An analysis of the genesis and geochemical characteristics of shale gas in Lower Jurassic Beipiao Formation in Jinyang Basin
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摘要:
金岭寺-羊山盆地（金羊盆地）是中国北方侏罗系发育最完备的地区之一，盆地内充填的下侏罗统北票组为一套湖相泥岩，具有良好的油气潜力。在金羊盆地章吉营子凹陷西缘布置实施的4口地质调查井中，有3口井见油气显示。通过对SZK2及SZK3钻井岩心进行现场解析，北票组泥页岩在浅层测试到可观的页岩气含量，且随着深度的变化，总含气量及甲烷含量有所增加。另外，其总含气量与有机碳含量呈良好的正相关关系，是影响页岩含气量的关键因素。对比金羊盆地北票组泥页岩吸附气C同位素特征，其气体成因主要存在生物成因气和煤型气2种类型，表明下侏罗统北票组页岩气具有混合多成因的特征。通过X衍射分析综合评价，金羊盆地下侏罗统北票组泥页岩压裂条件好、天然气吸附能力强，具备一定的页岩气勘探前景，是有利的页岩气勘探开发新层系。
Abstract:The Jinlingsi-Yangshan Basin (Jinyang Basin) is one of the basins with the most completely Jurassic strata in northern China. The Lower Jurassic Beipiao Formation in the basin is composed of a set of lacustrine mudstones, and has beneficial potential of oil and gas. There are four wells in the west of the Zhangjiyingzi depression of Jinyang Basin, of which oil and gas shows were found in three wells. Field desorption of drill core from the SZK2 and SZK3 wells shows that the shale gas content collected from the shallower strata of mud shale of Beipiao Formation is considerable with the increasing depth, the total gas content and methane content increase. In addition, the total gas content and organic carbon content show a good positive correlation, which is a key factor affecting the gas content of the shale. A comparison with characteristics of adsorbed gas carbon isotope of the shale shows that the gas mainly came from biogenic gas and coal gas, and the shale gas has the characteristics of hybrid origin. The X diffraction analysis of mud shale from Beipiao Formation indicates that the favorable conditions of fracturing and strong gas adsorption capacity result in the good prospect of shale gas exploration. Beipiao Formation is favorable for shale gas exploration.
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Key words:
- genetic analysis /
- geochemical characteristics /
- shale gas /
- Beipiao Formation /
- Jinyang Basin
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表 1 金羊盆地SZK2、SZK3井北票组暗色泥页岩现场解析含气量
Table 1. The resolution of the shale gas content of Beipiao Formation from well SZK2 and SZK3 in Jinyang Basin
样号 井名 深度/m 解吸样质量/g 解吸气量/cm3 损失气量/cm3 残余样质量/g 残余气量/cm3 总气含量/(m3· t-1) 甲烷含量/(m3· t-1) SZK2-1 SZK2 59 2000 0 0 100 18 0.18 0 SZK2-2 SZK2 156 1740 82.1 20.5 125 36.1 0.35 0 SZK2-3 SZK2 215 2260 114.1 36.98 100 54.1 0.61 0.32 SZK2-4 SZK2 272 2420 197.9 1.02 127 54.5 0.51 0.15 SZK2-5 SZK2 341 2135 1379.8 27.72 105 9 0.74 0.34 SZK3-1 SZK3 223 1885 54.2 13.57 200 15.98 0.12 0.006 SZK3-2 SZK3 295 1864 325 59.96 200 15.09 0.28 0.078 SZK3-3 SZK3 326 2215 87.7 40.85 200 11.09 0.11 0.023 SZK3-4 SZK3 333 1967 23.5 17.29 200 14.19 0.09 0.009 SZK3-5 SZK3 342 2133 28.1 13.92 200 16.43 0.1 0.015 SZK3-6 SZK3 362 2462 823.5 55.52 200 19.39 0.45 0.024 注：样品重量为空气干燥基下数值 
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表 2 SZK2井经历不同时段解析出的气体成分（部分样品）
Table 2. The gas composition of well SZK2 (partial samples) in different periods
样品号 检测号 深度 时间/h N2 C1 C2 CO2 C3 SZK2-3 3-1 215 3 14.62 58.42 0 26.96 0 SZK2-3 3-2 215 46 45.69 45.77 0 8.54 0 SZK2-4 4-1 272 3 56.46 25.61 0 17.93 0 SZK2-4 4-2 272 44 48.97 38.71 0 12.31 0 SZK2-4 4-3 272 120 71.82 25.1 0.3 2.78 0 SZK2-5 5-1 341 3 0 89.71 0 10.29 0 SZK2-5 5-2 341 8 47.28 49.13 0 3.59 0 SZK2-5 5-3 341 48 48.03 47.77 0 4.2 0 SZK2-5 5-4 341 120 56.88 39.85 0 3.28 0 注：表中为无空气基下所得数值
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表 3 金羊盆地北票组泥页岩吸附气组分相对含量
Table 3. The adsorption of the relative content of shale gas components from Beipiao Formation in Jinyang Basin
样品编号 各组分百分含量/% C1 C2 xC2 C3 xC3 iC4 nC4 iC5 nC5 SZK1-272.1 80.22 10.22 0.01 4.45 0.01 2.50 1.57 0.71 0.32 SZK1-171.7 25.35 21.28 0.24 16.72 0.12 13.02 8.91 9.69 4.66 SZK1-125.5 36.29 25.72 0.03 1.01 0.01 21.94 5.18 7.83 2.00 SZK1-86 58.96 6.61 0.46 3.16 0.14 18.39 1.14 9.71 1.44 SZK2-74 74.51 23.78 0.03 0.65 0.01 0.46 0.24 0.23 0.10
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表 4 中国烷烃气δ13C值数域变化
Table 4. The alkane δ13C range in China
气名称 δ13CPDB 差值 甲烷 -91.18‰~-13.3 ‰ 约78‰ 乙烷 -44.14‰~-19.9‰ 约24‰ 丙烷 -38.72‰~-11.76‰ 约27‰ 丁烷 -33.12‰~-20.75‰ 约12‰
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表 5 金羊盆地北票组泥页岩烃源岩吸附气C同位素组成数据
Table 5. The adsorption of the shale gas carbon isotope composition from Beipiao Formation in Jinyang Basin
样品编号 层位 δ13CPDB CH4 C2H6 C3H8 SZK1-272.1 北票组 -58.3‰ -41.7‰ -29.4‰ SZK1-171.7 北票组 -36.5‰ -30.5‰ -25.1‰ SZK1-125.5 北票组 -40.6‰ -22.8‰ -22.0‰ SZK1-86 北票组 -28.6‰ -26.3‰ -23.1‰ SZK2-74 北票组 -62.6‰ -29.6‰ -23.7‰
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图(7)
表(5)
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