宋國(guó)奇,徐興友,李 政,王秀紅

(1.中國(guó)石化 勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257000； 2.中國(guó)石化 勝利油田分公司 地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營(yíng) 257015)

濟(jì)陽(yáng)坳陷古近系陸相頁(yè)巖油產(chǎn)量的影響因素

宋國(guó)奇1,徐興友2,李 政2,王秀紅2

(1.中國(guó)石化 勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257000； 2.中國(guó)石化 勝利油田分公司 地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營(yíng) 257015)

濟(jì)陽(yáng)坳陷古近系沙河街組泥頁(yè)巖發(fā)育段有35口井獲得了工業(yè)油氣流，主要產(chǎn)層為沙三下亞段和沙四上亞段，以產(chǎn)頁(yè)巖油為主。利用分析測(cè)試實(shí)驗(yàn)、錄井、試油及測(cè)井資料，分析了影響頁(yè)巖出油量的地質(zhì)因素。研究表明，影響陸相頁(yè)巖出油量的地質(zhì)因素比較復(fù)雜，“甜點(diǎn)”的選取需要綜合考慮各種地質(zhì)要素，其中高豐度有機(jī)質(zhì)含量是頁(yè)巖油氣富集的物質(zhì)基礎(chǔ)，有機(jī)質(zhì)成熟度影響了頁(yè)巖油氣的量和相態(tài)，高有機(jī)質(zhì)豐度的紋層狀泥質(zhì)灰?guī)r和灰質(zhì)泥巖相是頁(yè)巖油氣發(fā)育的有利巖相，異常高壓影響頁(yè)巖油氣的富集與產(chǎn)出，夾層的分布、裂縫發(fā)育和流體流動(dòng)性是頁(yè)巖油氣局部性富集高產(chǎn)的控制因素。

有機(jī)質(zhì)豐度；異常高壓；頁(yè)巖油；沙河街組；古近系；濟(jì)陽(yáng)坳陷

近年來隨著常規(guī)油氣資源探明速度的不斷下降，全球?qū)Ψ浅Ｒ?guī)油氣資源給予了更多的關(guān)注[1]。實(shí)踐證明，在北美地區(qū)成功商業(yè)性開采的頁(yè)巖油氣是常規(guī)油氣的戰(zhàn)略接替資源[2-6]。濟(jì)陽(yáng)坳陷在常規(guī)油氣勘探中，已有多口井在古近系沙河街組泥頁(yè)巖發(fā)育段獲得工業(yè)油氣流，表明該套地層具備了形成頁(yè)巖油氣的物質(zhì)基礎(chǔ)和儲(chǔ)集條件[7-9]。本文對(duì)上述獲得工業(yè)油氣流層段的泥頁(yè)巖巖性、有機(jī)質(zhì)含量、裂縫發(fā)育程度、流體壓力、產(chǎn)層埋深以及原油性質(zhì)等進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合沾化凹陷L69井和東營(yíng)凹陷NY1,FY1,LY1四口井的1 000 m深度系統(tǒng)取心的分析測(cè)試數(shù)據(jù)，探索了影響頁(yè)巖油氣產(chǎn)量的地質(zhì)因素，以期為陸相盆地頁(yè)巖油氣的勘探開發(fā)提供借鑒。

1 地質(zhì)概況

濟(jì)陽(yáng)坳陷位于渤海灣盆地的東南部，東側(cè)以郯廬斷裂帶與魯東隆起相隔，西北與埕寧弧形隆起毗鄰，南部則以齊廣斷裂與魯西隆起為界，是在華北地臺(tái)基底上發(fā)育的中、新生代斷陷-拗陷復(fù)合盆地[10-12]，總面積約為2.6×104km2。受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，形成東營(yíng)、沾化、車鎮(zhèn)及惠民四個(gè)凹陷，其間被陳家莊、義和莊、孤島、青城、濱縣、無(wú)棣等凸起分隔(圖1)，其中新生界古近系陸相頁(yè)巖發(fā)育于4個(gè)凹陷的眾多次級(jí)洼陷中，縱向上發(fā)育于沙四上亞段、沙三下亞段和沙一段(圖2)。

圖1 濟(jì)陽(yáng)坳陷區(qū)域構(gòu)造位置

2 頁(yè)巖油氣分布特征

截止2013年底，濟(jì)陽(yáng)坳陷共有70余口探井在泥頁(yè)巖發(fā)育段見油氣流，其中35口井獲工業(yè)油氣流?？v向上主要以沙三下亞段、沙四上亞段為主，沾化凹陷渤南洼陷沙一段也有油氣流發(fā)現(xiàn)；平面上沙四上亞段頁(yè)巖油氣主要分布于東營(yíng)凹陷，沙三下亞段頁(yè)巖油氣以沾化、東營(yíng)凹陷最多(圖3)。已投產(chǎn)的探井初期產(chǎn)能為12～72 t/d，其中，東營(yíng)凹陷河54井累積產(chǎn)量最高，可達(dá)27 896 t，沾化凹陷羅42井、新義深9井和東營(yíng)凹陷永54井累積產(chǎn)量均在萬(wàn)噸以上，表明條件具備時(shí)在頁(yè)巖中可以獲得較好的產(chǎn)能。

從上述井的試油資料統(tǒng)計(jì)來看，泥頁(yè)巖油氣產(chǎn)層埋深主要在2 500～4 500 m，產(chǎn)物以油為主或油氣共出(圖4)，只有沾化凹陷渤南洼陷的渤深5井，在沙四上亞段4 491.89～4 587.33 m頁(yè)巖發(fā)育段日產(chǎn)氣3 533 m3(4 500 m的鏡質(zhì)體反射率達(dá)到了1.3%以上，進(jìn)入了大量生氣階段)[8]，因而濟(jì)陽(yáng)坳陷頁(yè)巖油是主要勘探對(duì)象。

3 頁(yè)巖油產(chǎn)量影響因素

3.1 頁(yè)巖巖相

在上述的35口探井中，24口井為泥頁(yè)巖夾薄層砂巖或碳酸鹽巖，占68.6%；11口為無(wú)夾層的純頁(yè)巖，占31.4%(圖5)。按照劉惠民等[13]提出的成因-結(jié)構(gòu)-構(gòu)造-礦物成分依次遞進(jìn)的命名原則，無(wú)夾層泥頁(yè)巖段獲工業(yè)油氣流的巖相主要為紋層狀泥質(zhì)灰?guī)r和紋層狀灰質(zhì)泥巖相，占73%，具層狀結(jié)構(gòu)的泥質(zhì)灰?guī)r和灰質(zhì)泥巖僅占27%。紋層狀泥頁(yè)巖夾砂質(zhì)或碳酸鹽巖條帶，增加了油氣的儲(chǔ)存空間，且改善了巖石的滲透性，有利于頁(yè)巖油氣的富集和流動(dòng)。從沾化凹陷羅家地區(qū)的L69井不同巖相組合的鏡下鑒定可以看出，紋層狀泥質(zhì)灰?guī)r相(灰質(zhì)泥巖)發(fā)育密集水平層理，紋層主要由富有機(jī)質(zhì)粘土紋層和亮晶方解石紋層組成，層間微孔隙、方解石礦物晶間孔發(fā)育(圖6)，有機(jī)質(zhì)豐度高，同時(shí)較高的脆性礦物含量，導(dǎo)致裂縫發(fā)育，從而溝通孔隙，形成有效的油氣儲(chǔ)集體，因而具有較高的單位含油氣體積(表1)。不同巖相具有不同的孔隙度和滲透率，這是造成頁(yè)巖產(chǎn)量差異的主要原因，同時(shí)也是上述兩種巖相成為頁(yè)巖油氣有利層的主要原因。

3.2 有機(jī)質(zhì)含量

有機(jī)質(zhì)是頁(yè)巖油氣生成的物質(zhì)基礎(chǔ)，其高低決定著頁(yè)巖油氣的資源豐度。在常規(guī)分析測(cè)試中，有機(jī)碳含量(TOC)表征巖石中的總有機(jī)碳含量，而氯仿瀝青“A”含量和熱解“S1”(游離烴含量)則近似代表巖石中滯留石油的含量，熱解“S1”與氯仿瀝青“A”含量表征的成分有重疊[14-16]。從L69，NY1，F(xiàn)Y1井，LY1四口井1 000 m深度泥頁(yè)巖巖心樣品有機(jī)碳含量、熱解“S1”值和氯仿瀝青“A”含量的分析測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表2)來看，濟(jì)陽(yáng)坳陷沙三下亞段有機(jī)質(zhì)含量較高,有機(jī)碳含量為0.66%～13.60%，平均值為3.65%；氯仿瀝青“A”含量為0.25%～3.37%，平均為1.06%；熱解“S1”含量在0.03～32.6 mg·g-1，平均為3.36 mg·g-1。從四口探井沙四上亞段有機(jī)質(zhì)豐度范圍來看，東營(yíng)凹陷有機(jī)質(zhì)豐度較高，三口井有機(jī)碳含量平均值在2.0%以上，氯仿瀝青“A”含量平均值在0.50%以上，熱解“S1”含量平均值超過2.0 mg·g-1，相對(duì)而言沾化凹陷的L69井有機(jī)質(zhì)豐度較低，有機(jī)碳含量平均值為0.69%，氯仿瀝青“A”含量均值為0.25%，熱解“S1”含量均值為0.89 mg·g-1，這也是東營(yíng)凹陷沙四上亞段發(fā)現(xiàn)較多工業(yè)頁(yè)巖油氣流的主要原因。

圖2 濟(jì)陽(yáng)坳陷古近系-新近系綜合充填序列

圖3 濟(jì)陽(yáng)坳陷頁(yè)巖工業(yè)油氣井層位分布

圖4 濟(jì)陽(yáng)坳陷頁(yè)巖工業(yè)油氣流埋深頻率分布

圖5 濟(jì)陽(yáng)坳陷頁(yè)巖油氣巖相分布餅狀圖

表1 濟(jì)陽(yáng)坳陷主要巖相組合物性特征

Table 1 Physical property of main lithofacies assemblages in Jiyang Depression

井名巖相組合孔隙度/%含烴體積/(m3·m-3)范圍平均值范圍平均值L69層狀灰質(zhì)泥巖1.2～10.44.70.0048～0.09040.0363層狀泥質(zhì)灰?guī)r1.3～10.34.50.0026～0.09720.0334紋層狀泥質(zhì)灰?guī)r4.0～8.95.90.0249～0.09600.0457FY1塊狀灰質(zhì)泥巖3.9～9.66.90.0213～0.05010.0341層狀灰質(zhì)泥巖2.9～12.46.40.0102～0.06560.0262層狀泥質(zhì)灰?guī)r2.7～12.45.60.0088～0.06060.0252紋層狀灰質(zhì)泥巖3.6～12.47.70.0150～0.06730.0375紋層狀泥質(zhì)灰?guī)r2.5～12.35.80.0129～0.06400.0371NY1塊狀灰質(zhì)泥巖1.1～12.34.80.00563～0.051910.02161塊狀泥質(zhì)灰?guī)r1.5～11.66.80.00633～0.05220.02966層狀灰質(zhì)泥巖1.4～12.26.80.0085～0.092350.05041層狀泥質(zhì)灰?guī)r1.4～9.35.30.00602～0.053030.02601紋層狀灰質(zhì)泥巖7.6～19.113.10.05031～0.156780.08362紋層狀泥質(zhì)灰?guī)r9.1～15.312.40.05578～0.123880.09084LY1層狀灰質(zhì)泥巖8.5～16.512.20.0517～0.11480.0737紋層狀灰質(zhì)泥巖10.2～17.612.60.0512～0.15150.0898紋層狀泥質(zhì)灰?guī)r10.2～15.213.00.0706～0.10780.0921

圖6 沾化凹陷L69井沙三下亞段紋層狀泥質(zhì)灰?guī)r

表2 濟(jì)陽(yáng)坳陷沙三段下亞段和沙四段上段頁(yè)巖地球化學(xué)參數(shù)

Table 2 Geochemical parameters of shale in lower Es3and upper Es4of Jiyang Depression

層段井名TOC/%S1/(mg·g-1)氯仿瀝青“A”含量/%范圍平均值范圍平均值范圍平均值沙三下亞段L690.85～7.523.010.03～32.633.130.25～3.031.06NY11.27～12.804.840.84～22.315.420.50～1.541.03FY11.18～13.602.771.17～9.422.910.44～1.290.74LY10.66～13.003.960.55～17.948.10.79～3.371.96沙四上亞段L690.06～1.760.690.00～5.030.890.01～0.490.25NY10.58～11.402.890.54～19.074.510.65～3.011.23FY10.51～9.052.130.02～6.042.310.03～1.030.54LY11.32～7.352.872.19～13.786.190.73～3.061.46

針對(duì)已發(fā)現(xiàn)油氣流的頁(yè)巖發(fā)育段沒有取心的現(xiàn)狀，根據(jù)測(cè)井信息縱向分辨率高、不同有機(jī)質(zhì)含量在測(cè)井曲線上有特殊響應(yīng)的特點(diǎn)，在用L69井等4口系統(tǒng)取心井的分析測(cè)試數(shù)據(jù)作為刻度的基礎(chǔ)上，建立了測(cè)井資料與頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)含量的定量關(guān)系模型[17]，計(jì)算出濟(jì)陽(yáng)坳陷見油氣流頁(yè)巖發(fā)育段的有機(jī)碳和氯仿瀝青“A”含量值。從計(jì)算結(jié)果與日產(chǎn)油量的對(duì)比結(jié)果可以看出(圖7)，無(wú)論有無(wú)夾層，獲工業(yè)油氣流(大于5 t/d)泥頁(yè)巖的有機(jī)碳含量平均值均在2%以上，氯仿瀝青“A”含量在0.4%以上。但并不是有機(jī)質(zhì)含量越高越好，工業(yè)油氣流井的有機(jī)碳含量都分布于2%～7%，氯仿瀝青“A”含量1.0%～1.7%(圖6)。而有機(jī)碳含量和氯仿瀝青“A”含量高于此區(qū)間，大部分探井產(chǎn)油氣頁(yè)巖發(fā)育段油氣產(chǎn)能較低，說明雖然高豐度有機(jī)質(zhì)的存在是頁(yè)巖油氣富集高產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，但還受其他復(fù)雜因素的影響。

圖7 濟(jì)陽(yáng)坳陷見油氣流頁(yè)巖發(fā)育段有機(jī)質(zhì)含量a)、氯仿瀝青“A”含量b)與試油量的關(guān)系

3.3 埋藏深度

從濟(jì)陽(yáng)坳陷泥頁(yè)巖試油日產(chǎn)量隨埋深關(guān)系(圖8)可以看出，頁(yè)巖工業(yè)油氣流一般埋深在2 200 m以下，無(wú)夾層頁(yè)巖工業(yè)油氣流主要分布在2 800～4 500 m。無(wú)論有無(wú)夾層，其日產(chǎn)量先隨著埋深的增加而增大，表明在成熟階段之后生成油氣量迅速增加[18]，利于油氣的富集，且隨著頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)成熟度的增加，輕烴大量產(chǎn)出，改善了油氣的可流動(dòng)性，導(dǎo)致產(chǎn)量增加。從濟(jì)陽(yáng)坳陷泥頁(yè)巖油氣的氣油比隨埋深的關(guān)系可以看出，氣油比從2 000～3 000 m的13～97 m3/t增大到3 500 m左右的385 m3/t，增加了4～30倍；當(dāng)產(chǎn)量達(dá)到最大值之后，又隨埋深增加而減少，其原因可能是當(dāng)埋深繼續(xù)增大時(shí)，大量的輕烴容易散失，從而導(dǎo)致可動(dòng)部分減少，產(chǎn)量減低，這與成熟演化階段的高氣油比有關(guān)。如利深101井在4 395.1～4 448.0 m的沙四上亞段頁(yè)巖發(fā)育段的氣油比可達(dá)10 917 m3/t(圖8)。

3.4 壓力體系

濟(jì)陽(yáng)坳陷泥頁(yè)巖工業(yè)油氣流井段的壓力體系與日產(chǎn)油量的關(guān)系更為復(fù)雜(圖9)。有夾層頁(yè)巖在常壓下即可獲得工業(yè)油氣流，且隨壓力系數(shù)的增加產(chǎn)量具增大的趨勢(shì)。生烴增壓是異常高壓形成的主要因素，油氣大量生成使巖石孔隙中的烴飽和度迅速增加①；無(wú)夾層泥頁(yè)巖的油氣產(chǎn)量隨壓力系數(shù)的增加先增高而后降低。前半部分產(chǎn)量隨壓力的增加而增加，可能是裂縫發(fā)育導(dǎo)致儲(chǔ)層改善的結(jié)果；后半部分產(chǎn)量隨壓力增加而降低的原因可能是隨著裂縫的進(jìn)一步發(fā)育，輕烴部分散失，油氣的可流動(dòng)性降低，進(jìn)而影響油氣產(chǎn)量。從圖9可以看出，相同壓力系數(shù)下，有夾層的頁(yè)巖油氣產(chǎn)量更高。

圖8 濟(jì)陽(yáng)坳陷頁(yè)巖油氣產(chǎn)量a)、氣油比b)與埋深的關(guān)系

圖9 濟(jì)陽(yáng)坳陷頁(yè)巖油氣產(chǎn)量與壓力系數(shù)的關(guān)系

圖10 濟(jì)陽(yáng)坳陷頁(yè)巖油氣產(chǎn)量與斷距的關(guān)系

① 張善文，隋風(fēng)貴，張林曄，等.濟(jì)陽(yáng)坳陷隱蔽油氣藏成藏動(dòng)力學(xué)研究與預(yù)測(cè).勝利油田地質(zhì)科學(xué)研究院，2006.

3.5 斷裂發(fā)育程度

頁(yè)巖中裂縫生成的原因可分為兩種，一種是構(gòu)造(地應(yīng)力)形成的裂縫，裂縫規(guī)模不等，且呈規(guī)律分布；另一種是受物理和化學(xué)作用形成的,主要包括溶蝕裂縫、縫合線、超壓裂縫、熱收縮裂縫、干燥裂縫、脫水收縮裂縫、礦物相變裂縫和風(fēng)化裂縫，這類裂縫一般形狀不規(guī)則，發(fā)育規(guī)模變化大，縱向切割不深，大多縫面粗糙、不平整，有彎曲。上述這兩種裂縫不僅是儲(chǔ)集空間,也是流體的滲流通道。從濟(jì)陽(yáng)坳陷頁(yè)巖油氣產(chǎn)量與井口到斷層距離(該參數(shù)可近似反映裂縫發(fā)育程度)的關(guān)系(圖10)來看，無(wú)夾層頁(yè)巖的油氣產(chǎn)量隨到斷層距離的增加而降低，例如沾化凹陷羅42井位于北西向和北東向斷裂的交匯處，斷距為300 m左右，其微裂縫發(fā)育，未經(jīng)壓裂即獲得了較高的產(chǎn)能，頁(yè)巖工業(yè)油氣流主要分布在距斷裂距離不超過600 m范圍內(nèi)，表明裂縫為油氣提供了聚集空間和運(yùn)移通道，有助于頁(yè)巖總含油氣量的增加。而對(duì)于有夾層的泥頁(yè)巖，其油氣產(chǎn)量隨到斷層距離的增大而先增大后減小，造成這種現(xiàn)象的原因可能是距離斷裂太近，裂縫規(guī)模過大，油氣易于散失[19-20]。距斷層一定距離(500～1 200 m)，裂縫發(fā)育適中，可有效改善儲(chǔ)層的物性；距離斷層太遠(yuǎn)，儲(chǔ)層物性變差，油氣產(chǎn)能降低。

3.6 油氣物性

濟(jì)陽(yáng)坳陷已發(fā)現(xiàn)頁(yè)巖油氣的地面原油密度在0.735 4～0.958 1 g/cm3，地面粘度為0.7～556 mPa·s，其中工業(yè)油氣流地面原油密度在0.735 4～0.949 6 g/cm3，地面粘度為0.7～371 mPa·s(圖11)，分布范圍較寬，既有輕質(zhì)油，中質(zhì)油，同時(shí)也有重質(zhì)油的產(chǎn)出。與常規(guī)油氣一樣，頁(yè)巖油氣也是由地下深處的干酪根(生烴母質(zhì))熱演化而成[21-24]，巖石中有機(jī)質(zhì)進(jìn)入生油階段后，隨著熱演化程度的增加，干酪根有機(jī)大分子不斷發(fā)生化學(xué)鍵斷裂，從而導(dǎo)致分子量不斷減小，故隨著熱演化程度提高，所形成原油的分子量逐漸減小，對(duì)應(yīng)所生成原油的物性也發(fā)生相應(yīng)變化，從高粘度、高密度的重質(zhì)油逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榈驼扯取⒌兔芏鹊妮p質(zhì)油。但是，頁(yè)巖油氣地面原油粘度與試油產(chǎn)量的關(guān)系要復(fù)雜得多。無(wú)論有無(wú)夾層，產(chǎn)量隨原油地面粘度的增加先升高而后降低，其分界大致在原油粘度為40～60 mPa·s。造成這種現(xiàn)象的原因是地面粘度大于50 mPa·s，原油流動(dòng)性差，影響油氣產(chǎn)量；在地面粘度小于40～60 mPa·s時(shí)，由于原油粘度的較低，原油流動(dòng)性增加，有利于頁(yè)巖油的富集高產(chǎn)，當(dāng)原油粘度更低時(shí)(低于10mPa·s)，頁(yè)巖油氣的日產(chǎn)量不增反降，這可能與輕烴部分散失及液態(tài)成分降低有關(guān)。

圖11 濟(jì)陽(yáng)坳陷頁(yè)巖油氣產(chǎn)量與粘度的關(guān)系

4 濟(jì)陽(yáng)坳陷頁(yè)巖油類型

目前所指頁(yè)巖油氣是以游離、溶解及吸附狀態(tài)賦存于有效生烴頁(yè)巖層系中，經(jīng)過鉆井、壓裂等手段能夠直接獲取的液態(tài)烴。油氣賦存方式理論上可分為三種：一種是在基質(zhì)孔隙中賦存，第二種是在裂縫中賦存，第三種是在薄夾層中賦存。在現(xiàn)實(shí)含油氣盆地頁(yè)巖油氣富集評(píng)價(jià)中，不同盆地、不同地區(qū)、不同地質(zhì)背景下頁(yè)巖油氣三種賦存方式相互疊置、交叉，又可分為不同的復(fù)合類型[5]。在對(duì)濟(jì)陽(yáng)坳陷陸相頁(yè)巖油產(chǎn)量影響因素分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合沙三下、沙四上亞段斷裂體系與原油地下粘度分布特征，將濟(jì)陽(yáng)坳陷頁(yè)巖油氣富集方式劃分為四種相互疊置的類型(表3)。

4.1 基質(zhì)孔隙與微裂縫型頁(yè)巖油氣

此種類型頁(yè)巖油氣主要分布于深洼帶的紋層狀泥質(zhì)灰?guī)r和灰質(zhì)泥巖中，頁(yè)巖油氣以密度小、粘度較小的輕質(zhì)油為主，油在頁(yè)巖中的流動(dòng)性強(qiáng)。濟(jì)陽(yáng)坳陷埋深大于3 000 m以下，壓力系數(shù)隨埋深的增加而增大，導(dǎo)致在洼陷普遍有微裂縫的存在。這種微裂縫尺度相對(duì)較小，大者鏡下觀察可見，小者尺度與基質(zhì)顆粒相當(dāng)，而無(wú)法檢測(cè)。由于有機(jī)質(zhì)生烴作用對(duì)壓力的貢獻(xiàn)較大，因此這種微裂縫一般以成熟的有機(jī)質(zhì)為中心，向不同方向開啟。富含有機(jī)質(zhì)的頁(yè)巖由于微裂縫的大量存在而與基質(zhì)孔隙連通，具有較好的連通性，且原油流動(dòng)性強(qiáng)，需要啟動(dòng)壓力梯度較低，易于流動(dòng)從而呈現(xiàn)出由基質(zhì)孔隙向微裂縫密集區(qū)富集的特征。此類頁(yè)巖油主要賦存在頁(yè)巖基質(zhì)中的有機(jī)質(zhì)、粘土礦物粒間、粒內(nèi)、溶蝕等各類微孔隙、微裂縫中，頁(yè)巖的含油性及富集程度與有機(jī)質(zhì)豐度、類型、成熟度等因素密切相關(guān)。這種類型頁(yè)巖油氣目前發(fā)現(xiàn)較少，應(yīng)主要發(fā)育于埋藏較深的沙四上亞段頁(yè)巖中，微裂縫的發(fā)育規(guī)模和頁(yè)巖流動(dòng)性對(duì)頁(yè)巖油氣富集具有較大影響，如利頁(yè)1井在沙三下亞段3 632～3 665 m頁(yè)巖段試油，未見產(chǎn)能，累產(chǎn)0.17 t，該井距斷裂距離1 600 m，周邊次級(jí)斷裂較少，計(jì)算原油地下粘度為1.50 mPa·s，未見產(chǎn)能可能與原油流動(dòng)性相關(guān)。

4.2 薄夾層與微裂縫型頁(yè)巖油氣

此種類型頁(yè)巖油氣主要發(fā)育于洼陷中部地區(qū)的不同類型頁(yè)巖巖相中，同樣以密度小、粘度較小的輕質(zhì)油為主。上下鄰層頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)含量高，生油窗內(nèi)的富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖生油能力強(qiáng)，所生成的原油只需經(jīng)過極短距離的運(yùn)移即可進(jìn)入夾層聚集。頁(yè)巖油主要賦存在頁(yè)巖基質(zhì)中的有機(jī)質(zhì)、粘土礦物粒間、粒內(nèi)、溶蝕等各類微孔隙、微裂縫及薄夾層中。同時(shí)，夾層的巖性較脆且易于進(jìn)行儲(chǔ)層改造，從而形成頁(yè)巖油氣流，因此，夾層是原油賦存富集的有利場(chǎng)所。層數(shù)多、厚度薄、物性好、脆性強(qiáng)的夾層是頁(yè)巖油勘探開發(fā)的有利目標(biāo)，如利深101井，在沙四上亞段4 395.1～4 448.0 m處夾薄層砂巖頁(yè)巖發(fā)育段，試油日產(chǎn)油4.29 t，日產(chǎn)氣4.68×104m3，該井距離主干斷裂1 000 m，周邊次級(jí)斷裂相對(duì)較少，計(jì)算原油地下粘度為0.11 mPa·s，可流動(dòng)性強(qiáng)，頁(yè)巖的含油性及其中原油的富集程度與有機(jī)質(zhì)豐度、類型、成熟度、薄夾層的分布及原油流動(dòng)性等因素密切相關(guān)。

表3 濟(jì)陽(yáng)坳陷頁(yè)巖油類型

4.3 大尺度裂縫與微裂縫型頁(yè)巖油氣

此種類型頁(yè)巖油氣以密度和粘度相對(duì)較大的中質(zhì)油或重質(zhì)油為主，發(fā)育于斷裂相對(duì)發(fā)育的中央背斜、南部緩坡及北部陡坡帶。由于斷裂發(fā)育，頁(yè)巖中不僅發(fā)育成巖裂縫，還發(fā)育大量構(gòu)造微裂縫，且斷裂周邊均為泥質(zhì)巖，泥質(zhì)巖對(duì)斷層的涂抹作用明顯，易于頁(yè)巖油氣的保存。該類頁(yè)巖油的富集受控于裂縫及裂縫體系的發(fā)育，當(dāng)富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層系的脆性條件較好時(shí)，易于形成按一定規(guī)律發(fā)育的構(gòu)造裂縫，構(gòu)造裂縫帶主要發(fā)育在構(gòu)造撓曲、褶皺軸部及構(gòu)造轉(zhuǎn)折端等斷裂帶系統(tǒng)中,裂縫是頁(yè)巖油的主要甜點(diǎn)類型，但由于斷裂帶的發(fā)育范圍通常有限，故裂縫富集型頁(yè)巖油的高產(chǎn)區(qū)分布也相對(duì)有限。如永54井，在沙四上亞段2 933.8～2 981頁(yè)巖段試油，日產(chǎn)油46.5 t，投產(chǎn)后累產(chǎn)油17 222 t，具有較好的產(chǎn)能。該井距主干斷裂距離120 m，周邊發(fā)育多條次級(jí)小斷裂，計(jì)算原油地下粘度為2.91 mPa·s。頁(yè)巖油主要賦存在頁(yè)巖基質(zhì)中的有機(jī)質(zhì)、粘土礦物粒間、粒內(nèi)、溶蝕等各類微孔隙、微裂縫及大尺度構(gòu)造裂縫中，頁(yè)巖的含油性及富集程度與有機(jī)質(zhì)豐度、類型、成熟度、構(gòu)造裂縫的發(fā)育規(guī)模等因素密切相關(guān)，原油可流動(dòng)性影響相對(duì)較小。該類頁(yè)巖油氣是目前在不同地區(qū)無(wú)夾層頁(yè)巖中發(fā)現(xiàn)的主要頁(yè)巖油氣類型，如中央隆起的河88、河132井、博興洼陷樊家地區(qū)的樊41等。

4.4 大尺度裂縫和薄夾層復(fù)合型頁(yè)巖油氣

此種頁(yè)巖油以密度和粘度相對(duì)較大的中質(zhì)油或重質(zhì)油為主，發(fā)育于斷裂相對(duì)發(fā)育的中央背斜、南部緩坡及北部陡坡帶，頁(yè)巖油氣富集條件較為復(fù)雜。如果斷裂開啟后被上部泥質(zhì)巖涂抹而無(wú)法運(yùn)移出去，則可較好的原地富集。如河54井，在沙三下亞段2 928～2 964.4 m夾薄層砂巖條帶頁(yè)巖段試油，日產(chǎn)油91.3 t，日產(chǎn)氣4.68×104m3，投產(chǎn)后累產(chǎn)油17 222 t，該井位于中央隆起帶，是斷裂發(fā)育的地區(qū)，統(tǒng)計(jì)距斷裂距離1 000 m，周邊發(fā)育多條次級(jí)小斷裂，計(jì)算原油地下粘度為10.05 mPa·s，相對(duì)流動(dòng)性較差。但如果斷裂開啟后未被封堵，頁(yè)巖油氣可初次運(yùn)移至薄夾層中，順斷裂運(yùn)移發(fā)生散失。此類頁(yè)巖油氣主要賦存在頁(yè)巖基質(zhì)中的有機(jī)質(zhì)、粘土礦物粒間、粒內(nèi)、溶蝕等各類微孔隙、微裂縫、構(gòu)造裂縫及薄夾層中。頁(yè)巖的含油性及富集程度與有機(jī)質(zhì)豐度、類型、成熟度、構(gòu)造裂縫、薄夾層的發(fā)育規(guī)模等因素密切相關(guān)。此類頁(yè)巖油氣是濟(jì)陽(yáng)凹陷所要勘探最主要的頁(yè)巖油氣類型。目前已在多地區(qū)見到此類頁(yè)巖油氣，如樊119、樊120、王76、高7、樊140等。

從濟(jì)陽(yáng)坳陷頁(yè)巖發(fā)育段中頁(yè)巖油氣產(chǎn)能來看，大尺度裂縫與微裂縫型、大尺度裂縫和薄夾層復(fù)合型頁(yè)巖油氣是高產(chǎn)的頁(yè)巖油氣類型，頁(yè)巖中具有可觀的油氣量，在不需要進(jìn)行改造的情況下，構(gòu)造裂縫及夾層的存在利于油氣的產(chǎn)出?；|(zhì)孔隙與微裂縫型、微裂縫與薄夾層型頁(yè)巖油氣發(fā)現(xiàn)較少，但頁(yè)巖中同樣含有可觀的油氣量，如果在頁(yè)巖中進(jìn)行人工造縫和添加合適的支撐劑，應(yīng)具有良好的勘探開發(fā)前景。

5 結(jié)論

1) 濟(jì)陽(yáng)坳陷頁(yè)巖油氣主要分布于沙三下亞段和沙四上亞段，以產(chǎn)頁(yè)巖油為主，不同演化階段生成的油氣均可形成工業(yè)頁(yè)巖油氣流。

2) 陸相頁(yè)巖油氣富集控制因素復(fù)雜。高豐度有機(jī)質(zhì)含量是頁(yè)巖油氣富集可采的物質(zhì)基礎(chǔ)，高有機(jī)質(zhì)豐度的紋層狀泥質(zhì)灰(灰質(zhì)泥)巖相、夾砂巖、碳酸鹽巖薄層是頁(yè)巖油氣富集可采的有利巖相，埋深影響了頁(yè)巖油氣的量和相態(tài)，異常高壓控制了頁(yè)巖油氣的富集與產(chǎn)出，裂縫發(fā)育和流體流動(dòng)性對(duì)頁(yè)巖油氣富集可采具有一定的影響。

3) 高有機(jī)質(zhì)豐度、適中的有機(jī)質(zhì)成熟度、紋層狀泥質(zhì)灰?guī)r和灰質(zhì)頁(yè)巖相、異常高壓是頁(yè)巖油氣區(qū)域性存在的主要控制因素；而裂縫的發(fā)育、夾層的分布、頁(yè)巖油的流動(dòng)性決定了頁(yè)巖油氣局部富集高產(chǎn)。

[1] 方朝合,劉洪林,鄭德溫,等.非常規(guī)油氣實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的必要性[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器,2009,4(4):149-152. Fang Chaoge,Liu Honglin,Zheng Dewen,et al.Necessity of unconventional oil and gas Laboratory construction[J].Modern Scientific Instruments,2009,4(4):149-152.

[2] Hill R J,Jarvie D M,Zumberge J,et al.Oil and gas geochemistry and petroleum systems of the Fort Worth Basin[J].AAPG Bulletin,2007,91(4):445-473.

[3] Bustin R M.Gas shale tapped for big pay[J].AAPG Explorer,2005,26(2):5-7.

[4] Curtis J B.Fractured shale-gas systems[J].AAPG Bulletin,2002,86(11):1921-1938.

[5] 張金川,林臘梅,李玉喜,等.頁(yè)巖油分類與評(píng)價(jià)[J].地學(xué)前緣,2012,19(5):322-331. Zhang Jinchuan,Lin Lamei,Li Yuxi,et al.Classification and evaluation of shale oil[J].Earth Science Frontiers,2012,19(5):322-331.

[6] Sonnenberg S A,Pramudito A.Petroleum geology of the giant Elm Coulee field,Williston Basin[J].AAPG Bulletin,2009,93(9):1127-1153.

[7] 張林曄,李政,朱日房,等.濟(jì)陽(yáng)坳陷古近系存在頁(yè)巖氣資源的可能性[J].天然氣工業(yè),2008,28(12):26-29. Zhang Linye,Li Zheng,Zhu Rifang,et al.Resource potential of shale gas in paleogene in Jiyang Depression[J].Natural Gas Industry,2008,28(12):26-29.

[8] 張善文,張林曄,李政,等.濟(jì)陽(yáng)坳陷古近系頁(yè)巖油氣形成條件[J].油氣地質(zhì)與采收率,2012,19(6):1-5. Zhang Shanwen,Zhang Linye,Li Zheng,et al.Formation conditions of Paleogene shale oil and gas in Jiyang depression[J].Petroleum Geology and Recovery Efficiency,2012,19(6):1-5.

[9] 張林曄,李政,李鉅源,等.東營(yíng)凹陷古近系泥頁(yè)巖中存在可供開采的油氣資源[J].天然氣地球科學(xué),2012,23(1):1-13. Zhang Linye,Li Zheng,Li Juyuan,et al.Feasibility analysis of existing recoverable oil and gas resource in the Palaeogene shale of Dongying Depression[J].Natural Gas Geoscience,2012,23(1):1-13.

[10] 王秉海,錢凱.勝利油區(qū)地質(zhì)研究與勘探實(shí)踐[M].東營(yíng):石油大學(xué)出版社,1992. Wang Binghai,Qian Kai.Geological study and exploration practice in Shengli oil field[M].Dongying:Petroleum University Publishing House,1992.

[11] 王穎,趙錫奎,高博禹.濟(jì)陽(yáng)坳陷構(gòu)造演化特征[J].成都理工學(xué)院學(xué)報(bào),2002,29(2):181-187. Wang Ying,Zhao Xikui,Gao Boyu.Characters of tectonic evolution of the Jiyang Depression[J].Journal of Chengdu University of Technology,2002,29(2):181-187.

[12] 李丕龍,龐雄奇.陸相斷陷盆地隱蔽油氣藏形成-以濟(jì)陽(yáng)坳陷為例[M].北京:石油工業(yè)出版社,2004. Li Pilong,Pang Xiongqi.Subtle reservoir formation in continental fault-depression basin-taking Jiyang Depression as an example[M].Beijing:Petroleum Industry Press,2004.

[13] 劉惠民,張守鵬,王樸,等.沾化凹陷羅家地區(qū)沙三段下亞段頁(yè)巖巖石學(xué)特征[J].油氣地質(zhì)與采收率,2012,19(6):11-15,111-112. Liu Huimin,Zhang Shoupeng,Wang Piao,et al.Lithologic characteristics of Lower Es3shale in Luojia area,Zhanhua sag[J].Petroleum Geology and Recovery Efficiency,2012,19(6):11-15,111-112.

[14] 張善文,王永詩(shī),張林曄,等.濟(jì)陽(yáng)坳陷渤南洼陷頁(yè)巖油氣形成條件研究[J].中國(guó)工程科學(xué),2012,14(6):49-55,63. Zhang Shanwen,Wang Yongshi,Zhang Linye,et al.Formation conditions of shale oil and gas in Bonan sub-sag,Jiyang Depression[J].Engineering Science,2012,14(6):49-55,63.

[15] 尚慧蕓.有機(jī)地球化學(xué)和熒光顯微鏡技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1990:49-80. Shang Huiyun.Organic geochemistry and fluorescence microscopy[M].Beijing:Petroleum Industry Press,2004.

[16] 盧雙舫,黃文彪,陳方文,等.頁(yè)巖油氣資源分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)探討[J].石油勘探與開發(fā),2012,39(2):249-256. Lu Shuangfang,Huang Wenbiao,Chen Fangwen,et al.Classification and evaluation criteria of shale oil and gas resources:discussion and application[J].Petroleum Exploration and Development,2012,39(2):249-256.

[17] 張晉言,孫建孟.利用測(cè)井資料評(píng)價(jià)泥頁(yè)巖油氣“五性”指標(biāo)[J].測(cè)井技術(shù),2012,36(2):146-153. Zhang Jinyan,Sun Jianmeng.Log evaluation on shale hydrocarbon reservoir[J].Well Logging Technology,2012,36(2):146-153.

[18] 張林曄,孔祥星,張春榮,等.濟(jì)陽(yáng)坳陷下第三系優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育及其意義[J].地球化學(xué),2003,32(1):35-42. Zhang Linye,Kong Xiangxing,Zhang Chunrong,et al.High-quality oil-prone source rocks in Jiyang Depression[J].Geochimica,2003,32(1):35-42.

[19] 陳祥,王敏,嚴(yán)永新,等.泌陽(yáng)凹陷陸相頁(yè)巖油氣成藏條件[J].石油與天然氣地質(zhì),2011,32(4):568-576. Chen Xiang,Wang Min,Yan Yongxin,et al.Accumulation conditions for continental shale oil and gas in the Biyang Depression[J].Oil & Gas Geology,2011,32(4):568-576.

[20] Bowker K A.Barnett shale gas production,Fort Worth basin:issues and discussion[J].AAPG Bulletin,2007,91(4):523-533.

[21] Tissot B,Welte D H.Petroleum formation and occurrence[M].Berlin Heidelberg,New York : Springer-Verlag,1987.

[22] 王啟軍,陳建渝.油氣地球化學(xué)[M].武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社,1988. Wang Qijun，Chen Jianyu.Petroleum Geochemistry[M].Wuhan:China University of Geosciences Press,1988.

[23] 馬立馳.濟(jì)陽(yáng)坳陷青東凹陷油藏特征及分布規(guī)律[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2014，36(1)：39-45. Ma Lichi.Characteristics and distribution of reservoirs in Qingdong Sag,Jiyang Depression[J].Petroleum Geology & Experiment,2014,36(1):39-45.

[24] 霍志鵬，龐雄奇，范凱，等.濟(jì)陽(yáng)坳陷典型巖性油氣藏相-勢(shì)耦合控藏作用解剖及應(yīng)用[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2014，36(5)：574-582. Huo Zhipeng,Pang Xiongqi,Fan Kai,et al.Anatomy and application of facies-potential coupling on hydrocaron accumulation in typical lithologic reservoirs in Jiyang Depression[J].Petroleum Geology & Experiment,2014,36(5):574-582.

(編輯 董 立)

Factors controlling oil production from Paleogene shale in Jiyang depression

Song Guoqi1，Xu Xingyou2，Li Zheng2，Wang Xiuhong2

(1.ShengliOilfieldCompany,SINOPEC,DongyingShandong257001,China;2.GeologyScientificResearchInstituteofShengliOilfieldCompany,SINOPEC,Dongying,Shandong257015,China)

Industrial flow was obtained from 35 wells in Shahejie Formation of Paleogene shale in Jiyang Depression.The lower Es3and upper Es4were the major producing layers producing mostly shale oil.Lab analyzing results as well as well testing and logging data were used to study the geological factors that controlled oil production rates. It shows that factors controlling the production are complicated and a wise picking of sweet spots shall be based on various geological eletments,among which high TOC content is the material base for shale oil and gas to accumulate,matruity of organic matter controlled quantity and phase of the oil and gas,lamillar muddy limestone and lime mudstone with high content of organic matter are perfect home for oil land gas to gather,abnormal high pressure affected accumulation and production of shale oil and gas,and the distribtuion of interlayers,fractures growth as well as fluid flowability controoled the flow rates attainable from local shale oil and gas accumulations.

organic matter richness,abnormal high pressure,shale oil,Shahejie Formation,Paleogene,Jiyang Depression

2014-03-17;

2015-04-08。

宋國(guó)奇(1957—)，男，博士、教授級(jí)高級(jí)工程師，石油地質(zhì)與油氣成藏。E-mail:songguoqi.slyt@sinopec.com。

國(guó)家基礎(chǔ)發(fā)展計(jì)劃(“973”計(jì)劃)項(xiàng)目(2014CB239100);中國(guó)石化科技攻關(guān)課題(P14068)。

0253-9985(2015)03-0463-09

10.11743/ogg20150315

TE121.3

A