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本论文在野外地质调查、室内实验分析及在综合前人研究成果的基础上，对二连盆地石炭-二叠系泥页岩发育背景、有机质的地化特征、泥页岩储层特征开展了系统研究，并在上述研究基础上进行了页岩气资源潜力评价。二连盆地在石炭-二叠纪总体以海相、海陆过渡相沉积环境为主，具有西浅东深、南北分带的古地理背景和沉积格局，为泥页岩的发育提供了沉积环境。地层对比与沉积相分析显示，二连盆地石炭-二叠系泥页岩层段发育相对较广泛，但地层横向连续性很差，地层厚度变化大，纵向上林西组，寿山沟组，阿木山组，宝力高庙组是泥页岩层段发育的较有利层段，平面上存在西乌旗和锡林浩特两个主要泥页岩发育区和林西县一个次级发育区。通过对不同有机质类型参数的分析并充分考虑该区域高演化对有机质类型降级的影响因素，认为二连地区石炭-二叠系泥页岩的有机质类型以Ⅱ型为主，其次为Ⅲ型，母源输入以高等陆源植物的输入为主。通过对盆地内剖面不泥页岩的原始有机碳数据进行恢复校正计算，原始有机碳含量平均值为0.41%，局部层段TOC平均值达到了0.5%，包括寿山沟组一段，林西组和哲斯组。镜质体反射率主要介于0.88%～4.0%之间，处于成熟-过成熟阶段，显示二连盆地石炭-二叠系具备形成页岩气的潜力。二连盆地石炭-二叠系泥质岩类主要以粉砂质泥岩和页岩为主，部分受区域热变质作用影响变质为板岩，岩石有效孔隙度极低，多数只有1%，渗透率不到0.01×10-3μm2。二连盆地石炭-二叠系泥页岩中石英含量较高且分布稳定，介于30.8%～51.5%,平均值为35.7%，天然裂缝易发育，有利于人工压裂，是发育优质页岩气储层的有利因素。等温吸附试验数据显示二连盆地石炭-二叠系泥页岩吸附气含量相对较低，平均吸附气含量为0.92m3/t。最后，在上述研究的基础上，依据国土资源部油气战略中心《页岩气资源潜力评价与有利区优选方法》及其补充说明，运用体积法计算了二连盆地石炭-二叠系的页岩气资源潜力，P50可采资源量为1376.91×108m3，其页岩气资源潜力总体上仅达到远景区的标准。