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《铜川马泉地区三叠系油页岩分布及油气远景研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
６１４１０８０２７４１８１３学号分类号Ｐ．密级方多乂學ＸＶａｎＳｈｉｙｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ全日制学术型硕士学位论文＿题目铜川马泉地区三叠系油页岩分布及油气远景研究作者姓名曹亚娥导师姓名、职称袁炳强教授岳正喜教高学科（专业）名称地球物理探测与信息技术提交论文日期２０１７年６月２１日 学位论文创新性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研内容以外，论文中不究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教过的材料一同工作的同志对本研究所做的任何贡育机构的学位或证书而使用。与我献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。一。申请学位论文与资料若有不实之处＊本人承担切相关责任川〕，“丨：日期—论文作者签名：身￡满学位论文使用授权的说明本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校油大学、攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安石。学校享有以任何方法发表复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与为西安石油大学。该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然丨曰期：社论文作者签名：餐日期：於导师签名：ｑ气导师签名。參日期：Ｉ 论文题目：铜川马泉地区三叠系油页岩分布及油气远景研究专业：地球探测与信息技术硕士生：(签名)导师：（签名）副导师：（签名）中文摘要油页岩作为一种非常规能源，储量巨大，其综合开发利用日益受到重视。铜川马泉地区位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡东南部，铜川矿区之北部，油页岩位于铜川组顶部，埋藏较浅，厚度变化较大。本文主要通过分析研究地质、测井、化验分析等资料进行基础研究，得到如下认识：（1）通过钻探、测井等资料多方法对比分析，将区内5层油页岩分别编号为0、上1、1、2、3号。其中，1号油页岩厚度较大，分布广泛，较为稳定。（2）研究区测井资料分析对比得到，油页岩测井曲线组合识别特征为“三高一低”，即高电阻率（GR01）、高自然伽马（NG01）、高声波时差（SON2）、低密度（DENB）。对电阻率、自然伽马等物性参数分别与含油率进行相关性分析，结果表明，各参数与含油率关系密切，具有一定的地球物理意义。（3）研究区油页岩灰分含量高，低挥发分，发热量低，含油率4-7%，属中品级油页岩，其干酪根类型为Ⅰ型和Ⅱ1型，且以Ⅱ1为主。（4）根据一般工业指标(参照《矿产资源工业要求手册》），对含油率≥4%的油页岩进行资源量估算，共获得资源量12736万吨。通过本次研究，查明铜川马泉地区油页岩区域构造、物性特征、分布规律，并估算资源量等，为研究区油页岩的进一步勘探开发提供可靠的依据。关键字：油页岩测井参数含油率自然伽马资源量II Subject：Thedistributioncharacteristicandgas-oilprospectresearchofTriassicoilshaleinMaquanTongchuanareaSpeciality：AppliedGeophsicsName：CaoYaeInstructor：YuanBingqiangViceInstructor：YueZhengxiABSTRACTOilshalecomprehensiveexploitationandutilizationisbecomingincreasinglyvaluedasonekindofhugereservesunconventionalenergy.MaquanarealocatesinthesoutheastofShanbeislopeofOrdosbasin,thenorthernpartofthetongchuanminingarea.TheoilshalelocatedatthetopofTongchuanformation,buriedshallow,bigthicknesschange.Thefundamentalresearchbasedontheanalysisofgeological,loggingdataandtestdatagetthefollowingknowledge:(1)Throughtheanalysisoflogginganddrillingdatacompilation,namedNo.0,No.1,No.1上,No.2,No.3respectivelyoffiveoilshalelayersinstudyarea,andNo.1oilshaleismorethicker,widelydistributed.(2)Theresultthatoilshalecombinationloggingcurverecognitionis“3highand1low”whichnamelythehighresistivity(GR01),naturalgamma(NG01),highacoustictime(SON2),lowdensity(DENB)fromthecomparisonofwellloggingdatainthestudyarea.Last,thecorrelationofphysicalparametersofresistivity,naturalgammaandsoonbetweenoilcontentshowthattheirrelationshipiscloselyrelate,andhascertaingeophysicalsignificance.(3)Severalconclusionsbasedontheanalysisofindustrydataareasfollows:theoilshalehavehighashcontent,lowvolatile,lowcalorificvalueand4-7%oilcontent(middlegrade)inthestudyarea,andthekerogentypeisⅠtypeandⅡ1type,andgivenprioritytoⅡ1type.(4)Estimatedoilshaleresourcesthatoilcontent≥4%is127.36milliontonsaccordingtothegeneralindustrialindex(see"mineralresourcesindustrymanual"),andtheamountofcontrolledeconomicresources(332)is8.3milliontons,concludedeconomicresources(333)is119million60thousandtons.Throughthisstudy,findouttheregionalstructure,physicalcharacteristics,distribution,andestimatetheresourcethatprovidereliablebasisforfurtherexplorationanddevelopmenoftheoilshaleinTongchuanmaquanarea.Keywords:oilshaleloggingparametersoilcontentnaturalgammaresourceIII 目录第一章绪论............................................................................................................................11.1选题目的及意义...........................................................................................................11.2国内外研究现状............................................................................................................11.2.1国外研究现状.........................................................................................................11.2.2国内油页岩研究现状............................................................................................31.3研究区勘探情况...........................................................................................................41.4研究内容及技术路线....................................................................................................41.4.1研究内容：............................................................................................................41.4.2采取的技术路线：................................................................................................51.5论文工作量...................................................................................................................5第二章地质概况....................................................................................................................72.1区域地质概况...............................................................................................................72.1.1区域构造特征........................................................................................................72.1.2区域地层发育情况................................................................................................82.1.3区域油页岩地层....................................................................................................92.1.4古气候对油页岩形成的作用..........................................................................................92.2研究区交通位置...........................................................................................................92.3研究区地质概况.........................................................................................................102.3.1地层发育情况......................................................................................................102.3.2研究区构造特征..................................................................................................122.3.3研究区油页岩特征..............................................................................................122.3.4研究区油页岩成因类型......................................................................................132.3.5沉积相对油页岩的控制作用..............................................................................13第三章油页岩地球物理测井分析......................................................................................143.1测井仪器及技术参数.................................................................................................143.1.1使用仪器..............................................................................................................143.1.2技术参数..............................................................................................................143.2测井资料预处理.........................................................................................................143.2.1测井曲线的深度校正..........................................................................................143.2.2曲线的环境影响校正..........................................................................................143.3利用测井资料划分钻孔剖面岩性.............................................................................153.4利用测井曲线特征划分地层.....................................................................................173.5油页岩的物性参数分析.............................................................................................173.5.1电阻率测井..........................................................................................................18IV 3.5.2自然伽马测井......................................................................................................193.5.3声速测井..............................................................................................................203.5.4密度测井..............................................................................................................213.5.5自然电位测井......................................................................................................223.6物性参数与含油率分析研究.....................................................................................223.6.1含油率与电阻率关系..........................................................................................223.6.2含油率与自然伽马关系......................................................................................223.6.3含油率与声波时差关系......................................................................................223.6.4含油率与密度关系..............................................................................................22第四章油页岩特征................................................................................................................244.1油页岩物理特征.........................................................................................................244.2油页岩有机质类型.....................................................................................................244.2.1油页岩有机质分析..............................................................................................244.2.2研究区油页岩干酪显微组分（Maceral）.........................................................254.3油页岩的工业分析.....................................................................................................284.3.1固定碳(FCd).........................................................................................................284.3.2水分(Mad)............................................................................................................294.3.3灰分(Ad)...............................................................................................................294.3.4挥发分(Vdaf)........................................................................................................304.4油页岩铝甑分析.........................................................................................................314.4.1油页岩含油率......................................................................................................314.42油页岩半焦含量...................................................................................................324.5油页岩矿层发热量.....................................................................................................334.6油页岩含油率与其它参数关系分析.........................................................................34第五章油页岩分布规律......................................................................................................365.1油页岩对比.................................................................................................................365.1.1油页岩自身特征对比..........................................................................................365.1.2层间距对比..........................................................................................................365.1.3测井曲线组合形态对比......................................................................................365.14底板标高追索法...................................................................................................375.2油页岩埋藏特征.........................................................................................................375.3油页岩分布规律.........................................................................................................37上5.3.21号油页岩的分布..............................................................................................385.3.31号油页岩............................................................................................................395.3.42号油页岩............................................................................................................41V 5.3.53号油页岩............................................................................................................415.4油页岩的风化.............................................................................................................42第六章资源量估算..............................................................................................................436.1资源量估算范围及工业指标.....................................................................................436.1.1资源量估算的油页岩矿层及范围......................................................................436.1.2露采区的估算面积及标高..................................................................................436.2工业指标.....................................................................................................................436.2.1最低品位..............................................................................................................436.2.2开采技术条件......................................................................................................436.3资源量估算方法.........................................................................................................436.3.1主要依据..............................................................................................................436.3.2资源量估算公式的选择......................................................................................446.3.3剥离量的估算......................................................................................................446.4资源量估算参数的确定.............................................................................................446.4.1剖面面积..............................................................................................................446.4.2边界的确定..........................................................................................................456.5块段划分.....................................................................................................................456.6资源量估算结果.........................................................................................................456.6.1剥采比的估算结果..............................................................................................456.6.2研究区资源量估算结果......................................................................................466.6.3首采区资源量估算结果......................................................................................46结论........................................................................................................................................48致谢........................................................................................................................................49参考文献..................................................................................................................................50附录........................................................................................................................................52VI 第一章绪论1.1选题目的及意义油页岩属于非常规油气资源，以资源丰富和开发利用的可行性而被列为21世纪重要[1-3]的很现实的替代能源。油页岩主要成分是有机质、矿物质和水分，其中有机质质量分数约10%-50%，可用来干馏、燃烧发电，副产品广泛应用于石油、电力、医药、建筑、农业和环境保护等领域，具有广阔的社会效益和经济效益。本文主要研究铜川地马泉地区三叠系铜川组油页岩。马泉地区位于鄂尔多斯盆地东南部，油页岩分布广，埋藏较浅。主要通过对铜川组油页岩的测井资料、地质资料、实验室测试资料等相关资料进行处理分析，评述油页岩地球物理特征及埋深、厚度、结构；通过连井剖面对比查明该区构造形态和油页岩展布规律以及分布、稳定性等；对研究区油页岩物性参数、实验测试等数据进行分析研究，评价油页岩特征；最后进行资源量估算，为研究开发油页岩提供建议与意见。1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状油页岩作为一种燃料来使用，可以追溯到17世纪，瑞典最早于1637年使用油页岩作为燃料，从法国1838年开始发展油页岩工业至今油页岩的开发利用已有近200年的历[4]史。但是油页岩的定义至今没有统一。目前，国外常用的是Dyni（2003）的定义：油页岩是一种细粒沉积岩，其中包含大量有机物，通过粉碎、蒸馏工艺可以提炼出大量的[5]石油天然气。据统计，2000年全球开采的油页岩中有69%用于发电和供暖，25%用于提炼高收益的页岩油及相关产品，6%用于生产水泥以及其他用途。不同国家对油页岩的用途不同。在爱沙尼亚，油页岩主要用来发电和提炼页岩油；在巴西，油页岩主要用作运输燃料；在德国，油页岩主要用于制造水泥和建筑材料；在澳大利亚，油页岩主要用于提炼页岩油和用作燃料；在俄罗斯和以色列，油页岩主要用于发电。世界油页岩沉积时代跨越大，古生界、中生界、新生界各个时代地层中均有分布。油页岩资源在世界许多地区都有分布，但分布不均匀，主要分布于美国、俄罗斯、加拿大、中国、扎伊尔、巴西、爱沙尼亚、澳大利亚等国家（表2-1），其中，美国、俄[4]罗斯和巴西三个国家的油页岩资源量就占了整个世界页岩油资源量的86%。作为一种重要的非常规能源，油页岩储量巨大。据不完全统计，世界油页岩资源量约有10万亿吨，比煤炭资源量多40%。折算成页岩油约5000亿吨，超过全球石油资源[6-7]量(约2700亿吨)的2倍。目前世界上油页岩干馏生产页岩油的国家只有中国、爱沙尼4[8]亚和巴西，2015年共生产页岩油约151×10t。1 表1-2世界主要国家油页岩换算成页岩油的储量表国家资源/亿t评估日期/年美国3035.662003俄罗斯387.702002巴西117.341994加拿大63.001997澳大利亚45.311999中国27.002005爱沙尼亚24.942000法国10.02197意大利14.312000约旦52.331999美国拥有世界上最丰富的油页岩资源，主要集中在绿河地区。今年，在内华达州东北部的湖相沉积盆地中发现了油页岩，含油率为1%～4%，干酪根类型主要为I型和III[9]型。美国国会于2005年通过了发展非常规能源的法案，鼓励企业进行油页岩干馏炼[8]油的研究与开发，为油页岩产业发展提供政策支持。美国至今仍无油页岩干馏炼油的工业生产，但有多家机构在进行油页岩地下或地上干馏炼油的现场开发和基础研究。爱沙尼亚油页岩资源较为丰富，具有八十多年的开采和使用历史，开采、提炼和环[10]保技术世界一流。目前已累计开采约10亿吨，剩余可采储量约16亿吨。爱沙尼亚爱耐菲特公司(Enefit)是世界上最大的用油页岩燃烧的发电公司，总发电能力达2360MW，4供应爱沙尼亚国家90%的电力需求。该国目前年开采油页岩约1800×10t，主要用于发[11-13]电，其次为干馏炼油，少量用于制水泥。俄罗斯政府也针对页岩油勘探开发出台扶持政策，根据地区和储量不同，为页岩油开发提供矿产开采税减免优惠，其中巴热诺夫页岩区将享受零税率，其他页岩区可获得20%～80%的减税优惠。俄罗斯的页岩油资源丰富且已开展一些研究，但勘探开发还面临一系列挑战，包括自然环境较恶劣、油藏连续性较差、开发成本高和技术因素限制等。迄今为止，俄罗斯页岩钻井试验还仅仅停留在科学探索过程中，目的是寻找合适的开采[14-15]技术。[16]约旦油页岩品位比较高，含油率平均约10%，折算成页岩油约60亿吨。该国目前已经与多家公司签订了协议，努力开发利用国内油页岩资源，对油页岩资源开展评价研究工作。委托壳牌公司对埋藏较深的油页岩进行地下干馏的中试实验研究，计划与中国利用拉琼油页岩、爱沙尼亚Enefit公司利用阿特拉特油页岩合作，建设油页岩燃烧产汽发电站。另外，许多国家也正在对油页岩进行勘探开发与合作。2 1.2.2国内油页岩研究现状[17]在国内，广为接受的是刘招君等对油页岩的定义：油页岩(又称油母页岩)是一种高灰分的固体可燃有机矿产，低温干馏可获得页岩油，含油率>3.5%，有机质含量较高，主要为腐泥质、腐殖腐泥型和腐泥腐殖型，其发热量一般≥4.19kJ/g。我国油页岩主要用于提炼页岩油和用作燃料，作为附加品，油页岩干馏和燃烧后的页岩灰主要用于生产水泥、砖等建筑材料。[18]我国油页岩分布广泛，资源较丰富，以陆相沉积为主，主要赋存于中新生界。其中94%的资源分布在松辽、鄂尔多斯、伦坡拉、准噶尔、羌塘、茂名、柴达木等7个盆8地中。鄂尔多斯盆地油页岩资源量巨大，预测的、内蕴经济的资源量(334)30848×10t。鄂尔多斯盆地中晚三叠世形成，主要是南侧印支运动推挤作用的结果，其中的油页岩也[20-21]是鄂尔多斯盆地超大型油田的主要生油岩。中国开发利用油页岩已有70年的历史，20世纪50年代，我国对油页岩资源投入了较多的普查、勘探力量。进入20世纪60年代，随着我国大庆油田的发现和开发，油页岩工业逐渐萎缩，投入的勘探力量逐步减少。60年代后，由于国家给予扶持政策，每年亏损的处理加工油页岩，油页岩工业一直没有停止。20世纪90年代，由于石油资源不断减少，油页岩迎来新的春天，油页岩工业进入快速发展时期。进入21世纪以后，我国对能源的需求越来越大，国家开始高度重视油页岩的勘探开发工作，由国土资源部带头对我国油页岩资源情况进行了调查研究。2003年10月至2007年6月，国土资源部、国家发展和改革委员会、财政部联合组织开展了新一轮全国油气资源评价工作。对全国80个油页岩矿区进行了评价。成果表明我国油页岩资源潜力可观，有望成为石油的重要补充。中国页岩油产量逐年增加，2012年页岩油产量约70万吨，2013年75万吨，2014[8]年达到80万吨（约1.54万桶/天），产油量居世界第一位。预计2030年页岩油产量8[4]达到2000×10t。4中国在2015年有11座页岩油厂，共生产页岩油约83×10t，其中以抚顺矿业集团的4[9]页岩油年产量最高达40×10t。2015年，吉林大学进行了多项油页岩地下干馏的研究，研究了亚临界状态的水萃取油页岩过程中渗透性能的变化，并建立了相应的模拟模型，[22]采用THM联合数据模型进行程序计算；山东科技大学对中国东部地区黄县的早第三纪的煤和油页岩进行了研究；东北电力大学研究了如何回收油页岩污泥中的油，考察了[23]用溶剂抽提和表面活性剂洗涤两种方法；东北电力大学与神华电力公司合作，利用热[24]天平研究了桦甸油页岩和玉米秆混合燃烧的反应机理等。[36]目前，我国油页岩的勘探程度较低，开发利用尚不普遍。然而，油页岩作为能源体系中的一股新生替代力量，正处于技术快速发展和产业化成长阶段，发展油页岩矿产的开发与利用，以补充能源资源的不足，不仅有良好的经济效益，而且具有重大战略意义。3 1.3研究区勘探情况研究区解放以后进行过1:10万的地质、水文地质填图工作。20世纪60年代苏联专家在该区对油页岩进行踏勘工作，估计油页岩平均厚度27m。1959年2月陕西省石油工业局勘测院渭北队提交了“铜川北部油页岩普查初勘报告”。对铜川地区油页岩有了初步认识。2006年，中国石油勘探开发研究院西北分院对包括铜川、彬县含矿区在内的西北地区油页岩进行了资源调查和评价。2006年8月20日~2006年12月20日，陕西省煤田地质局一九四队在铜川市印台区金锁镇何家坊村北部进行了铜川市何家坊油页岩研究地质工作，获得资源量为4236万吨，编制了《铜川市何家坊油页岩研究地质资料》。2009年3月，陕西省煤田地质局一九四队编制了《铜川市宜君县棋盘镇马庄油页岩资源储量核实报告》，获得保有资源量为22756万吨，其中控制的内蕴经济资源量（332）1205万吨，推断的内蕴经济资源量（333）14342万吨，预测的资源量（334？）7209万吨。2010年10月20日至2011年1月20日，陕西省煤田地质局一九四队在马庄油页岩矿区进行了油页岩详查工作，获得资源量为25844万吨，编制了《陕西省铜川市宜君县棋盘镇马庄油页岩研究区详查地质资料》。2012年6月10日至2012年9月13日，陕西省煤田地质局一九四队在马庄油页岩矿区进行了勘探工作获得资源量为20238万吨。编制了《陕西省铜川市宜君县棋盘镇马庄油页岩勘探地质报告》。2014年3月20日至2014年7月21日陕西省煤田地质局一九四队在马庄油页岩矿区进行了首采区补充勘探工作，编制了《陕西省铜川市宜君县棋盘镇马庄油页岩补充勘探地质报告》。1号油页岩的含油率变化在3.4~6.1%之间，平均含油率5.07%。2009年～2014年陕西省地质矿产研究开发局区域地质矿产研究院承担实施了“陕西1省彬县-旬邑地区三叠系延长组（T3y2）油页岩资源调查”项目，该项目自2009年至2014经两次延续，共提交预测的油页岩资源量153.43亿吨，折合页岩油9.18亿吨。调查区范围在马庄油页岩矿的西部。2009年10月27日陕西省国土资源厅以陕地勘金字[2009]26号文下达了“陕西省铜川-黄陵地区三叠纪油页岩远景调查”项目任务书，该项目是陕西省地质研究基金（周转金）矿产研究项目，项目承担单位与研究单位为陕西省地矿局地质调查院（原陕西省地质调查院），调查区面积2733平方千米，全区共获油页岩资源量（332+333+334?）155.54亿吨，折合页岩油资源量8.802亿吨，调查区范围包括马泉油页岩研究区。1.4研究内容及技术路线1.4.1研究内容：（1）对测井资料进行分析，了解该区的油页岩测井响应特征及物性参数分布状况；（2）野外地质、试验测试资料分析油页岩特征；4 （3）通过对比查明油页岩的分布规律；（4）估算油页岩资源量；1.4.2采取的技术路线：本文首先收集整理研究区地质、钻探、测井等资料，对油页岩进行定性定量分析。应用专业软件Logdrow对各测井资料进行处理解释，确定适用于该区的解释模型、解释方法，确定油页岩识别的测井响应特征，得到油页岩地球物理特征。分析野外地质数据、试验测试数据了解油页岩物理特征及化学工艺特征等。通过剖面对比分析，了解区域构造特征及油页岩的空间分布规律，并估算资源量。技术路线如下图所示：基础资料收集与整理测井资料处理解释地质资料分析实验测试数据分析油页岩地球物理特征油页岩物理特征油页岩工业特征油页岩分布规律估算油页岩资源量图1-1技术路线流程图1.5论文工作量及成果a.收集研究区28口井钻探资料、测井资料及127组化验分析资料。b.通过观察野外露头及岩心录井资料，了解油页岩物理特征。c.对收集的测井资料进行处理解释,划分岩性剖面。将各井测井岩性剖面及曲线首尾相接进行对比，了解油页岩特征。该区油页岩具有“三高一低”的测井曲线特征，能够有效的定性识别定量划分。了解研究区油页岩地球物理测井响应特征，及对应物性参数分布规律。d.对研究区油页岩化验测试资料进行分析，了解油页岩有机质组成、化学工艺等特征。该区油页岩干酪根类型为Ⅰ腐泥型和Ⅱ1腐殖腐泥型，以Ⅱ1腐泥型为主；其灰分含量高，低挥发分，高硫，高磷，特低氯，四级含砷，特低发热量，弱结渣-中等结渣的低5 品级油页岩。e.计算研究区油页岩资源量。通过对研究区含油率大于4%的油页岩资源量进行估算，共获得资源量12736万吨。f.文字报告一份，约3万字。g.多媒体报告一份。6 第二章地质概况2.1区域地质概况2.1.1区域构造特征鄂尔多斯盆地发育于鄂尔多斯台地之上，属于华北地台的一部分。鄂尔多斯盆地是一个整体升降、坳陷迁移、构造简单的大型多旋回克拉通盆地，基底为太古宇、古元古代变质岩结晶基底，中生代、新生代盆地叠加在古生代盆地之上的叠合盆地（赵重远，[25]1990；田在艺等，1996）。古元古代的吕梁运动标志着华北地台基底演化阶段的结束，太古宙和古元古代古老变质岩构成了该稳定克拉通基底岩系。寒武纪时期，华北台地作为统一的整体受到来自南部的秦、祁海槽海水的广泛海侵，进入稳定盖层沉积阶段。古生代时华北地台大致经历了早古生代的陆表海演化及晚古生代的陆盆演化两大发展阶段。早古生代，华北地台的陆表海基本表现为南部为洋的宽广陆架，在此陆架上沉积了以碳酸盐为主的寒武系和中、下奥陶统。加里东运动影响，晚奥陶世至石炭世华北地区全面抬升，遭受侵蚀，沉积中断。晚石炭时再度发生海侵，开始了陆盆演化阶段。自中二叠世早石盒子期开始，海水完全退出。此后进入了中、下三叠世陆相沉积的发展时期。晚三叠世时期，盆地发生了较明显的变化。晚三叠世时，扬子板块与华北板块最终碰撞，而后华北台地又受欧亚板块及库拉-太平洋南北向左行剪切挤压应力作用的影响，使得该陆块隆起。印支运动一定程度上使得鄂尔多斯台地抬升，形成了研究区丘陵地貌，在早侏罗世发育了大型河流相沉积。中晚侏罗纪世时，燕山运动又使盆地西部受到挤压形成盆地西缘逆冲断裂带，将盆地西部界线向东推移到了该逆冲断裂带以东。而盆地东部此时也逐渐抬升，在此背景下，晋西南隆起带也已升起形成。盆地现今的构造格局总体形态为一东翼宽缓、西翼陡窄的不对称的南北向矩形盆地。盆地边缘断裂褶皱较发育，而盆地内部构造相对简单，地层平缓。盆地内无二级构造，以鼻状褶曲三级构造为主，很少见幅度较大、圈闭较好的背斜构造发育。根据盆地现今构造形态、结合盆地演化史，鄂尔多斯盆地可划分出伊盟隆起、渭北隆起、晋西挠褶带、伊陕斜坡、天环坳陷及西缘逆冲构造带6个一级构造单元（见图2-1）。陕北斜坡是目前研究时间最长、认识比较清楚的一个一级构造单元。由于它的存在，盆地内同一个时期的地层（同一套储层），在西部埋藏深度大，东部埋藏浅。其构造简单，o地层平缓，一般倾角不足10。7 图2-1鄂尔多斯盆地构造及研究区位置图2.1.2区域地层发育情况鄂尔多斯盆地是我国第二大盆地，不仅蕴藏巨量的油气资源、煤、煤层气、铀矿及地下水资源，而且蕴藏着丰富的油页岩资源。该盆地具有基底和盖层二元结构，地层发育齐全。沉积盖层有长城系、蓟县系、震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、新近系、第四系等，总厚5000-10000m。主要油气产层是上古生界的三叠系、侏罗系以及下古生界的奥陶系。其中，中、新元古界及下古界为海相碳酸盐岩地层、上古生界-中生界为滨海相、海陆交互相及陆相碎屑岩地层。区域地层出露由新到老依次为第四系，三叠系上统延长群瓦窑堡组、永坪组、胡家村组，三叠系中统铜川组（见表2-1区域地层简表）。8 表2-1区域地层简表厚度界系统组简述（m）全0-10浅黄、灰黄、杂色砂土、粉砂、细砂、砾石等新第新统生四更马兰组分布广泛，下部浅灰褐色亚粘土，上部浅黄色含粉界系0-100新统离石组砂质黄土。灰色，灰绿色，黄绿色泥岩、泥质粉砂岩、细粒砂瓦堡组150左右岩及煤层组成，泥岩、细粒砂岩呈互层状。永坪组100左右灰色、黄绿色厚层状细粒砂岩、粉砂岩及泥岩。上统下部为灰黄、灰绿色泥岩、黑色泥岩油页岩等，中中三胡家村组540左右部以灰绿、黄绿色厚层或块状中细砂岩为主，上部生叠为黄绿色砂岩、泥岩、砂质泥岩等。界系上段：以灰黑、灰绿色页岩、油页岩、泥质粉砂岩300左右和粉砂质泥岩。中统铜川组下段：以灰绿、淡红、灰色块状中粗粒砂岩为主，270左右夹薄层砂质泥岩、粉砂岩、泥岩、炭质泥岩和煤线。2.1.3区域油页岩地层鄂尔多斯盆地含油页岩地层为上三叠统延长组和侏罗系延安组、安定组，其中上三叠统延长组鄂尔多斯盆地内陆湖盆形成后的第一套生储油岩系，也是油页岩发育的主要[26-27]层系。晚三叠世进入了大陆内陆差异沉积盆地的形成和发展时期，发育了完整的河流~湖泊相碎屑岩沉积体系，沉积厚度大，是鄂尔多斯盆地主要油页岩发育阶段，盆地油页岩分布很广，存在于延安、子长、彬县、铜川等地，主要赋存于三叠系延长中上统地层中，层数较多，且多见于沉积盆地的中心地带，矿层的特点是厚度大，倾角平缓且很稳定。陕北及渭北地区的油页岩主要赋存于中生界上三叠统胡家村、铜川组、瓦窑堡组等地层。其中，铜川组上部地层厚度300m左右，含多层油页岩。2.1.4古气候对油页岩形成的作用古气候对于油页岩的形成具有重要的作用。温暖潮湿、亚热带气候的古气候条件有利于植物茂盛成长，为油页岩的生成提供了大量的有机物质基础。在湖底，茂盛的水生生物耗氧量增加形成的相对缺氧的环境，有利于有机质的形成和保存。同时生物的有机作用和新陈代谢为油页岩的形成提供了适合的酸碱度和盐度。2.2研究区交通位置马泉距210国道哭泉镇14公里，距棋盘镇4公里，距铜川市50公里，距西安市140公里，研究区乡镇间有沥青公路相通，村镇简易公路四通八达，交通较为方便。2研究区油页岩研究区面积约10.51km，位于陕西省铜川市宜君县东南14公里处的棋盘镇马泉头村，行政区划属铜川市宜君县棋盘镇、云梦乡及铜川市印台区阿庄镇管辖。属黄土高原南部黄土残塬丘陵区，地形东高西低。最高点在马泉头村与南梁上之间，高程1464.0m，西北部小棋盘为最低点，高程1211.00米，相对最大高程差253米（见下图9 2-2）。图2-2研究区交通位置图2.3研究区地质概况2.3.1地层发育情况研究区处于鄂尔多斯盆地陕北斜坡东南部即铜川煤矿区北部，据钻孔揭露及地表出露，本区地层由新到老依次为第四系、三叠系中统铜川组(图2-3)。10 图2-3地层综合柱状图a第四系松散层（Q4、Q2l、Q3m）主要分布于残塬、坡地及沟谷中，厚度0~12.10m，平均厚4.33m，上部为马兰黄土，以灰黄色亚沙土、亚粘土及钙质结核组成，具大孔隙结构，垂直裂隙发育；下部为离石11 黄土，以棕红色亚粘土，夹数层古土壤层；在河谷地带，为第四系冲洪积层，厚度0~1.80m，岩性为再生黄土、沙、沙砾石层组成。与下伏地层不整合接触。b三叠系中统铜川组（T2t）主要出露于沟谷、半坡地带，钻孔中未见底，揭露厚度26.10~194.86m,平均97.70m。岩性以灰色粉砂岩、细粒砂岩、中粒砂岩为主，夹数层黑灰色、棕黑色油页岩。油页岩在地表出露最大厚度27.80m左右,据钻孔揭露最厚达47.65m。2.3.2研究区构造特征研究区位于鄂尔多斯盆地的东南部即铜川矿区之北部，属陕北斜坡地带，总体属倾向西北的单斜构造，地层平缓，倾角3-9°，在研究区部西两公里处发育有近东西向的云蒙山逆断层，研究区南部发育有近东西向的杜康沟逆断层及东西向、北东向的小断层及褶皱，未发现岩浆岩，构造属简单类（见图2-4）。图2-4矿区构造纲要图2.3.3研究区油页岩特征研究区位于铜川北部，油页岩的具体层位为铜川组上部，全组分为上、下两段，下段以黄绿色与灰绿色砂岩为主，夹薄层粉砂岩；上段为黑色及灰绿色页岩、油页岩、泥质粉砂岩和粉砂质泥岩。该组岩性在鄂尔多斯西缘分区较粗，下段多出现粗砂岩及砂砾12 [28]岩；上段为细砂岩和泥岩等。中部厚158~734m，向西南变细增厚。2.3.4研究区油页岩成因类型宜君县马泉油页岩成因类型为湖相油页岩，形成于深湖—半深湖的沉积环境中，具有厚度较大，分布范围广，含油率较高的特点。主要出露于研究区沟谷及半山腰，为棕黑色、灰黑色粉砂质泥岩或页岩，具垂直节理，裂隙被方解石、黄铁矿薄膜充填，易风化为薄层状，夹数层灰黑色粉砂岩及细砂岩，据钻孔揭露厚度26.10~194.86m，平均106.33m，本区共见油页岩5层，根据地球物理、地质分布规律等特征自上而下依次编号上为0、1、1、2、3号油页岩。2.3.5沉积相对油页岩的控制作用三叠系延长组长7期是鄂尔多斯中生界盆地发育的鼎盛时期，盆地南部表现为大面[29-31]积的深湖一半深湖相沉积。铜川组油页岩位于延长组第二段(T3y2)，属长7油层组（也称为张家滩页岩、油页岩，以下称为铜川组），是湖盆发育的鼎盛时期，也是形成油页岩矿床主要时期，该时期湖盆面积最大，基本覆盖了整个盆地（见图2-5）。其分布明显受沉积相控制。3图2-5铜川地区延长组长7期沉积相图（李玉宏，2012）13 第三章油页岩地球物理测井分析3.1测井仪器及技术参数3.1.1使用仪器研究区油页岩测井仪器采用河北力时力拓地质仪器有限公司生产的KH-3S型数字测井仪，为国内专业厂家生产的定型产品。仪器在使用前均按照产品说明书及规范要求进行了校验及刻度。刻度、校验资料质量可靠。经校验仪器性能可靠、工作状态稳定，达到规范要求。3.1.2技术参数本区测井方法及参数的选择，经过对邻区马庄油页岩测井资料以及本区普查阶段测井资料的分析总结，确定了本次最佳的测井方法，各方法参数如下：a电测井：自然电位（SLFP），三侧向电阻率（GR01）；b放射性测井：自然伽马（NG01），长、短源距伽马伽马(密度)（DENB）；c工程测井：井径（CAL1）、井斜（JX）；d声波测井：声波时差(单收、双收)（SON2）；3.2测井资料预处理测井数据预处理是测井解释与数据处理的一项基本工作，它是保证测井解释与数据处理结果精度的重要前提。测井数据预处理主要包括模拟曲线数字化、测井曲线深度校正、环境影响校正和测井曲线标准化。测井曲线深度与幅度的准确性是保证测井解释结构可靠的前提。在用计算机对测井数据作定量计算之前，必须对原始测井数据进行预处理。通过各种校正与处理，尽可能地消除各种随机干扰和非地层因素的影响，使校正后的同一口井的测井曲线均有准确的深度值与深度对应关系，尽可能真实地反映地层及其孔隙流体的性质。3.2.1测井曲线的深度校正在测井过程中，由于井眼、各种下井仪器的重量及几何形状等主客观条件的影响，使得同一口井的各条曲线之间产生不同的深度错动，为了满足数据处理对深度的严格要求，需要使其各曲线之间有完全一致的深度对应关系。测井曲线深度校正主要包括同一[33]口井各条曲线的深度校正与对齐，以及斜井的垂直深度校正。研究区的深度校正采用人工相关对比方法。由于油页岩在测井曲线上表现为“三高一低”（即高电阻率（GR01）、高自然伽马（NG01）、高声波时差（SON2）、低密度（DENB））的组合特征，因此选择总想分辨率高、特征标志明显的自然伽马曲线（NG01）作为基准曲线进行各曲线深度校正。应用处理解释软件CLogProV2.0，按照解释的油页岩目的层段确定其他测井曲线相对于基准曲线的移动量，再用手工或计算机软件实施深度移动。3.2.2曲线的环境影响校正在测井过程中，每种测井曲线都不可避免地要受到以井眼和钻井液为主体产生的各14 种环境因素的影响，这些非地层因素的环境影响是对所探测地层信息的一种干扰和歪曲。曲线环境影响校正包括消除井眼的影响、钻井液的影响、围岩的影响。在测井解释剖面上，由于受扩径影响，自然伽马测井值不准确，因此，必须要进行校正消除孔径的影响。校正前后对比见图3-1。图3-1MX3-4号孔用井径校正自然伽马曲线示意图3.3利用测井资料划分钻孔剖面岩性地球物理测井是通过对岩石物性组合规律的研究，划分地层岩性，并解决其它相关的地质问题，因此，研究岩石的物性组合规律是地球物理测井的基础。15 研究各岩层的主要物性反映特征如下表：表3-1岩层的主要物性反映特征参岩数电阻率密度自然伽马声波时差性中-细砂岩中～中高中～中高中～中低中～中低粉砂岩中低中低中高中油页岩高中低极高高油页岩层在测井曲线上表现为中高三侧向电阻率、高自然伽马、高声波时差、低密度的“三高一低”的物性特点，与围岩区别明显。砂岩的物性特征为“二高二低一负”即：高电阻率、高密度、低自然伽马、负自然电位、低声波时差。本次利用三侧向电阻率、自然伽马、密度、声波时差四种测井参数组合特征，依照表3-2、表3-3油页岩及岩层解释原则，对全区28口钻孔的地质剖面利用各测井曲线做定性定量解释，其解释结果与地质鉴定结果基本吻合，成果可靠，处理解释成果见图3-2、3-3。表3-2测井曲线对岩性的解释原则、解释点测井参数自然伽马曲线、密度曲线电阻率曲线岩层厚度声波时差曲线>1米岩层根部拐点处幅值中点从根部向顶部移动，岩层越薄，距顶点从根部向顶部移动，最多可延至幅值<1米岩层越近，最多可延至幅值2/5处1/3处表3-3测井曲线对油页岩的解释原则、解释点测井参数油页岩厚度解释点曲线特征<1.0最大幅值顶部的1/3处曲线呈中高异常三侧向电阻率>1.0在曲线根部拐点处阻值高，异常大<1.0最小幅值顶部的1/3处尖峰状，低异常密度>1.0在幅值的1/2处曲线呈低凹箱形<1.0最大幅值顶部的1/3处呈尖峰状，高异常，值最高自然伽马>1.0在幅值的1/2处曲线凸起，值高<1.0最大幅值顶部的1/3处呈尖峰状，高异常声波时差>1.0在幅值的1/2处曲线凸起，值高16 3.4利用测井曲线特征划分地层研究区地层简单，上覆更新统马兰组（Q3m），下面为三叠系中统铜川组（T2t）。利用测井曲线特征对第四系上更新统马兰组（Q3m）与三叠系中统铜川组（T2t）地层界线进行划分（见图3-2）。图3-2地层界线的划分黄土层在研究研究区分布较广泛，厚度较小，自然伽马曲线低于下伏地层；密度曲线同样低于下伏地层，两曲线在地层界面处呈明显台阶状。3.5油页岩的物性参数分析油页岩在研究区分布广泛，其层位、厚度变化较大。依据地质野外资料与测井资料的对比，确定铜川马泉地区油页岩具有“三高一低”的测井响应特征，即高自然伽马、高17 电阻率、高声波时差、低密度的特征（见图3-2）。通过测井数据及曲线可以看出，油页岩在岩性剖面上，异常特征明显，易于识别。图3-3三叠系中统铜川组油页岩测井曲线特征图3.5.1电阻率测井由于油页岩是腐植质掺入粉砂、泥质等矿物杂质形成的，所以电性特征与其腐植质含量以及粉砂岩和粉砂质泥岩的多少关系密切，一般地腐植质含量愈高电阻率愈大，因此油页岩的电性特征是衡量油页岩品质的一个重要标志。该研究区应用三侧向电阻率，油页岩三侧向电阻率上为高值，曲线呈锯齿状，起伏较大。将研究区油页岩对应三侧向电阻率值进行统计分析得到，其电阻率值主频段分布在200-500Ω.m之间，相对于围岩为高值反应，见图3-2。18 90120.00%80100.00%706080.00%5060.00%40频数（个）3040.00%2020.00%1000.00%1002003004005006007008009001000三侧向电阻率（Ω.m）图3-4研究区油页岩电阻率频率分布直方图3.5.2自然伽马测井自然界的岩石和矿石均不同程度地具有一定的放射性，岩石的放射性主要取决于岩石所含的放射性核素铀、钍、钾的含量。据实验和统计，沉积岩的放射性强度一般有以下变化规律：（1）随泥质含量的增加而增加；（2）随有机物含量的增加而增加；（3）随着钾盐和某些放射性矿物的增加而增加。对本区油页岩层放射性进行统计。铜川组自然伽马基值约为60API，油页岩层上天然放射性平均值基本分布在150-350API之间，超出天然放射性基值强度3-5倍。其中，最大值为1090.63API（MX0-1号钻孔），深度为41.15-41.70米，厚度为0.55米，超出此地区基值20多倍。研究区油页岩自然伽马值分布直方图见3-5。70120.00%60100.00%5080.00%4060.00%30频数（个）40.00%201020.00%00.00%100150200250300350400450500550600自然伽马（API）图3-5a研究区油页岩自然伽马值频率分布直方图19 由于油页岩层上自然伽马值普遍偏高，因此对样品测试数据中灰分含量与自然伽马值进行分析。由图3-5a可见，油页岩自然伽马值随灰分含量的增高不断增大，两者之间具有一定的正相关关系。y=0.1251x+2.7935142R=0.4096121086灰分含量（%）420010203040506070铀含量（μg/g）图3-5b油页岩灰分与铀含量关系3.5.3声速测井声速测井（也称声波时差测井）是测量声波在地层中传播速度的测井方法。声波在岩石中的传播速度与岩石的性质、孔隙度以及孔隙中充填的流体性质等因素有关。研究声波在岩石中的传播速度或传播时间，就可以确定岩石的孔隙度、判断岩性和孔隙流体性质。油页岩属于高灰分致密层状可燃有机岩，其岩石的层理明显，在声波时差曲线上表现为较高值异常，曲线波动幅度较大。由于有机质的声波时差(570μs/m)大于岩石骨架声波时差，随着有机质含量增高就会造成地层声波时差增加，所以富含有机质且具层理的油页岩的声波时差反映为高异常。20 100120.00%90100.00%807080.00%605060.00%频数（个）4040.00%302020.00%1000.00%100200300400500600700800900其他声波时差（μs/m）图3-6油页岩声波时差频率分布直方图3.5.4密度测井密度测井属于放射性测井。它测量的是伽马源放出的伽马射线与周围物质相互作用之后所产生的散射伽马射线强度，而该强度与岩石的体积密度有关。由于有机质的密度33较小，接近于1g/cm，而粘土质矿物的骨架密度约2.7g/cm，因此，当有机质取代岩石骨架时，就会使岩石的密度减小，即密度值随有机质含量的增大而降低。研究区油页岩密度为中低值，曲线略低于砂岩幅值，变化较大，平均值约为32.02g/cm。由图3-4油页岩密度分布直方图可以看到，该研究区油页岩密度值主要分布范围为32.00~2.40g/cm。70100.00%90.00%6080.00%5070.00%60.00%4050.00%3040.00%频数（个）2030.00%20.00%1010.00%00.00%1.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.6密度（g/cm3）图3-7油页岩密度频率分布直方图21 3.5.5自然电位测井自然电位测井是测量井壁附近产生的电化学活动造成的自然电场，而该电场的分布决定于井孔剖面的岩层性质。自然电位曲线在渗透层处有明显的异常显示，可以划分和研究储集层。总之，通过对研究区油页岩测井曲综合分析研究，发现油页岩物性参数分布基本符合正态分布，其特征显着，应用测井技术可以将其有效的定性识别定量划分。3.6物性参数与含油率分析研究含油率是评价油页岩的关键参数之一，因此，对油页岩各物性参数与含油率进行相关性研究具有一定的意义。3.6.1含油率与电阻率关系将MP1-2井、MX5-1井油页岩电阻率与含油率关系图电阻率与实测含油率进行分析，可以看出，其两者之间具有较好的相关性，见图3-8（a）、3-8（b）。1.3287y=52.792x2R=0.5122700450.00y=57.225x-83.1182R=0.5698600400.00500350.00300.00400250.00300200.00200电阻率（Ω.M）电阻率值（Ω.m）150.00100100.00050.000.001.002.003.004.005.006.007.000.00含油率（%）2.003.004.005.006.007.008.00含油率（%）图3-8（a）MP1-2井含油率与电阻率关系图图3-8（b）MX5-1井含油率与电阻率关系图3.6.2含油率与自然伽马关系通过分析自然伽马与实测含油率之间的关系，发现存在一定的正相关关系（见图3-9（a）、3-9（b））。y=38.778x+169.96600.00y=51.182x+73.054450.00R2=0.50472550.00R=0.3588400.00500.00450.00350.00）400.00API350.00（300.00300.00自然伽马（API）250.00自然伽马250.00200.00200.00150.00150.00100.002.002.503.003.504.004.505.005.506.006.503.003.504.004.505.005.506.006.507.007.50含油率（%）含油率（%）3-9（a）MP1-2井含油率与自然伽马关系图图3-9（b）MX5-1井含油率与自然伽马关系图3.6.3含油率与声波时差关系通过以下两张油页岩含油率与声波时差关系的分析可得，随着油页岩含油率的增加，22 声波时差相应减小，两者呈一定的正相关关系。600.00y=30.133x+203.532y=17.649x+185.15R=0.4089340.002500.00R=0.2372320.00400.00300.00300.00280.00声速(μs/m)260.00200.00声波时差（μs/m）240.00100.00220.000.00200.000.001.002.003.004.005.006.007.002.002.503.003.504.004.505.005.506.006.507.00含油率（%）含油率（%）图3-10(a)MP1-2井油页岩含油率与声速关系图图3-10(b)MX3-2井油页岩含油率与声速关系图3.6.4含油率与密度关系通过放射性测井所得长、短源距伽马伽马，以及井径进行计算得到密度。利用研究区油页岩样本实验室测定密度值与测井计算密度值与进行比较，见下图3-3。通过下表可以看到，测井密度值与实验室测试密度值有较好的一致性，较为准确。由油页岩含油率与密度关系图电阻率与含油率图3-12（a）（b），可以看出，随着含油率的升高，密度值相应不断减小，油页岩两者之间具有良好负相关关系。2.802.602.402.20m2.00度(g/c1.80密1.601.401.201.00051015202530样本数测井密度值样本密度值图3-11油页岩密度测定值与测井值比较y=-0.133x+2.82492.802R=0.42782.82.602.6y=-0.0792x+2.665622.40R=0.51972.42.202.22.0021.801.8密度（g/cm3）密度（g/cm3）1.601.61.401.41.201.21.0010.001.002.003.004.005.006.007.008.002.002.503.003.504.004.505.005.506.006.50含油率（%）含油率（%）图3-12（a）MP1-2含油率与密度关系图图3-12（b）MP3-1含油率与密度关系图含油率是评价油页岩的重要参数，对研究区油页岩测井参数与含油率进行相关性分析研究发现，含油率与物性参数自然伽马、电阻率、密度、声波时差等关系较好，利用地球物理测组合井参数可以有效的识别划分油页岩层，利用其物性参数进行油页岩特征分析、含油率预测具有一定的价值意义，为油页岩的进一步勘探开发提供地球物理依据。23 第四章油页岩特征4.1油页岩物理特征研究区油页岩位于三叠系铜川组顶部，表面因受长期风化，出露于山坡、山梁者多呈灰黑色片状，层面上有锈色褐铁矿及淡黄色自然硫薄膜附着，呈棕黄色，出露于沟中者因流水冲刷多呈黑色薄层状。一般为巨厚层状矿床，常与灰黑色粉砂岩及细砂岩互层产出，与上、下部围岩界线分明。油页岩性柔而不脆，点之即燃，具沥青味，具油脂光泽，呈浅灰深-深褐色、灰黑色，纸片—薄板状，新鲜矿石则为乌黑色块状。其主要成分为硬质粘土类物质，含少量石英及长石细小碎屑，偶见肉红色水云母质粘土小颗粒及沥青质点。两组节理发育，多组成菱形，裂隙被方解石、黄铁矿薄膜充填，易风化为薄层状。4.2油页岩有机质类型油页岩属沉积岩的一种，其成因为沉积型矿床。油页岩是在湖泊、海洋和沼泽中，由低等植物、高等植物及动物碎片组成，即由藻类等植物遗体和少部分动物遗体，掺杂50%~80%的矿物质，并且在堆积之前常有高等植物组织，尤其是稳定组分的残体破碎成细小碎片混合沉积，在还原条件下经过成岩作用和煤化作用过程，转变为固体可燃有机[31-32]岩。4.2.1油页岩有机质分析干酪根一词最早（十九世纪初）是指Scoland的一种油页岩中不能萃取出的，而在干馏时能够形成油质的有机质。六十年代初随着晚期生油学说—干酪根热解生油理论出世以来，干酪根的定义基本明确下来。目前我们常用的定义：一切不溶于常用有机溶剂，也不溶于非氧化无机酸、碱的沉积有机质，大部分是以分散状态存在于沉积物和沉积岩中，但有时也可呈富集状态存在于岩层中（如油页岩或煤）。显微镜下，干酪根由两部分组成，一部分为具有形态核结构的、能识别出原其来源的有机碎屑，如藻类、孢子、花粉和植物组织等，通常这只占干酪根的一小部分；而主要部分为多孔状、非晶质、无结构、无定形的基质，镜下多呈云雾状、无清晰的轮廓，是有机质经受较明显的改造后的产物（见表4-1）。24 表4-1干酪根显微组分组成大类显微组分组显微组分母质来源藻类体藻类腐泥组腐泥无定形体藻类为主的低等水生生物水生生物有孔虫、介形虫等的软体组织及笔石动物有机组动物有机残体等的硬光体树脂体孢粉体来自高等植物的表皮组织、分泌物及木栓质体孢子花粉等壳质组角质体壳质碎屑体菌胞体来自低等生物菌类的生殖器官陆源生物腐殖无定形高等植物经强烈生物降解形成高等植物木质纤维素经凝胶化作用形正常镜质体成镜质组母源富氢或受微生物作用或被烃类浸荧光镜质体染而形成高等植物木质纤维素经丝炭化作用形惰质组丝质体成干酪根类型划分标准为：干酪根类型指数大于等于80对应的类型为Ⅰ-腐泥型，干酪根类型指数大于等于40而小于80对应的类型为Ⅱ1-腐殖腐泥型，干酪根类型指数大于0而小于40对应的类型为Ⅱ2-腐泥腐殖型，干酪根类型指数小于0对应的类型为Ⅲ-腐殖型型。在不同沉积环境中，由不同来源有机质形成的干酪根，其性质和生油气潜能差别很大。4.2.2研究区油页岩干酪显微组分（Maceral）对该研究区中MX1-2、MX0-1两口井计29个油页岩样品进行化验油页岩干酪显微组分。钻井位置、油页岩干酪根类型划分、各组分分布见表见图4-1（a）、（b）、（c）、（d）、（e）。25 图4-1(a)油页岩干酪组分采样点位置图12080干酪根类型指数（%）4005101520253035序数图4-1（b）油页岩干酪根类型指数散点分布图油页岩腐泥组分布直方图90807060504030腐泥组组分（%）201001234567891011121314151617181920212223242526272829样品序数藻类体腐泥无定形体腐泥碎屑体图4-1（c）油页岩腐泥组分布直方图26 908070605040壳质组分类（%）30201001234567891011121314151617181920212223242526272829样品序数孢粉体腐殖无定形菌孢体壳质碎屑体图4-1（d）油页岩壳质组分布直方图109876543镜质组组分（5）2101357911131517192123252729样品序数结构镜质体无结构镜质体图4-1（e）油页岩镜质组分布直方图油页岩显微组各组分分分布图100%90%80%70%60%50%40%组分（%）30%20%10%0%1234567891011121314151617181920212223242526272829样品序数腐泥组壳质组镜质组惰质组图4-1（f）油页岩显微组各组分分布直方图由图4-1（b）可知，研究区油页岩干酪根类型指数主要分布在40%~80%之间，占样品总数的75.86%；≥80%的干酪根类型指数仅占24.14%。因此研究区干酪根类型为Ⅰ腐泥型和Ⅱ1腐殖腐泥型，以Ⅱ1腐泥型为主。由图4-1（c）油页岩腐泥组分布直方图得到，腐泥组以腐泥无定形体为主，腐泥碎屑体次之，油页岩干酪根母质来源主要为藻类为主的低等水生生物，较少来自于藻类体。27 由图4-1（d）油页岩壳质组分布直方图得到，壳质组以腐殖无定形为主，壳质碎屑体次之，油页岩干酪根母质来源主要为高等植物经强烈生物降解形成，较少来自于高等植物的表皮组织、分泌物及孢子花粉等。由图4-1（e）油页岩镜质组分布直方图得到，镜质组主要是无结构镜质体，结构镜质体较少，油页岩干酪根母质由高等植物木质纤维素经凝胶化作用形成。由图4-1（f）油页岩显微组各组分分布直方图得到，研究区油页岩干酪根显微组分主要为腐泥组、壳质组，该区油页岩干酪根来源于水生生物、陆源生物，且在西南部以水生生物为主，向东北方向以陆源生物为主的。因此，研究区油页岩干酪根类型为Ⅰ腐泥型和Ⅱ1腐殖腐泥型，以Ⅱ1腐殖腐泥型为主。并且，油母质干酪根来源为以藻类为主的低等水生生物及高等植物经强烈生物降解。4.3油页岩的工业分析油页岩的工业分析又叫技术分析或实用分析，包括水分、灰分、挥发分、固定碳的测定，可以用它初步判断油页岩的品质，也是评价及判断其加工利用价值的基础性分析数据。由于目前缺少油页岩工业分析相关规范标准，因此，本次测定的方法参照国家标准煤的工业分析方法进行。含油率通常采用标准铝甑干馏分析方法或葛金干馏实验方法测定，研究区采用铝甑分析方法。4.3.1固定碳(Fcd)固定碳主要由碳元素组成，另外还有一些可燃的氢和硫以及少量的氧和氮，固定碳含量是是指油页岩除去水分、灰分和挥发分后的残留物，它是确定煤炭质量用途的重要指标。一般挥发物愈少，固定碳就愈多。固定碳是煤的发热量的重要来源，所以有的国家以固定碳作为煤发热量计算的主要参数。固定碳也是合成氨用煤的一个重要指标。通过对研究区油页岩样品实验室测定数据分析，铜川组油页岩固定碳含量基本呈正态分布，主频段主要分布在6%～8%之间，平均值约6.53%，见图4-2。40120.00%35100.00%3080.00%252060.00%频数（个）1540.00%1020.00%500.00%1234567891011121520固定碳含碳量（%）图4-2铜川组油页岩固定碳含量分布直方图28 通过对研究区发现的5层油页岩分类统计，得出：0号油页岩固定碳变化在上6.55-7.00%之间，其平均值为6.78%。1号油页岩固定碳变化在6.32-22.57%之间，其平均值为10.30%。1号油页岩固定碳变化在1.66-12.38%之间，其平均值为6.62%。2号油页岩固定碳变化在3.28-7.64%之间，其平均值为6.07%。3号油页岩固定碳变化在3.0-8.04%，平均值为5.49%。上上因此，1号油页岩含碳量最高。整体上部油页岩（0号、1号、1号）固定碳含量较高，下部（2号、3号）较低。4.3.2水分(Mad)进行油页岩的工业分析所测定油页岩的水分为空气干燥油页岩样的游离水分。一般地表油页岩的水分含量明显高于井下，原因是地表油页岩样品节理发育、微孔隙增加，吸附了更多的水分。同一地区的油页岩，接近地面的水分含量较高，下部的水分较少，且与地下水的多少也有关系。含水分愈高则加工时需要蒸发水分消耗的热量愈大，故水分含量高是不利的。通过整个研究区水分含量实验室测试数据分析，铜川组油页岩水分含量主频段分布区间为1~3%，平均含水量1.90%，见图4-3。对研究区5层油页岩的分别统计，可得：0号油页岩水分变化在1.44-1.63%之间，其平均值为1.54%。上1号油页岩水分变化在1.16-2.62%之间，其平均值为1.65%。1号油页岩水分变化在1.32-6.77%之间，其平均值为2.06%，其水分含量最高。2号油页岩水分变化在1.67-2.03%之间，其平均值为1.79%。3号油页岩水分值变化为1.55-2.25%，平均值为1.80%。140120.00%120100.00%10080.00%8060.00%60频数（个）40.00%4020.00%2000.00%1234567水分（%）图4-3铜川组油页岩水分含量分布直方图4.3.3灰分(Ad)油页岩完全燃烧后，其有机物转化为CO2、H2O、SO2、NOx等气态化合物，其矿物质放出结合水、CO2等后，转化为固态的无机氧化物，即灰分。29 工业分析中的灰分是油页岩在高温燃烧后残留下来的氧化物质。灰分是油页岩的有害成分，它降低油页岩的发热量，而且增加运输负荷。但有时灰分中却含有多种品位相当高的稀有、分散和放射性元素，从油页岩灰中提炼上述元素或利用油页岩灰制造水泥、砖瓦等建筑材料都是油页岩综合利用的重要内容。灰分产率越低，油页岩品质越好。按灰分分类：低灰分油页岩，灰分产率＜65%；中灰分油页岩，灰分产率65%-83%；高灰分油页岩，灰分产率83%-88%。根据该区油页岩灰分产率成果，0号油页岩层灰分变化在78.09-78.85%之间，其平均值为78.47%。上1号油页岩层灰分变化在65.19-79.63%之间，其平均值为75.46%。1号油页岩层灰分变化在66.17-88.00%之间，其平均值为79.14%。2号油页岩层灰分变化在76.61-85.29%之间，其平均值为80.30%。3号油页岩层灰分变化在77.44-84.47%，平均值为81.37%。综合分析，研究区铜川组油页岩灰分主频段分布在65-83%之间（见图4-4），平均灰分产率为79.88%，属于中灰分油页岩。160120.00%140100.00%12080.00%1008060.00%60频数（个）40.00%4020.00%2000.00%616365676971818385879095灰分产率（%）图4-4铜川组油页岩灰分产率分布直方图4.3.4挥发分(Vdaf)挥发分是油页岩品质好坏的定性指标，它主要是油页岩在高温下有机质分解的结果，但有一部分无机质在高温下亦能分解放出气体及液体。所有这些气态也液态产物的总和被称为挥发分，一般油页岩的挥发分愈高，其含油率也愈高。根据实验成果，研究区油页岩挥发分含量主要分布在10%-19%之间，平均值为13.66%（见图4-5）。其中，0号油页岩层挥发分变化在13.86-15.36%之间，其平均值为14.61%。上1号油页岩层挥发分变化在12.25-16.46%之间，其平均值为14.25%。1号油页岩层挥发分变化在9.99-21.45%之间，其平均值为14.21%。30 2号油页岩层挥发分变化在11.43-15.75%之间，其平均值为13.63%。3号油页岩层挥发分变化为12.34-14.53%，平均值为13.08%。综上，铜川组油页岩属低挥发分油页岩。50120.00%45100.00%403580.00%302560.00%20频数（个）40.00%151020.00%500.00%101112131415161718192021挥发分（%）图4-5铜川组油页岩挥发分含量分布直方图4.4油页岩铝甑分析上研究区0号、1号、1号、2号、3号油页岩样品铝甑分析含油率及焦型数据统计分析成果见下。4.4.1油页岩含油率含油率是指油页岩中页岩油所占的重量百分比，是评价油页岩资源的关键参数，所含油为干酪根(油母）低温裂解(小于520℃）产物；根据含油率可以将油页岩划分为非矿体(小于3.5%)、低品级油页岩(3.5%～5.0%)、中品级油页岩(5.0%～10%)、高品级油页岩(大于10.0%)四个级别。上通过研究区油页岩样品铝甑分析数据统计发现，本区1号油页岩的含油率(Tar,ad)变化在4.58-6.0%之间，平均值为5.29%；1号油页岩的含油率(Tar,ad)变化在4.05-7.7%之间，平均值为5.54%；0号油页岩的含油率(Tar,ad)变化在5.03-5.40%之间，平均值为5.22%；2号油页岩的含油率(Tar,ad)变化在4.1-6.45%之间，平均值为5.35%，3号油页岩的含油率(Tar,ad)值变化在4.55-5.5%，平均值为5.02%。整体上，研究区铜川组油页岩含油率主频段分布范围在4.00%-7.00%之间（见图4-6），平均值为5.33%，属中品级油页岩。31 90120.00%80100.00%706080.00%5060.00%403040.00%频数（个）2020.00%1000.00%12345678910其他含油率（%）图4-6油页岩含油率分布直方图图4-71号油页岩含油率等值线图研究区1号油页岩分布广泛，较稳定。由1号油页岩含油率等值线图可以看出，油页岩含油率值统一偏低，大部分钻孔含油率都位于4-6%之间。且1号油页岩在东南部缺失。油页岩矿化体主要分布在西北部及东南部，边界品位主要在中部，矿体大部分在中西部及西南部，矿体含油率变化不大，分布均匀，见图4-7。4.4.2油页岩半焦含量半焦是实验室中测定油页岩中挥发分产率时的固体残留物，其粘结、结焦性状称为焦渣特征。焦渣的外形特征与油页岩中有机质的性质有密切关系，它在一定程度上反映了油页岩的粘结、熔融和膨胀性能。上1号油页岩半焦(CRad）变化在87.2-89.23%，平均为88.5%。32 1号油页岩半焦(CRad）变化在80-92%，平均为88%。0号油页岩半焦(CRad）变化在88.8-89%，平均为88.9%。2号油页岩半焦(CRad）变化在87-92%，平均为89%。3号油页岩半焦(CRad）值变化在89-91%，平均值为90%；由油页岩半焦产率分布直方图（图4-8）可见，研究区半焦产率主频段为86.00-92.00%，平均值为88.92%，为A型。25120.00%100.00%2080.00%1560.00%10频数（个）40.00%520.00%00.00%082848688909294半焦产率（%）图4-8油页岩半焦产率分布直方图结论：根据本次研究区油页岩工作成果，该区铜川组油页岩焦渣特征为粘结—弱粘结型，半焦含量大部分在80-92%之间。油页岩的焦型均为A型，根据含油率分级，研究区油页岩整体属于低品级油页岩。4.5油页岩矿层发热量参照“中国油页岩资源评价”一书及《矿产资源工业要求手册》，本次将含油率大于4.00%的油页岩称之为“矿层”进行分类论述。发热量是评价油页岩的另一个重要指标。油页岩一般发热量需大于7.1MJ/kg时才能称为油页岩矿。作为工业燃料，油页岩发热量需大于4.18MJ/kg，或1000MJ/kg。该参数越大，其工业燃料价值越高。采用干燥基的低位发热量来衡量其工业燃料价值。研究区油页岩发热量分布见图4-9（a）、4-9（b）。上对0、1、1、2、3号油页岩发热量分别进行分析（见图4-9（a）），发热量分布基本呈正态分布，主频段位于4-7%，均属于低热值油页岩，不宜作做为工业燃料。33 油页岩发热量分布图403530125品320样515发热量10（MJ/Kg）7590岩11岩岩页岩页岩页油页油页油油1号油3号0号号2号1上油页岩编号1上号油页岩2号油页岩0号油页岩3号油页岩1号油页岩图4-9（a）各层油页岩发热量分布图研究区铜川组油页岩发热量（图4-14（b））分布呈正态分布，主频段2.00-6.00MJ/Kg，发热量较低，因此该组油页岩属特低热值油页岩。25120.00%100.00%2080.00%1560.00%10频数（个）40.00%520.00%00.00%1234567891011发热量（MJ/kg）图4-9（b）铜川组油页岩发热量分布直方图综上所述，研究区油页岩评述如下：0号油页岩灰分含量高，低挥发分，特低发热量，弱结渣-中等结渣的中品级油页岩。上1号油页岩灰分含量高，低挥发分，低发热量，弱结渣-中等结渣的中品级油页岩。1号油页岩灰分含量高，低挥发分，特低发热量，弱结渣-中等结渣的中品级油页岩。2号油页岩灰分含量高，低挥发分，特低发热量，弱结渣为主的中品级油页岩。3号油页岩灰分含量高，低挥发分，特低发热量，弱结渣为主的中品级油页岩。综上，研究区铜川组油页岩灰分含量高，低挥发分，低发热量，弱结渣-中等结渣的中品级油页岩。4.6油页岩含油率与其它参数关系分析通过研究区油页岩样品的测试数据，本节对油页岩含油率与其他参数的关系进行分析探讨。34 4.6.1油页岩含油率与固定碳本次将油页岩的固定碳含量与含油率进行分析（见图4-10）得到，油页岩固定碳与含油率呈现良好正相关，相关系数达0.602。y=1.7034x-2.131218.002R=0.60216.0014.0012.0010.008.006.00固定碳含量（%）4.002.000.000.002.004.006.008.0010.0012.00含油率（%）图4-10油页岩含油率与固定碳关系图4.6.2油页岩含油率与发热量关系由研究区油页岩含油率与发热量关系图（图4-11）可以看出，含油率与发热量呈较好的正相关关系，相关系数达0.7075图4-11油页岩含油率与发热量关系图结论：含油率与固定碳、发热量具有较好的正相关关系，是评价油页岩的关键参数。35 第五章油页岩分布规律5.1油页岩对比马泉地区铜川组油页岩构造简单，油页岩层数较多，标志层不明显，故本次采用油页岩自身特征、层间距法及测井曲线组合形态、底板标高追索法等对比方法：5.1.1油页岩自身特征对比1号油页岩的厚度大是其主要特征，平均厚12.49m，其余各层油页岩厚度较小，一般小于5.0m。1号油页岩层位较稳定，其它各层油页岩层层位有一定变化。5.1.2层间距对比上0号油页岩位于三叠系中统铜川组顶部，1号油页岩位于0号油页岩下上79.15m~81.80m，平均间距80.48m，1号油页岩位于1号油页岩下7.70m~39.95m，平均间距22.00m，2号油页岩位于1号油页岩下2.30m~13.05m，平均间距6.57m，3号油页岩位于1号油页岩下20.10m~27.69m，平均间距25.11m。各油页岩层的层间距相对较为稳定，对比可靠。5.1.3测井曲线组合形态对比本次油页岩层测井曲线对比，由于采用勘探线钻孔首尾相接的对比办法不能很好的反应本区的油页岩分布特征，故按照勘探线对28个钻孔进行油页岩测井曲线对比。由于本区所有钻孔中油页岩均赋存于同一地层中，没有哪一层油页岩测井曲线组合特征可以作为对比的标志层，而且单孔内各层油页岩测井曲线组合特征相近，很难单凭测井曲线特征进行统一对比，但可作为油页岩厚度、层间距、底板标高追索对比的参考，进行综合分析对比（见图5-1）。在研究区西北部，测井曲线特征均呈“二高一低”特征，油页岩层普遍赋存，层位相对较为稳定；在东南部，油页岩层缺失。36 图5-1油页岩测井曲线对比图5.1.4底板标高追索法研究区总体构造形态为西北倾的单斜构造，地层倾角小于5°，倾角变化小，油页岩层沉积稳定，利用底板标高追索，对比同一油页岩层很有利，是本区油页岩层的一种简便、直观、可靠的对比方法。5.2油页岩埋藏特征研究区油页岩本区油页岩位于三叠系铜川组顶部，向西北方向倾伏，埋藏浅或裸露上地表，倾角一般小于5°。共见油页岩5层，自上而下编号依次为0、1、1、2、3号油页岩。1号油页岩为主要可采油页岩，平均矿层厚度15.53m，埋藏深度0~118.80m，全区大部分布。其余各层油页岩为局部可采油页岩。研究区北部在MX7-1号钻孔附近受后期冲刷影响无油页岩矿层，东南部受后期剥蚀无油页岩。油页岩累计厚度2.22~67.10m，单层最大厚度47.65m。5.3油页岩分布规律5.3.10号油页岩的分布0号油页岩位于三叠系中统铜川组顶部，在2个钻孔中（MP1-2、MX3-2）见到，厚度0m~19.00m，平均厚度0.725m，底板标高1365m~1395m(见图5-2)；计量厚度1.30m~4.90m，平均3.10m。37 图5-20号油页岩底板等高线及分布图上5.3.21号油页岩的分布上1号油页岩位于0号油页岩下79.15m~81.80m，平均间距80.48m（见图5-3）。在8个钻孔（MP1-2、MP2-1、MP2-2、MP3-1、MP4-1、MX3-2、MX5-1、MX9-1）中见到，厚度0~27.8m，平均厚度3.44m，底板标高1240.07m~1353.71m；计量点6个，计量厚度1.00m~15.40m，平均7.55m。上覆盖层厚度0~118.80m。38 上图5-31号油页岩底板等高线及分布范围图5.3.31号油页岩上1号油页岩位于1号油页岩下7.70m~39.95m，平均间距22.00m，含夹矸0~9层。在22个钻孔中见到1号油页岩（见图5-4（a）），厚度0~47.65m，平均厚度15.53m；在MX1-3号钻孔仅见到1号油页岩矿化体（含油率1.5~2.3%）。全区大部分布，为本区主要可采油页岩。该层油页岩位于铜川组顶部，大部分布，北部MX7-1号钻孔剥蚀，东南部剥蚀，MX1-2与MP1-3号钻孔附近受古地形影响未沉积油页岩层，地层倾向北西，倾角3-5°，构造简单。研究区22个钻孔中均见到1号油页岩。底板标高1180~1370m。油页岩厚度变化较大，在MX3-2孔最厚，研究区西南部厚，逐渐向东变薄，变化规律明显（见图5-4(b)）。因此，1号油页岩层位稳定，结构简单，厚度变化规律明显，为较稳定型矿层。39 图5-4（a）1号油页岩底板等高线及分布范围图图5-4（b）1号油页岩底板等高线及分布范围图40 5.3.42号油页岩2号油页岩位于1号油页岩下2.30m~13.05m，平均间距6.57m。在6个钻孔中(MP1-1、MP1-2、MP3-1、MX3-1、MX3-2、MX9-1)中见到（见图5-5），厚度0.00m~19.60m，平均厚度0.90m，底板标高1197.16m~1304.99m。计量点3个，计量厚度1.20~8.50m，平均3.80m。上覆盖层厚度56.35~148.80m。2号油页岩为局部可采油页岩。图5-52号油页岩分布范围图5.3.53号油页岩3号油页岩在研究区范围内地表无出露，位于1号油页岩下20.10m~27.69m，平均间距25.11m。在3个钻孔中(MX1-3、MX3-2、MX3-3)中见到(见图5-6)，厚度0m~8.95m,平均厚度0.52m，底板标高1199.32m~1266.04m；计量点3个，计量厚度1.35~6.80m，2平均4.22m。上覆盖层厚度64.60~150.30m。分布范围0.68km。41 图5-63号油页岩分布范围图5.4油页岩的风化表5-1风化氧化采样成果取样点取样深度(m)腐殖酸化验成果(焦油产率）0.0056.97.50.2032.62.4TC50.5013.64.21.005.42.72.052.42.3MX1-32.001.11.5从上表可以看出，地表腐殖酸测试值56.9，地表下0.5m处为13.6，为低腐殖酸，水分，灰分，挥发分，全硫，发热量，碳元素，氢元素的变化指标均属正常。由此可见研究区油页岩层埋深0.5m以内浅部发生风化。42 第六章资源量估算6.1资源量估算范围及工业指标6.1.1资源量估算的油页岩矿层及范围上本区共见油页岩5层，分别为局部可采的0、1、2、3号油页岩及大部可采的1号油页岩，本次对含油率大于4%的各层油页岩均进行了资源量估算。6.1.2露采区的估算面积及标高20号油页岩估算面积0.2992km，估算标高1370~1390m。上21号油页岩估算面积0.5679km，估算标高1270~1330m。21号油页岩估算面积2.0724km，估算标高1210~1350m。22号油页岩估算面积0.222km，估算标高1220~1330m。23号油页岩估算面积0.3676km，估算标高1200~1300m。6.2工业指标工业指标确定的依据研究研究区地层倾角小于5°，构造简单，根据《固体矿产资源/储量分类》及《煤、泥炭地质研究规范》中的有关规定，参照油页岩一般工业指标(参照《矿产资源工业要求手册》(2014修订本）），从油页岩矿石原料的质量、可采厚度、非矿夹石剔除厚度、开采底盘最终宽度、矿床最终开采边坡稳定性等方面，最终确定本次研究工作工业指标如下：6.2.1最低品位依据油页岩一般工业指标(参照《矿产资源工业要求手册》），含油率大于4%为估算指标。6.2.2开采技术条件露天坡采最低开采标高：1211m(当地侵蚀基准面标高1211m）;露天坑采最低开采标高：1200m;33剥采比：＜5.5（m/m）；矿床开采最终边坡角：岩石边坡小于或等于55°；覆盖黄土层边坡角小于或等于45°；采场最终底盘最小宽度：不小于30m；最低可采厚度:1.00m；夹石剔除厚度：0.50m；6.3资源量估算方法本区构造为一单斜构造，地层倾向北西，倾角2-5°，未见断层及岩浆活动，构造简单，油页岩层较稳定因此对本区资源量估算采用垂直平行断面法。6.3.1主要依据a矿体(层）呈单斜构造，倾角较缓，油页岩矿石质量较稳定，分布连续；矿层与非43 矿夹层厚度变化较小；矿体与夹层受地形切割影响一致，相邻勘探线剖面上面积对应性好，差值小。b勘探线互相平行，探矿工程沿勘探线布置，对矿体进行了控制。相互平行的垂直剖面将所需估算资源量部分切割成若干个自然块段。在地形变化较大及同一块段不同位置矿体形态不规则段增加辅助剖面进行估算。6.3.2资源量估算公式的选择a体积估算公式根据确定的资源量估算方法，块段矿体的体积估算视块段形态分别选取下面不同的公式计算。具体公式如下：1V=(S+S).L(两相邻剖面S1、S2相差小于40%）（式6-1）1221()V=S+S+S.S.L(两相邻剖面S1、S2相差大于40%）（式6-2）121231V=SH(楔形）（式6-3）21V=SL(锥形）（式6-4）33式中：V表示矿体或剥离体体积(m）2S1、S2、S：两相邻剖面上矿体(层）或非矿夹石层面积数(m）。L：矿体(层）或非矿夹石层两剖面之间的距离(m）。H：楔形体计算长度(m）。B：矿石量估算Q=Vd（式6-5）式中Q：矿石量(t）3V：矿石体积(m）3d：矿石体重(t/m）6.3.3剥离量的估算剥离包括内剥离和外剥离。内剥离为矿层(体）内的非矿夹层；外剥离主要为矿体上覆的松散层及上覆基岩。矿床外剥离量估算在剖面图上量取面积按剖面法估算，其块段划分与矿体块段一致。单层矿体的外剥离量估算去除其上覆矿体以上的剥离量。内剥离量在剖面图上量取面积按剖面法估算，其块段划分与矿体块段一致。6.4资源量估算参数的确定6.4.1剖面面积a在勘探线剖面上分别对矿体、非矿夹层用MapGIS面积查询功能求取面积数。44 b剖面间距：将勘探线剖面间的垂直距离作为剖面间距，均用全站仪测定，各相邻剖面间距取实际测量的整数值；当需要截取辅助剖面时，其相邻剖面间距在平面图上量取或改用符合实际的方法和公式估算资源量。c矿石体重表6-1各层油页岩视密度一览表上油页岩层号0112333333视密度2.30t/m2.21t/m2.21t/m2.36t/m2.29t/md品位计算由各控矿工程样品分析结果，计算各矿层的矿石平均品位；其余组分均限定在工业指标要求的范围内。6.4.2边界的确定a最低可采厚度本区油页岩层结构简单，厚度有一定变化，但规律性明显，因此见油页岩点与未见油页岩点之间采用1/2求得零点，再用内插法求得最低可采点。相邻的可采见油页岩点与不可采见油页岩点之间用内插法求得最低可采点，最低可采点的连线即为最低可采边界线；以露头点或推断露头点连线为剥蚀边界。b最低工业品位本次采用相邻的见油页岩点的含油率之间用内插法求得含油率为4的等值线，对含油率≥4圈定范围内的油页岩资源予以算量。c剥采比界线依据各块段的内外剥离量，计算出相应块段的剥采比，对剥采比小于5.5圈定范围内的油页岩资源予以算量。6.5块段划分用平行垂直剖面法估算矿床的资源量，相邻勘探线剖面将矿体(层）资源类别相同的部分，切割形成了多个不同的矿块，矿床资源储量估算则按此矿块进行块段的划分。研究控制的矿体由勘探线分为13个资源量估算块段，编号为1-1……13-3。其中控制的内蕴经济资源量(332）3个块段，编号2-1、2-5、3-4；推断的内蕴经济资源量(333）13个块段，编号1-1……13-13。6.6资源量估算结果6.6.1剥采比的估算结果a外剥离矿区资源量估算范围内的外剥离物主要为矿体上覆盖基岩及Q3m马兰黄土。集中在山体坡脚或缓坡地带。由探矿工程和剖面的控制情况看，总量较大。根据外剥离物分布的部位，依据各剖面控制的面积和厚度分块段分别估算矿床的外剥离量体积数。累计各45 块段外剥离量体积数为矿床外剥离体积。b内剥离对应矿石资源量估算块段，用块段法分别估算出不同块段各非矿夹层及含油率小于4%的矿化体的体积数，累计各块段内剥离量体积数为矿层内剥离体积。内、外剥离量估算结果详见表6-2。c剥采比经估算：1号油页岩控制的内蕴经济资源量(332)剥采比为1.28；1号油页岩推断的内蕴经济资源量(333)剥采比为3.78；2号、3号油页岩剥采比为3.78；详细估算过程参见附表中勘探线剖面图资源量估算表。表6-2研究区剥离量汇总表3剥离量(万m)资源量矿石体积油页岩编号3剥采比类别(万m)内剥离外剥离总剥离332137572.13408.06480.191.280上16161.502132.3621184.7323317.093.7833312419.97627.37961.491588.863.783总计6956.472831.8622554.2825386.143.656.6.2研究区资源量估算结果研究区范围内共获得资源量12736万吨。其中控制的内蕴经济资源量(332）830万吨，推断的内蕴经济资源量(333）11906万吨(详见表9-5-2）。6.6.3首采区资源量估算结果1号油页岩层在首采区范围内共获得油页岩资源量1452万吨，其中控制的资源量(332)为755万吨，推断的资源量(333)为697万吨(详见表6-3）。控制的内蕴经济的资源量(332)占首采区总资源量的52%。46 表6-3研究区资源量估算结果汇总表(含油率＞4%）资源矿石体各类别油页岩块段矿石体积矿石量总矿石量储量3重矿石量备注层号编号(万m）3(万吨）(万吨）类别(t/m）(万吨）2-419.27433-514.51323321830首2-6231.91513采区3-2109.672421-1270.785982-1668.642672-9113.00250.003-6919.1520314-1795.92.2117594-86.421415-3721.451595108186-2994.68219810-2265.925889-1371.348211-5222.849212736首采3-384.18186区3335-98.40193-115.733604-429.392.30681665-127.16623-142.67944-37.591715-212.1127上2.215676-1170.1637610-114.42239-513.35304-229.06822.362085-659.5114035-764.062.2914714747 结论1.马泉铜川组油页岩自上而下可见5层油页岩，通过对比分析，依次编号为0号、上1号、2号、3号油页岩。其中1号油页岩位于铜川组顶部，大部分布，层位稳定，结构简单，厚度变化规律明显，为较稳定型矿层，是主要开采目的层。北部MX7-1号钻孔剥蚀，东南部剥蚀，MX1-2与MP1-3号钻孔附近受古地形影响未沉积油页岩层，地层倾向北西，倾角3-5°，含夹矸0~9层。油页岩厚度变化较大，西南部厚，逐渐向东变薄，变化规律明显。2.马泉地区铜川组油页岩应用电阻率、密度、声波时差、自然伽马等测井系列的组合，利用“三高一低”的曲线特征可以有效定性定量对油页岩进行识别与划分，所得结果与地质资料相吻合，成果可靠。各物性参数与油页岩含油率相关性分析表明，电阻率、密度、自然伽马、声波时差与含油率有一定的正相关性。3.铜川组油页岩的有机质分析表明，该区油页岩干酪根类型为Ⅰ腐泥型和Ⅱ1腐殖腐泥型，以Ⅱ1腐泥型为主。油母质干酪根来源为以藻类为主的低等水生生物及高等植物经强烈生物降解。其含油率平均值为5.33%，属中品级油页岩。4.通过铜川组油页岩含油率大于4%的油页岩进行了资源量估算，共获得浅层资源量12736万吨。其中控制的内蕴经济资源量(332）830万吨，推断的内蕴经济资源量(333）11906万吨。48 致谢研究生三年的时光过得很快，似乎还是昨天才再次进入校门，而今就又到了启程的时间。这段时光，令我今生难忘，收益颇多。本文是在导师袁炳强教授的精心指导下完成的。从论文开题选题到论文编写与审查等乎各环节都得到了导师的精心指导。在此，作者要感谢我的研究生导师袁炳强教授三年里的指导与帮助。老师学识渊博，作风严谨，亲和带人，修养颇高，不仅在学业上孜孜教诲，而且在生活、职场、人生价值观的等给予关心与引导。感谢赵军龙教授在论文完成过程中给予各方面的建议与意见表示诚挚的谢意。在攻读硕士学位期间，陕西省一九四煤田地质有限公司岳正喜正高工、马瑞平高工对本论文完成过程中给予意见与鼓励，以及本论文所依托项目《陕西省宜君县马泉油页岩详查》相关工作人员周涛、许建涛、杨帆等在论文资料收集等给予的支持与帮助，在此表示衷心的感谢。感谢各位专家在百忙之中抽出时间对本论文的评阅，并向被本文引用的文献的所有作者表示感谢。49 参考文献[1]李术元，岳长涛，钱家麟.世界油页岩开发利用现状.中外能源，2010，15（2）：21-29.LIShuyuan,YUEChangtao,QIANJia-lin.Aglimpseofthedevelopment&utilizationofoilshaleworldwide[J].Sino-GlobalEnergy,2010,15(2):21-29.[2]李蜻蜻，汤达祯，许浩，等.准噶尔盆地南缘大黄山矿区二叠系芦草沟组油页岩沉积特征[J].西安科技大学学报，2009，29(1)：68-72.[3]徐锭明.积极推进我国替代能源发展[J].能源政策研究，2006，(1)：5-7.XuDing-ming.Activelybootsthedevelopmentofreplaceableenergysources[J].Researchofenergysourcespolicy,2006(1):5-7.[4]全国油页岩资源评价[M].国土资源部油气资源战略研究中心，2010.[5]Brendow.Globaloilshaleissuesandperspectives[J].OilShale,2003,20(1):81-92.[6]DyniJR.Geologyandrsourcesofsomeworldoilshaledeposits[J].OilShale,2003,20(3):193-252.[7]侯吉礼,马跃,李术元,藤锦生,等.世界油页岩究开发利用现状[J].化工进展,2015,34(5):1183-1190.[8]邹才能，杨智，朱如凯，等.中国非常规油气勘探开发与理论技术进展，地质学报，2015，6（89）979-1007.[9]马跃,李术元,藤锦生,等.世界油页岩研究开发利用现状——并记2015年美国油页岩会议[J].中外能源，2016，21(1)：21-26.[10]RONALDJ,JUSTINB.EvolutionoftheFormationanOilShaleandPotentialLowerTertiaryElkoPetroleumResourcePlayinHiltonNortheasternNevada[C]//35thOilShale[11]PajoR.OilshalepowergenerationdevelopmentsinEstonia[C]//JordanOilShaleSymposium,DeadSea,Jordan,2012.[12]SymposiumSaltLakeCityCenter,SaltLakeCity,Utah,October5-8,2015.[13]RAUKANSA,SIIRDEA.NewTrendsinEstonianOilShaleIndustry[J].Oi1Shale,2012,29(3):203-205.[14]张琪.俄罗斯积极布局页岩油开发.中国能源报，2013，12（16）.[15]国外页岩油资源开发现状综述[J-OL].中国地质图书馆《非常规能源信息》2015，第1期.[16]SunPingchang,LiuZhaojun,GratzerR,eta1.0i1yieldandbulkgeochemicalParametersofoilshalesfromthesongliaoandhuadianbasins,China:Agradeclassificationapproach[J].OilShale,2013,30(3):402-418.[17]刘招君，柳蓉.中国油页岩特征及开发利用前景分析[J].地学前缘，2005，12（3）：315-323.LIUZhaojun,LIURong.Oilshalecharacterandexploitation&utilizationprospect[J].EarthScience.[18]刘招君，,孟庆涛，柳蓉.中国陆相油页岩特征及成因类型[J].古地理学报，2009，11(1)：105-114.[19]汤桦，白云来，吴武军.中国西北新能源—油页岩典型特征及开发利用中的几个问题[J].中国地质，2011，38（3），731-741.50 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附录一、作者简介曹亚娥，女，民族，汉，中共党员，1985年7月出生于陕西渭南。2004年9月，考入西安石油大学勘查技术与工程专业，至2008年6月顺利毕业，获理学学士学位。在校期间，多次获得学业奖学金，并评为优秀毕业生。2014年9月至今，就读于西安石油大学地球科学与工程学院地球探测与信息技术专业，攻读工学硕士学位。二、在学期间所取得的科研成果1.马泉地区油页岩测井技术及资料的应用（J），西安文理学院学报，2016，19（5），77-81.曹亚娥，女，民族，汉，中共党员，1985年7月出生于陕西渭南。2004年9月，考入西安石油大学勘查技术与工程专业，至208年6月顺利毕业，获理学学士学位。在校期间，多次获得学业奖学金，并评为优秀毕业生。2014年9月至今，就读于西安石油大学地球科学与工程学院地球探测与信息技术专业，攻读工学硕士学位。二、在学期间所取得的科研成果1.马泉地区油页岩测井技术及资料的应用（J），西安文理学院学报，2016，19（5），77-81.52 招生办－８８３８２３２８：０２９－培养办：０２９８８３８２３２７－学位办：０２９８８３８２３２４学校网址ｔｔ：／／ｗｗｗ．ｘｓｕ．ｅｄｕ．ｃｎ：ｈｐｙ
