石油勘探与开发 >

2023 , Vol. 50 >Issue 5: 962 - 974

DOI: https://doi.org/10.11698/PED.20230001

油气勘探

羌塘盆地上三叠统—下侏罗统海相页岩油特征及发现意义

  • 沈安江 , 1, 2 ,
  • 付小东 , 1, 2 ,
  • 张建勇 1, 2 ,
  • 魏学斌 3 ,
  • 胡安平 1, 2 ,
  • 王剑 4 ,
  • 熊绍云 1, 2 ,
  • 付修根 4 ,
  • 谢渊 5 ,
  • 刘思琪 1, 2 ,
  • 李茜 1, 2 ,
  • 王鑫 1, 2 ,
  • 贺训云 1, 2 ,
  • 乔占峰 1, 2 ,
  • 郑剑锋 1, 2 ,
  • 段军茂 1, 2
展开
  • 1 中国石油天然气集团有限公司碳酸盐岩储集层重点实验室，杭州 310023
  • 2 中国石油杭州地质研究院，杭州 310023
  • 3 中国石油青海油田公司勘探开发研究院，青海敦煌 736202
  • 4 西南石油大学羌塘盆地研究院，成都 610500
  • 5 中国地质调查局军民融合地质调查中心，成都 610036
付小东（1980-），男，四川广安人，博士，中国石油杭州地质研究院高级工程师，主要从事油气地质、油气地球化学研究。地址：浙江省杭州市西湖区西溪路920号，中国石油杭州地质研究院，邮政编码：310023。E-mail：

沈安江（1965-），男，浙江兰溪人，博士，中国石油杭州地质研究院教授级高级工程师，主要从事海相碳酸盐岩沉积储集层和油气成藏研究。地址：浙江省杭州市西湖区西溪路920号，中国石油杭州地质研究院，邮政编码：310023。E-mail：

Copy editor: 衣英杰

收稿日期: 2022-12-31

  修回日期: 2023-08-14

  网络出版日期: 2023-09-22

基金资助

中国石油“十四五”前瞻性基础性重大科技项目(2021DJ08)

国家自然科学基金专项项目(42241203)

收起

Characteristics and discovery significance of the Upper Triassic-Lower Jurassic marine shale oil in Qiangtang Basin, NW China

  • SHEN Anjiang , 1, 2 ,
  • FU Xiaodong , 1, 2 ,
  • ZHANG Jianyong 1, 2 ,
  • WEI Xuebin 3 ,
  • HU Anping 1, 2 ,
  • WANG Jian 4 ,
  • XIONG Shaoyun 1, 2 ,
  • FU Xiugen 4 ,
  • XIE Yuan 5 ,
  • LIU Siqi 1, 2 ,
  • LI Xi 1, 2 ,
  • WANG Xin 1, 2 ,
  • HE Xunyun 1, 2 ,
  • QIAO Zhanfeng 1, 2 ,
  • ZHENG Jianfeng 1, 2 ,
  • DUAN Junmao 1, 2
Expand
  • 1 Key Laboratory of Carbonate Reservoirs, CNPC, Hangzhou 310023, China
  • 2 PetroChina Hangzhou Institute of Petroleum Geology, Hangzhou 310023, China
  • 3 Research Institute of Exploration and Development, PetroChina Qinghai Oilfield Company, Dunhuang 736202, China
  • 4 Qiangtang Basin Research Institute, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, China
  • 5 Civil-military Integration Center of Geological Survey, China Geological Survey, Chengdu 610036, China

Received date: 2022-12-31

  Revised date: 2023-08-14

  Online published: 2023-09-22

Fold

摘要

羌塘盆地油气地质调查和浅钻在中生界海相地层发现了页岩油显示。基于露头、岩心样品系统分析测试，研究了海相页岩沉积发育条件与特征，评价了地球化学与储集特征。研究了中生界海相页岩油发育特征，取得以下认识：①羌塘盆地发育下侏罗统曲色组和上三叠统巴贡组两套海相富有机质泥页岩，主要由纹层状页岩夹块状泥岩构成。曲色组纹层状富有机质泥页岩位于该地层下部，厚度为50~75 m，主要分布于南羌塘和北羌塘中西部。巴贡组纹层状富有机质泥页岩位于地层中部，厚度为250~350 m，在南北羌塘均有分布。②两套纹层状富有机质泥页岩页理发育，同时发育多种类型的微孔隙和微裂缝，脆性矿物含量平均70%，可压裂性强，孔隙度均值5.89%，储集物性好，达到中等—好的页岩油储集层标准。③曲色组富有机质泥页岩为Ⅱ1和Ⅱ2型有机质，TOC均值8.34%，氯仿沥青“A”含量均值0.66%，残余生烃潜量（S1+S2）均值29.93 mg/g，Ro值0.9%~1.3%，达到优质烃源岩标准。巴贡组富有机质泥页岩为混合型有机质，TOC值为0.65%~3.10%，Ro值1.17%~1.59%，达到中等烃源岩标准。④4口井深50~250 m浅钻分别在巴贡组下部井深50~90 m井段和曲色组中部井深30~75 m井段的有机质泥页岩中见油花，原油饱和烃含量高，结合露头和浅钻样品分析测试确认巴贡组和曲色组发现海相页岩油，其中，巴贡组好的页岩油段位于剖面下部18—20层，S0+S1值大于1 mg/g的泥页岩厚206.7 m，S0+S1值最高1.92 mg/g，均值1.81 mg/g；曲色组好的页岩油段位于剖面下部4—8层，S0+S1值大于1 mg/g的泥页岩厚58.8 m，S0+S1值最高6.46 mg/g，均值2.23 mg/g。

关键词： 海相页岩油; 上三叠统巴贡组; 下侏罗统曲色组; 毕洛错地区; 石油沟地区; 羌塘盆地

本文引用格式

沈安江 , 付小东 , 张建勇 , 魏学斌 , 胡安平 , 王剑 , 熊绍云 , 付修根 , 谢渊 , 刘思琪 , 李茜 , 王鑫 , 贺训云 , 乔占峰 , 郑剑锋 , 段军茂 . 羌塘盆地上三叠统—下侏罗统海相页岩油特征及发现意义[J]. 石油勘探与开发, 2023 , 50(5) : 962 -974 . DOI: 10.11698/PED.20230001

Abstract

Mesozoic marine shale oil was found in the Qiangtang Basin by a large number of hydrocarbon geological surveys and shallow drilling sampling. Based on systematic observation and experimental analysis of outcrop and core samples, the deposition and development conditions and characteristics of marine shale are revealed, the geochemical and reservoir characteristics of marine shale are evaluated, and the layers of marine shale oil in the Mesozoic are determined. The following geological understandings are obtained. First, there are two sets of marine organic-rich shales, the Lower Jurassic Quse Formation and the Upper Triassic Bagong Formation, in the Qiangtang Basin. They are mainly composed of laminated shale with massive mudstone. The laminated organic-rich shale of the Quse Formation is located in the lower part of the stratum, with a thickness of 50-75 m, and mainly distributed in southern Qiangtang Basin and the central-west of northern Qiangtang Basin. The laminated organic-rich shale of the Bagong Formation is located in the middle of the stratum, with a thickness of 250-350 m, and distributed in both northern and southern Qiangtang Basin. Second, the two sets of laminated organic-rich shales develop foliation, and various types of micropores and microfractures. The average content of brittle minerals is 70%, implying a high fracturability. The average porosity is 5.89%, indicating good reservoir physical properties to the level of moderate-good shale oil reservoirs. Third, the organic-rich shale of the Quse Formation contains organic matters of types II1 and II2, with the average TOC of 8.34%, the average content of chloroform bitumen 'A' of 0.66%, the average residual hydrocarbon generation potential (S1+S2) of 29.93 mg/g, and the Ro value of 0.9%-1.3%, meeting the standard of high-quality source rock. The organic-rich shale of the Bagong Formation contains mixed organic matters, with the TOC of 0.65%-3.10% and the Ro value of 1.17%-1.59%, meeting the standard of moderate source rock. Fourth, four shallow wells (depth of 50-250 m) with oil shows have been found in the organic shales at 50-90 m in the lower part of the Bagong Formation and 30-75 m in the middle part of the Quse Formation. The crude oil contains a high content of saturated hydrocarbon. Analysis and testing of outcrop and shallow well samples confirm the presence of marine shale oil in the Bagong Formation and the Quse Formation. Good shale oil intervals in the Bagong Formation are observed in layers 18-20 in the lower part of the section, where the shales with (S0+S1) higher than 1 mg/g are 206.7 m thick, with the maximum and average (S0+S1) of 1.92 mg/g and 1.81 mg/g, respectively. Good shale oil intervals in the Quse Formation are found in layers 4-8 in the lower part of the section, where the shales with (S0+S1) higher than 1 mg/g are 58.8 m thick, with the maximum and average (S0+S1) of 6.46 mg/g and 2.23 mg/g, respectively.

Key words： marine shale oil; Bagong Formation; Upper Triassic; Quse Formation; Lower Jurassic; Biluocuo area; Shiyougou area; Qiangtang Basin

0 引言

羌塘盆地与中东油气区同属特提斯构造域[1]，是中国面积最大、勘探程度最低的中生界海相油气勘探新区，经过多轮评价研究，取得以下5个方面的油气地质认识：①上三叠统巴贡组和下侏罗统曲色组黑色泥页岩是羌塘盆地主力烃源岩[2-3]。②北羌塘坳陷侏罗系雀莫错组、夏里组发育巨厚膏岩及含膏泥岩盖层，区域封盖条件好[4]。③发育两套主力生储盖组合，即下侏罗统雀莫错组碎屑岩储集层与巴贡组烃源岩构成下生上储组合，雀莫错组上部的膏岩为区域盖层；曲色组烃源岩与布曲组白云岩储集层构成下生上储组合，中侏罗统夏里组膏岩为区域盖层[5]。④羌塘盆地海相中生界曾经历过大规模的生烃、成藏史[6]。⑤羌塘盆地石油远景资源量大[5]。
上述认识显示羌塘盆地具备形成大油气田地质条件，但由于勘探程度低，现有资料以露头和浅钻资料为主，只有1口科探井羌科1井（井深4 692 m），二维地震资料品质差，制约了地质认识深化，现有认识无法支撑盆地常规油气勘探。为了深化羌塘盆地石油地质勘探研究，开展了羌塘盆地中生界海相烃源岩浅钻取样，建立海相烃源岩有机地球化学标准剖面，评价油气勘探潜力，浅钻发现了海相页岩油。通过对毕洛错、胜利河和石油沟地区浅井、露头和探槽大量样品系统测试和资料综合分析，揭示了中生界海相富有机质页岩发育特征，含油性、储集性、可压裂性和油的可动性，对今后的非常规油气勘探具有重要的意义。

1 羌塘盆地沉积地层特征

羌塘盆地主体位于亚欧板块和印度洋板块碰撞带羌塘—昌都地块上，北界为可可西里—金沙江缝合带，南界为班公湖—怒江缝合带，由南羌塘坳陷、中央隆起及北羌塘坳陷3个二级构造单元构成（见图1a），面积约20×104 km2[1,7]。中央隆起带出露有泥盆系—石炭系海相碳酸盐岩，龙木错—双湖缝合带的拼合发生于中生代之前，中生代南、北羌塘坳陷已拼合成统一的地块[8]。可可西里—金沙江缝合带自晚二叠世—早三叠世开始关闭，晚三叠世晚期彻底闭合，古特堤斯洋消亡，侏罗纪进入前陆盆地演化阶段（见图1b）[9]。班公湖—怒江缝合带自中—晚三叠世开始拉张，中特堤斯洋形成，晚三叠世—侏罗纪向南进入广海陆棚沉积体系（见图1c），晚侏罗世—早白垩世开始闭合，中特堤斯洋消亡，早白垩世进入陆相盆地演化阶段[10]。
图1 羌塘盆地中生代构造区划与地层序列

（a）羌塘盆地构造区划及资料点分布图；（b）羌塘盆地早三叠世—晚三叠世中期构造-岩相古地格局；（c）羌塘盆地晚三叠世晚期—晚侏罗世构造-岩相古地格局；（d）北羌塘坳陷构造-沉积层序与岩性特征；（e）南羌塘坳陷构造-沉积层序与岩性特征

羌塘盆地可划分出4个构造-沉积层序（见图1d、图1e），分别为前奥陶纪结晶基底、古生代褶皱基底、中生代海相沉积层序和新生代陆相沉积层序[11-12]。南、北羌塘坳陷中生代海相沉积层序略有差异，表现在4个方面：①受可可西里—金沙江洋在早三叠世/晚二叠世（T1/P3）之交开始关闭的控制，北羌塘坳陷发育中下三叠统，与下伏上二叠统呈角度不整合接触，受班公湖—怒江洋在晚三叠世/中三叠世（T3/T2）之交开始拉张的控制，南羌塘坳陷缺中下三叠统，上三叠统与下伏上二叠统呈角度不整合接触。②北羌塘坳陷上三叠统巴贡组与南羌塘坳陷上三叠统日干配错群（包括巴贡组、波里拉组和甲丕拉组）均为砂砾岩与灰岩沉积，均具三分性，只是南羌塘坳陷的灰岩位于层序的下部、北羌塘坳陷的灰岩位于层序的中部，反映海水由南向北扩张的过程，同时北羌塘坳陷在巴贡组之上还出现1套那底岗日组火山岩，与可可西里—金沙江洋在T3晚期的彻底关闭有关。③北羌塘坳陷雀莫错组与南羌塘坳陷曲色组+色哇组相当，均为早侏罗世—中侏罗世早期沉积地层，主体为1套含钙质砂泥岩，但北羌塘坳陷砂地比明显高于南羌塘坳陷，并发育生屑灰岩夹层，曲色组的下部和雀莫错组的中上部还发育石膏层，显示膏湖由南向北迁移的特点。④南、北羌塘坳陷中上侏罗统布曲组—夏里组—索瓦组沉积特征基本趋同，主体为碳酸盐岩夹砂泥岩或互层，但北羌塘坳陷发育膏岩夹层，反映了中晚侏罗世为向南开口的广海。南羌塘坳陷索瓦组海相碳酸盐岩上覆上白垩统阿布山组陆相碎屑岩，缺失下白垩统陆相碎屑岩或残留海盆碳酸盐岩，与晚侏罗世—早白垩世班公湖—怒江洋的关闭有关。北羌塘坳陷索瓦组海相碳酸盐岩主体上覆下白垩统雪山组陆相碎屑岩，局部为泥晶灰岩、鲕粒灰岩覆盖，反映早白垩世仍有残留海盆的存在。

2 海相泥页岩沉积与储集特征

羌塘盆地中生界海相泥页岩发育，包括巴贡组、曲色组两套主力富有机质泥页岩和色哇组、布曲组、夏里组、索瓦组4套次要富有机质泥页岩[2-3]。基于毕洛错地区露头剖面、BK-1、SBC02等6口曲色组浅钻井岩心，胜利河地区曲色组探槽和石油沟地区露头剖面、SYG01、SYG02浅钻井巴贡组岩心的详细观察与系统分析，讨论曲色组下部（厚度为50~75 m）和巴贡组中部（厚度为250~350 m）两套主力富有机质泥页岩的特征。

2.1 页岩层系纵、横向发育特征

2.1.1 巴贡组

巴贡组纹层状页岩纵向上主要发育在地层中部，在南北羌塘均有分布，浅钻和露头剖面揭示，厚度250~350 m[13]。巴贡组纹层状页岩分布受沉积环境控制，主要分布于藏夏河至格拉丹东玛曲一带的前三角洲相、中央隆起带两侧到盆地东部的前三角洲—浅海陆棚相、南羌塘坳陷的陆棚—滨岸沼泽相。南羌塘坳陷南部、北羌塘坳陷北部和东部地区纹层状富有机质页岩厚度较大，约350 m，如北羌塘坳陷东部石油沟地区露头剖面纹层状页岩厚约350 m，羌资16井揭示的厚度约366 m、QK9井钻揭厚度约346 m。

2.1.2 曲色组

曲色组纹层状页岩纵向上主要发育于地层下部，位于数十米厚的膏岩—玄武岩段之上。平面上主要分布于南羌塘坳陷和北羌塘坳陷西部，为一套潟湖—陆棚相黑色纹层状页岩夹深灰色泥灰岩，厚度为100~500 m[13]。南羌塘坳陷毕洛错剖面烃源岩厚度超过500 m，其中下部的171.9 m纹层状页岩TOC值超过2.0%，有35.3 m灰黑色薄层状含油气味页岩，一般称之为“毕洛错油页岩”。北羌塘坳陷西部胜利河—西长梁一带侏罗系也发育一套黑色含油纹层状页岩、泥岩、泥灰岩、生屑灰岩互层地层，探槽控制地层厚度74~105 m[14-15]，油页岩厚度10~27 m，单层厚度一般小于2 m，古生物化石组合以及地层接触关系等证据综合研究表明其沉积时代为早侏罗世[16]，与南羌塘毕洛错曲色组油页岩时代相当。

2.2 页岩层系岩石矿物特征

2.2.1 巴贡组页岩岩石矿物特征

羌塘盆地晚三叠世巴贡组沉积期主要发育滨岸、三角洲、碳酸盐台地、陆棚沉积体系[13]。滨岸、三角洲分布于北羌塘坳陷北部边缘、中央隆起带东部边缘和盆地中东部；浅水—深水陆棚分布于北羌塘坳陷东部和南羌塘坳陷南部；碳酸盐台地主要分布于盆地西部。巴贡组纵向上总体可划分为3个岩性段，下部为数十米厚的黑色纹层状钙质页岩与中—薄层粉砂岩、块状泥岩不等厚互层；中部主要为黑色纹层状钙质页岩夹粉砂岩、块状泥岩，上部为灰色块状泥岩夹薄层粉砂岩、纹层状页岩、生屑灰岩。巴贡组烃源岩包括纹层状沉积结构的页岩和块状沉积结构的泥岩，页岩呈纹层状钙质或砂质页岩产出（见图2a），由富黏土矿物的泥质纹层与富钙质或粉砂质纹层构成微米级韵律层，含大量钙质生物介壳（见图2b），泥岩为块状钙质泥岩或粉砂质泥岩产出，层理欠发育，生物介壳化石含量较少（见图2c）。
图2 羌塘盆地三叠系巴贡组、侏罗系曲色组泥页岩沉积结构特征

（a）石油沟露头剖面，巴贡组深灰色纹层状页岩，露头照片；（b）SYG02井，巴贡组含生屑纹层状钙质页岩，普通薄片；（c）SYG01井，12.1 m，巴贡组含生屑块状泥岩，普通薄片；（d）BK1井，33 m，曲色组纹层状钙质页岩，层理缝发育，普通薄片照片；（e）BK2井，33.2 m，曲色组纹层状钙质页岩，荧光薄片单偏光照片；（f）与样品（e）同视域，原油呈弥漫状、条带状分布，发暗褐黄色、黄褐色或淡黄色荧光，荧光薄片；（g）BK2井，23.5 m，曲色组块状钙质泥岩；（h）BK2井，9.2 m，曲色组块状钙质泥岩，荧光薄片单偏光照片；（i）与样品（h）同视域，原油呈分散状分布，发暗褐黄色、黄褐色、淡黄色荧光，荧光薄片

巴贡组纹层状页岩黏土矿物含量15.5%~57.0%，均值34.9%；脆性矿物含量较高（43.0%~84.5%），均值65.1%，其中，石英含量18.4%~58.9%，均值34.6%，长石含量1.0%~8.1%，均值2.7%，方解石含量1.8%~42.3%，均值19.9%，白云石含量2.7%~10.0%，均值5.0%，黄铁矿含量2.3%~4.7%，均值2.9%。

2.2.2 曲色组页岩岩石矿物特征

毕洛错地区露头剖面和浅井岩心显示曲色组由下至上可依次划分为紫红色砂泥岩段、膏岩与膏质泥岩/灰岩互层段、玄武岩段、黑色纹层状钙质页岩与泥灰岩互层段、灰色块状泥岩夹砂岩、页岩段，膏岩-玄武岩段之上的黑色纹层状钙质页岩为高TOC值富有机质页岩段。与巴贡组类似，曲色组烃源岩也可划分为纹层状钙质页岩（或泥灰岩）和块状泥岩两种沉积结构类型，纹层状钙质页岩或泥灰岩由毫米级暗色富有机质泥质纹层与亮色富钙质纹层构成水平韵律层（见图2d—图2f），在岩心和镜下可见到大量双壳类、腕足类化石，化石形态完整，表明其沉积时水体能量弱。块状结构的泥岩纹层欠发育（见图2g—图2i）。
曲色组泥页岩总体表现为低黏土含量、高脆性矿物含量特征，各岩性段具体矿物含量有差异。下部膏泥互层段泥页岩黏土矿物含量5.7%~38.8%，均值20.8%；石膏含量0~40.3%，均值8.5%；脆性矿物（石英、长石、白云石与方解石）含量47.1%~100.0%，均值71.5%。玄武岩之上的富有机质泥页岩段表现为黏土矿物含量低、脆性矿物含量高的特征，黏土矿物含量14.8%~43.6%，均值27.2%；少量样品石膏含量0.6%~21.8%，均值4.3%；脆性矿物含量高（36.3%~85.2%），均值71.3%，其中，石英含量8.4%~24.8%，均值16.4%；长石含量0.6%~2.7%，均值1.5%；方解石含量22.5%~82.5%，均值47.5%；白云石含量1.2%~12.9%，均值6.7%；黄铁矿含量较高（1.4%~9.2%），均值4.6%，表明形成于还原环境。中上部低有机质丰度泥页岩段矿物组成则整体表现为较高含量的黏土（均值43.9%）、石英（均值33.4%）、长石矿物（均值6.3%），低碳酸盐矿物含量（均值16.7%）；黄铁矿含量基本在2.0%以下，几乎不含石膏。

2.3 页岩层系储集层特征

2.3.1 巴贡组页岩储集层特征

巴贡组中部纹层状富有机质泥页岩页理发育，储集性好，平均孔隙度5.89%，储集空间有微孔隙和微裂缝两种类型，根据孔缝形态和成因，孔隙型储集空间可进一步细分为粒间/晶间微孔、溶蚀微孔、有机质孔、黄铁矿铸膜孔等类型，裂缝型储集空间可划分为层理缝和构造缝两类（见图3）。
图3 羌塘盆地侏罗系曲色组、三叠系巴贡组泥页岩储集空间类型

（a）石油沟地区SYG01井，12.1 m，巴贡组，钙质页岩中粒间孔；（b）样品同（a），溶蚀微孔与构造微缝；（c）石油沟地区SYG02井，43 m，巴贡组，钙质页岩中黄铁矿晶间孔；（d）石油沟地区鄂尔托隆巴剖面，巴贡组，粉砂质泥页岩中有机质孔；（e）毕洛错地区索布查剖面，曲色组，钙质页岩中晶间孔与黏土矿物层间缝；（f）毕洛错地区木苟日王剖面，曲色组，钙质泥页岩中粒间孔、黏土矿物层间缝；（g）毕洛错地区BK1井，11.9 m，钙质页岩，黄铁矿铸模孔；（h）样品同（g），石膏层片晶间孔；（i）胜利河剖面，曲色组，钙质页岩中晶间孔、粒间孔；（j）胜利河剖面，钙质页岩中晶间孔与微裂缝；（k）胜利河SL01井，9.5 m，钙质页岩，黄铁矿晶间孔发育；（l）样品同（k），粒间孔发育；（m）毕洛错地区BK4井，22 m，曲色组，钙质页岩层理缝与顺层构造缝；（n）毕洛错地区BK1井，11.9 m，曲色组，钙质页岩层理缝；（o）毕洛错地区SBC02井，32.3 m，曲色组，钙质泥页岩网状张裂缝，被充填；（p）石油沟地区SYG02井，60 m，巴贡组，钙质泥页岩网状张裂缝

粒间和晶间微孔是巴贡组中部纹层状富有机质泥页岩主要的储集空间，占孔隙总体积的80%以上。粒间孔多见于石英和长石等碎屑颗粒间（见图3a），晶间孔主要发育于方解石、黄铁矿和黏土矿物晶体之间（见图3c）。溶蚀微孔主要为有机质在未熟—低成熟阶段生成的有机酸溶蚀碳酸盐矿物形成的孔隙（见图3b），有机质孔主要见于块状有机质内部或边缘（见图3d），是热演化过程中有机质生排烃作用和体积收缩所形成的，为次要储集空间。裂缝型储集空间可划分为层理缝和构造缝两类。层理缝主要见于页理发育的纹层状页岩中，通常由富泥质纹层和富钙质纹层构成，由于两类纹层的矿物组成、沉积结构具明显差异，在成岩过程中顺层理容易形成层理缝，层理缝密度受纹层互层频率所控制，巴贡组层理缝既是重要的储集空间，也可改善储集层的渗透性。羌塘盆地构造与断裂活动十分强烈，巴贡组脆性矿物含量高达75%，在多期断层活动背景下易于产生微裂缝（见图3p），呈网状或顺层理发育。综合评价，巴贡组中部纹层状富有机质泥页岩储集层达到页岩油储集层标准。

2.3.2 曲色组页岩储集层特征

曲色组下部与巴贡组中部纹层状富有机质泥页岩储集层相比，储集空间类型相似，但页理不如巴贡组发育，与脆性矿物含量（65%）低于巴贡组有关，平均孔隙度为4.21%，孔隙度略差于巴贡组。
粒间孔（见图3f、图3l）和晶间微孔（见图3e、图3g、图3i—3k）是曲色组下部纹层状富有机质泥页岩主要的储集空间类型，占孔隙总体积的70%左右，略低于巴贡组，溶蚀微孔丰度略高于巴贡组，有机质孔丰度略低于巴贡组，这与巴贡组富有机质泥页岩的成熟度（Ro值1.1%~1.5%）大于曲色组（Ro值0.9%~1.3%）有关。曲色组还可见到石膏晶体间发育的晶间孔缝（见图3h、图3k），与膏盐夹层有关。毕洛错地区曲色组层理缝（见图3e、图3f、图3m、图3n）和构造缝（见图3j、图3m、图3o）的丰度明显高于石油沟地区巴贡组，与毕洛错地区构造活动强度大于石油沟地区有关。综合评价，曲色组下部纹层状富有机质泥页岩储集层达到页岩油储集层标准。

3 海相泥页岩地球化学特征

3.1 曲色组页岩有机地球化学特征

以毕洛错和胜利河地区曲色组纹层状富有机质泥页岩为例，阐述曲色组页岩有机地球化学特征。

3.1.1 毕洛错地区曲色组页岩有机地球化学特征

毕洛错地区多个露头剖面见曲色组纹层状富有机质页岩夹泥岩出露，为客观评价该地区曲色组泥页岩地球化学特征与页岩油勘探潜力，中国石油青海油田公司于2010年在毕洛错构造实施了BK-1、BK-2、BK-3和BK-4井4口浅钻，井深150~200 m，并全井段取心；2022年又在该地区索布查剖面实施了SBC02井，木苟日王剖面实施了MGR01井，为该区曲色组海相页岩油评价提供了资料基础。
毕洛错地区露头剖面曲色组下部发育厚约50 m的膏岩和数米厚的玄武岩（2—3层），上部发育厚近550 m的灰黑色、浅灰色、灰绿色泥页岩（4—12层），但纹层状富有机质页岩主要位于膏岩和玄武岩之上的4—8层，厚58.80 m（见图4）[17]，其TOC值为1.87%~26.12%，均值为8.34%，氯仿沥青“A”含量均值为0.66%，残余生烃潜量（S1+S2）均值为29.93 mg/g（见表1）。9—10层以浅灰色、灰绿色块状泥页岩为主，部分样品TOC值较高，但多以薄的页岩夹层产出；11—12层为灰色泥岩、页岩不等厚互层，TOC值大多在1.0%以下，均值为0.37%。
图4 毕洛错构造露头剖面与浅钻井曲色组页岩有机地球化学特征对比图
表1 羌塘盆地重点地区曲色组、巴贡组泥页岩地球化学特征参数表
层
位		 剖面/井名 TOC/% 沥青“A”/% S1/(mg·g-1) (S1+S2)/(mg·g-1) Ro/% 干酪根δC13/
‰
曲
色
组		 毕洛错露头
剖面		 1.87~26.12/8.34 0.06~1.87/0.66 1.79~1.45/29.93 0.90~1.30 −25.9~−25.1
BK-1井 0.86~14.60/6.50(50) 0.10~1.15/0.75(7) 1.07~4.61/1.61(11) 1.18~67.44/20.65(28) 0.87~1.11/1.05(6) −26.1~−24.7
BK-2井 0.65~32.70/7.31(67) 0.10~1.50/0.80(6) 1.38~3.70/2.01(6) 0.75~60.60/23.50(21) 0.84~0.99/0.94(6) −26.7~−24.0
BK-3井 0.40~20.70/4.03(121) 0.20~1.76/0.68(12) 1.10~6.62/2.12(22) 0.18~81.04/16.07(50) 0.90~1.20/1.21(5) −26.3~−24.6
BK-4井 0.38~26.30/5.44(82) 0.10~2.33/1.25(8) 1.10~6.46/2.95(13) 0.99~75.73/33.31(13) 0.98~1.32/1.25(10) −26.4~−24.6
MGR01井 0.23~0.88/0.52(22) 0.25~0.27/0.26(10) 0.03~0.60/0.16(13) 0.18~0.91/0.30(11)
SBC02井 0.35~0.64/0.44(18) 0.16~0.25/0.20(3) 1.32~1.54/1.49(3) 0.90~8.90/3.15(10) −24.7~−24.1
胜利河地区 4.31~21.40/9.76(109) 0.25~2.16/1.26(46) 0.90~6.14/3.97(67) 5.66~111/40.17(96) 0.64~1.10/0.94(3)
巴
贡
组		 石油沟露头 0.78~1.65/1.43(40) 0.18~0.45/0.25(5) 0.88~0.90/0.89(3)
SYG01井 0.69~1.92/1.31(6) 0.19~0.59/0.38(3) 1.44~1.85/1.84(3) 0.80~4.20/2.02(3) 1.29~1.34/1.32(4)
SYG02井 0.65~1.65/1.21(3) 0.32~0.34/0.33(3) 1.54~1.80/1.78(3) 0.70~1.62/1.16(2)
羌资7 0.90~2.81/1.81(56) 0.70~0.74/0.72(10) 1.40~1.89/1.59(4) −28.4~−24.5
羌资8 0.77~1.25/0.98(21) 1.00~1.29/1.17(10)
QK-9 0.74~2.92/1.99(26)
QK-8 0.75~3.10/2.47(9) 0.24~0.30/0.27(8) 0.80~1.88/1.43(9)

注：“/”后为平均值，“（）”内为样品数

BK-1井—BK-4井4口浅钻均钻遇了曲色组下部的膏岩和玄武岩，膏岩和玄武岩之上的黑色纹层状富有机质泥页岩相当于露头剖面的4—7层（见图4），钻井揭示纹层状富有机质泥页岩厚35~75 m，有机质丰度高，TOC均值分别为6.50%，7.31%，4.03%，5.44%，氯仿沥青“A”含量均值分别为0.75%，0.80%，0.68%，1.25%，残余生烃潜量（S1+S2）均值分别为20.65，23.50，16.07，33.31 mg/g，均达到优质烃源岩标准。
毕洛错地区曲色组页岩样品干酪根碳同位素值范围为−26.7‰~−24.0‰（见表1），平均值为−25.14‰。有机显微组分以腐泥组和壳质组为主，其中腐泥组含量平均值为47.74%、壳质组含量平均值为34%；其次为镜质组和惰性组，二者含量为11.0%~35.0%，平均值为17.4%。干酪根碳同位素组成与显微组分表明曲色组有机质类型主要为Ⅱ1型和Ⅱ2型，总体表现为混合型有机质特征。毕洛错地区露头样品Ro值为0.9%~1.3%，BK-1井—BK-4井Ro值分别为0.87%~1.11%，0.84%~0.99%，0.90%~1.20%，0.98%~1.32%，均值分别为1.05%，0.94%，1.21%，1.25%，离断裂带越近，Ro值越高，有机质总体处于中高成熟阶段。

3.1.2 胜利河地区曲色组页岩有机地球化学特征

北羌塘坳陷西部胜利河地区探槽揭示曲色组油页岩夹于碳酸盐岩地层中，富有机质泥页岩累计厚度10~27 m，单层厚度一般小于2 m[14-15]。该地区曲色组油页岩TOC值为4.31%~21.40%，均值为9.76%，氯仿沥青“A”含量为0.25%~2.16%，均值为1.26%，残余生烃潜量（S1+S2）值为5.66~111.00 mg/g，均值为40.17 mg/g（见表1），具有较强的生烃潜力，达到优质烃源岩标准。
胜利河地区曲色组富有机质泥页岩干酪根以腐泥组为主，含量为58%~77%，均值为67.24%，其次为镜质组，含量11%~25%，均值为17.88%，惰质组含量为10%~17%，均值为13.24%，壳质组含量少，有机质类型以Ⅱ1—Ⅱ2型为主。富有机质泥页岩干酪根镜质组反射率Ro值为0.64%~1.10%，平均值为0.94%，热演化程度处于中成熟阶段，但在盆地内覆盖区由于埋深大，其成熟度应该更高。

3.2 巴贡组页岩有机地球化学特征

巴贡组纹层状泥页岩在北羌塘坳陷东部石油沟—雀莫错一带较为发育，富有机质泥页岩主要发育于巴贡组中部，厚250~350 m。露头巴贡组中部泥页岩TOC值为0.78%~1.65%，均值为1.43%；氯仿沥青“A”含量均为0.25%~0.34%；残余生烃潜量（S1+S2）值为0.88~0.90 mg/g，均值为0.89 mg/g。中国地质调查局实施的羌资7井10~175 m井段巴贡组泥页岩TOC值为0.90%~2.81%，均值为1.81%，大于2%的TOC值占30%；羌资8井20~190 m井段TOC值为0.77%~1.25%，均值为0.98%，大于2%的TOC值占35%；QK9井260~700 m井段TOC值为0.74%~2.92%，均值为1.99%，大于2%的TOC值占15%；QK8井190~380 m井段TOC值为0.75%~3.10%，均值为2.47%，大于2%的TOC值占25%（见表1）。
SYG01和SYG02两口浅钻揭示巴贡组下部纹层状泥页岩厚度分别为80 m和52.1 m，SYG01井还钻揭了下伏波里拉组薄纹层状泥质泥晶灰岩、薄层生屑灰岩夹页岩约170 m。SYG01井巴贡组纹层状泥页岩TOC值为0.69%~1.92%，均值为1.31%；残余生烃潜量（S1+S2）值为0.80~4.20 mg/g，均值为2.02 mg/g；SYG02井TOC值为0.65%~1.65%，均值为1.21%。总体来看，石油沟地区巴贡组富有机质泥页岩TOC值为0.65%~3.10%。除巴贡组外，该区波里拉组薄互层状灰质泥页岩与纹层泥质灰岩TOC值也较高，其中QK9井800~1 500 m井段和羌资16井1 400~1 480 m井段，TOC值为0.97%~3.87%，均值为2.62%，大于2%的TOC值占50%。
石油沟地区巴贡组页岩干酪根碳同位素值为−28.4‰~−24.5‰，均值为−26.2‰（见表1）。有机显微组分中腐泥组含量为19%~48%，均值为32.8%；壳质组含量为12.0%~51.0%，均值为27.6%，镜质组+惰质组含量为29.0%~71.0%，均值为39.5%，镜质组含量略高于曲色组。巴贡组有机质类型也主要为Ⅱ1型和Ⅱ2型，少部分为Ⅲ型。SYG01井、羌资7井、羌资8井烃源岩Ro平均值分别为1.32%，1.59%，1.17%，有机质处于成熟晚期至高成熟早期阶段。石油沟地区巴贡组富有机质泥页岩比毕洛错地区曲色组的成熟度高，生成油质偏轻，有利于页岩油的流动。

4 羌塘盆地海相页岩油发现及意义

4.1 羌塘盆地野外剖面及钻井海相页岩油发现

在30条露头剖面踏勘基础上，优选11个剖面实施17口烃源岩浅钻井（见图1a），石油沟地区SYG01井和SYG02井巴贡组、毕洛错地区SBC02井和MGR01井曲色组钻井过程中富有机质泥页岩见油花。
SBC02井位于南羌塘坳陷毕洛错东南75 km的索布查剖面，浅钻层位为曲色组黑色泥页岩（见图5a），由于地层近于直立，打的几乎为剖面第5层（未见剖面底部膏岩）同一层泥页岩（见图5b）。SBC02井设计井深50 m，完钻井深79.5 m，钻至30~75 m井段时，有油污状液体随清水循环液排出，并随井深加大，排出的油污状液体增多，钻至井深50 m时，收集到油污状液体300 g。将油污状液体置于岩石表面晾干，点火可燃，具很浓的煤油味，证实为油花。油花饱和烃占67.41%，芳香烃占3.23%，沥青质占3.37%，非烃占25.99%，产油花泥页岩Ro均值为1.11%。
图5 毕洛错和石油沟地区页岩油浅钻井及实测野外地质剖面图
MGR01井位于南羌塘坳陷毕洛错西南30 km的木苟日王剖面，浅钻层位为曲色组黑色泥页岩（见图5c），由于地层近于直立，钻遇的几乎为剖面第4层同一层泥页岩（见图5d）。MGR01井设计井深75 m，完钻井深79.4 m，钻至20~70 m井段时，有油污状液体随清水循环液排出，并随井深加大，排出的油污状液体增多，钻至井深50 m时，收集到油污状液体500 g。将油污状液体置于岩石表面晾干，点火可燃，具很浓的煤油味，证实为油花。油花饱和烃、芳香烃、沥青质、非烃含量分别为85.56%，1.55%，1.57%，10.32%，产油花泥页岩Ro均值为1.25%，证实为成熟轻质原油。
SYG01井位于北羌塘坳陷石油沟地区的石油沟剖面，浅钻层位为巴贡组下部黑色泥页岩和波里拉组纹层状碳酸盐岩夹黑色泥页岩（见图5e），开孔层位位于巴贡组下部（相当于剖面第18层）（见图5f）。SYG01井设计井深200 m，完钻井深252 m，钻遇巴贡组90 m、波里拉162 m。巴贡组钻至50~90 m井段时，有油污状液体随清水循环液排出，并随井深加大，排出的油污状液体增多，钻至井深80 m时，收集到油污状液体1 000 g。将油污状液体置于岩石表面晾干，点火可燃，具很浓的煤油味，证实为油花。油花饱和烃、芳香烃、沥青质、非烃含量分别为94.13%，3.51%，0.12%，2.25%，产油花泥页岩Ro均值为1.32%，证实为成熟轻质原油。
SYG02井位于北羌塘坳陷石油沟地区SYG01井西南2 km处，浅钻层位为巴贡组下部泥页岩（见图5e），开孔层位相当于剖面第18层（见图5f）。SYG02井设计井深50 m，完钻井深52.1 m，钻至20~50 m井段时，清水循环液见大量油花，完钻时收集到油污状液体达1000 g。将油污状液体置于岩石表面晾干，点火可燃，具很浓的煤油味，证实为油花。油花饱和烃、芳香烃、沥青质、非烃含量分别为88.98%，4.73%，0.56%，5.73%，原油密度0.86 g/cm3，产油花泥页岩Ro均值为1.34%，证实为高成熟轻质原油。
羌塘盆地毕洛错和胜利河地区曲色组、石油沟地区巴贡组纹层状富有机质泥页岩氯仿沥青“A”均值含量和吸附烃量（S0+S1）均较高，与TOC值呈明显正相关。毕洛错地区曲色组下部（露头剖面4—8层64~122.9 m）（见图4）纹层状富有机质泥页岩吸附烃量（S0+S1）值为1.30~6.62 mg/g，均值为2.64 mg/g，氯仿沥青“A”含量为0.54%~1.12%，均值0.66%。BK-1、BK-2、BK-3、BK-4井上部富有机质泥页岩厚度分别为35，45，75，60 m，氯仿沥青“A”含量最高分别为1.15%，1.50%，1.76%，2.33%，均值分别为0.75%，0.80%，0.68%，1.25%。吸附烃含量（S0+S1）最高分别为4.61，3.70，6.62，6.46 mg/g，均值分别为1.61，2.02，2.12，3.17 mg/g。SBC02和MGR01两口曲色组中部（相当于露头剖面9—10层，厚度分别为45 m和50 m）见油花井（见图5a—图5d），虽然富有机质泥页岩的TOC值不如曲色组下部（相当于露头剖面4—8层）的高，但吸附烃量（S0+S1）值为1.19~1.85 mg/g，均值为4.49 mg/g，氯仿沥青“A”含量为0.16%~0.25%，均值为0.20%，均大于1 mg/g和0.10%的下限标准，曲色组下部纹层状富有机质泥页岩的含油性更佳。
由于探槽长度（最长50 m）有限，胜利河地区曲色组纹层状富有机质泥页岩从区域地层追踪分析，应位于曲色组下部（相当于毕洛错露头剖面4—8层）。泥页岩吸附烃量（S0+S1）值4.35~6.14 mg/g，均值4.89 mg/g，油页岩最高含油率达16.3%，氯仿沥青“A”含量0.25%~2.16%，均值1.26%，探槽中油页岩可闻到油味，放置水中浸泡，水面上浮起油花，油页岩直接点火可燃，含油率高于毕洛错地区曲色组下部的纹层状富有机质泥页岩。
石油沟地区露头巴贡组纹层状富有机质泥页岩厚206.70 m，位于剖面中下部第18—20层（见图5e、图5f），SYG01和SYG02井氯仿沥青“A”含量均值分别为0.38%和0.33%，吸附烃含量（S0+S1）均值分别为1.84 mg/g和1.78 mg/g，均大于1 mg/g和0.10%的下限标准，证实这套纹层状富有机质泥页岩富含页岩油。石油沟地区巴贡组富有机质泥页岩吸附烃量（S0+S1）和沥青“A”含量低于毕洛错和胜利河地区曲色组的富有机质泥页岩，可能存在两方面原因，一是巴贡组富有机质泥页岩TOC值总体低于曲色组，导致页岩中滞留烃含量相对低；二是巴贡组烃源岩成熟度高于曲色组，页岩油密度更低，导致吸附烃（S0+S1）更易逸散。

4.2 羌塘盆地海相页岩油发现意义

美国是世界上首个实现海相页岩油商业开发的国家，预计2025年产量将达到5×108 t，占美国石油总产量的三分之二[18-19]。中国塔里木、四川和鄂尔多斯盆地海相泥页岩层系因热演化程度高，已不具备页岩油形成条件，页岩气勘探则取得了重大发现，并在四川盆地南部威远、泸州和东部焦石坝等区块实现了商业开发[20]，但页岩油的勘探只见于松辽、鄂尔多斯、准噶尔、渤海湾、四川等盆地中新生界陆相页岩层系[21⇓⇓⇓-25]。与中国陆相页岩油相比，美国海相页岩油具有页岩层系“甜点”段厚度大、分布面积广、油层连续性好、烃源岩处于高成熟阶段、脆性矿物含量高、储集层品质好、易于压裂等特点[26-27]；中国陆相页岩油勘探虽然取得突破，但要实现商业开采仍面临诸多理论技术难题。
羌塘盆地中生界是中国最有希望聚集海相页岩油的层系之一，有可能填补中国海相页岩油勘探的空白。曲色组和巴贡组富有机质泥页岩多数指标都不亚于北美海相页岩油层系，曲色组页岩有机质丰度甚至更优。毕洛错地区曲色组和石油沟地区巴贡组各有2口浅井钻遇富有机质泥页岩段时见油花，证实了羌塘盆地具有海相页岩油，是寻找海相页岩油的重要地区。评价认为，毕洛错地区曲色组页岩油勘探潜力最佳，其次为石油沟地区巴贡组，胜利河地区曲色组存在油页岩单层厚度偏薄和成熟度偏低的风险。

5 结论和建议

羌塘盆地中生界发育两套海相富有机质页岩，已经发现页岩油具备勘探潜力。羌塘盆地中生界发育下侏罗统曲色组和上三叠统巴贡组两套海相富有机质泥页岩，二者均由纹层状沉积结构页岩和块状沉积结构泥岩构成，其中曲色组纹层状泥页岩位于地层下部，厚50~75 m，分布于南羌塘和北羌塘中西部，巴贡组纹层状泥页岩位于地层中部，厚250~350 m，南北羌塘均有分布。曲色组和巴贡组两套纹层状泥页岩微孔隙和微裂缝发育，微孔隙包括粒间/晶间孔、溶蚀微孔、有机质孔、生物体腔孔和黄铁矿铸模孔等，微裂缝包括层理缝和构造缝，脆性矿物含量55%~85%，可压裂性强。毕洛错地区曲色组富有机质泥页岩TOC值高，生烃潜力大，Ⅱ1和Ⅱ2型有机质，处于中高成熟阶段；石油沟地区巴贡组富有机质泥页岩TOC中等，混合型有机质，处于高过成熟阶段；两套纹层状富有机质泥页岩氯仿沥青“A”和游离烃（S1）含量较高，含油性好。毕洛错地区2口浅钻、石油沟地区2口浅钻分别在曲色组和巴贡组富有机质泥页岩段发现油花。羌塘盆地中生界海相页岩油勘探苗头的发现及相关地质认识的取得，对转变该盆地以往先找常规再找非常规、先探富后探贫的勘探思路，尽早实现海相页岩油勘探突破的意义重大。
符号注释：
Ro——镜质体反射率，%；S0——岩石中的气态烃含量，mg/g；S1——岩石中的游离烃含量，mg/g；S2——岩石中的热解烃含量，mg/g；TOC——总有机碳含量，%。

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