侯麗云，孫平昌*，劉招君，萬(wàn) 濤，張 晴，董欣怡

(1.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)春 130061；2.油頁(yè)巖共生能源礦產(chǎn)吉林省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)春 130061；3.山東正元地質(zhì)勘察院，山東臨沂 276002；4.吉林大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院，長(zhǎng)春 130015；5.南陽(yáng)理工學(xué)院，河南南陽(yáng) 473304)

0 引言

中國(guó)油頁(yè)巖資源豐富，而目前使用的地面干餾開(kāi)發(fā)方式需要大量水資源，產(chǎn)生大量廢渣，給環(huán)保工作帶來(lái)壓力[1-3]。所以加快原位轉(zhuǎn)化技術(shù)攻關(guān)是大規(guī)模、高效和環(huán)保開(kāi)發(fā)油頁(yè)巖的必要途徑。近70年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)原位開(kāi)發(fā)加熱工藝、儲(chǔ)層改造和生烴產(chǎn)物等方面開(kāi)展了大量的工作，國(guó)內(nèi)主要在松遼盆地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)原位轉(zhuǎn)化的點(diǎn)實(shí)驗(yàn)[4-5]，且已取得成功。要實(shí)現(xiàn)松遼盆地油頁(yè)巖原位中試或工業(yè)開(kāi)采，確定可供原位開(kāi)采區(qū)域和獲得相應(yīng)資源將是首要開(kāi)展的工作，而這方面的工作目前尚未開(kāi)展。因此亟需開(kāi)展油頁(yè)巖原位開(kāi)采選區(qū)地質(zhì)參數(shù)總結(jié)，同時(shí)進(jìn)行相關(guān)資源儲(chǔ)量計(jì)算。本次以勘探程度相對(duì)較高、資源豐度大的松遼盆地東南隆起區(qū)扶余—長(zhǎng)春嶺含礦區(qū)為研究區(qū)，開(kāi)展原位選區(qū)參數(shù)體系初步探索，進(jìn)而優(yōu)選適合進(jìn)行油頁(yè)巖原位開(kāi)采的中試示范區(qū)。

1 油頁(yè)巖原位開(kāi)采試驗(yàn)現(xiàn)狀

目前，原位技術(shù)在國(guó)內(nèi)外均已開(kāi)展了大量試驗(yàn)，其中具有代表性的傳導(dǎo)加熱技術(shù)有殼牌石油公司的In situ ConversionProcess(ICP)技術(shù)[27]、?？松梨诠镜腅lectrofracTM技術(shù)和 IndependentEnergyPartners,Inc.(IEP)公司的 GFCTM技術(shù)[26]；對(duì)流加熱的代表有太原理工大學(xué)MIT技術(shù)、雪弗龍CRUSH 技術(shù)和EGL 技術(shù)；以及眾誠(chéng)公司的原位豎井壓裂化學(xué)干餾技術(shù)、吉林大學(xué)的Topochemical In-Situ A技術(shù)、斯倫貝謝/Raytheon2CF 的臨界流射頻技術(shù)等。吉林大學(xué)目前還在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行近臨界水提取有機(jī)質(zhì)技術(shù)[29]和高壓-工頻電加熱原位裂解油頁(yè)巖技術(shù)[30]。其中殼牌的ICP技術(shù)是目前國(guó)際較為認(rèn)可的適合進(jìn)行油頁(yè)巖原位開(kāi)采的技術(shù)。CRUSH技術(shù)則需要大量水，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)，對(duì)環(huán)境破壞較大；埃克森美孚公司的ElectrofracTM技術(shù)需要冷凍墻技術(shù)支持，且耗費(fèi)電量巨大；GFCTM技術(shù)工藝復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)效益較低，不適用于大面積開(kāi)采[26-27]。雖然油頁(yè)巖原位轉(zhuǎn)換技術(shù)已經(jīng)開(kāi)展了大量的研究，但是各個(gè)技術(shù)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)的要求缺鮮有文獻(xiàn)報(bào)道，其中殼牌公司最先提出適合油頁(yè)巖原位開(kāi)采的礦床需滿足含油率與有效厚度的乘積超過(guò)274；在殼牌1988年申請(qǐng)的專利中提到適合原位開(kāi)采的油頁(yè)巖礦層單層厚度需大于30m，含油率大于3.5%(含油率與厚度乘積為105)，近期咨詢殼牌相關(guān)負(fù)責(zé)人得到適合ICP技術(shù)油頁(yè)巖原位的礦床要求為油頁(yè)巖單層厚度大于20m，含油率大于7%左右(含油率與厚度乘積為140)，埋深大于100m，這表明即使已經(jīng)實(shí)踐近50年的油頁(yè)巖原位技術(shù)對(duì)于選區(qū)要求和相應(yīng)的指標(biāo)還在不斷調(diào)整。按照ICP技術(shù)要求，目前松遼盆地難以滿足地質(zhì)條件。但是眾誠(chéng)集團(tuán)和吉林大學(xué)陸續(xù)在松遼盆地原位轉(zhuǎn)換現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)試取得成功，且目前正在著手進(jìn)行中試，鑒于加熱技術(shù)、出油時(shí)間的差異，本次依據(jù)這兩家單位的原位試采經(jīng)驗(yàn)和要求，以松遼盆地東南部扶余—長(zhǎng)春嶺含礦區(qū)的青山口組油頁(yè)巖為目標(biāo)層系，總結(jié)中試選區(qū)地質(zhì)參數(shù)，并對(duì)有利區(qū)進(jìn)行優(yōu)選。

2 區(qū)域地質(zhì)特征

松遼盆地是白堊紀(jì)亞洲古陸上面積最大、白堊系發(fā)育最完整的盆地之一，東南隆起區(qū)位于盆地東南部，基底起伏大，埋深500～3 000m，上白堊統(tǒng)沉積地層分布廣泛[6]。嫩江組和姚家組大部分地層由于該區(qū)的后期整體抬升遭受剝蝕，缺失四方臺(tái)、明水組和古近系[7]，本次開(kāi)展研究的扶余—長(zhǎng)春嶺地區(qū)位于中央坳陷區(qū)和東南隆起區(qū)過(guò)渡地帶(圖1)，主要目的層位為青山口組，本區(qū)的油頁(yè)巖具有埋藏深度淺、油頁(yè)巖品質(zhì)好、油頁(yè)巖累計(jì)厚度相對(duì)較大的特點(diǎn)。2006—2010年，吉林省地質(zhì)勘查局和地質(zhì)調(diào)查院在扶余—長(zhǎng)春嶺地區(qū)開(kāi)展了大量的鉆井勘探和油頁(yè)巖測(cè)試及分析化驗(yàn)工作，該區(qū)油頁(yè)巖勘探已達(dá)到詳查程度，查明油頁(yè)巖資源量4 527 396×104t[31]。

圖1 松遼盆地區(qū)域地質(zhì)及研究區(qū)位置Figure 1 Songliao Basin regional geological map and study area position

3 油頁(yè)巖特征

松遼盆地扶余—長(zhǎng)春嶺地區(qū)油頁(yè)巖主要發(fā)育在上白堊統(tǒng)青山口組和嫩江組，吉林大學(xué)和眾誠(chéng)集團(tuán)均在青山口組開(kāi)展油頁(yè)巖原位實(shí)驗(yàn)，該層段也是本次的研究對(duì)象。青山口組共發(fā)育12層油頁(yè)巖，大部分位于青山口組的一段。

3.1 工業(yè)品質(zhì)

3.1.1 含油率

油頁(yè)巖的含油率是油頁(yè)巖最重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)含油率將油頁(yè)巖含油率邊界品位定為ω>3.5%，并將其分為低、中、高三個(gè)品級(jí):3.5%<低≤5%、5%<中≤10%、高>10%[9]。研究區(qū)青山口組油頁(yè)巖含油率為3.5%～10.2%。其中，其中1號(hào)和2號(hào)礦層含油率平均值大于5%，為中等品質(zhì)油頁(yè)巖礦層，達(dá)到工業(yè)要求，其余礦層含油率平均值均小于5%，為低品質(zhì)油頁(yè)巖(圖2)。

圖2 研究區(qū)青山口組礦層賦存特征及目標(biāo)礦層分布特征Figure 2 Study area Qingshankou Formation ore bed hosting features and target ore bed distribution features

3.1.2 水分

水分的含量無(wú)論是對(duì)于油頁(yè)巖的利用加工還是對(duì)于原位開(kāi)采，都起著至關(guān)重要的作用，在油頁(yè)巖加工過(guò)程中水分含量越高加工所需要的熱量越多，高水分含量的油頁(yè)巖在原位開(kāi)采過(guò)程中需要進(jìn)行前處理。對(duì)于同一地區(qū)的油頁(yè)巖，水分量與取樣深度和地下水有關(guān)，一般接近地表水分含量較高，深度越深水分含量越低[11]。研究區(qū)青山口組油頁(yè)巖中1號(hào)和2號(hào)礦層平均含水率均低于1.5%，從含水量角度來(lái)分析，是有利于原位油頁(yè)巖開(kāi)采工作進(jìn)行的礦層，而其他礦層的含水量相對(duì)于1號(hào)和2號(hào)礦層來(lái)說(shuō)比較高。

3.1.3 發(fā)熱量

松遼盆地青山口組1號(hào)礦層發(fā)熱量平均為3.1kJ/g，2號(hào)礦層發(fā)熱量為3.1～3.7kJ/g，平均為3.4kJ/g。

3.2 有機(jī)地球化學(xué)特征

3.2.1 有機(jī)質(zhì)豐度

有機(jī)質(zhì)豐度可以代表巖石中有機(jī)質(zhì)的含量，是油頁(yè)巖的生烴能力評(píng)價(jià)的關(guān)鍵指標(biāo)[7，13]。研究區(qū)青山口組有機(jī)質(zhì)豐度普遍較高，有機(jī)碳含量為5.2%～16.9%，平均7.5%。

3.2.2 生烴潛力

油頁(yè)巖的生烴潛力是指巖石中游離烴(S2)和熱解烴(S1)之和，可以很好的反映油頁(yè)巖的生烴潛力。通過(guò)巖石熱解分析表明，青山口組油頁(yè)巖生烴潛力為38.15～138.98mg/g，平均值為71.86mg/g。

3.2.3 有機(jī)質(zhì)類型及成熟度

松遼盆地青山口組油頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類型已經(jīng)開(kāi)展大量的研究，前人研究成果表明青山口組油頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)主要為Ⅰ型干酪根，其次為Ⅱ型干酪根，有機(jī)質(zhì)來(lái)源于低等水生生物[6，13]。Tmax值均小于445℃，表明有機(jī)質(zhì)處于未熟—低熟階段[6，13]。

3.3 油頁(yè)巖分布特征

根據(jù)研究區(qū)鉆井系統(tǒng)含油率數(shù)據(jù)確定了單層油頁(yè)巖礦層號(hào)，識(shí)別出青山口組一段共發(fā)育12層油頁(yè)巖，并搭建了研究區(qū)南北向和東西向礦層對(duì)比剖面。

南北向礦層對(duì)比剖面圖中1、2號(hào)礦層在各井中均見(jiàn)礦，且礦體連續(xù)性最好，在全區(qū)范圍內(nèi)穩(wěn)定分布。其余礦層均呈現(xiàn)透鏡狀，其中10號(hào)礦層連續(xù)性較好，僅在ZK3101井、ZK4740井未見(jiàn)到；3、6、7、8、9、11、12號(hào)礦層在剖面中不連續(xù)，多為單孔見(jiàn)礦，零星分布；剖面中未見(jiàn)4、5號(hào)礦體(圖3)。

圖3 松遼盆地東南隆起區(qū)扶余—長(zhǎng)春嶺南北向油頁(yè)巖層對(duì)比Figure 3 Fuyu-Changchunling mining area NS oil shale beds correlation in southeastern upwelling area of Songliao Basin

東西向礦層對(duì)比剖面圖中1、2、3、6、7號(hào)礦層在各井中均見(jiàn)礦(圖4)，且礦體連續(xù)性最好，在全區(qū)范圍內(nèi)均有分布；5、8、9、10、11號(hào)礦層在剖面中不連續(xù)，多為單孔見(jiàn)礦；剖面中未見(jiàn)到4、12號(hào)礦層。

圖4 松遼盆地東南隆起區(qū)扶余—長(zhǎng)春嶺東西向油頁(yè)巖層對(duì)比Figure 4 Fuyu-Changchunling mining area EW oilshale beds correlation in southeastern upwelling area of Songliao Basin

4 油頁(yè)巖原位中試選區(qū)參數(shù)

油頁(yè)巖地面干餾技術(shù)地質(zhì)評(píng)價(jià)主要考慮因素是埋深、厚度、含油率，并把剝采比作為優(yōu)選的主要指標(biāo)[14-16]。而這些參數(shù)不能滿足油頁(yè)巖原位開(kāi)發(fā)的地質(zhì)評(píng)價(jià)。結(jié)合目前松遼盆地油頁(yè)巖原位實(shí)驗(yàn)進(jìn)展和相關(guān)調(diào)研，本文初步認(rèn)為油頁(yè)巖品質(zhì)、厚度及巖石組合特征、埋深、橫向穩(wěn)定性和地層傾角是進(jìn)行原位選區(qū)的關(guān)鍵參數(shù)。

4.1 油頁(yè)巖品質(zhì)

本次評(píng)價(jià)油頁(yè)巖品質(zhì)主要包括含油率、干酪根類型、有機(jī)質(zhì)成熟度。

4.1.1 含油率

在地面干餾油頁(yè)巖油回收率為70%的情況下，目前撫順、太姥、窯街等企業(yè)開(kāi)采的油頁(yè)巖含油率基本大于5%[9，17-19]，結(jié)合當(dāng)今頁(yè)巖油采收率僅為7%[20]，天然氣的采收率為45%～95%[21]，油頁(yè)巖原位開(kāi)采出的產(chǎn)物基本是油氣狀態(tài)，應(yīng)和地面干餾相當(dāng)，初步預(yù)估采收率為70%，同時(shí)眾誠(chéng)集團(tuán)點(diǎn)試油頁(yè)巖礦層加權(quán)含油率為5%，吉林大學(xué)目前也聚焦于含油率為5%的礦層開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，因此將來(lái)中試原位開(kāi)采油頁(yè)巖含油率也應(yīng)大于5%。

4.1.2 干酪根類型

干酪根類型決定有機(jī)質(zhì)的生烴能力和生烴類型，其中腐泥型(I型)干酪根易于生油，而腐殖型干酪根易于生氣(III型)，混合型干酪根(II型)油氣生產(chǎn)類型介于前兩者之間[22]。無(wú)論是地面干餾還是原位轉(zhuǎn)化，目的均是獲得油頁(yè)巖油，所以油頁(yè)巖中干酪根類型應(yīng)以I型和II型為主[23-25]。

4.1.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

成熟度決定了有機(jī)質(zhì)熱演化階段，相同干酪根類型和有機(jī)質(zhì)豐度的油頁(yè)巖其成熟度越低，單位有機(jī)質(zhì)豐度生烴潛力越大，目前原位試采的油頁(yè)巖應(yīng)以低熟-未熟為主。

4.2 有效厚度及巖石組合特征

地面干餾，油頁(yè)巖露天或巷道開(kāi)采方式的選擇重點(diǎn)考慮剝采比，而油頁(yè)巖原位開(kāi)采應(yīng)注意壓裂影響的垂直厚度和巖石組合特征。一旦壓裂垂向影響厚度超過(guò)油頁(yè)巖層厚，未免會(huì)造成熱量的損失，所以油頁(yè)巖過(guò)薄必然不是良好的目標(biāo)選擇，眾誠(chéng)原位試采油頁(yè)巖靶層厚度為5m左右，吉林大學(xué)試采厚度為7m，產(chǎn)油量較為可觀，因此初步將單層厚度底限設(shè)為5m，且越厚越好。

油頁(yè)巖及頂?shù)装鍘r石組合特征也是影響原位轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵因素，我國(guó)陸相油頁(yè)巖頂?shù)装逯饕嬖谌N類型：泥巖型、砂巖型和煤-炭質(zhì)泥頁(yè)巖型。其中以煤和炭質(zhì)泥頁(yè)巖為頂?shù)装宓挠晚?yè)巖具有厚度薄、橫向分部局限的特征[22]，不是原位轉(zhuǎn)化的理想對(duì)象；以砂巖為頂?shù)装宓挠晚?yè)巖，容易在壓裂和加熱過(guò)程中造成加熱流體的大量損失，同時(shí)砂巖儲(chǔ)層中的地下水也會(huì)阻礙油頁(yè)巖高溫加熱，也不是原位開(kāi)采的目標(biāo)層系。目前唯有以厚度較大的致密泥巖為頂?shù)装宓挠晚?yè)巖才是最佳選擇。

4.3 埋深

一般情況下，地下淺部層位容易存在含水層、溝通地表的斷裂等，油頁(yè)巖原位開(kāi)采不適宜在淺部層位進(jìn)行；埋深過(guò)大油頁(yè)巖品質(zhì)相對(duì)較低，且耗能過(guò)大。結(jié)合研究區(qū)地下水潛水層埋深為70～190m[32]，進(jìn)一步考慮壓裂的影響厚度和目前原位試采的深度基本集中在300～600m，因此將300～600m作為中試示范區(qū)的最優(yōu)深度。

4.4 橫向穩(wěn)定性

實(shí)際勘探表明，松遼盆地多數(shù)油頁(yè)巖礦層呈現(xiàn)透鏡體狀，油頁(yè)巖原位開(kāi)采需要大規(guī)模的壓裂和長(zhǎng)時(shí)間的加熱，可利用的礦層必須橫向展布穩(wěn)定，厚度變化相對(duì)較小，油頁(yè)巖品質(zhì)相差不多，因此對(duì)于達(dá)到詳查或勘探程度的油頁(yè)巖礦床，應(yīng)優(yōu)先選擇全礦區(qū)穩(wěn)定分布的厚層油頁(yè)巖，對(duì)于兩井間出現(xiàn)油頁(yè)巖尖滅的礦層應(yīng)予以放棄。受斷裂或褶皺等影響的礦層更應(yīng)盡量回避。

4.5 地層傾角

由于頁(yè)巖油氣賦存厚度較大，一般在甜點(diǎn)區(qū)選擇時(shí)要求地層傾角小于15°，而油頁(yè)巖礦層相對(duì)薄，如果地層傾角較大，很容易壓裂穿層，導(dǎo)致加熱對(duì)象變?yōu)榉堑V層。因此對(duì)油頁(yè)巖原位選區(qū)，要求地層傾角應(yīng)更小。基于生產(chǎn)井和加熱井之間的距離與油頁(yè)巖礦層厚度，在兩井距離分別為50、100、200m時(shí)，傾角分別小于6°、3°、1.5°時(shí)，水平壓裂才不容易穿層。鑒于目前松遼盆地原位實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)井和加熱井的距離基本在100m之內(nèi)，將傾角小于3°地層設(shè)為理想層系。

4.6 其他因素

地貌特征也是影響油頁(yè)巖開(kāi)采的重要因素，一般平原區(qū)適合進(jìn)行地面設(shè)施建設(shè)；我國(guó)陸相油頁(yè)巖中普遍含有黃鐵礦和堿土金屬離子，對(duì)油頁(yè)巖裂解催化和反應(yīng)性起到積極的效應(yīng)；油頁(yè)巖中黏土普遍以蒙脫石和伊蒙混層為主，不利于儲(chǔ)層改造。此外隨著原位中試的進(jìn)展，會(huì)有更多的地質(zhì)要素進(jìn)行考慮。

5 扶余—長(zhǎng)春嶺可適合原位開(kāi)采油頁(yè)巖的中試示范區(qū)優(yōu)選

綜合油頁(yè)巖含油率、有效厚度、礦層對(duì)比、油頁(yè)巖頂?shù)装鍘r石組合等原位選區(qū)參數(shù)，基本可以確定研究區(qū)青山口組1號(hào)和2號(hào)礦層是適合原位開(kāi)采中試的靶層。但并非這兩套礦層在研究區(qū)任何地方都可以進(jìn)行開(kāi)采，為了初步為大規(guī)模原位轉(zhuǎn)化提供示范區(qū)，需進(jìn)一步結(jié)合目的層油頁(yè)巖埋深、含油率、厚度和地層傾角等參數(shù)進(jìn)行示范區(qū)優(yōu)選。

5.1 埋深特征

扶余—長(zhǎng)春嶺礦區(qū)正好位于長(zhǎng)春嶺背斜、登婁庫(kù)背斜的軸部和兩翼。區(qū)內(nèi)1號(hào)礦層頂板埋深為200～800m。從東西向，研究區(qū)東部油頁(yè)巖埋藏深，為600～800m，且向中央凹陷區(qū)方向逐漸加深；中部油頁(yè)巖埋藏最淺為200～500m；西側(cè)油頁(yè)巖埋藏為500～700m，且向西逐漸加深。從南北向，南部和北部油頁(yè)巖埋深基本相似。由于2號(hào)和1號(hào)礦層在垂向上相距10m左右，其頂板埋深基本和1號(hào)礦層相似(圖2)

5.2 有效厚度特征

研究區(qū)1號(hào)礦層油頁(yè)巖厚度為1～11m。存在8個(gè)厚度高值區(qū)，厚度均大于6m，主要分布在礦區(qū)北部和中部；而南部油頁(yè)巖厚度相對(duì)較薄，基本小于5m。2號(hào)礦層厚度為1～10m，有9個(gè)厚度高值區(qū)，均大于6m，主要分布在研究區(qū)中部和南部；而北部油頁(yè)巖厚度相對(duì)較薄，僅在北部存在1個(gè)最大厚度為7m的區(qū)域，其余基本小于5m(圖2)。

5.3 含油率特征

研究區(qū)1號(hào)礦層含油率趨勢(shì)線呈北東—南西向分布，含油率為3.6%～6.15%，最大達(dá)到6.15%。在研究區(qū)中部和南部出現(xiàn)了多個(gè)含油率高值區(qū)，為中品質(zhì)油頁(yè)巖(含油率大于5%)；北部存在1個(gè)中品質(zhì)油頁(yè)巖區(qū)域，分布在北部區(qū)的東側(cè)。

2號(hào)礦層含油率趨勢(shì)線呈北東—南西向分布，含油率為4.13%～8.10%。礦區(qū)南部有多個(gè)含油率高值區(qū)，均為中品質(zhì)油頁(yè)巖；礦區(qū)北部?jī)H有一個(gè)中品質(zhì)油頁(yè)巖區(qū)域；礦區(qū)東、西兩側(cè)油頁(yè)巖品質(zhì)較差，甚至不發(fā)育油頁(yè)巖；北部、中部和南部各出現(xiàn)了1個(gè)含油率最高值區(qū)，均高于7.0%(圖2)。

5.4 展布特征

研究區(qū)青山口組各油頁(yè)巖礦層傾角具有一致性，主要為0°～6°，整體較小，為緩傾斜類型，其中在的東北區(qū)域傾角相對(duì)較大，存在三個(gè)傾角高值點(diǎn)，而西側(cè)傾角相對(duì)較小，同時(shí)礦區(qū)南部也存在傾角稍大區(qū)域(圖5)。

圖5 研究區(qū)青山口組1、2號(hào)礦層油頁(yè)巖傾角等值線Figure 5 Study area Qingshankou Formation ore bed Nos.1 and 2 oil shale dip angles isogram

5.5 原位開(kāi)發(fā)有利靶區(qū)優(yōu)選

松遼盆地扶余—長(zhǎng)春嶺礦區(qū)處于平原區(qū)，油頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類型和巖石礦物組成基本一致[13]，且處于未熟—低熟階段，油頁(yè)巖頂?shù)装寰鶠橹旅芎駥影瞪鄮r。因此影響靶區(qū)優(yōu)選的關(guān)鍵參數(shù)主要為含油率、厚度和礦層傾角。本次采用關(guān)鍵參數(shù)乘積法對(duì)適合原位開(kāi)采的中試示范區(qū)進(jìn)行優(yōu)選。

Q=A×O×T×D

(1)

式中：Q為油頁(yè)巖原位開(kāi)采潛力值；A為礦層傾角的賦值(小于1.5°賦值為4；1.5°～3°；賦值為3；4～6°賦值為2；大于6°賦值為1)；O為礦層含油率的賦值，賦值與實(shí)際含油率數(shù)值相等；T為礦層厚度值的賦值，賦值與礦層實(shí)際厚度數(shù)值相等；D為礦層埋深的賦值(小于200m賦值為0；200～600m賦值為3；600～1 000m賦值為2；1 000～1 500m賦值為1)；并初步將含油率大于5%，厚度大于5m，傾角小于3°，埋深300～600m，定為適合原位開(kāi)采中試示范區(qū)，其潛力值為300。

5.5.1 1號(hào)礦層

1號(hào)礦層原位開(kāi)采潛力最大值為400，最小值為0。其中，東側(cè)潛力值普遍較小，向西側(cè)逐漸增大。

以潛力參數(shù)300為界限，在研究區(qū)青山口組1號(hào)礦層中圈出2個(gè)有利區(qū)(圖6a)，其中西部偏北側(cè)的靶區(qū)命名為示范區(qū)①，北部的靶區(qū)命名為示范區(qū)②。

5.5.2 2號(hào)礦層有利區(qū)優(yōu)選

2號(hào)礦層全區(qū)范圍內(nèi)潛力參數(shù)乘積最大可達(dá)650，最小值為50。北部和南部各存在一個(gè)有利區(qū)。以乘積潛力參數(shù)300為界限，在研究區(qū)青山口組2號(hào)礦層中圈出2個(gè)有利區(qū)(圖6b)，北部的靶區(qū)命名為示范區(qū)③，南部的靶區(qū)命名為示范區(qū)④。相對(duì)于1號(hào)礦層的有利靶區(qū)而言分布面積明顯增大。

a.1號(hào)礦層 b.2號(hào)礦層圖6 松遼盆地扶余—長(zhǎng)春嶺組青山口組目的礦層原位開(kāi)采潛力值分布Figure 6 Fuyu-Changchunling mining area Qingshankou Formation target ore bed in-situ exploitation potential values distribution in Songliao basin

6 可供原位開(kāi)采油頁(yè)巖資源

6.1 計(jì)算方法

本次可供原位開(kāi)采油頁(yè)巖資源計(jì)算采用體積法(幾何圖形法)，應(yīng)用的估算公式：

Q油頁(yè)巖=S×H×D

(2)

Q油頁(yè)巖油=Q油頁(yè)巖×ω

(3)

式中：Q油頁(yè)巖為油頁(yè)巖資源量,104t；S為油頁(yè)巖面積，km2；H為油頁(yè)巖厚度，m；D為油頁(yè)巖體重，t/m3；Q油頁(yè)巖油為油頁(yè)巖油資源量，104t；ω為油頁(yè)巖含油率，%。

6.2 參數(shù)選取

大量測(cè)試結(jié)果表明：青山口組油頁(yè)巖含油率≥5%的礦石平均體重為2.14g/cm3，有利礦層厚度以5m為下限，含油率下限為5%。體積即為圖中所示四個(gè)有利區(qū)體積，并利DoubleFox軟件直接讀取確定的，分別為781 334 869m3、505 069 594m3、417 759 068m3、1 633 461 809m3。

6.3 油頁(yè)巖資源估算

根據(jù)上述計(jì)算公式和優(yōu)選參數(shù)對(duì)研究區(qū)優(yōu)選靶區(qū)的油頁(yè)巖油資源進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下：

1號(hào)礦層示范區(qū)①油頁(yè)巖油資源量為9 196×104t，1號(hào)礦層示范區(qū)②油頁(yè)巖油資源量為5 404×104t，合計(jì)為14 600×104t。

2號(hào)礦層示范區(qū)③油頁(yè)巖油資源量為4 917×104t，2號(hào)礦層示范區(qū)④油頁(yè)巖油資源量為17 478×104t，合計(jì)為22 395×104t。

總體來(lái)說(shuō)，松遼盆地東南隆起區(qū)扶余—長(zhǎng)春嶺含礦區(qū)可供原位開(kāi)采中試的油頁(yè)巖油資源量為36 995×104t。

7 結(jié)論

1)扶余—長(zhǎng)春嶺含礦區(qū)青山口組一段共發(fā)育12層油頁(yè)巖，其中青山口組1號(hào)和2號(hào)礦層油頁(yè)巖為最優(yōu)礦層，在全區(qū)呈現(xiàn)穩(wěn)定層狀分布，埋深為200～800m，傾角均小于6°。1號(hào)和2號(hào)礦層油頁(yè)巖平均含油率分別為5.21%、5.79%，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ型為主，Ⅱ型次之，處于未熟—低熟的演化階段。

2)初步認(rèn)為含油率、厚度、巖石組合特征、地層傾角、埋深等是進(jìn)行原位開(kāi)采選區(qū)的重要參數(shù)。本文分析表明在研究區(qū)將含油率大于5%，厚度大于5m，厚度為300～600m，傾角小于3°定為適合原位開(kāi)采中試的示范區(qū)。

3)通過(guò)含油率等指標(biāo)在有利層位優(yōu)選出了4個(gè)適合油頁(yè)巖原位開(kāi)采中試的示范區(qū)，并通過(guò)體積法計(jì)算適合原位開(kāi)采中試的油頁(yè)巖油資源為36 995×104t。