白统的青山口组等[1]，以及下面将要探讨的准噶尔盆地二叠系泥页岩。

一、地质背景

准噶尔盆地是中国第二大的内陆盆地，位于新疆省北部。盆地内地层多阶段演化，满盆地全层系既富含油也富含气，发育有多套有效烃源岩，如古近系、中下侏罗统、上二叠统、下石炭统等。其中最重要烃源岩层系为二叠系芦草沟组，也是具备形成页岩气条件和能力的主要层系，主要发育在乌鲁木齐—阜康地区。

分布在该地区的芦草沟组地层，是一套页岩和泥岩为主的地层，呈深灰色，面积约为3500 km2，厚度为900m左右，属二叠系中统，其上为红雁池组，下为井井子组（表1）。从岩性上可分为3个部分，上部是以灰黑色页岩、油页岩为主夹沥青质页岩；中部是以灰黑色、黑色砂泥岩、泥岩为主夹杂页岩油；下部是以砂岩、砂质泥岩为主夹杂页岩。有机质类型为偏腐泥混合型，有机质极为丰富。

二、沉积特征

页岩气与常规天然气藏一个比较重要的区别是：页岩气藏一般为自生自储自盖式，即一个自给的系统，页岩既是气源岩，又是储层和封盖层[2]。由于页岩具有极低的渗透率和孔隙度，因此盖层对于页岩气藏来说并不是十分的重要，页岩的岩石颗粒较为致密，本身就可以作为盖层。

1.沉积岩

在准噶尔盆地中，二叠系地层的沉积相逐渐由山麓—河流相向湖泊相衍化，盆地历经了从开始到最后，先扩大再缩小，先变深为湖盆，最后又充填的过程，芦草沟组的大量沉积的时候正好处在湖泊面积将对较大的时刻。此外，在湖盆的不同位置，其沉积相也有区别，盆地的中央为暗色泥岩、页岩，边部主要为粗碎屑岩，过渡区域则为砂岩、泥岩等。

2.沉积环境

芦草沟组上段有厚度为百米以上的油页岩，而具备缺氧还原环境和一定水体深度是形成油页岩所必需的。不仅如此，它还需要有炎热的气候条件，导致湖水产生明显的温度分层，使下层滞水层的缺氧有机质在湖底保存下来。如果没有长期稳定的炎热气候带来的水体的明显温度分层，有机质将很难保存于湖底而易于被分解，因此芦草沟组的沉积环境有利于有机质的保存。

很多美国页岩气的储层特征资料表明，页岩气成藏的有利区一般位于构造较深的盆地内部，且页岩气分布、成藏的最大范围与有效气源岩的面积基本相当[3]。在芦草沟组沉积的这段时期，有着稳定的水体，较弱的水动力条件，沉积物以黑色为主，并且以油页岩为主体，还发现了黄铁矿晶体的存在，这些都可以表明其滞流的还原环境。这种深湖-半深湖相沉积，非常有利于页岩气的生成并就地聚集成藏。

三 、岩石学特征

一般来说，烃源岩越丰富，越有可能形成有效的工业聚集，这就要求生烃有机质含量需要达到一定的标准。一般情况下，烃源岩干酪根类型、演化程度及有机质丰度可以很大程度上影响页岩气的富集程度和成因机制[4]。

1.岩性

根据资料，目前美国页岩气产地的岩性特征多为：多沥青质或富含有机质的暗色、黑色泥页岩，多暗色泥岩与浅色粉砂岩的薄互层。粘土矿物组成一般为40%左右、粉砂质为20%，有机质为约为1%～20%[5]。芦草沟组地层沉积物以油页岩为主，其中夹杂有粉砂岩和白云质灰岩。随着沉积环境的变化，岩性也有着一定的变化。粉砂岩和白云质灰岩极容易在湖水补给比较充分、滞流环境被破坏时较多的沉积下来，油页岩与粉砂岩、白云质灰岩的厚度之比平均为7.5∶1。由于沉积水体的盐度、氧化还原条件和物源输入等均会对油页岩的品质有所影响，而半咸水环境对藻类等的发育相对有利，因此这种盐度范围内发育的油页岩基本上都有有机质含量较高的特点。

2.有机质丰度

资料表明，页岩总有机碳含量高于2%才有工业价值。在对美国Antrim页岩总有机碳含量与含气量关系的研究中发现，其主力产气页岩有机质丰度均较高，其中产生物气页岩TOC平均为6%；产热成因气页岩TOC平均为3%。并且含气量主要取决于其总有机碳含量。

而芦草沟组泥岩样品的有机碳含量平均3.85%，为好的烃源岩；生烃潜量平均值为15.80mg/g，其中只有10%的样品为较差的烃源岩，80%的样品为好烃源岩，10%的样品为较好的烃源岩。由表2可看出，基本上所有区域都已进入了成熟的生气阶段，如果圈闭和盖层有利，应该会具有良好的油气聚集。

四、开发前景

由于目前页岩气勘探开发尚处在探索阶段，同时该地区一手资料缺乏，尚需要大量基础性和前瞻性的工作，可以推测的是，二叠系芦草沟组具有页岩气成藏的地质条件，湖相富含有机质泥页岩中，高有机质丰度的中厚层泥页岩普遍发育，局部有机碳含量在30%以上，属深湖-半深湖相沉积，有数百米厚暗色页岩，有机质极为丰富，粉砂岩与泥页岩互层的现象又大量出现在很多层位中，同时埋深不超过3000米，因此可作为页岩气勘探开发的首选区域[6]。

五、结论

1.准噶尔盆地中，二叠系是最重要烃源岩层系，其中分布在乌鲁木齐—阜康地区的芦草沟组页岩层有良好的沉积相分布，以半深湖一深湖相为主，有数百米厚的暗红色页岩，有很好的有机质丰度，有利于天然气的形成。同时沉积相特征及地层岩石学性质的研究表明其有利于天然气的储存，是一个良好的页岩气藏。

2.芦草沟组的页岩气藏为中国典型陆相页岩气藏，无论是从地质特征、资源前景还是开发可行性上来看，都具有很大的潜力和价值。

参考文献

[1] 李建忠，董大中，陈更生，王世谦，程克明.中国页岩气资源前景与战略地位[J].天然气工业，2009，29（5）：11-15

[2] 张林晔，李政，朱日房.页岩气的形成与开发[J].天然气工业，2009，29（1）：124-128.

[3] 张金川，薛会，张德明，蒲军.页岩气及其成藏机理[J].现代地质.2003（04）. 466.

作者简介：梁康（1988-），男，满族，天津宝坻，中石油北京天然气管道有限公司，助理工程师，本科。