鄂爾多斯盆地東緣海陸過渡相頁巖氣地質特征及勘探開發前景

匡立春，董大忠，何文淵，溫聲明，孫莎莎，李樹新，邱振，廖新維，李勇，武瑾，張磊夫，施振生，郭雯，張素榮

（1.中國石油天然氣集團有限公司科技管理部，北京100007；2.中國石油勘探開發研究院，北京100083；3.中國石油咨詢中心，北京100724；4.中國石油煤層氣有限責任公司，北京100028；5.中國石油大學（北京），北京102249；6.中國礦業大學（北京），北京100083）

0 引言

中國發育 3種類型的富有機質頁巖，一是早古生代為主的海相頁巖；二是石炭紀—二疊紀為主的海陸過渡相頁巖；三是中新生代為主的陸相頁巖[1-3]。海陸過渡相頁巖是中國油氣勘探的重要領域，分布面積廣，資源潛力大，頁巖氣資源量約19.8×1012m3，占中國頁巖氣資源總量的 25%，但整體起步晚，具有較大的勘探開發前景[3-5]。近年來，圍繞海陸過渡相頁巖氣的鉆探和試井成果揭示其具有良好的含氣性和開發前景。鄂爾多斯盆地西北部鄂頁 1井二疊系太原組頁巖段直井壓裂測試無阻流量為1.95×104m3/d，鄂爾多斯盆地東南部延川地區二疊系山西組頁巖段 3口水平井壓裂測試產量（2.0～5.3）×104m3/d，大寧—吉縣地區5口直井山西組頁巖段壓裂測試均獲得工業氣流，最高無阻流量大于1.0×104m3/d。沁水盆地柿狀北306、壽陽Y01、吾元01等多口井二疊系見良好頁巖氣顯示，其中壽縣306井巖心測試含氣量為0.79～4.03 m3/t。湖南湘中漣源盆地湘頁 1井二疊系大隆組—龍潭組頁巖含氣量為 0.16～1.41 m3/t，直井壓裂測試產量為 2 300 m3/d。四川盆地川東地區二疊系龍潭組頁巖 2口井巖心測試含氣量為0.35～3.49 m3/t[6]。上述鉆探成果展示了海陸過渡相頁巖氣的勘探開發潛力。

鄂爾多斯和四川兩大盆地的海陸過渡相頁巖氣有利區面積合計達13.3×104km2，占全國的72%，地質資源量合計為 13.5×1012m3，占全國的68%[3-9]。兩大盆地是中國海陸過渡相頁巖氣資源的主體，勘探成果初步展示鄂爾多斯盆地東緣有望在海陸過渡相頁巖氣領域率先實現突破，形成規?；a能，進而成為中國天然氣產業新的戰略接替資源[3,10-12]。雖然海陸過渡相頁巖氣勘探取得了較好的鉆探成果，但是當前海陸過渡相頁巖氣地質理論與評價系統尚未建立，高效鉆井與儲集層改造亟需攻關，有效開發與開采技術有待探索。鄂爾多斯盆地東緣石炭系—二疊系發育豐富的海陸過渡相頁巖沉積，有部分學者進行了一定的資源潛力評價，但是對于有利層段分布和勘探開發前景尚沒有明確認識，制約了開發實踐的較大規?；_展。本文通過系統梳理鄂爾多斯盆地東緣山西組頁巖氣地質特征，與國內外典型海相和海陸過渡相頁巖氣特征進行對比，明確了鄂爾多斯盆地東緣山西組海陸過渡相頁巖氣地質條件與勘探開發前景，相關認識對其他盆地海陸過渡相頁巖氣勘探開發具有借鑒和指導意義。

1 研究區概況

鄂爾多斯盆地東緣地跨山西、陜西兩省，東接離石大斷裂、西臨黃河及韓城—合陽—銅川地區，呈狹長弧形帶狀，南北長約450 km，東西寬26～100 km，總面積4.5×104km2以上（見圖1a）[9,12]。研究區構造較為簡單，地層整體單斜西傾，出露地層由東向西漸新[12]。自中奧陶統頂部侵蝕面開始，廣泛沉積了石炭系—二疊系海陸過渡相地層，包括上石炭統本溪組、下二疊統太原組和山西組（見圖1b）[13-15]。研究區地層發育特征與鄂爾多斯盆地沉積構造演化密切相關，晚石炭世—早二疊世，盆地作為華北克拉通的一部分沉積相對穩定，發育一套海相、海陸過渡相沉積層系，并伴隨有泥炭堆積作用形成煤層。受區域構造活動影響，水體變化頻繁，形成濱淺?！侵耷熬墶獮I淺湖相多期沉積旋回，沉積了多套海陸過渡相富有機質頁巖（見圖1b），累計厚度43.5～187.3 m，平均厚度88.6 m[13,16]。最為典型的是山西組山2段頁巖，發育榆林—臨縣、石樓北—大寧—吉縣、韓城—黃陵等厚度中心，頁巖單層最大厚度達50 m（見圖2），平均總有機碳含量（TOC）為1%～3%，顯示頁巖氣資源潛力較大。

圖1 研究區位置（a）及地層柱狀圖（b）

鄂爾多斯盆地東緣的天然氣勘探開發由來已久。中國石油、中國石化、延長石油和中聯煤層氣公司等都在此開展過工作，取得了良好效果。2008年以來，中國石油以煤層氣和煤系地層天然氣為主要勘探開發目標，在韓城、臨汾、保德、河曲、準格爾旗、三交等區塊開展了大量地震和鉆探工作，探明天然氣地質儲量近6 000×108m3，新建天然氣產能近40×108m3/a，建成韓城和保德兩個煤層氣規模開發區。隨著該區天然氣勘探開發不斷推進和天然氣資源富集地質規律認識的不斷深化，2018年以來，開展了煤層氣、致密氣、頁巖氣多類型、多層系、多領域勘探開發工作，以期實現多類型天然氣并舉、資源綜合有效開采新局面。在大寧—吉縣地區的7口直井對山西組頁巖段壓裂試氣，5口井獲工業氣流，最高測試產量超1×104m3/d。

2 頁巖氣地質特征

2.1 區域沉積環境穩定、富有機質頁巖大面積分布

鄂爾多斯盆地東緣山西組為一套陸相三角洲、近海三角洲與陸表海過渡相沉積的頁巖層系[16-17]。山西組沉積時期，海水從鄂爾多斯盆地東西兩側逐漸退出，盆地逐漸由海相沉積轉換為陸相盆地，沉積環境相對穩定，有利于頁巖氣資源富集[10,18]。研究區內山西組分為山2段和山1段。山西組沉積時期，北部準格爾旗地區靠近北部物源，主要為一套粗粒的礫巖、含礫砂巖沖積扇沉積，向南變為辮狀河粗砂巖沉積，發育扇間洼地淤積形成的沼澤環境。在保德—興縣地區主要發育辮狀河道、天然堤、河漫沼澤等環境，其中河漫沼澤較發育。向南由河流沉積體系過渡到潮控三角洲沉積體系，在三交—石樓地區發育潮控三角洲平原，分流間灣淤積形成平原沼澤環境。大寧—吉縣地區是南北物源過渡地帶，屬于三角洲前緣和濱海環境，為典型的海陸過渡相沉積環境。南部韓城—合陽地區在這一時期發育三角洲沉積，規模較小，主要為三角洲前緣。

大量勘探資料證實，鄂爾多斯盆地東緣山西組山2段和山1段均發育頁巖沉積（見圖2）。山1段頁巖厚度為9.7～51.5 m（平均24.6 m），山2段頁巖厚度為21.4～92.3 m（平均41.2 m）。山2段頁巖厚度大、夾層少而薄，頁巖單層最大厚度可達50 m，分布面積約4.5×104km2，發育榆林—臨縣、石樓北—大寧—吉縣、韓城—黃陵3大沉積中心。山2段自上而下又可細分為山21、山22和山23共3個亞段。大寧—吉縣地區山23亞段主要發育淺海海灣相—湖相、三角洲前緣、三角洲平原等沉積環境（見圖 3），為典型海陸過渡相沉積。據大吉51、大吉3-4等井巖心觀察，山2段識別出3種類型頁巖組合：①分布在下段的淺海海灣相—湖相頁巖，發育半還原—還原環境下含生物碎屑富有機質頁巖、含炭屑頁巖、粉砂質頁巖（見圖 4a、圖 4b）；②分布在中段的潮控下三角洲平原相黑色頁巖，可見片狀炭屑，黃/菱鐵礦結核及生物擾動構造（見圖4c、圖4d）；③分布在上段的上三角洲平原相黑色頁巖，主要為分流河道間的沼澤和湖泊沉積，為開放氧化環境，生物擾動頻繁，發育炭質頁巖和煤線（見圖4e、圖4f）。

研究區山2段頁巖TOC值相對較高，一般為1%～3%，最高可達10%以上（見圖5）。頁巖巖心樣品有機質顯微組分、干酪根元素和鏡質體反射率（Ro）測試分析結果顯示，鏡質體和惰質體含量較高，占顯微組分總量的56%～86%，有機質類型以Ⅱ—Ⅲ型為主（見圖 6），Ro值為 1.5%～2.0%（見圖 7），已進入生氣高峰階段。山23亞段是山2段頁巖中有機質最為豐富的層段，測井解釋TOC值為1.40%～8.88%（平均4.91%），大寧—吉縣地區大吉51井山23亞段巖心實測TOC值為4.53%～11.68%（平均7.97%）。

以上數據表明，研究區山2段為典型海陸過渡相沉積，區域沉積環境相對穩定，富有機質頁巖大面積分布。

2.2 發育微納米級孔-縫體系、具備較好儲集能力

2.2.1 微納米級孔-縫體系發育

圖2 鄂爾多斯盆地東緣石炭系—二疊系南北向連井剖面（剖面位置見圖1a；GR—自然伽馬；Vsh—泥質含量）

圖3 鄂爾多斯盆地東緣大寧—吉縣地區山23亞段頁巖沉積微相及儲集層參數（TOCC—巖心實測總有機碳含量；φC—巖心實測孔隙度；φL—測井解釋孔隙度；SgC—巖心實測含氣飽和度；SgL—測井解釋含氣飽和度）

氬離子拋光聚焦離子束掃描電鏡（FIB-SEM）分析結果表明，研究區山2段頁巖發育微納米級孔-縫體系，主要由無機礦物孔隙、有機質孔隙及微裂縫 3類儲集空間組成（見圖8）。其中無機礦物孔隙及微裂縫最為發育，有機質孔隙發育程度相對較低且有一定的非均質性。

無機礦物孔隙主要包括礦物溶蝕孔、黏土礦物層間孔、黃鐵礦晶間孔及礦物邊緣孔等（見圖 8a—圖8c）。山2段底部含有少量方解石、白云石等碳酸鹽礦物及長石等易溶礦物，遭受溶蝕后產生礦物溶蝕孔，孔隙形態呈圓形、橢圓形或不規則形，孔徑一般為幾十至上百納米，常分布在粒間（見圖 8a）或粒內（見圖8b）。黏土礦物中發育大量層間微孔隙，多為絲縷狀或卷曲片狀伊利石及書頁狀或手風琴狀高嶺石中發育的狹縫型微孔隙，相互平行排列，寬度為納米級，長度為微米級（見圖8c）。頁巖中黃鐵礦大量發育，以草莓狀集合體或分散狀黃鐵礦晶體出現，晶體間存在一定數量孔徑為50～200 nm的不規則晶間孔（見圖8d）。

圖4 鄂爾多斯盆地東緣大寧—吉縣地區大吉51井山23亞段沉積特征

圖5 鄂爾多斯盆地東緣山西組山2段頁巖實測總有機碳含量頻率分布直方圖

圖6 鄂爾多斯盆地東緣山西組山2段頁巖干酪根元素組成類型劃分圖

圖7 鄂爾多斯盆地東緣山西組山2段頁巖鏡質體反射率頻率分布直方圖

有機質孔隙發育程度相對偏低，以少量原始有機質結構孔隙、有機質內部生烴孔隙以及有機質周緣孔隙為主（見圖8e、圖8f）。部分有機質內部發育大量納米級生烴氣孔，呈圓形、橢圓形或不規則形，孔徑分布在幾十至幾百納米，連通性較好，發育具有一定非均質性（見圖8e）。有機質與礦物接觸位置可觀察到邊緣孔縫，在頁巖中普遍發育，以縫狀、條帶狀、不規則狀居多，孔徑不一，可能是有機質與礦物顆粒間的硬度差或有機質熱解收縮造成（見圖8g）。黏土礦物層間縫、礦物顆粒間縫等相對發育，寬度一般為幾十納米至幾百納米，長度一般為數微米（見圖8h、圖8i）。山2段頁巖黏土礦物以伊利石、高嶺石為主，在成巖演化過程中，蒙脫石通過伊蒙混層向伊利石轉化，伴隨體積減小在伊利石層間產生微孔縫，且生烴演化過程中所具有的酸性成巖條件造成長石類礦物蝕變形成高嶺石，在高嶺石晶間發育大量微孔縫（見圖8h）。山2段頁巖有機質顯微組分以鏡質組為主，生氣能力強，在熱演化過程中產生的異常壓力使有機質發生破裂而形成微裂隙（見圖8g）。

圖8 鄂爾多斯盆地東緣山2段頁巖掃描電鏡下孔縫特征

2.2.2 儲集層物性較好

鄂爾多斯盆地東緣17口井山2段頁巖測井解釋孔隙度為 4%～6%，孔隙度與滲透率具有明顯正相關關系。其中山23亞段優質頁巖段測井解釋孔隙度為5.1%～5.8%（平均5.3%）；巖心實測孔隙度為1.25%～4.85%（平均 3.80%）、滲透率為（0.01～0.10）×10-3μm2（平均 0.04×10-3μm2）（見圖 3），顯示研究區頁巖具有相對較好的儲集能力。

2.3 富含石英等脆性礦物、有利于儲集層壓裂

無論是海相頁巖還是陸相頁巖的巖石組合與礦物成分都相對復雜[10,19-20]，海陸過渡相頁巖也不例外。鄂爾多斯盆地東緣山2段頁巖層系巖性較為復雜，包括炭質頁巖、灰質頁巖、粉砂質頁巖、泥質粉砂巖，夾細砂巖、粉砂巖、煤層及煤線（見圖 1、圖 3）。X射線衍射測試分析結果顯示，山2段頁巖礦物組分主要包括石英和黏土，含有少量方解石、白云石、長石、黃鐵礦等（見圖9），石英含量為24%～54%（平均38.6%），黏土礦物含量較高且變化較大，為 22%～72%（平均55.3%）。黏土礦物中高嶺石、綠泥石、伊利石、伊蒙混層含量分別為 61.50%、20.58%、15.75%、2.17%。碳酸鹽礦物含量除個別樣品含量較高外，總體較少，平均為3.3%。樣品中見黃鐵礦、菱鐵礦等自生礦物，含量一般小于5%。以石英、碳酸鹽礦物作為主要脆性礦物，估算山2段頁巖脆性礦物含量為 40%～65%；山23優質頁巖段的石英含量平均為 55%，黏土礦物含量為 20.0%～41.0%（平均 28.9%），脆性礦物含量為59%～80%（平均71%）。

圖9 鄂爾多斯盆地東緣山西組山2段頁巖礦物含量三角圖

礦物脆性指數可以用來表征頁巖儲集層可壓裂能力，一般采用石英、碳酸鹽等礦物含量之和與石英、碳酸鹽、黏土等礦物含量之和相除來計算。結果表明鄂爾多斯盆地東緣山2段頁巖層系的脆性指數最高可達 85%，平均為 51.2%；山23亞段優質頁巖段礦物脆性指數平均為72%?；诖髮帯h區塊3口頁巖氣井（吉2-4井、吉41井、吉36井）的測井數據分析，山2段頁巖具有較好巖石力學特征，楊氏模量為 20～44 GPa，泊松比為0.20～0.27，表明具有良好的儲集層改造品質，有利于儲集層壓裂。

2.4 頁巖地層壓力適中、含氣量高

鄂爾多斯盆地東緣山2段頁巖層系底界埋深為800～2 600 m，大寧—吉縣區塊埋深為1 200～2 600 m，石樓西地區埋深為1 600～2 600 m，地層壓力系數為 0.95～1.05，以常壓為主[21]。含氣性是評價頁巖氣是否具備開發潛力最重要的參數[22-23]。大寧—吉縣區塊 17口井山2段頁巖測井解釋含氣量為 1.38～5.66 m3/t（平均值2.63 m3/t），其中大吉51井2 295～2 298 m 山23優質頁巖段測井解釋含氣量為 1.55～3.72 m3/t（平均值2.15 m3/t），巖心實測含氣量為0.75～3.71 m3/t（平均值2.15 m3/t）（見圖3）。研究區山西組頁巖中所夾煤巖含氣量達10.98～16.98 m3/t值得關注。研究區頁巖氣組分 CH4含量為 95.15%～99.03%，平均值為96.60%，僅含極少量重烴氣及非烴氣體，為典型干氣。

3 頁巖氣勘探潛力與開發前景

3.1 具有良好勘探前景

海陸過渡相頁巖與海相頁巖相比具有以下地質特征：①沉積上與煤層（線）、致密粉砂巖（砂巖）互層，橫向變化較快；②有機質類型以Ⅱ—Ⅲ型干酪根為主，有機質豐度和成熟度較高，生氣能力強；③儲集層巖石礦物組分復雜，黏土礦物含量相對較高[3,5,8]。鄂爾多斯盆地東緣山2段作為典型海陸過渡相頁巖層系，有機質類型主體為Ⅱ—Ⅲ型，TOC值為 1%～3%，其中山23亞段TOC平均值達7.97%。頁巖層系成熟度為高成熟（Ro值為1.5%～2.0%）且具有較高含氣量（平均值高于2.0 m3/t），總體上為頁巖氣富集層段[1,24]，但略低于典型海相頁巖（見圖10a）。該頁巖層系比較典型特征為發育無機孔隙與微裂縫，有機質孔相對不發育，儲集層測井解釋孔隙度為4%～6%，巖心實測孔隙度平均為3.8%，低于典型海相頁巖[1,25-26]，例如美國主要海相含氣頁巖總孔隙度為2%～14%，主體為4%～7%，測井解釋孔隙度為4%～12%（平均值為5.2%）[27-28]；中國南方下古生界的海相頁巖孔隙度為3.0%～9.1%（平均值為6.95%）。頁巖儲集層孔隙發育受多種因素的影響，包括有機碳含量、干酪根類型、熱演化程度、黏土礦物類型及含量等均不同程度的控制著納米孔隙的發育。諸多研究已證實，頁巖有機質類型和有機碳含量是影響有機質孔隙發育的重要因素[18,29-30]。山2段頁巖層系總有機碳含量與BJH（Barrett-Joyner-Halenda）總孔體積為弱負相關性，明顯不同于海相頁巖的正相關特征（見圖10b），與掃描電鏡觀察到有機孔不發育的結果相一致（見圖8）。山2段頁巖層系中黏土礦物含量相對較高，與BJH總孔體積具有較差的正相關性（見圖10c）。與中國南方典型海相頁巖相比，山2段頁巖層系孔隙體積明顯偏低（見圖11），但總體上仍具有較好的儲集能力。

圖10 鄂爾多斯盆地東緣山2段海陸過渡相頁巖與典型海相頁巖儲集層關鍵參數對比

圖11 鄂爾多斯盆地東緣山2段海陸過渡相頁巖厚度（a）、埋深（b）、成熟度（c）、頁巖氣資源及有利區（d）分布圖

海陸過渡相頁巖氣在儲集層分布、礦物組分、有機質類型、埋深及壓力系統等方面與海相具有一定差異。鄂爾多斯盆地東緣山2段頁巖厚度大，單層最大厚度可達50 m，并發育榆林—臨縣、石樓北—大寧—吉縣、韓城—黃陵等沉積中心（見圖 11a）。該頁巖層系埋深適中，主體為800～2 600 m（見圖11b），成熟度自北向南逐漸增加，Ro值為1.5%～2.0%（見圖11c），已進入生氣高峰階段?？傮w來說，比較不同類型頁巖氣的基本地質條件，如埋深、厚度、有機質含量、熱演化程度、含氣量、壓力系數等，鄂爾多斯盆地東緣山2段頁巖均處于相對中等的位置。山2段頁巖TOC值、熱演化程度、含氣量、孔隙度等關鍵參數與美國San Juan盆地Lewis海陸過渡相頁巖接近，但是黏土礦物含量較高[31-33]。Lewis頁巖曾經是美國傳統5大頁巖氣產氣層系之一，可見鄂爾多斯盆地東緣山2段在埋深、厚度、含氣量等方面具有良好的頁巖氣地質條件及勘探前景。

依據鄂爾多斯盆地東緣山2段頁巖層系的基本地質特征，參考典型海相頁巖氣評價指標[1,3,18]，初步提出海陸過渡相頁巖氣有利層段含氣性和可壓性評價指標。含氣性評價指標包括TOC值大于2%、孔隙度大于2%、含氣量大于2 m3/t?？蓧盒栽u價指標包括脆性礦物含量高于 50%、發育微裂縫。在此基礎上，頁巖氣有利區的評價再加上頁巖厚度大于25 m、埋深大于1 500 m 兩項指標（見圖 11b）。根據原國土資源部2014年頒布的《頁巖氣資源/儲量計算與評價技術規范》[34]，采用體積法估算山2段頁巖氣資源量。其中有利頁巖面積為22 800 km2，儲集層厚度為37～59 m，頁巖密度為2.6～2.7 g/cm3，含氣量為2.15～2.63 m3/t，起算埋深1 000 m，估算地質資源量為（3.3～5.2）×1012m3。發育榆林—臨縣、石樓北—大寧—吉縣、韓城—黃陵等3個有利區塊（見圖11d），其中榆林—臨縣有利區面積約4 600 km2，地質資源量為（6 670～10 580）×108m3；石樓北—大寧—吉縣有利區面積約6 000 km2，地質資源量為（8 700～13 800）×108m3；韓城—黃陵有利區面積約 2 200 km2，地質資源量為（3 200～5 060）×108m3。

3.2 開發潛力大

頁巖氣開發效果受控于頁巖儲集層含氣性、物性條件、力學性質、儲集層壓力和儲集層可改造性等[25,35-37]。鄂爾多斯盆地東緣山2段中以山23亞段頁巖厚度最大，一般為20～40 m，分布穩定且夾層少（見圖1、圖2），該層段具有“高含氣量、高脆性礦物含量”特征，是頁巖氣最有利甜點段，也是目前主要壓裂測試層段。

2018—2019年對大寧—吉縣區塊一口直井—大吉51井2 295～2 298 m“甜點段”進行壓裂，隨后進行了1 612 h試采和1 073 h關井壓力恢復測試。原始地層壓力為17.86 MPa，測試期間共產出頁巖氣33.9×104m3，產氣量穩定，平均日產氣量為0.6×104m3。試采期間平均壓降速率為 0.11 MPa/d，單位井底壓降采氣量為4.7×104m3/MPa。關井7 d的壓力恢復速率為0.59 MPa/d。試井解釋地層有效滲透率為 0.06×10-3μm2，無阻流量為2.3×104m3/d，外推地層壓力為17.25 MPa，比原始地層壓力降低了0.6 MPa，表現出較高壓力保持水平，說明地層能量較高，壓力恢復快。若以無阻流量的1/5～1/3進行配產，該井能夠以0.6×104m3/d進行有效生產；若根據試采期間的平均產量進行配產，該井能夠以0.5×104m3/d進行有效生產。與美國頁巖氣壓裂直井平均產量0.8×104m3/d相比，表現出很好的開發前景。按試井成果預測單井控制動態儲量為882×104m3，井控儲量高。壓裂改造在井附近形成了半長約為66 m的裂縫，導流能力約為75×10-3μm2·m，井控區域為418 m×700 m。

山西組多層頁巖疊置，在頁巖氣開發過程中，以改造優質氣層為主?？紤]巖石礦物和孔隙組成，可以增加前置酸用量，溶蝕礦物填充及碳酸鹽巖，提高改造體積，解除排采隱患。大吉27井、大吉36井、大吉41井、大吉2-4井的前期壓裂曲線表明，閉合應力為43～53 MPa，推算作用在支撐劑上的有效閉合應力在25 MPa以上，推薦支撐劑為70/140目（0.106～0.212 mm）石英砂和40/70目（0.212～0.425 mm）石英砂和中強度陶粒組合。施工凈壓力越高，形成的裂縫網絡越復雜，單井產量越高。提高排量是提高凈壓力的最重要手段。前期壓裂施工分析顯示，排量大于12 m3/min，施工壓力穩定。研究區頁巖孔隙尺度小，靜啟動壓力大，間斷排采對地層能量損失大，在壓裂液返排過程中應慢速返排，全程油嘴控制，降低吐砂風險，保證連續排采?？傮w來看，研究區山西組山2段頁巖氣資源豐富，頁巖可壓裂性和頁巖氣可采性良好，開發潛力大。

另外，山西組和太原組兩套主煤層在鄂爾多斯盆地東緣全區發育，山西組主煤層全區厚度為1～15 m，一般2.5 m以上；太原組主煤層厚度為2～20 m，一般3.5 m以上[21]。煤層Ro值一般為0.59%～2.35%，由北往南熱演化程度逐漸升高，從長焰煤開始，煤層累計生氣量50 m3/t以上[21,38]。因此，研究區頁巖氣及鄰近層位多類型天然氣資源豐富，且多層頁巖垂向疊置，在今后勘探開發實踐中可以考慮多層系多類型氣協同開發。

4 結論

鄂爾多斯盆地東緣石炭系—二疊系為海陸過渡相沉積，發育多套頁巖且厚度大，TOC、熱演化程度、孔滲特征、含氣量、構造保存、埋藏深度等具有優勢，具備良好的生、儲、封蓋條件，頁巖氣形成富集地質條件良好。研究區二疊系山西組山2段頁巖氣具有 4大地質特征：①沉積環境穩定，富有機質頁巖大面積分布；②發育微納米級孔-縫體系，具備較好儲集能力；③富含石英等脆性礦物，有利于儲集層壓裂改造；④頁巖地層壓力適中，含氣量高。

依據鄂爾多斯盆地東緣山2段頁巖層系基本地質特征，結合海陸過渡相頁巖氣有利層段評價指標，估算研究區山2段頁巖氣地質資源量為（3.3～5.2）×1012m3，確定了榆林—臨縣、石樓北—大寧—吉縣、韓城—黃陵地區 3個有利區塊，有利區總面積約 1.28×104km2，資源量為（1.8～2.9）×1012m3，勘探潛力大。

鄂爾多斯盆地東緣山2段單井產氣量穩定，單井控制儲量高，地層可采性和可壓裂性良好。系統試井結果證實地層能量充足，具有較好穩產能力，開發前景好。鄂爾多斯盆地東緣山西組和太原組發育多套煤層，且與多套頁巖層系垂向疊置，可考慮多類型氣協同開發。

致謝：本文得到了中國石油勘探開發研究院、國家能源頁巖氣研發（實驗）中心、中國石油煤層氣公司的大力支持。撰寫過程中得到了中國科學院鄒才能院士、戴金星院士的悉心指導，中國石油咨詢中心孫平教授、劉炳玉高級工程師，中國石油大學（北京）陳志明副教授等的幫助，在此一并致謝。