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摘 要：和什托洛盖盆地石炭纪太勒古拉组是重要的页岩气资源潜力区，为详细了解其储层特征，利用钻孔和野外露头资料，结合测井、综合录井和分析测试数据，对太勒古拉组泥页岩岩矿特征、物性特征及储集空间等进行综合分析，总结泥页岩含气性特征。结果表明，太勒古拉组泥页岩脆性矿物含量大于60%，黏土矿物中伊利石含量大于50%，有利于页岩气吸附和后期储层改造;储层物性属低-特低孔隙度、特低渗透率，有利于吸附气的形成和保存;储集空间类型多样，包括粒内孔、粒间孔和有机质微孔，裂缝多为构造缝和成岩缝;现场解吸总含气量最高1.11 m3/t，具很好的页岩气资源潜力。初步预测页岩气“甜点区”主要为太勒古拉组中上部，以寻找“裂缝型甜点”为主。
关键词：和什托洛盖盆地;太勒古拉组;泥页岩;储层特征;含气性
2013—2018年新疆自然资源厅以和什托洛盖盆地为重点区，分别开展了页岩气资源潜力调查评价及远景区调查评价。盆地内石炭系烃源岩为太勒古拉组泥页岩，沿哈拉阿拉特山一带出露较好[1-2]。前人对盆地内太勒古拉组泥页岩开展地表烃源岩特征和地球化学方面研究，认为该组烃源岩赋存条件较好，厚度大，有机质丰度较高，有机质类型以Ⅲ型为主，热演化程度高，具较好的生气潜力[3-5]。优质烃源岩并非都能形成有经济价值的页岩气气藏，因此，储层评价亦是页岩气勘探开发研究的重点[6-7]。本文重点从岩矿分析、物性特征和储集空间等方面对石炭纪太勒古拉组泥页岩储层特征进行综合分析，以期为和什托洛盖盆地页岩气勘探开发提供参考。
1 地质概况
和什托罗盖盆地位于西准噶尔褶皱带，北依谢米斯台山-阿尔加提山，南邻加依尔山-哈拉阿拉特山-德伦山，西抵加依尔与乌克拉嘎尔山汇聚处[8]。东西长230 km，南北宽14～46 km，平面上呈NEE向延伸，总面积约5 600 km2 [9]。
和什托洛盖盆地是一个EW向转NE向展布的中新生代山间断坳型盆地。盆地边缘主要发育2条大断裂，分别为盆地南缘达拉布特断裂和北缘谢米斯台山山前断裂，2条断裂对盆地的形成和演化具重要控制作用[10-11]，构造单元可划分为“三带”8个次级构造单元（图1）。研究表明，晚石炭世该盆地进入残余洋盆演化阶段。上石炭统太勒古拉组整体属滨-浅海环境，具发育大规模烃源岩地质背景[12-16]。烃源岩主要为一套灰黑-黑色含碳泥页岩、凝灰质泥页岩和含碳硅质页岩夹粉砂-细砂岩组合（图2），钻井控制烃源岩厚451.4～572 m，单层厚47.94～262 m。
2 泥页岩储层特征
2.1 岩矿特征
泥页岩储层普遍含一定量的石英、长石和碳酸盐岩等矿物。Barnett页岩石英、长石和黄铁矿含量为20%～80%（其中石英40%～60%），碳酸盐矿物含量低于25%，粘土矿物含量通常小于50%;龙马溪组页岩石英+长石含量平均58.7%，粘土含量平均37.3%（表1）。研究区太勒古拉组泥页岩矿物特征与Barnett页岩和龙马溪组页岩相似，石英+长石含量高，平均61.58%，粘土矿物含量平均33.82%。粘土矿物主要为伊利石和绿泥石，另含少量高岭石、绿-蒙间层和伊-蒙间层。研究表明，石英等脆性矿物含量高，易在外力作用下形成天然裂缝和诱导裂缝，碳酸盐矿物易形成溶孔、溶洞，有利于頁岩气解吸和渗流，黏土矿物含量与吸附气含量有一定关系，其中最主要为时伊利石，蒙皂石类膨胀性黏土矿物不利于后期储层压裂造缝[17-18]。
2.2 物性特征
页岩储层不同于常规储层，页岩储层具低孔隙度、低渗透率特点[19-20]。Chalmers等认为[21]，页岩孔隙度与页岩气总量呈正相关，页岩渗透率越大，页岩气在孔隙中渗流阻力就越小，越有利于气体运聚。页岩纳米孔隙发育十分完善，在孔隙很小情况下，页岩比表面积很大，比表面积越大对气体分子的吸附能力越强[22]。
Barnett页岩孔隙度为1.0%～6.0%，渗透率为0.01×10-3 μm2;New Albany页岩孔隙度5.0%～15.0%，渗透率小于0.1×10-3 μm2。龙马溪组页岩孔隙度3.9%～6.7%，平均5.3%，渗透率0.000 25～1.74×10-3 μm2。太勒古拉组泥页岩孔隙度0.063%～2.426%（表2，图3），渗透率0.000 29～0.93×10-3 μm2（图4），孔隙体积0.006～0.185 g/cm3，比表面积为0.20～7.98 m2/g，具小孔隙体积及大比表面积特征。太勒古拉组泥页岩属低-特低孔隙度、特低渗透率，与北美和川南含气页岩相似。低孔隙度和渗透率不利于游离态页岩气存储，但小的孔隙体积及大的比表面积有利于吸附态页岩气的吸附。
2.3 储集空间类型
页岩气储层储集空间分为孔隙和裂缝。Loucks（2012）把页岩孔隙归为粒内孔、粒间孔、有机质孔3类，前两者主要赋存于页岩基质中，后者赋存于有机质中。裂缝按成因可划分为构造缝和成岩缝，前者以宏观裂缝为主，规模较大，后者以微裂缝为主，规模较小。
2.3.1 孔隙
孔隙是气体赋存的主要场所。扫描电镜结果显示，太勒古拉组泥页岩见大量粒内孔、粒间孔和有机质孔。粒内孔多见于粘土矿物集合体中，其内部片状或板状黏土晶体之间保存有较多孔隙，多呈开口的笔直或弯曲片状、不规则多边形状（图5-a，b，c），这些孔隙的形态主要受晶体排列方式控制。粒间孔主要包括颗粒间的孔隙、晶体间的孔隙、刚性颗粒边缘孔隙。这类孔隙多呈条带状或不规则多边形状（图5-d，e，f）。有机质孔隙形态多呈三角形、多边形或狭缝状，且较分散（图5-g，h，i）。太勒古拉组页岩与美国页岩和龙马溪组页岩具相似孔隙类型，为良好油气存储空间。
2.3.2 裂缝 裂缝是游离气赋存的主要场所和页岩气渗流的重要通道。太勒古拉组泥页岩裂缝主要为构造缝和成岩缝。构造裂缝分为张裂缝和剪裂缝两类，张裂缝常以多条相互平行的裂缝成组出现，裂缝以高角度与层理相交或是垂直于层理，破裂面不平整，产状稳定且方向性明显（图5-j），因裂缝少见充填，所以井下不易识别;剪裂缝通常延伸较远，破裂面光滑、平整，可见多条裂缝成组出现，有的裂缝相交形成X形共轭裂缝组（图5-k）。成岩缝可见于粘土矿物在成岩作用下转化脱水、体积减小后产生的一系列较平直的微裂缝;也可见于脆性矿物由塑性转为刚性过程中收缩形成广泛分布的裂缝（图5-l～o）。这些裂缝一方面对页岩气保存不利，另一方面为页岩气的游离富集提供储渗空间，增加泥页岩游离气含量。据岩心观察，深部太勒古拉组泥页岩裂缝多为石英充填，连通性差，以微裂缝为主，具很好的页岩气保存条件。
3 含气性及规律分析
据钻井、综合录井和测井成果，和页1井及和页2井太勒古拉组中，和页2井页岩气显示最好。以下以和页2井为例介绍太勒古拉组页岩含气性。通过井下37件样品现场解吸和残余气分析结果（图6），页岩气总含气量0.04～1.11 m3/t，大于0.5 m3/t样品占24%，共8层，累计厚89.43 m，大于1.0 m3/t样品占8%，共3层，累计厚33.5 m，主要分布于太勒古拉组中上部。泥页岩现场解吸含气量一般小于0.2 m3/t，以残余气为主。
据地质调查井岩心观察、测井-录井综合响应、现场解吸试验等成果资料，本次施工的和页1井、2井受不同程度断裂带及次生断裂作用影响，太勒古拉组烃源岩发生一定程度破碎，裂隙较发育，游离气大量逸散，造成总含气量较低，以残余吸附气为主，总含气量与有机质含量无明显相关性。中上部烃源岩层段含气量高于下部烃源岩。初步预测页岩气“甜点”勘探主要为太勒古拉组中上部烃源岩，以寻找“裂缝型甜点”为主。
4 结论
（1） 和什托洛盖盆地太勒古拉组泥页岩脆性矿物含量高，易形成天然裂缝，碳酸盐岩易形成溶孔、溶洞，有利于游离气储集和渗流，高含量伊利石有利于页岩气吸附。
（2） 储层物性属低-特低孔隙度和特低渗透率，不利于游离态页岩气存储，小的孔隙体积及大的比表面积有利于页岩气的吸附。
（3） 储集空间类型多样，包括粒内孔、粒间孔和有机质微孔，裂缝多为构造缝和成岩缝。据钻井岩心观察，太勒古拉组泥页岩裂缝多被石英充填，连通性差，以微裂缝为主，具较好的页岩气保存条件。
（4） 和页1井和2井太勒古拉组中页岩气显示，和页2井泥页岩总含气量0.04～1.11 m3/t，大于0.5 m3/t，共8层，累计厚89.43 m，大于1.0 m3/t，共3层，累计厚33.5 m，页岩气资源潜力巨大。初步预测页岩气“甜点”勘探主要为太勒古拉组中上部烃源岩，以寻找“裂缝型甜点”为主。
参考文献
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The Reservoir Feature and Gas Content of Carbonaceous Tailugula Formation Mud Shale in Hoxtolgay Basin
Liang Bin1，2，Shi Meichao1，Bai Honghai1，Lei Guoming1，Liu Ming1，2
（1.N0.9 Geolgical Party，BGMRED of Xinjiang，Urumuqi，Xinjiang，830000，China;2.School of Earth Science and Resources，Chang，an University，Xi，an，Shaanxi，710054，China）
Abstract：The Carboniferous Tailugula Formation is an important shale gas resource potential zone in Hoxtolgay basin. In order to understand its reservoir features in detail， in this paper，kinds of data including drilling core，field outcrops，logging，geological comprehensive logging and testingd data have been used to analyze the features of ithological，porosity and permeability，and reservoir space of mud shale in Tailugula Formation，and according to the analysis of on-site desorption gas and residual gas，the gas content characteristics of the mud shale are summarized.The results show that the brittle minerals content of the Tailugula Formation shale is greater than 60%， and the illite content in the clay minerals is greater than 50%， which is beneficial to shale gas adsorption and later reservoir reconstruction.The reservoir physical properties are mostly low-extra low porosity and ultra-low permeability， which is conducive to the formation and preservation of adsorption gas. Various types of reservoir space， including intra-particle pores， inter-particle pores and organic micropores， and the cracks are mostly structural fissures and diagenetic fissures.The total gas content of the desorption at the site is up to 1.11m3/t， which has a good potential for shale gas resources.The preliminary prediction of shale gas “sweet spots” exploration is mainly for the upper middle source rocks of the Tailegula Formation， in order to find “crack-type sweet spots”.
Key words：Hoxtolgay Basin; Tailugula Formation; Mud shale; Reservoir feature; Gas content
关键词：和什托洛盖盆地;太勒古拉组;泥页岩;储层特征;含气性
2013—2018年新疆自然资源厅以和什托洛盖盆地为重点区，分别开展了页岩气资源潜力调查评价及远景区调查评价。盆地内石炭系烃源岩为太勒古拉组泥页岩，沿哈拉阿拉特山一带出露较好[1-2]。前人对盆地内太勒古拉组泥页岩开展地表烃源岩特征和地球化学方面研究，认为该组烃源岩赋存条件较好，厚度大，有机质丰度较高，有机质类型以Ⅲ型为主，热演化程度高，具较好的生气潜力[3-5]。优质烃源岩并非都能形成有经济价值的页岩气气藏，因此，储层评价亦是页岩气勘探开发研究的重点[6-7]。本文重点从岩矿分析、物性特征和储集空间等方面对石炭纪太勒古拉组泥页岩储层特征进行综合分析，以期为和什托洛盖盆地页岩气勘探开发提供参考。
1 地质概况
和什托罗盖盆地位于西准噶尔褶皱带，北依谢米斯台山-阿尔加提山，南邻加依尔山-哈拉阿拉特山-德伦山，西抵加依尔与乌克拉嘎尔山汇聚处[8]。东西长230 km，南北宽14～46 km，平面上呈NEE向延伸，总面积约5 600 km2 [9]。
和什托洛盖盆地是一个EW向转NE向展布的中新生代山间断坳型盆地。盆地边缘主要发育2条大断裂，分别为盆地南缘达拉布特断裂和北缘谢米斯台山山前断裂，2条断裂对盆地的形成和演化具重要控制作用[10-11]，构造单元可划分为“三带”8个次级构造单元（图1）。研究表明，晚石炭世该盆地进入残余洋盆演化阶段。上石炭统太勒古拉组整体属滨-浅海环境，具发育大规模烃源岩地质背景[12-16]。烃源岩主要为一套灰黑-黑色含碳泥页岩、凝灰质泥页岩和含碳硅质页岩夹粉砂-细砂岩组合（图2），钻井控制烃源岩厚451.4～572 m，单层厚47.94～262 m。
2 泥页岩储层特征
2.1 岩矿特征
泥页岩储层普遍含一定量的石英、长石和碳酸盐岩等矿物。Barnett页岩石英、长石和黄铁矿含量为20%～80%（其中石英40%～60%），碳酸盐矿物含量低于25%，粘土矿物含量通常小于50%;龙马溪组页岩石英+长石含量平均58.7%，粘土含量平均37.3%（表1）。研究区太勒古拉组泥页岩矿物特征与Barnett页岩和龙马溪组页岩相似，石英+长石含量高，平均61.58%，粘土矿物含量平均33.82%。粘土矿物主要为伊利石和绿泥石，另含少量高岭石、绿-蒙间层和伊-蒙间层。研究表明，石英等脆性矿物含量高，易在外力作用下形成天然裂缝和诱导裂缝，碳酸盐矿物易形成溶孔、溶洞，有利于頁岩气解吸和渗流，黏土矿物含量与吸附气含量有一定关系，其中最主要为时伊利石，蒙皂石类膨胀性黏土矿物不利于后期储层压裂造缝[17-18]。
2.2 物性特征
页岩储层不同于常规储层，页岩储层具低孔隙度、低渗透率特点[19-20]。Chalmers等认为[21]，页岩孔隙度与页岩气总量呈正相关，页岩渗透率越大，页岩气在孔隙中渗流阻力就越小，越有利于气体运聚。页岩纳米孔隙发育十分完善，在孔隙很小情况下，页岩比表面积很大，比表面积越大对气体分子的吸附能力越强[22]。
Barnett页岩孔隙度为1.0%～6.0%，渗透率为0.01×10-3 μm2;New Albany页岩孔隙度5.0%～15.0%，渗透率小于0.1×10-3 μm2。龙马溪组页岩孔隙度3.9%～6.7%，平均5.3%，渗透率0.000 25～1.74×10-3 μm2。太勒古拉组泥页岩孔隙度0.063%～2.426%（表2，图3），渗透率0.000 29～0.93×10-3 μm2（图4），孔隙体积0.006～0.185 g/cm3，比表面积为0.20～7.98 m2/g，具小孔隙体积及大比表面积特征。太勒古拉组泥页岩属低-特低孔隙度、特低渗透率，与北美和川南含气页岩相似。低孔隙度和渗透率不利于游离态页岩气存储，但小的孔隙体积及大的比表面积有利于吸附态页岩气的吸附。
2.3 储集空间类型
页岩气储层储集空间分为孔隙和裂缝。Loucks（2012）把页岩孔隙归为粒内孔、粒间孔、有机质孔3类，前两者主要赋存于页岩基质中，后者赋存于有机质中。裂缝按成因可划分为构造缝和成岩缝，前者以宏观裂缝为主，规模较大，后者以微裂缝为主，规模较小。
2.3.1 孔隙
孔隙是气体赋存的主要场所。扫描电镜结果显示，太勒古拉组泥页岩见大量粒内孔、粒间孔和有机质孔。粒内孔多见于粘土矿物集合体中，其内部片状或板状黏土晶体之间保存有较多孔隙，多呈开口的笔直或弯曲片状、不规则多边形状（图5-a，b，c），这些孔隙的形态主要受晶体排列方式控制。粒间孔主要包括颗粒间的孔隙、晶体间的孔隙、刚性颗粒边缘孔隙。这类孔隙多呈条带状或不规则多边形状（图5-d，e，f）。有机质孔隙形态多呈三角形、多边形或狭缝状，且较分散（图5-g，h，i）。太勒古拉组页岩与美国页岩和龙马溪组页岩具相似孔隙类型，为良好油气存储空间。
2.3.2 裂缝 裂缝是游离气赋存的主要场所和页岩气渗流的重要通道。太勒古拉组泥页岩裂缝主要为构造缝和成岩缝。构造裂缝分为张裂缝和剪裂缝两类，张裂缝常以多条相互平行的裂缝成组出现，裂缝以高角度与层理相交或是垂直于层理，破裂面不平整，产状稳定且方向性明显（图5-j），因裂缝少见充填，所以井下不易识别;剪裂缝通常延伸较远，破裂面光滑、平整，可见多条裂缝成组出现，有的裂缝相交形成X形共轭裂缝组（图5-k）。成岩缝可见于粘土矿物在成岩作用下转化脱水、体积减小后产生的一系列较平直的微裂缝;也可见于脆性矿物由塑性转为刚性过程中收缩形成广泛分布的裂缝（图5-l～o）。这些裂缝一方面对页岩气保存不利，另一方面为页岩气的游离富集提供储渗空间，增加泥页岩游离气含量。据岩心观察，深部太勒古拉组泥页岩裂缝多为石英充填，连通性差，以微裂缝为主，具很好的页岩气保存条件。
3 含气性及规律分析
据钻井、综合录井和测井成果，和页1井及和页2井太勒古拉组中，和页2井页岩气显示最好。以下以和页2井为例介绍太勒古拉组页岩含气性。通过井下37件样品现场解吸和残余气分析结果（图6），页岩气总含气量0.04～1.11 m3/t，大于0.5 m3/t样品占24%，共8层，累计厚89.43 m，大于1.0 m3/t样品占8%，共3层，累计厚33.5 m，主要分布于太勒古拉组中上部。泥页岩现场解吸含气量一般小于0.2 m3/t，以残余气为主。
据地质调查井岩心观察、测井-录井综合响应、现场解吸试验等成果资料，本次施工的和页1井、2井受不同程度断裂带及次生断裂作用影响，太勒古拉组烃源岩发生一定程度破碎，裂隙较发育，游离气大量逸散，造成总含气量较低，以残余吸附气为主，总含气量与有机质含量无明显相关性。中上部烃源岩层段含气量高于下部烃源岩。初步预测页岩气“甜点”勘探主要为太勒古拉组中上部烃源岩，以寻找“裂缝型甜点”为主。
4 结论
（1） 和什托洛盖盆地太勒古拉组泥页岩脆性矿物含量高，易形成天然裂缝，碳酸盐岩易形成溶孔、溶洞，有利于游离气储集和渗流，高含量伊利石有利于页岩气吸附。
（2） 储层物性属低-特低孔隙度和特低渗透率，不利于游离态页岩气存储，小的孔隙体积及大的比表面积有利于页岩气的吸附。
（3） 储集空间类型多样，包括粒内孔、粒间孔和有机质微孔，裂缝多为构造缝和成岩缝。据钻井岩心观察，太勒古拉组泥页岩裂缝多被石英充填，连通性差，以微裂缝为主，具较好的页岩气保存条件。
（4） 和页1井和2井太勒古拉组中页岩气显示，和页2井泥页岩总含气量0.04～1.11 m3/t，大于0.5 m3/t，共8层，累计厚89.43 m，大于1.0 m3/t，共3层，累计厚33.5 m，页岩气资源潜力巨大。初步预测页岩气“甜点”勘探主要为太勒古拉组中上部烃源岩，以寻找“裂缝型甜点”为主。
参考文献
[1] 裴立新，高岗，王绪龙，等.新疆北部吉木乃盆地与塔城盆地石炭系烃源岩特征[J].天然气地球科学，2012，（1）：88-91.
[2] 何登发，陈新发，况军，等.准噶尔盆地石炭系烃源岩分布与含油气系统[J].石油勘探与开发，2010，（4）：397-408.
[3] 石昕，王緒龙，张霞，等.准噶尔盆地石炭系烃源岩分布及地球化学特征[J].中国石油勘探，2005，（1）：34-39+2.
[4] 郑曦.新疆北部哈拉阿拉特山地区石炭系与泥页岩气勘探潜力分析[J].新疆有色金属，2015，（1）：36-40.
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The Reservoir Feature and Gas Content of Carbonaceous Tailugula Formation Mud Shale in Hoxtolgay Basin
Liang Bin1，2，Shi Meichao1，Bai Honghai1，Lei Guoming1，Liu Ming1，2
（1.N0.9 Geolgical Party，BGMRED of Xinjiang，Urumuqi，Xinjiang，830000，China;2.School of Earth Science and Resources，Chang，an University，Xi，an，Shaanxi，710054，China）
Abstract：The Carboniferous Tailugula Formation is an important shale gas resource potential zone in Hoxtolgay basin. In order to understand its reservoir features in detail， in this paper，kinds of data including drilling core，field outcrops，logging，geological comprehensive logging and testingd data have been used to analyze the features of ithological，porosity and permeability，and reservoir space of mud shale in Tailugula Formation，and according to the analysis of on-site desorption gas and residual gas，the gas content characteristics of the mud shale are summarized.The results show that the brittle minerals content of the Tailugula Formation shale is greater than 60%， and the illite content in the clay minerals is greater than 50%， which is beneficial to shale gas adsorption and later reservoir reconstruction.The reservoir physical properties are mostly low-extra low porosity and ultra-low permeability， which is conducive to the formation and preservation of adsorption gas. Various types of reservoir space， including intra-particle pores， inter-particle pores and organic micropores， and the cracks are mostly structural fissures and diagenetic fissures.The total gas content of the desorption at the site is up to 1.11m3/t， which has a good potential for shale gas resources.The preliminary prediction of shale gas “sweet spots” exploration is mainly for the upper middle source rocks of the Tailegula Formation， in order to find “crack-type sweet spots”.
Key words：Hoxtolgay Basin; Tailugula Formation; Mud shale; Reservoir feature; Gas content