辽北地区铁岭—昌图盆地页岩气赋存潜力浅析
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摘 要：本文收集了辽北地区铁岭-昌图盆地大量的数据和资料，对其所处的大地构造位置和主要生气地层进行了研究，分析整理了其页岩气赋存层位和地化指标，总结了区内各凹陷的生气潜力。
关键词：铁岭—昌图盆地;页岩气;地化指标;赋存潜力
中图分类号：P618.13 文献标识码： A 文章编号：1671-2064（2020）07-0155-02
页岩气是一种非常规天然气，赋存于极低渗透率、富有机质的深灰一灰黑色泥页岩或高炭泥页岩天然裂缝和孔隙之中，多呈吸附和游离状态，少量以溶解状态存在于干酪根和沥青质中。页岩气藏是以富有机质页岩为气源岩、储气层、盖层“三位一体”的连续型非常规天然气藏，是基本没有经过运移和聚集过程的“自生自储型”气藏，具有“厚、富、泥、熟、密、脆”的特点。页岩气存在三种气源：生物成因气（生物作用）;热成因气（干酪根、油裂解、沥青裂解）;二者混合成因。北美页岩气开采实践表明，页岩气藏成藏特性主要由页岩层厚度、埋藏深度、有机质含量、有机质热演化程度、页岩含气性、页岩矿物成分、页岩力学性质、储集层物性等8大要素体现。
辽北地区位于辽宁省北及东北部，西部与内蒙古自治区科尔沁左翼后旗相连，东北部与吉林省四平市、辽源市相接。属松辽盆地东南部辽河中下游冲积平原。地跨调兵山、铁岭、法库、康平、开原、昌图六个县（市）和抚顺市部分。公路、铁路横贯全区，交通十分便利。
辽北地区处于松辽盆地东南缘，属于中朝地台的东北部，为西伯利亚板块与中朝板块临界的缝合线部位。由于两陆内板块的碰撞作用，产生沿缝合线分布一系列中生代断陷盆地。辽北地区有长城窝堡盆地、三台子盆地、铁岭-昌图盆地、亮中盆地、古榆树盆地、宝力镇盆地等。盆地具有明显的成群分布的特征，盆地多呈北东方向展布。
本区主要的页岩地层主要处于铁岭-昌图盆地，含页岩气区域预测面积约915.19km2。該盆地基底为前震旦系及元古界辽河群、下古生界志留～奥陶系及上白垩系义县组建造。从盆地初始裂陷接受沉积到盆地充填结束，沉积地层为中生界白垩系下统由老至新划分为义县组、沙海组、阜新组，主要含气沉积地层为阜新组和沙海组。
1铁岭—昌图盆地
铁岭—昌图盆地大地构造位置南部处于中朝地台内蒙地轴的东段，北部跨入内蒙兴安地槽褶皱带吉黑地槽褶皱系[1]，是一个上叠与两大地构造单元之上的晚侏罗世—早白垩世含煤盆地（见图1），面积7440km2，沉积岩厚度2700m。盆地内自西至东分布有大洼—昌图凹陷、铁法凹陷、三家子—三台子凹陷、张强凹陷，在沙海组泥页岩中目前已发现气体显示，因此有较好的勘探远景。
中新生代聚页岩作用主要发育于内陆地区，主要环境为冲积平原。包括湖泊体系、河流体系和冲积扇体系。河流体：主要为曲流河、辫状河、网状河和网结河。主要沉积相包括洪泛盆地、决口扇、天然堤和河道充填相。冲积扇体系主要发育于山前地带，岩石类型为砾岩、砂砾岩和泥岩的混合物，以粗碎屑为主。颗粒无分选和磨园，泥质或砂质支撑，成分成熟度和结构成熟度低。主要沉积相包括扇尾、扇中和扇顶相。湖泊体系主要发育于山间或构造洼地，主要沉积相包括浅胡、湖滨三角洲、滨湖相。
据该区资料统计，盆地底部为砾岩、砂砾岩组成的冲积—洪积相，厚300～500m;中部为以湖相为主的砂岩和泥岩，不含煤，具有波状层理，厚度300～400m;上部为沼泽相和河流相，厚度300～500m。
1.1赋存层位
铁法-昌图盆地及其西侧凹陷群有两套生气层：阜新组和沙海组。前者仅见于盆地内，后者见于盆地西侧各凹陷，盆地深凹陷尚未揭露。
沙海组：沉积厚度稳定，厚度达600～1000m，暗色泥岩厚度为50～200m，岩性为深灰色泥岩夹少量油页岩、泥灰岩，动物化石丰富，含黄铁矿晶粒，属弱—强还原环境下的浅—半深水湖相。
阜新组：厚度稳定，厚为450～800m。暗色泥岩一般厚为50～160m。以灰绿、灰色泥岩为主。多见植物化石和炭屑，为弱氧化环境下的湖沼相沉积，生油条件差，但具有生气条件，是煤层气、页岩气的气源岩。
1.2地化指标分析
沙海组有机丰度等各项指标均大大高于阜新组（见表1），从一个侧面反映了各组沉积环境和有机质类型的差异[2]。最好生油气岩应属沙海组，而阜新组有机质丰度虽差，仍具有一定的生气能力。
沙海组干酪根类型属ⅡA和ⅡB型，阜新组干酪根属Ⅲ型（见表2）。沙海组生油气岩烃类族组成具有高饱和烃、高饱/芳比，低非烃+沥青质等特征，与我国陆相混合型生油母质的特征颇为接近。阜新组则相反，有腐殖型的特点。综上所述，沙海组生气源岩属腐泥—腐殖型和腐殖—腐泥型，阜新组生气源岩属腐殖型。
2盆地页岩气潜力分析
2.1大洼—昌图凹陷
它是铁岭—昌图盆地中最大的一个呈南北向展布的带状凹陷。阜新组为孙家湾组覆盖，保存较全，厚400m，有较好的储集砂体。阜新组生气源岩岩厚120m，有机质类型以腐殖型为主，是页岩气最好的气源岩。下伏沙海组目前尚未揭露，据物探资料推定，厚度在700m以上，据区域石油地质条件分析，该层是较好的生气源岩。良好的生、储、盖条件和已发现的断块、断鼻等构造圈闭和其它圈闭类型的有机结合，具备页岩气生成的地质条件。据石油部门预测，源岩生气量占全区生气量的45.7%，生气量均居各凹陷之首，因此，本凹陷列为今后重点找页岩气的有利地区之一。
2.2铁法凹陷
为铁岭—昌图盆地中较大的一个凹陷。凹陷内阜新组厚度1200m，其中泥页岩是页岩气生成的最好的源岩。阜新组储集岩较为发育，具有背斜、断层、岩性和地层等多种圈闭，目前已在一些局部构造如黑鱼汀构造和大明背斜见到气显示，展示了寻找页岩气的广阔前景。
2.3三家子—三台子凹陷
是双辽—康法隆起上的一个凹陷，凹陷主要的生油岩系为沙海组，厚度为400～600m，生气源岩为泥岩、页岩，厚度96m。推测生气源岩有机质丰度、类型可能与协尔苏凹陷相似，属好的生气岩，但因埋藏浅，成熟生气岩体积有限。凹陷南部埋深600m以下的沙海组油页岩、粉砂岩中曾见到油气显示，推断该盆地中应该有页岩气赋存。
2.4张强凹陷
位于该区西南，钻孔揭示白垩系沙海组是凹陷的主要生气岩系。地层厚600～800m。生气源岩为泥岩和页岩，厚184m。本组生油岩有机质丰度高（有机碳平均含量2.47%;烃平均含量为373ppm），生油母质类型好（ⅡA—ⅡB）。只有阜新组遭受剥蚀，保存条件不如铁法、大洼—昌图凹陷。
参考文献
[1] 辽宁省地质矿产局.辽宁省区域地质志[M].北京：地质出版社，1989.
[2] 陈更生.页岩气藏形成机理与富集规律初探[J].天然气工业，2009，29（5）：17-21.
收稿日期：2020-02-10
作者简介：黄绍博（1987—），男，吉林九台人，本科，地质高级工程师，主要从事地质矿产勘查工作。
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