Characteristics of Chang 7 shale gas reservoirs in Triassic Yanchang Formation of Ordos Basin and its exploration and development prospects
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摘要: 鄂尔多斯盆地作为我国的第二大沉积盆地，油气勘探潜力巨大。盆地内三叠系延长组7段富有机质烃源岩发育广泛，分布范围达(4~5)×104 km2。该套烃源岩有机质丰度高，有机质类型为Ⅰ—Ⅱ1型，Ro主要分布在0.9%~1.2%之间，处于热演化成熟阶段，滞留烃含量大，为大规模页岩油气藏的发育奠定了重要物质基础。长73亚段富有机质泥页岩层段虽具备良好的含气性，但却缺乏深入的含气特征系统分析。以盆地西缘南段地区为例，利用岩石地球化学、有机地球化学、同位素分析等多种分析手段，查明了该区三叠系延长组长7段烃源岩储层地质及地球化学特征，分析了长7段页岩含气性特征、页岩气赋存状态，初步计算了长7段页岩气资源量。研究区内三叠系延长组长73亚段黑色页岩含气性良好，其组成以页岩油溶解气为主，含少量干酪根黏土矿物吸附气及游离气，计算平均解吸气量为1.91 m3/t。长73亚段赋存页岩油、气资源，二者资源量相当，在后期勘探开发研究中建议考虑油气并举的可能性。湖盆中部厚层长7段黑色页岩发育区含气量达2 m3/t，储层刚性矿物及微孔裂隙发育，含气丰度高，资源量大，为页岩气有利勘探区域。初步计算长7页岩气总资源量约为4.25×1012 m3，具有良好的勘探前景，勘探有利地区为姬塬—固城—正宁一带。Abstract: As the second-largest sedimentary basin in China, the Ordos Basin has enormous potential for oil and gas exploration. The Chang 7 member of the Triassic Yanchang Formation in the basin is extensively distributed with organic-rich source rocks, covering an area of 40 000 to 50 000 km2. These source rocks are characterized by high organic content, with organic matter types mainly being type Ⅰ to Ⅱ1. The Ro values mostly range from 0.9% to 1.2%, indicating that they are in thermal maturity stage. The high content of retained hydrocarbons provides a strong material basis for the development of large-scale shale oil and gas reservoirs. Although the organic-rich mud shale layers in the Chang 73 sub-member have good gas-bearing properties, a systematic analysis of their gas-bearing characteristics is lacking. Using the southern part of the basin's western margin as a case study, multiple analytical methods such as rock geochemistry, organic geochemistry, and isotope analysis were used to identify the geological and geochemical characteristics of the source rock reservoirs in the Chang 7 member. The gas-bearing characteristics and shale gas occurrence states of the Chang 7 member were analyzed, and the shale gas resource potential was preliminarily calculated. The results indicated that the black shale of the Chang 73 sub-member in the study area exhibited good gas-bearing properties, with dissolved shale oil gas being the main component, along with minor amounts of adsorbed gas of kerogen clay minerals and free gas. The average volume of desorption gas was calculated to be 1.91 m3/t. The Chang 73 sub-member contained both shale oil and gas resources, with approximately equivalent quantities. It is recommended to consider both oil and gas development in future exploration and development research. In the central part of the lake basin, where thick black shale of the Chang 7 member occurred, gas content reached 2 m3/t. These reservoirs contained rigid minerals, micropores, and fractures, with high gas abundance and substantial resource potential, making this a favorable area for shale gas exploration. The total shale gas resource of the Chang 7 member was preliminarily estimated to be about 4.25×1012 m3, indicating promising exploration prospects. The favorable exploration areas were identified in the Jiyuan, Gucheng and Zhengning area.
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Key words:
- shale gas /
- reservoir /
- geochemical characteristics /
- Chang 7 member /
- Yanchang Formation /
- Triassic /
- Ordos Basin
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2022年中国原油和天然气对外依存度分别为71.2%和40.5%[1]，仍处于相当高的水平，其中原油对外依存度远超过国际公认的50%安全警戒线。在此背景下，有必要加大国内非常规能源勘探开发力度以保障国家能源战略安全。美国较早开始重视非常规气资源，从1970年开始针对非常规气出台税收抵免政策，此举大大促进了页岩气上产。2008年美国非常规气产量首次超过常规气，之后页岩气产量持续创新高，引领其成为天然气净出口国[2-3]，非常规气发展也步入新阶段。由美国三十余年的天然气发展经验来看，非常规页岩气对常规天然气的接替属必然进程[4-5]。中国的非常规天然气资源可采储量是常规天然气资源量的5倍左右，勘探开发潜力很大[6]，因此大力勘探开发非常规天然气是未来主要发展方向之一[7-11]。
作为我国第二大沉积盆地，鄂尔多斯盆地油气资源勘探前景可观[12-15]。在上三叠统长7段沉积早期，鄂尔多斯盆地强烈的构造活动使得湖盆快速扩张，形成了大范围的深水沉积，大面积发育了一套富有机质优质烃源岩[16]，其有机质丰度高，目前处于成熟演化阶段。综合岩性、岩石组分、有机质丰度和元素地球化学特征等将该套烃源岩划分为黑色页岩和暗色泥岩两大类[17]。延长组长7段泥页岩层段富含页岩油资源，根据岩性组合、砂地比、砂体厚度等，长7页岩油目前主要被分为3类[18]。底部的长73亚段为深湖泥页岩沉积区，主要赋存Ⅲ类纯页理型页岩油，其特征为基本不发育砂岩，砂地比通常小于10%，最大单砂体厚度小于2 m，以富有机质泥页岩为主体。多年来的油气勘探实践已证实，长73亚段除赋存Ⅲ类页岩油外，同时出现明显的含气特征，存在大量烃类气体。在取心现场取出的长73亚段泥页岩岩心浸入水中，可以观察到串珠状气泡从页岩层理缝隙中持续冒出，这种冒泡现象在岩心取出井筒的1~3 h内非常活跃，含气量较高的岩石在浸水实验后第二天、第三天仍有零星气体逸出。在测井曲线上主要表现为长73亚段富有机质泥页岩层普遍高伽马、低密度、高电阻率等特征[19-23]，与附近含油砂岩相比具有异常高的气测全烃值。上述一系列特征均显示出长73亚段富有机质泥页岩层段良好的含气性，因此，在进行页理型页岩油藏勘探开发时有必要对其页岩气勘探潜力作进一步分析。长73亚段页岩气主要由溶解气、吸附气、游离气组成，且溶解气占比相当高，这与国内外其他页岩气藏有所区别，目前国内外已进行勘探开发的页岩气藏天然气赋存状态主要由页岩孔隙、裂缝中赋存的游离气以及干酪根和黏土矿物吸附气组成[24-28]。此外，长73亚段泥页岩层段同时富集页岩油气资源，开发阶段的油气并举研究意义重大。因此，很有必要对长73页岩气开展系统的地质及有机地球化学研究。
1. 研究区地质概况
鄂尔多斯盆地在古生代是大华北盆地的一部分，晚三叠世印支运动使扬子板块北缘和华北板块发生挤压碰撞，经盆山耦合作用，形成鄂尔多斯盆地大型内陆坳陷湖盆[18, 29]。盆地沉积的三叠系延长组从长10段—长1段的演化过程即为湖盆出现、发展、消亡的过程，10个油层组岩性、沉积特征均有不同。湖盆在长7时期发展达到鼎盛时期，扩张范围最大，主要发育深湖—半深湖沉积，为盆地内主要烃源岩之一，底部沉积的张家滩页岩为长7段的标志。
研究区范围北起盐池，南至灵台县，西起平凉，东至甘泉，位于鄂尔多斯盆地西缘南段(图 1a)。鄂尔多斯盆地内可划分为6个一级构造单元，本研究区主要位于伊陕斜坡之上，西南缘位于天环凹陷、西缘逆冲带、渭北隆起之上。
图 1 鄂尔多斯盆地区域构造和研究区位置(a)及井位分布(b)Figure 1. Regional tectonics and location of study area (a) and well distribution (b) in Ordos Basin2. 样品采集与测试
研究中涉及到的泥页岩样品采自鄂尔多斯盆地延长组长7段，含气量高的样品主要采自湖盆中部成熟度较高的区域，主要为长73亚段。本研究对所采集的49口井的共405件泥页岩样品进行了有机碳含量测定和岩石热解分析，并挑选部分井位的重点样品进行进一步测试(表 1)，重点样品涉及Y67井、YJ1井、D214井、M53井等。本研究所采集的样品主要分布在鄂尔多斯盆地西南部，井位分布见图 1b。
表 1 鄂尔多斯盆地研究区泥页岩样品信息及分析测试项目Table 1. Information on mud shale samples and analysis items in study area, Ordos Basin测试项目 井号 数量 有机碳分析 Y67、YJ1、M53等 405 岩石热解 Y67、YJ1、M53等 405 氯仿沥青抽提 Y67、YJ1、M53等 135 镜质体反射率 Y67、YJ1、M53等 39 生烃热模拟 M53 2 核磁共振 Y67、L196、Ya56、Li57 7 单体碳同位素分析 D214、S218、YUAN494等 12 气相色谱分析 Y67、YJ1、D214等 11 X射线衍射分析 Y67、YJ1、M53等 121 扫描电镜分析 Li57 2 含气量测试 YJ1、D214等 17 样品分析测试在低渗透油气田开发国家工程实验室进行，具体测试及实验项目包括有机碳、岩石热解、氯仿沥青抽提、核磁共振、镜质体反射率(Ro)、X射线衍射分析、气相色谱分析、单体碳同位素分析、含气量测试、生烃热模拟、扫描电镜等。有机碳测试采用美国力可CS-744型碳硫联合测定仪，测试过程中采用标准物质(型号501-506)进行测试精准度控制；泥页岩孔隙度采用核磁共振方法；全岩矿物组成和黏土矿物组成分析采用X射线衍射仪；天然气组分采用荷兰SCION 456-GC气相色谱仪进行分析，分析测试流程及精密度控制参照国家标准《天然气的组成分析气相色谱法：GB/T 13610—2020》[30]；单体碳同位素分析仪器为美国热电公司生产的DeltaPlus XP气体同位素质谱仪。
3. 储层与有机地球化学特征
3.1 分布及厚度
从泥页岩分布情况看，长7段湖相优质烃源岩储层分布广、厚度较大，体量大。页岩气是赋存于生油岩层系中的油气聚集，烃源岩既是页岩气的来源也是页岩气的主要储集场所[31]。页岩气聚集主要取决于两点因素，一是烃源岩的发育规模，二是烃源岩的含气量。前人研究表明，作为鄂尔多斯盆地中生界的主力油源岩，长7段优质烃源岩以其分布范围广、有机质含量高、生排烃量大而著称[16]。
长7段优质烃源岩储层从岩性上可分为黑色页岩和暗色泥岩两大类，两者的分布范围大致相同，均呈北西—南东向分布于延长组长7段湖盆中部半深湖—深湖相发育区。区域上，以姬塬、华池、合水、正宁为优质烃源岩发育中心，向四周逐渐变薄(图 2)。纵向上，黑色页岩主要分布在长73亚段，厚度分布区间为10~30 m，在姬塬地区以及华池、吴起、志丹地区岩层较厚。总体来看，长7段优质烃源岩的累计厚度大于20 m的地区平面分布范围高达3×104 km2。
图 2 鄂尔多斯盆地研究区三叠系延长组长7段黑色页岩(a)、暗色泥岩(b)厚度等值线Figure 2. Isopach maps of black shale (a) and dark mudstone (b) from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in study area, Ordos Basin3.2 有机质丰度及演化阶段
从有机地球化学特征上看，长7段泥页岩有机质丰度高，成熟度较高，生烃能力很强。长7段暗色泥岩的平均TOC含量为3.75%，黑色页岩的平均TOC含量显著高于暗色泥岩，为13.81%(图 3)。泥页岩有机质类型为Ⅱ1—Ⅰ型，处于生油高峰阶段(Ro为0.9%~1.2%)。
图 3 鄂尔多斯盆地研究区三叠系延长组长7段黑色页岩(a)和暗色泥岩(b)TOC含量分布Figure 3. TOC content distribution of black shale (a) and dark mudstone (b) from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in study area, Ordos Basin长7段泥页岩成熟度不高，生油量大，处于不同的埋藏条件及热演化阶段的烃源岩生油、生气特征也明显不同。长7段泥页岩Ro主要分布于0.9%~ 1.2%(图 4)，自盆地四周向中心成熟度变高，庆阳、华池、吴起、铁边城等地泥页岩Ro达到1%以上。整体来看，长7段泥页岩在烃源岩热演化程度上处于生油窗，未达到干酪根大规模裂解生气阶段。
图 4 鄂尔多斯盆地研究区三叠系延长组长7段泥页岩Ro等值线Figure 4. Ro isopleth map of mud shale from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation of study area, Ordos Basin泥页岩样品氯仿沥青抽提及岩石热解分析结果表明，黑色页岩的残留氯仿沥青“A”分布于0.6%~ 1.2%之间，最高可达2%以上，平均氯仿沥青“A”为0.896%；热解S1值主要分布于1~7 mg/g, 平均为3.76 mg/g；热解生烃潜量分布于30~50 mg/g，最高可达159.76 mg/g，平均为43.58 mg/g；暗色泥岩残留氯仿沥青“A”分布于0.2%~1.2%之间，平均为0.571%；热解S1值主要分布于1~4 mg/g, 平均为2.20 mg/g；热解生烃潜量为4.22~42.65 mg/g，平均值达11.71 mg/g。
取M53井的长7段黑色页岩开展生烃热模拟实验，实验采用半封闭半开放高压釜体系(热模拟过程中伴随着已生成烃类的排出)。从热模拟液态烃、气态烃产率曲线上看，当Ro介于0.9%~1%之间时，烃源岩正处于生油高峰，此时，烃源岩生成的液态烃产率为500.976 kg/t，气态烃类产率为17.48 m3/t。由此可见，长7段烃源岩以生成液态烃为主，气态烃相对较少(表 2，图 5)。在油气同时存在时，气态烃完全可以以溶解气的形式溶解于液态烃中[31]。
表 2 鄂尔多斯盆地M53井长7段黑色页岩生烃热模拟结果Table 2. Thermal simulation results of hydrocarbon generation of black shale from Chang 7 member in well M53, Ordos Basin样品号 井深/m ω(TOC)/% 模拟温度/℃ Ro/% 总液态烃产率/(mg/g) C1-C5产率/(mL/g) 总烃产率/(mg/g) M1-30 2 391.8 3.29 300 0.59 227.504 0.04 227.544 M1-32 2 391.8 3.30 320 0.62 241.996 1.51 243.506 M1-34 2 391.8 3.09 340 0.78 405.912 4.94 410.852 M1-36 2 391.8 2.67 360 0.92 500.976 17.48 518.456 M1-38 2 391.8 2.33 380 1.10 433.820 35.83 469.650 M1-40 2 391.8 2.25 400 1.35 313.448 65.63 379.078 M1-42 2 391.8 2.31 420 1.50 311.940 72.92 384.860 M1-44 2 391.8 2.18 440 1.86 275.272 75.32 350.592 M1-46 2 391.8 2.29 460 1.65 111.914 64.41 176.324 
图 5 鄂尔多斯盆地M53井三叠系延长组长7黑色页岩热模拟气态烃和液态烃产率Figure 5. Thermal simulation yields of gaseous and liquid hydrocarbons from black shale of Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in well M53, Ordos Basin3.3 烃类赋存特征
对Y67、L196、Ya56和Li57井的7个长7段泥页岩样品开展了核磁共振孔隙度及氯仿沥青抽提测试，结果显示孔隙度在2.07%~3.00%之间，氯仿沥青“A”含量在0.33%~1.15%之间(表 3)。将长7段泥页岩中的氯仿沥青“A”恢复后计算其占岩石体积的百分比，与核磁共振孔隙度关系进行对比，发现氯仿沥青“A”/(岩石体积/孔隙度)为0.38~1.66，平均为0.96，这说明长7段富有机质页岩中液态烃几乎占满了孔隙体积，页岩中以游离态存在的气态烃较少。部分样品氯仿沥氯“A”/(岩石体积/孔隙度)大于1，是因为干酪根吸附烃的孔隙体积通常无法准确测出，导致孔隙度测试结果偏小，然而这部分有机物可以被抽提出来作为氯仿沥青“A”参与计算。从长7段泥页岩氯仿沥青“A”/(岩石体积/孔隙度)与TOC含量关系图上看(图 6)，当泥页岩TOC含量大于5%时，页岩孔隙几乎被液态烃充满，此时气态烃主要以溶解态赋存于液态烃中。此外，在陇东现场取样，通过高压物性实验测得页岩油的气油比达80~110 m3/t，这也说明页岩油中的溶解气含量可观。
表 3 鄂尔多斯盆地研究区三叠系延长组长7段暗色泥页岩可溶有机质氯仿沥青“A”特征Table 3. Characteristics of chloroform asphalt "A" in soluble organic matter from dark mud shale in Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in study area, Ordos Basin井号 深度/m ω(TOC)/ % 氯仿沥青“A”/% 氯仿沥青“A”(恢复)/% 氯仿沥青“A”/ 岩石体积/% 核磁共振孔隙度/% 氯仿沥青“A”/ (岩石体积/孔隙度) Y67 2 033.02 2.97 0.33 0.43 1.05 2.80 0.38 L196 2 663.62 7.42 0.93 0.21 2.96 2.68 1.10 Ya56 2 978.80 4.69 0.70 0.91 2.22 2.17 1.02 Ya56 3 002.75 3.33 0.48 0.63 1.53 3.00 0.51 Ya56 3 034.70 6.63 1.15 1.49 3.64 2.19 1.66 Li57 2 329.20 7.90 0.81 1.05 2.57 2.07 1.24 Li57 2 331.40 8.39 0.78 1.01 2.48 2.29 1.08 
图 6 鄂尔多斯盆地研究区三叠系延长组长7段泥页岩氯仿沥青“A”/(岩石体积/孔隙度)与TOC含量的关系Figure 6. Relationship between chloroform asphalt "A" content (rock volume/porosity) and TOC content in mud shale from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in study area, Ordos Basin3.4 页岩气组分及单体碳同位素特征
长7段页岩气为赋存在长7段泥页岩中的腐泥型有机质生成的油型气，具有在泥页岩内部自生自储的特征。长7段页岩气主要由页岩油溶解气、游离气、干酪根和黏土矿物吸附气组成，以页岩油溶解气为主。
3.4.1 组分特征
Y67、YJ1、D214等井的6个长7段泥页岩现场罐装样品解吸气组分测试结果显示，页岩气主要以甲烷为主，甲烷化系数分布于0.84~0.91，平均为0.87(表 4)，为湿气，与近年来发现的如S218、YUAN494、B192、Z26-36等井原油伴生小型天然气气藏的气体组分类似，符合原油溶解气的一般特征。
表 4 鄂尔多斯盆地研究区三叠系延长组长7段页岩解吸气及中生界石油伴生气色谱组分Table 4. Chromatographic component data of associated petroleum gas from Mesozoic and desorption gas of shale from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in study area, Ordos Basin井号 井深/m 层位 组分含量/% N2/ % 烃/% 相对密度 甲烷化系数 气体类型 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 iC5H12 nC5H12 iC6H14 nC6H14 CO2 Y67 2 050.55 长7段 78.212 7.852 2.073 0.075 0.002 0.019 0.007 0.003 0.478 11.075 88.447 0.559 0 0.884 页岩解吸气 Y67 2 040.05 长7段 80.542 8.333 2.053 0.069 0.002 0.016 0.005 0.002 0.380 8.407 91.213 0.575 0 0.883 YJ1 2 037.08 长7段 80.827 7.804 3.440 0.181 0.005 0.036 0.011 0.002 1.417 5.854 92.722 0.672 5 0.872 YJ1 2 050.75 长7段 84.001 5.923 2.151 0.111 0.003 0.023 0.013 0.003 0.184 7.333 92.476 0.640 8 0.908 YJ1 2 050.75 长7段 79.434 8.753 3.575 0.171 0.004 0.028 0.009 0.002 0.503 7.158 92.334 0.673 7 0.860 D214 1 150.50 长7段 74.205 8.262 4.673 0.322 0.010 0.109 0.051 0.017 0.358 11.245 88.374 0.709 2 0.839 D214 1 173.85 长7段 41.629 7.787 6.413 0.636 0.023 0.228 0.089 0.024 0.889 4.091 58.106 0.869 2 0.715 砂岩解吸气 S218 2 306 长9段 80.854 8.002 5.098 0.637 0.025 0.208 0.115 0.054 0.144 3.695 96.098 0.695 5 0.841 原油伴生气 YUAN494 1 986 延10段 57.901 5.609 4.236 0.542 0.050 0.540 0.440 0.219 0.272 29.622 70.852 0.804 4 0.814 B192 2 066 长6段 82.297 9.040 5.445 0.498 0.252 0.324 0.099 0.092 0.179 0.522 99.271 0.698 0 0.829 Z26-36 1 200 长7段 81.525 4.624 3.665 0.397 0.013 0.106 0.045 0.006 0.017 8.847 91.137 0.584 0 0.895 3.4.2 单体碳同位素组成特征
长7段页岩解吸气与中生界其他类型油型气碳同位素值差别不大，略偏负。甲烷碳同位素值主要分布于-47.40‰~-51.83‰，乙烷碳同位素值分布于-36.66‰~-41.21‰，未出现甲烷、乙烷、丙烷的同位素倒转现象，与前人研究中渝北地区志留系五峰组页岩气表现出相同的特征[32]。页岩解吸气均表现出油型气特征(表 5，图 7)，与先前的研究结果一致[33]。D214井长7段页岩与砂岩2个罐装样解吸气单体碳同位素值基本一致(图 7)，显示长7段页岩中的天然气与砂岩中原油溶解气具有同一来源的特征。天然气成因识别图版中，以δ13C2= -29‰作为腐泥型天然气(δ13C2 < -29‰)和腐殖型天然气(δ13C2＞－29‰)的分界线[34]，据此成因类型图版，本研究中的12个延长组页岩解吸气、砂岩解吸气、原油伴生气均属于腐泥型天然气成因(表 5)。
表 5 鄂尔多斯盆地研究区三叠系延长组长7段页岩解吸气与中生界其他类型天然气单体碳同位素组成对比Table 5. Comparison of individual carbon isotope compositions between shale desorption gas from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in study area and other types of Mesozoic natural gas in Ordos Basin井号 井深/m 层位 岩性 气体类型 取样回次 δ13C/‰ C1 C2 C3 iC4 nC4 YJ1 2 037.08 长7段 黑色页岩 页岩解吸气 第一次 -50.99 -40.76 -35.08 -34.80 -34.14 第二次 -51.69 -41.15 -35.13 -32.19 -35.66 第五次 -51.09 -40.80 -34.88 -33.61 2 050.75 长7段 黑色页岩 页岩解吸气 第一次 -51.26 -40.66 -35.07 -35.22 -33.25 第二次 -51.35 -41.02 -35.11 -35.37 -33.16 第五次 -51.83 -40.76 -34.36 -32.51 2 036.99 长7段 黑色页岩 页岩解吸气 第五次 -47.40 -41.21 -35.16 -35.71 -33.39 D214 1 150.50 长7段 黑色页岩 页岩解吸气 -48.04 -36.66 -32.61 -31.92 D214 1 173.85 长7段 致密砂岩 砂岩解吸气 -47.68 -36.39 -32.21 -33.49 -31.08 S218 2 306.00 长9段 原油伴生气 -46.33 -33.63 -31.06 -32.13 -30.75 YUAN494 1 986.00 延10段 原油伴生气 -46.96 -37.01 -33.51 -32.68 -33.51 YAN180 2 238.00 长8段 气藏气 -47.12 -31.42 -33.26 -33.13 -32.84 
图 7 鄂尔多斯盆地中生界页岩气及其他类型天然气单体碳同位素值分布Figure 7. Distribution of individual carbon isotopic values of Mesozoic shale gas and other types of natural gas in Ordos Basin4. 储层矿物学特征
选取121块长7段泥页岩样品利用X射线衍射法开展全岩矿物和黏土矿物组成分析。长7段泥页岩中的矿物包括石英、斜长石、钾长石、方解石、白云石、铁白云石、菱铁矿、黄铁矿和黏土矿物，个别样品中还发现有文石和浊沸石。所有样品的主要矿物平均含量分别为：石英23.7%、钾长石3.2%、斜长石9.8%、方解石2.5%、白云石(包括白云石和铁白云石)3.5%、菱铁矿2.1%、黄铁矿15.3%、黏土39.8%。泥页岩矿物含量分布图显示(图 8)，黑色页岩和暗色泥岩最明显的区别是黑色页岩含有丰富的黄铁矿(平均为17.9%)，而暗色泥岩则含有更多的黏土矿物(平均为47.2%)。从矿物学特征上看，长7段泥页岩储层刚性矿物含量高，脆性指数大。
图 8 鄂尔多斯盆地研究区三叠系延长组长7段泥页岩矿物含量分布Figure 8. Mineral content distribution in mud shale from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in study area, Ordos Basin页岩油气储层属于极低孔—超低渗类型，必须进行压裂开发，因此储层的压裂性评价很重要[35]。岩石脆性作为在页岩气勘探开发中筛选高品质页岩的重要评价指标，受到国内外公司和相关学者的重视。根据国外对页岩气储层可压裂性的评价经验，脆性指数可以表征压裂的难易程度，反映的是储层压裂后所形成裂缝的复杂程度。长7段黑色页岩地层的脆性矿物平均含量超过60%，黏土矿物含量低于40%，脆性指数为0.5~0.6(图 9)，非常适合进行压裂作业。暗色泥岩则稍微差一些，黏土矿物含量较高，平均达到47.2%，不利于压裂。
图 9 两种方法计算的三叠系延长组长7段黑色页岩和暗色泥岩的脆性指数Figure 9. Brittleness indices of black shale and dark mudstone from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation calculated by two methods从矿物组分三元图(图 10)可以看出，长7段泥页岩中碳酸盐矿物组分含量较少，样品主要分布在靠近石英和黏土的部分。其与美国Barnett油田的页岩矿物组分相比，二者石英矿物的含量相当，多集中于40%~90%。碳酸盐矿物和黏土组分含量区别明显，长7段泥页岩中碳酸盐矿物含量较少，多低于30%，Barnett油田页岩中碳酸盐矿物含量变化范围较广。长7段泥页岩黏土矿物含量基本介于20%~60%之间，Barnett油田地区页岩中黏土矿物含量分布于5%~70%之间。
图 10 鄂尔多斯盆地研究区三叠系延长组长7泥页岩(a)与美国Barnett页岩(b)矿物成分三角图b图据参考文献[36]修改。Figure 10. Ternary diagram of mineral compositions in mud shale (a) from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in study area, Ordos Basin, and Barnett shale (b) from USA页岩内微裂缝网络系统发育程度是影响页岩气藏是否高产的重要因素，对于页岩气开采也有重要意义。从孔裂隙发育程度上看，长7段泥页岩孔裂隙发育程度高。对长7段页岩样品进行氩离子抛光—场发射扫描电镜观测发现，页岩纹理结构明显，发育多种类型和产状的微孔裂隙，以微裂隙为主，微孔隙较少见(图 11)。
图 11 鄂尔多斯盆地研究区三叠系延长组长7段泥页岩扫描电镜照片a, b.Li57井，2 337.05 m，黑色页岩；c, d.Li57井，2 348.20 m，黑色页岩。Figure 11. Scanning electron microscope images of mud shale from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in study area, Ordos Basin5. 储层含气性特征
根据取心现场罐装采样页岩的含气量测定结果(表 6)，长7段暗色泥岩、黑色页岩均能检测到较高含量的页岩气，其中解吸气量为0.44~3.21 m3/t，残余气量为0.02~1.11 m3/t，页岩解吸气含量远高于残余气含量，总含气量为0.56~2.78 m3/t。总体来看，黑色页岩含气量显著高于暗色泥岩。此外，与泥页岩相比，采自D214井的致密砂岩的含气量非常低，总含气量仅达到0.23 m3/t。
表 6 鄂尔多斯盆地研究区三叠系延长组长7现场取心罐装样含气量检测结果Table 6. Gas content test results of canistered core samples from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in study area, Ordos Basin井号 井深/m TOC含量/ % 岩性 解吸气 残余气 总含气量/ (m3/t) 体积/ mL 岩石质量/ g 含气量/ (m3/t) 体积/ mL 岩石质量/ g 含气量/ (m3/t) L254 2 545.30 4.33 黑色页岩 757 736 1.03 68.44 269 0.25 1.28 2 553.70 8.88 黑色页岩 876 591 1.48 95.86 249 0.38 1.86 2 561.76 14.19 黑色页岩 946 736 1.29 82.17 298 0.28 1.57 Zh233 1 795.71 12.34 黑色页岩 946 565 1.67 175.00 157 1.11 2.78 Y67 2 040.05 11.05 黑色页岩 874 572 1.53 2 050.55 19.74 黑色页岩 3 263 1 016 3.21 YJ1 2 036.99 1.90 暗色泥岩 1 781 4 083 0.44 89.54 450 0.20 0.64 2 037.08 5.87 暗色泥岩 3 306 4 888 0.68 91.26 450 0.20 0.88 2 050.75 8.97 暗色泥岩 2 381 2 980 0.80 8.91 450 0.02 0.82 D214 1 150.50 3.98 暗色泥岩 2 588 4 797 0.54 8.91 450 0.02 0.56 1 173.85 1.99 致密砂岩 948 4 412 0.23 0.00 450 0.00 0.23 总有机碳含量与解吸气量和总含气量有较强的正相关关系，R2分别达到0.828 7和0.506 9，与残余气量没有明显的相关关系(图 12)。上述特征说明长7段页岩气中固体有机质吸附气较少，主要是液态烃的溶解气。根据图 12a和图 12c建立的含气量与TOC含量的关系，可以根据TOC含量近似推断平均解吸气及总含气量。据此关系，长7段黑色页岩平均TOC含量为13.81%，计算平均解吸气量为1.91 m3/t，计算平均总含气量为2.16 m3/t。长7段暗色泥岩平均TOC含量3.75%，计算平均解吸气量为0.55 m3/t，计算平均总含气量为0.82 m3/t。
图 12 鄂尔多斯盆地研究区三叠系延长组长7泥页岩TOC含量与解吸气量(a)、总含气量(b)、残余气量(c)的关系Figure 12. Relationship between TOC content and desorption gas content (a), total gas content (b), and residual gas content (c) in mud shale from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in study area, Ordos Basin与鄂尔多斯盆地上古生界山西组、太原组、本溪组发育的煤系泥岩相比，长7段黑色页岩的解吸气和残余气含气量整体上都远高于上古生界泥页岩，显示出更好的页岩气勘探前景，暗色泥岩则相对来说含气量较低(图 13)。
图 13 鄂尔多斯盆地上古生界、中生界页岩TOC含量与解吸气含量(a)、残余气含量(b)关系Figure 13. Relationship between TOC content and desorption gas content (a) and residual gas content (b) in Upper Paleozoic and Mesozoic shales of Ordos Basin页岩解吸气测定实验显示，在解吸过程中，天然气组分及同位素具有一定的变化规律。在页岩气解吸过程中，解吸气甲烷化系数逐渐降低，重烃含量逐渐增加，显示出轻烃优先解吸的特征。如YJ1井的一个页岩样品在解吸气样品日期分别为2018年3月26日、3月29日和6月4日时，对应的解吸气样甲烷化系数分别为0.908、0.860和0.817(图 14a)，而不同时间取样的解吸气碳同位素值则变化不大(图 14b)。由此结果可推断，长7段页岩气开发过程中很可能也伴随着采出气甲烷含量逐渐降低、重烃逐渐增加的过程。
图 14 鄂尔多斯盆地研究区YJ1井页岩气解吸日期与甲烷化系数(a)及甲、乙烷同位素(b)关系Figure 14. Relationship between desorption date and methanation coefficient (a) and methane and ethane isotopes (b) of shale gas from well YJ1 in study area, Ordos Basin目前已大规模开采的美国主要页岩气藏层系与长7段黑色页岩、暗色泥岩以及上古生界山2段煤系泥岩的主要地质特征参数见表 7，鄂尔多斯盆地长7段黑色页岩都是优质的页岩气储层，长7段暗色泥岩和上古生界煤系泥岩(山2段)则相对较差。
表 7 鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段泥页岩与古生界山西组2段煤系泥岩以及美国主要产气页岩地质特征对比Table 7. Comparison of geological characteristics among mud shale from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in Ordos Basin, coal-bearing mudstone from the second member of Shanxi Formation in Paleozoic, and main gas-producing shales in USA参数 密西西比系Batnett页岩 泥盆系Ohio页岩 泥盆系Antrim页岩 泥盆系Newalbany页岩 白垩系Lewis页岩 长7段黑色页岩 长7段暗色泥岩 山2段煤系泥岩 深度/m 1950~2 550 600~1 500 180~720 180~1 470 900~1 800 1 200~1600 1 200~2 600 2 000~2 800 有效厚度/m 15~61 9~20 21~37 15~30 6~91 15~40 15~110 20~66 TOC含量/% 4.5 0~4.7 0.2~24 1~25 0.45~3.5 13.81 3.75 1.94 Ro/% 1.0~1.9 0.4~1.3 0.4~0.6 0.4~1.0 1.6~1.88 0.9~1.2 0.9~1.2 1.5~2.8 有机质类型 Ⅰ—Ⅱ Ⅰ—Ⅱ Ⅰ—Ⅱ Ⅰ—Ⅱ Ⅰ—Ⅱ Ⅰ—Ⅱ1 Ⅰ—Ⅱ1 Ⅲ型 含气量/(m3/t) 8.5~9.9 1.7~2.8 1.1~2.8 1.1~2.3 0.4~1.3 2.16 0.82 1.0 储量丰度/ (108 m3/km2) 3.28~4.37 0.55~1.09 0.66~1.64 0.77~1.09 0.87~1.09 0.97~1.94 0.60 0.95 6. 资源量计算与有利区评价
根据长7段黑色页岩和暗色泥岩含气量测试数据，结合鄂尔多斯盆地长7段黑色页岩与暗色泥岩等厚图，通过体积法初步计算了页岩气资源量[37-38]，计算过程中只考虑泥页岩厚度大于20 m的区域。计算公式如下：
Q=V×ρ×K 式中：Q为页岩气资源量，单位m3；V为泥页岩体积，单位m3；ρ为泥页岩密度，单位t/m3；K为含气量，单位m3/t。
计算结果显示，长7段暗色泥岩页岩气资源量约为1.92×1012 m3，长7黑色页岩的页岩气资源量约为2.33×1012 m3，长7段页岩气总资源量约为4.25×1012 m3。黑色页岩与暗色泥岩总资源量差别不大，但是由于黑色页岩含气量显著高于暗色泥岩(表 6)，故其资源丰度也较高。
从页岩气藏经济学角度出发，有利储层应为储层厚度大、含气丰度大的区域。根据上述原则，优选湖盆中部黑色页岩厚度大于30 m的区域为页岩气有利开采区，即姬塬—固城—正宁一线，呈北西—南东向分布，页岩气含气丰度可达1.36×108 m3/km2以上，相较于苏里格气田等[盒8段储量丰度主要分布于(0.3~0.6)×108 m3/km2]具有明显的含气量丰度优势。
前人研究已证实，鄂尔多斯盆地长7段黑色页岩的页岩油勘探潜力巨大[17, 39-40]。本研究资源量计算结果显示(表 8)，长7段黑色页岩中页岩气资源量换算的油气当量约为18.57×108 t，为黑色页岩中同时蕴藏的页岩油资源量的三分之二，因此, 在该段黑色页岩的页岩油勘探实践中有望实现油气并举。目前国内外油气同采的实施案例基本都带气顶油藏[41-42]，而页岩油、页岩气由于涉及到特殊压裂技术，尚无油气同采的报道。因此在鄂尔多斯盆地长7段纯页理型页岩油气勘探开发过程中应充分认识到油气同采的重要性，并将其作为该段页岩油气今后开发的主要研究方向之一。
表 8 鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段页岩气资源量计算结果Table 8. Shale gas resource calculation results for Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation, Ordos Basin岩性 总体积/108 m3 岩石密度/(t/m3) 含气量/(m3/t) 页岩气资源量/1012 m3 页岩油资源量/108 t 暗色泥岩(＞20 m) 9 494 2.47 0.82 1.92 53.22 黑色页岩(＞20 m) 4 774 2.26 2.16 2.33 29.46 7. 结论和建议
(1) 鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段自生自储的页岩气组成及同位素特征表明，长7页岩气主要为页岩油的溶解气。湖盆中部厚层长7段黑色页岩发育区含气量达2 m3/t，储层刚性矿物及微孔裂隙发育，含气丰度高，资源量大，为页岩气有利勘探区。
(2) 长7段黑色页岩储层是比较优质的页岩气储层，建议进行一定程度的前期勘探，重点为湖盆中部黑色页岩厚度较大成熟度相对较高的区域，如姬塬—环县、白豹—塔儿湾等地区。暗色泥岩由于含气量较低，且黏土矿物含量高不利于压裂开采，可暂时不考虑。
(3) 长73亚段纯页理型页岩含油、含气性均较好，二者资源量相当，页岩气可以增强页岩油在地层中的流动性，建议在勘探实践中尝试探索油气并举的措施，提高开采效率。
(4) 建议进一步系统开展长73全段泥页岩地球化学特征及含气量测试，夯实长7段页岩气资源量，明确长7页岩气开采前景。
利益冲突声明/Conflict of Interests所有作者声明不存在利益冲突。All authors disclose no relevant conflict of interests.作者贡献/Authors'Contributions吴凯完成论文整体思路设计、实验数据总结、数据综合分析，高娟琴参与数据分析、论文写作和修改，解古巍参与储层地质方面实验操作及数据分析，杨伟伟、罗丽荣参与烃源岩地球化学特征分析总结，李善鹏参与实验操作。所有作者均阅读并同意最终稿件的提交。WU Kai completed the overall design of the study, summarized experimental data, and conducted comprehensive analysis of data. GAO Juanqin participated in data analysis, paper writing, and revision. XIE Guwei was involved in experimental operations and data analysis related to reservoir geology. YANG Weiwei and LUO Lirong participated in the analysis and summary of the geochemical characteristics of source rocks. LI Shanpeng participated in experimental operations. All authors have read the last version of the paper and consented to its submission. -
图 1 鄂尔多斯盆地区域构造和研究区位置(a)及井位分布(b)
Figure 1. Regional tectonics and location of study area (a) and well distribution (b) in Ordos Basin
图 2 鄂尔多斯盆地研究区三叠系延长组长7段黑色页岩(a)、暗色泥岩(b)厚度等值线
Figure 2. Isopach maps of black shale (a) and dark mudstone (b) from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in study area, Ordos Basin
图 3 鄂尔多斯盆地研究区三叠系延长组长7段黑色页岩(a)和暗色泥岩(b)TOC含量分布
Figure 3. TOC content distribution of black shale (a) and dark mudstone (b) from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in study area, Ordos Basin
图 4 鄂尔多斯盆地研究区三叠系延长组长7段泥页岩Ro等值线
Figure 4. Ro isopleth map of mud shale from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation of study area, Ordos Basin
图 5 鄂尔多斯盆地M53井三叠系延长组长7黑色页岩热模拟气态烃和液态烃产率
Figure 5. Thermal simulation yields of gaseous and liquid hydrocarbons from black shale of Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in well M53, Ordos Basin
图 6 鄂尔多斯盆地研究区三叠系延长组长7段泥页岩氯仿沥青“A”/(岩石体积/孔隙度)与TOC含量的关系
Figure 6. Relationship between chloroform asphalt "A" content (rock volume/porosity) and TOC content in mud shale from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in study area, Ordos Basin
图 7 鄂尔多斯盆地中生界页岩气及其他类型天然气单体碳同位素值分布
Figure 7. Distribution of individual carbon isotopic values of Mesozoic shale gas and other types of natural gas in Ordos Basin
图 8 鄂尔多斯盆地研究区三叠系延长组长7段泥页岩矿物含量分布
Figure 8. Mineral content distribution in mud shale from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in study area, Ordos Basin
图 9 两种方法计算的三叠系延长组长7段黑色页岩和暗色泥岩的脆性指数
Figure 9. Brittleness indices of black shale and dark mudstone from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation calculated by two methods
图 10 鄂尔多斯盆地研究区三叠系延长组长7泥页岩(a)与美国Barnett页岩(b)矿物成分三角图
b图据参考文献[36]修改。
Figure 10. Ternary diagram of mineral compositions in mud shale (a) from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in study area, Ordos Basin, and Barnett shale (b) from USA
图 11 鄂尔多斯盆地研究区三叠系延长组长7段泥页岩扫描电镜照片
a, b.Li57井，2 337.05 m，黑色页岩；c, d.Li57井，2 348.20 m，黑色页岩。
Figure 11. Scanning electron microscope images of mud shale from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in study area, Ordos Basin
图 12 鄂尔多斯盆地研究区三叠系延长组长7泥页岩TOC含量与解吸气量(a)、总含气量(b)、残余气量(c)的关系
Figure 12. Relationship between TOC content and desorption gas content (a), total gas content (b), and residual gas content (c) in mud shale from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in study area, Ordos Basin
图 13 鄂尔多斯盆地上古生界、中生界页岩TOC含量与解吸气含量(a)、残余气含量(b)关系
Figure 13. Relationship between TOC content and desorption gas content (a) and residual gas content (b) in Upper Paleozoic and Mesozoic shales of Ordos Basin
图 14 鄂尔多斯盆地研究区YJ1井页岩气解吸日期与甲烷化系数(a)及甲、乙烷同位素(b)关系
Figure 14. Relationship between desorption date and methanation coefficient (a) and methane and ethane isotopes (b) of shale gas from well YJ1 in study area, Ordos Basin
表 1 鄂尔多斯盆地研究区泥页岩样品信息及分析测试项目
Table 1. Information on mud shale samples and analysis items in study area, Ordos Basin
测试项目 井号 数量 有机碳分析 Y67、YJ1、M53等 405 岩石热解 Y67、YJ1、M53等 405 氯仿沥青抽提 Y67、YJ1、M53等 135 镜质体反射率 Y67、YJ1、M53等 39 生烃热模拟 M53 2 核磁共振 Y67、L196、Ya56、Li57 7 单体碳同位素分析 D214、S218、YUAN494等 12 气相色谱分析 Y67、YJ1、D214等 11 X射线衍射分析 Y67、YJ1、M53等 121 扫描电镜分析 Li57 2 含气量测试 YJ1、D214等 17 
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表 2 鄂尔多斯盆地M53井长7段黑色页岩生烃热模拟结果
Table 2. Thermal simulation results of hydrocarbon generation of black shale from Chang 7 member in well M53, Ordos Basin
样品号 井深/m ω(TOC)/% 模拟温度/℃ Ro/% 总液态烃产率/(mg/g) C1-C5产率/(mL/g) 总烃产率/(mg/g) M1-30 2 391.8 3.29 300 0.59 227.504 0.04 227.544 M1-32 2 391.8 3.30 320 0.62 241.996 1.51 243.506 M1-34 2 391.8 3.09 340 0.78 405.912 4.94 410.852 M1-36 2 391.8 2.67 360 0.92 500.976 17.48 518.456 M1-38 2 391.8 2.33 380 1.10 433.820 35.83 469.650 M1-40 2 391.8 2.25 400 1.35 313.448 65.63 379.078 M1-42 2 391.8 2.31 420 1.50 311.940 72.92 384.860 M1-44 2 391.8 2.18 440 1.86 275.272 75.32 350.592 M1-46 2 391.8 2.29 460 1.65 111.914 64.41 176.324
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表 3 鄂尔多斯盆地研究区三叠系延长组长7段暗色泥页岩可溶有机质氯仿沥青“A”特征
Table 3. Characteristics of chloroform asphalt "A" in soluble organic matter from dark mud shale in Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in study area, Ordos Basin
井号 深度/m ω(TOC)/ % 氯仿沥青“A”/% 氯仿沥青“A”(恢复)/% 氯仿沥青“A”/ 岩石体积/% 核磁共振孔隙度/% 氯仿沥青“A”/ (岩石体积/孔隙度) Y67 2 033.02 2.97 0.33 0.43 1.05 2.80 0.38 L196 2 663.62 7.42 0.93 0.21 2.96 2.68 1.10 Ya56 2 978.80 4.69 0.70 0.91 2.22 2.17 1.02 Ya56 3 002.75 3.33 0.48 0.63 1.53 3.00 0.51 Ya56 3 034.70 6.63 1.15 1.49 3.64 2.19 1.66 Li57 2 329.20 7.90 0.81 1.05 2.57 2.07 1.24 Li57 2 331.40 8.39 0.78 1.01 2.48 2.29 1.08
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表 4 鄂尔多斯盆地研究区三叠系延长组长7段页岩解吸气及中生界石油伴生气色谱组分
Table 4. Chromatographic component data of associated petroleum gas from Mesozoic and desorption gas of shale from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in study area, Ordos Basin
井号 井深/m 层位 组分含量/% N2/ % 烃/% 相对密度 甲烷化系数 气体类型 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 iC5H12 nC5H12 iC6H14 nC6H14 CO2 Y67 2 050.55 长7段 78.212 7.852 2.073 0.075 0.002 0.019 0.007 0.003 0.478 11.075 88.447 0.559 0 0.884 页岩解吸气 Y67 2 040.05 长7段 80.542 8.333 2.053 0.069 0.002 0.016 0.005 0.002 0.380 8.407 91.213 0.575 0 0.883 YJ1 2 037.08 长7段 80.827 7.804 3.440 0.181 0.005 0.036 0.011 0.002 1.417 5.854 92.722 0.672 5 0.872 YJ1 2 050.75 长7段 84.001 5.923 2.151 0.111 0.003 0.023 0.013 0.003 0.184 7.333 92.476 0.640 8 0.908 YJ1 2 050.75 长7段 79.434 8.753 3.575 0.171 0.004 0.028 0.009 0.002 0.503 7.158 92.334 0.673 7 0.860 D214 1 150.50 长7段 74.205 8.262 4.673 0.322 0.010 0.109 0.051 0.017 0.358 11.245 88.374 0.709 2 0.839 D214 1 173.85 长7段 41.629 7.787 6.413 0.636 0.023 0.228 0.089 0.024 0.889 4.091 58.106 0.869 2 0.715 砂岩解吸气 S218 2 306 长9段 80.854 8.002 5.098 0.637 0.025 0.208 0.115 0.054 0.144 3.695 96.098 0.695 5 0.841 原油伴生气 YUAN494 1 986 延10段 57.901 5.609 4.236 0.542 0.050 0.540 0.440 0.219 0.272 29.622 70.852 0.804 4 0.814 B192 2 066 长6段 82.297 9.040 5.445 0.498 0.252 0.324 0.099 0.092 0.179 0.522 99.271 0.698 0 0.829 Z26-36 1 200 长7段 81.525 4.624 3.665 0.397 0.013 0.106 0.045 0.006 0.017 8.847 91.137 0.584 0 0.895
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表 5 鄂尔多斯盆地研究区三叠系延长组长7段页岩解吸气与中生界其他类型天然气单体碳同位素组成对比
Table 5. Comparison of individual carbon isotope compositions between shale desorption gas from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in study area and other types of Mesozoic natural gas in Ordos Basin
井号 井深/m 层位 岩性 气体类型 取样回次 δ13C/‰ C1 C2 C3 iC4 nC4 YJ1 2 037.08 长7段 黑色页岩 页岩解吸气 第一次 -50.99 -40.76 -35.08 -34.80 -34.14 第二次 -51.69 -41.15 -35.13 -32.19 -35.66 第五次 -51.09 -40.80 -34.88 -33.61 2 050.75 长7段 黑色页岩 页岩解吸气 第一次 -51.26 -40.66 -35.07 -35.22 -33.25 第二次 -51.35 -41.02 -35.11 -35.37 -33.16 第五次 -51.83 -40.76 -34.36 -32.51 2 036.99 长7段 黑色页岩 页岩解吸气 第五次 -47.40 -41.21 -35.16 -35.71 -33.39 D214 1 150.50 长7段 黑色页岩 页岩解吸气 -48.04 -36.66 -32.61 -31.92 D214 1 173.85 长7段 致密砂岩 砂岩解吸气 -47.68 -36.39 -32.21 -33.49 -31.08 S218 2 306.00 长9段 原油伴生气 -46.33 -33.63 -31.06 -32.13 -30.75 YUAN494 1 986.00 延10段 原油伴生气 -46.96 -37.01 -33.51 -32.68 -33.51 YAN180 2 238.00 长8段 气藏气 -47.12 -31.42 -33.26 -33.13 -32.84
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表 6 鄂尔多斯盆地研究区三叠系延长组长7现场取心罐装样含气量检测结果
Table 6. Gas content test results of canistered core samples from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in study area, Ordos Basin
井号 井深/m TOC含量/ % 岩性 解吸气 残余气 总含气量/ (m3/t) 体积/ mL 岩石质量/ g 含气量/ (m3/t) 体积/ mL 岩石质量/ g 含气量/ (m3/t) L254 2 545.30 4.33 黑色页岩 757 736 1.03 68.44 269 0.25 1.28 2 553.70 8.88 黑色页岩 876 591 1.48 95.86 249 0.38 1.86 2 561.76 14.19 黑色页岩 946 736 1.29 82.17 298 0.28 1.57 Zh233 1 795.71 12.34 黑色页岩 946 565 1.67 175.00 157 1.11 2.78 Y67 2 040.05 11.05 黑色页岩 874 572 1.53 2 050.55 19.74 黑色页岩 3 263 1 016 3.21 YJ1 2 036.99 1.90 暗色泥岩 1 781 4 083 0.44 89.54 450 0.20 0.64 2 037.08 5.87 暗色泥岩 3 306 4 888 0.68 91.26 450 0.20 0.88 2 050.75 8.97 暗色泥岩 2 381 2 980 0.80 8.91 450 0.02 0.82 D214 1 150.50 3.98 暗色泥岩 2 588 4 797 0.54 8.91 450 0.02 0.56 1 173.85 1.99 致密砂岩 948 4 412 0.23 0.00 450 0.00 0.23
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表 7 鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段泥页岩与古生界山西组2段煤系泥岩以及美国主要产气页岩地质特征对比
Table 7. Comparison of geological characteristics among mud shale from Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in Ordos Basin, coal-bearing mudstone from the second member of Shanxi Formation in Paleozoic, and main gas-producing shales in USA
参数 密西西比系Batnett页岩 泥盆系Ohio页岩 泥盆系Antrim页岩 泥盆系Newalbany页岩 白垩系Lewis页岩 长7段黑色页岩 长7段暗色泥岩 山2段煤系泥岩 深度/m 1950~2 550 600~1 500 180~720 180~1 470 900~1 800 1 200~1600 1 200~2 600 2 000~2 800 有效厚度/m 15~61 9~20 21~37 15~30 6~91 15~40 15~110 20~66 TOC含量/% 4.5 0~4.7 0.2~24 1~25 0.45~3.5 13.81 3.75 1.94 Ro/% 1.0~1.9 0.4~1.3 0.4~0.6 0.4~1.0 1.6~1.88 0.9~1.2 0.9~1.2 1.5~2.8 有机质类型 Ⅰ—Ⅱ Ⅰ—Ⅱ Ⅰ—Ⅱ Ⅰ—Ⅱ Ⅰ—Ⅱ Ⅰ—Ⅱ1 Ⅰ—Ⅱ1 Ⅲ型 含气量/(m3/t) 8.5~9.9 1.7~2.8 1.1~2.8 1.1~2.3 0.4~1.3 2.16 0.82 1.0 储量丰度/ (108 m3/km2) 3.28~4.37 0.55~1.09 0.66~1.64 0.77~1.09 0.87~1.09 0.97~1.94 0.60 0.95
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表 8 鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段页岩气资源量计算结果
Table 8. Shale gas resource calculation results for Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation, Ordos Basin
岩性 总体积/108 m3 岩石密度/(t/m3) 含气量/(m3/t) 页岩气资源量/1012 m3 页岩油资源量/108 t 暗色泥岩(＞20 m) 9 494 2.47 0.82 1.92 53.22 黑色页岩(＞20 m) 4 774 2.26 2.16 2.33 29.46
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