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西藏倫坡拉盆地油頁(yè)巖特征及分布規(guī)律

2014-12-25 09:57:56謝尚克杜佰偉彭清華
關(guān)鍵詞:深湖油頁(yè)巖含油率

謝尚克,杜佰偉,王 劍,彭清華,鄭 博

1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心,成都 610081

2.國(guó)土資源部沉積盆地與油氣資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,成都 610081

0 前言

油頁(yè)巖作為重要的油氣資源替代產(chǎn)品,不僅可以作為直接利用的能源物質(zhì),而且對(duì)盆地油氣資源潛力評(píng)價(jià)具有重要意義。根據(jù)最新資料顯示,我國(guó)油頁(yè)巖儲(chǔ)量豐富,僅次于美國(guó),位居世界第二位[1-2]。近年來(lái)隨著研究程度的不斷深入,西藏地區(qū)發(fā)現(xiàn)多處油頁(yè)巖,如北羌塘盆地勝利河油頁(yè)巖[2-5]、雙湖比洛錯(cuò)油頁(yè) 巖[6-7]、托 納 木 油 頁(yè) 巖[8]及 尼 瑪 盆 地 油 頁(yè)巖[9]等。此外,對(duì)倫坡拉盆地油頁(yè)巖的研究也有相關(guān)報(bào)道[10-12],但其研究程度較低。倫坡拉盆地的油頁(yè)巖資源量具有大型礦床遠(yuǎn)景,有進(jìn)一步工作價(jià)值,開(kāi)發(fā)利用后,可為解決西藏地區(qū)能源緊缺做出貢獻(xiàn)。筆者依托《青藏地區(qū)非常規(guī)油氣調(diào)查》項(xiàng)目,通過(guò)剖面實(shí)測(cè)、剖面觀察及路線地質(zhì)調(diào)查,結(jié)合前人鉆井資料,分析倫坡拉盆地油頁(yè)巖產(chǎn)出特征、發(fā)育厚度及空間分布規(guī)律。

1 地質(zhì)概況

倫坡拉盆地位于西藏自治區(qū)班戈縣境內(nèi),面積約3 600km2,海拔4 600余米,是世界上海拔最高的油氣勘探區(qū),也是西藏地區(qū)發(fā)育為數(shù)眾多的古近系陸相盆地中已知油氣地質(zhì)條件較好、勘探程度最高的一個(gè)盆地,并最早獲得工業(yè)油氣流[10-11]。倫坡拉盆地是一個(gè)具有走滑特征的斷坳盆地,中間低而南北兩側(cè)較高,北部沉降幅度大,沉積厚度大,向南呈斜坡?tīng)?,呈不?duì)稱(chēng)的箕狀盆地,具有南北分帶、東西分塊的構(gòu)造格局[13-14],如圖1所示。

倫坡拉盆地的構(gòu)造演化可分為始新世的斷陷期和漸新世的坳陷期兩個(gè)階段,分別接受了牛堡組(E1-2n)和丁青湖組(E3d)兩套沉積,形成兩套粗-細(xì)-稍粗,紅-黑-稍紅的沉積旋回。牛堡組為一套棕紅色碎屑巖夾灰綠色泥頁(yè)巖、灰白色泥灰?guī)r,丁青湖組為一套灰色、深灰色泥頁(yè)巖、油頁(yè)巖、泥灰?guī)r夾細(xì)砂巖的巖石組合。丁青湖組可進(jìn)一步分為丁一段(E3d1)、丁二段(E3d2)和丁三段(E3d3)3個(gè)巖性段。丁青湖組北厚南薄,由北向南超覆,漸新世末期表現(xiàn)為擠壓抬升,結(jié)束了古近系沉積,之后進(jìn)入長(zhǎng)期抬升、剝蝕階段。

2 油頁(yè)巖特征

2.1 產(chǎn)出特征

倫坡拉盆地油頁(yè)巖出露情況良好(圖2a),主要分布于倫坡日、蔣日阿錯(cuò)及爬錯(cuò)等地區(qū),含油頁(yè)巖地層主要為漸新統(tǒng)丁青湖組。油頁(yè)巖新鮮面為深灰、灰黑色,風(fēng)化后略顯淺灰色,弱油脂光澤,巖石質(zhì)地輕,具有一定的韌性,用小刀能剝離出毫米級(jí)頁(yè)片且能用指甲劃出光滑的條痕,油頁(yè)巖呈薄的葉片狀或呈極薄片狀產(chǎn)出(圖2b,c)。油頁(yè)巖的表面見(jiàn)有許多的生物化石,主要為魚(yú)骨類(lèi)、蟲(chóng)跡、植物根莖等,這些化石多呈層狀分布(圖2d),由于受后期構(gòu)造(擠壓)的影響,油頁(yè)巖撓曲嚴(yán)重(圖2e)。新鮮面具油氣味,油頁(yè)巖可燃,燃燒時(shí)火焰長(zhǎng)1~2cm,煙濃黑,并發(fā)出濃烈的焦油臭味,顏色愈深者愈易燃燒。

圖1 西藏倫坡拉盆地構(gòu)造分區(qū)圖(據(jù)文獻(xiàn)[10]修改)Fig.1 Tectonic division of the Lunpola basin,Tibet(modified from reference[10])

圖2 倫坡拉盆地丁青湖組油頁(yè)巖特征Fig 2 Oil shale characteristics in the Dingqinghu Formation of Lunpola basin

倫坡拉盆地倫坡日地區(qū)發(fā)育有22層油頁(yè)巖,單層厚度最大者可達(dá)4.20m,總厚度約55.26m。主要出露地層為漸新統(tǒng)丁青湖組一、二、三段,油頁(yè)巖沉積環(huán)境為淺湖、半深湖至深湖相。蔣日阿錯(cuò)地區(qū)主要出露地層為始新統(tǒng)牛堡組三段和丁青湖組一、二段,油頁(yè)巖層可劃分為18層,單層厚度最大者可達(dá)2.00m,總厚度約28.37m,油頁(yè)巖主要產(chǎn)出于半深湖至深湖相。爬錯(cuò)地區(qū)露頭油頁(yè)巖較難燃燒,點(diǎn)燃后,具一定焦臭味,油頁(yè)巖層厚度較薄,總厚度小于2.00m,油頁(yè)巖主要產(chǎn)出環(huán)境為濱湖至淺湖相。

2.2 油頁(yè)巖有機(jī)地球化學(xué)特征

油頁(yè)巖工業(yè)品質(zhì)指標(biāo)包括含油率、有機(jī)碳、灰分、含硫量等參數(shù),其中含油率是評(píng)價(jià)油頁(yè)巖品質(zhì)中最常用的參數(shù),一般認(rèn)為含油率為3.50%是區(qū)分油頁(yè)巖礦和非礦的界限[15]。從倫坡拉盆地油頁(yè)巖有機(jī)地球化學(xué)分析數(shù)據(jù)(表1)來(lái)看,倫坡拉盆地油頁(yè)巖含油率較高,為5.0%~10.3%,平均值為7.19%。該地區(qū)所有油頁(yè)巖樣品含油率均大于3.5%,達(dá)到了油頁(yè)巖工業(yè)開(kāi)采品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

有機(jī)碳是影響油頁(yè)巖含油率的重要因素,有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)是國(guó)內(nèi)外普遍采用的表示油頁(yè)巖內(nèi)有機(jī)質(zhì)豐度的參數(shù)。倫坡日地區(qū)油頁(yè)巖有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高(表1),一般為5.10%~10.57%,平均為7.06%。對(duì)倫坡拉盆地油頁(yè)巖有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)與含油率的關(guān)系展開(kāi)相關(guān)性研究,結(jié)果顯示,有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)與含油率之間呈正相關(guān)性(圖3),即有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高,含油率越大,這與松遼盆地農(nóng)安地區(qū)油頁(yè)巖有機(jī)碳與含油率關(guān)系基本相似[16]。

圖3 倫坡拉盆地有機(jī)碳與含油率相關(guān)性分析Fig.3 Relationship between oil yield and TOC of Lunpola basin

含硫率是評(píng)價(jià)油頁(yè)巖利用時(shí)潛在環(huán)境污染程度的重要指標(biāo),含硫率小于1.00%為特低硫油頁(yè)巖[17]。倫坡拉盆地油頁(yè)巖含硫率分布范圍為0.19%~1.03%,平均值為0.45%,為特低硫型油頁(yè)巖,開(kāi)發(fā)利用時(shí),對(duì)環(huán)境的污染程度輕。灰分也是衡量油頁(yè)巖品質(zhì)的重要參數(shù)?;曳仲|(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%~65%,為低灰分油頁(yè)巖;灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為66%~83%,則為高灰分油頁(yè)巖[14]。倫坡拉盆地油頁(yè)巖灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布范圍為74.97%~84.74%(表1),平均為80.40%,本區(qū)油頁(yè)巖為高灰分油頁(yè)巖。此外,油頁(yè)巖密度(真相對(duì)密度)為(2.30~2.44)×103kg/m3,均值為2.39×103kg/m,為密度相對(duì)較大的油頁(yè)巖。

倫坡拉地區(qū)油頁(yè)巖生烴潛力為51.90~88.37 mg/g,平均值為70.51mg/g,有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以Ⅱ2型干酪根為主,最高熱解峰溫(Tmax)為432~435℃,平均值為433℃①吉林省地質(zhì)調(diào)查研究院.昂達(dá)爾錯(cuò)幅(I45C004004)1∶25萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.長(zhǎng)春:吉林省地質(zhì)調(diào)查研究院,2006.,說(shuō)明倫坡拉油頁(yè)巖熱演化程度較低,處于未成熟-成熟過(guò)渡時(shí)期,反映倫坡拉油頁(yè)巖低溫干餾時(shí)具較好的產(chǎn)油潛力。

由上分析可知,倫坡拉盆地油頁(yè)巖含油率高,是高灰分的特低硫型油頁(yè)巖,為優(yōu)質(zhì)油頁(yè)巖,其開(kāi)發(fā)利用時(shí)對(duì)環(huán)境的污染程度輕,且油頁(yè)巖熱演化程度較低,處于未成熟-成熟過(guò)渡階段。

表1 倫坡拉盆地油頁(yè)巖有機(jī)地球化學(xué)分析數(shù)據(jù)Table 1 Organic geochemical analytical data of oil shale in Lunpola basin

3 油頁(yè)巖沉積環(huán)境

根據(jù)倫坡日、蔣日阿錯(cuò)實(shí)測(cè)剖面及爬錯(cuò)觀察剖面可知,倫坡拉盆地古近系沉積主要為一套碎屑巖、泥質(zhì)巖夾少量碳酸鹽巖,并含有陸相介形蟲(chóng)類(lèi)及輪藻生物化石,是一個(gè)與外海隔絕的封閉性的陸相湖泊沉積[10,18]。古近系由下部的牛堡組和上部的丁青湖組組成:下部層序牛堡組沉積物一般出現(xiàn)磚紅色砂巖和棕紅色泥巖、砂巖等,表現(xiàn)為氧化環(huán)境下的沉積,氣候環(huán)境可能偏干旱;上部層序丁青湖組沉積物一般發(fā)育深灰色泥頁(yè)巖、油頁(yè)巖、泥灰?guī)r夾細(xì)砂巖,表現(xiàn)為還原環(huán)境下的沉積,氣候環(huán)境可能偏潮濕(圖4)。

丁青湖組一段(丁一段)主要為濱淺湖、半深湖至深湖相沉積,主要分布于盆地的中央凹陷帶(蔣日阿錯(cuò)、江加錯(cuò)一帶),沉積厚度大,沉積物相對(duì)較細(xì),具波狀交錯(cuò)層理、水平層理,沉積體中有機(jī)質(zhì)含量較高,產(chǎn)有多層油頁(yè)巖;丁二段沉積相類(lèi)型和展布與丁一段類(lèi)似,只是沉積物以細(xì)粒暗色巖類(lèi)為主,泥質(zhì)和灰質(zhì)成分增多且埋藏較丁一段淺;丁三段沉積時(shí),盆地逐漸萎縮,氣候向偏干旱環(huán)境轉(zhuǎn)化,棕紅色沉積物增加,沉積相類(lèi)型與展布仍具繼承性,主要分布于盆地外圍(爬錯(cuò)一帶),在盆地南部、北部也有分布;丁三段沉積末期,發(fā)生強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng),丁三段在盆地內(nèi)大部分地區(qū)遭受剝蝕而殘缺不全。

綜上所述,倫坡拉盆地丁青湖組主要為濱淺湖-半深湖-深湖相環(huán)境,該時(shí)期,動(dòng)植物生長(zhǎng)旺盛,以介形類(lèi)最豐富,并有螺、魚(yú)等溫水游泳生物,反映了熱帶和亞熱帶氣候。該時(shí)期有機(jī)質(zhì)輸送量增大,為油頁(yè)巖的形成提供了豐富的有機(jī)質(zhì)來(lái)源,因此,丁青湖組油頁(yè)巖厚度和含油率都較高。

圖4 倫坡拉盆地丁青湖組地層綜合柱狀圖Fig.4 Stratigraphic composite columnar section of Lunpola basin

4 油頁(yè)巖分布范圍

倫坡拉盆地的油頁(yè)巖主要產(chǎn)出層位是丁青湖組,油頁(yè)巖在此分布極其廣泛,此外,油頁(yè)巖在倫坡日、蔣日阿錯(cuò)及盆地東部爬錯(cuò)均有地表露頭出露。同時(shí)鉆探也解釋深部發(fā)育油頁(yè)巖,位于盆地中央?yún)^(qū)的長(zhǎng)11井、倫3井等鉆井均有鉆遇,位于倫坡拉盆地北部邊界附近的紅星1井、紅星2井也鉆遇該油頁(yè)巖(表2)。倫坡拉盆地油頁(yè)巖厚度變化較大,主要受控于油頁(yè)巖層的沉積相類(lèi)型。對(duì)倫坡日地區(qū)油頁(yè)巖剖面實(shí)測(cè)表明:倫坡日油頁(yè)巖發(fā)育良好,累計(jì)厚度約55.26m;位于倫坡日東北附近的長(zhǎng)11井中發(fā)現(xiàn)灰黑色油頁(yè)巖,該油頁(yè)巖厚達(dá)84.00m;位于倫坡日西北附近的倫3井中的深灰色油頁(yè)巖(也稱(chēng)紙狀頁(yè)巖),其厚度為61.80m。通過(guò)鉆探及野外剖面油頁(yè)巖觀察,倫坡日地區(qū)為倫坡拉盆地油頁(yè)巖最厚沉積區(qū),該區(qū)域油頁(yè)巖厚度大于80.00m。結(jié)合沉積相分析,倫坡日地區(qū)的古環(huán)境為半深湖-深湖相,因此,盆地中心帶區(qū)域油頁(yè)巖厚度最大。

位于倫坡拉盆地北部邊界附近的紅星1井、紅星2井中發(fā)現(xiàn)灰褐色油頁(yè)巖,該區(qū)域油頁(yè)巖厚度分別為4.40m和6.00m,油頁(yè)巖厚度較小。爬錯(cuò)地區(qū)油頁(yè)巖出露較少,調(diào)查表明,油頁(yè)巖厚度僅為2.00 m左右,位于爬錯(cuò)北部地區(qū)的紅1井中發(fā)現(xiàn)有淺灰色油頁(yè)巖,厚度為2.50m。結(jié)合沉積相分析,倫坡拉盆地北部區(qū)域與爬錯(cuò)地區(qū)可能位于濱湖-淺湖相區(qū),油頁(yè)巖厚度小于10.00m。

表2 倫坡拉盆地油頁(yè)巖控制點(diǎn)厚度統(tǒng)計(jì)表Table 2 Thickness statistics of oil shale of Lunpola basin

圖5 倫坡拉盆地油頁(yè)巖厚度等值線圖Fig.5 Thickness contour map of oil shale of Lunpola basin

據(jù)油頁(yè)巖厚度及沉積相分析,初步繪制倫坡拉油頁(yè)巖厚度等值線圖(圖5)。從圖5可以看出,倫坡拉油頁(yè)巖厚度總體表現(xiàn)為由中心向四周減小的環(huán)帶狀,油頁(yè)巖分布受沉積相帶的控制。位于倫坡日地區(qū)的中央深湖相油頁(yè)巖厚度最大,油頁(yè)巖厚度大于80.00m;位于蔣日阿錯(cuò)地區(qū)的淺湖-半深湖相油頁(yè)巖厚度較大,油頁(yè)巖厚度為30.00m左右;位于爬錯(cuò)地區(qū)的濱湖-淺湖相帶油頁(yè)巖厚度較小,油頁(yè)巖厚度一般小于10.00m。油頁(yè)巖展布規(guī)律為深湖→半深湖→淺湖→濱湖,油頁(yè)巖厚度呈環(huán)帶狀由中心向四周逐漸減小的變化趨勢(shì)。

5 結(jié)論

1)倫坡拉油頁(yè)巖主要賦存于漸新統(tǒng)丁青湖組之中,油頁(yè)巖發(fā)育厚度大,屬于含油率較高的高灰分、特低硫型油頁(yè)巖。

2)倫坡拉油頁(yè)巖厚度呈規(guī)律性展布,從深湖→半深湖→淺湖→濱湖,油頁(yè)巖厚度呈環(huán)帶狀由中心向四周逐漸減小的變化趨勢(shì)。位于半深湖-深湖相中心帶的倫坡日、蔣日阿錯(cuò)地區(qū)油頁(yè)巖厚度大,具有廣闊的開(kāi)發(fā)利用前景。

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