張文正, 楊 華, 楊偉偉, 吳 凱, 劉 飛 (1. 中國(guó)石油天然氣股份有限公司 長(zhǎng)慶油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院, 陜西 西安 710021; 2. 低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室, 陜西 西安 710018; 3. 中國(guó)科學(xué)院 廣州地球化學(xué)研究所, 廣東 廣州 510640; 4. 中國(guó)石油天然氣股份有限公司 長(zhǎng)慶油田分公司, 陜西 西安 710021)

0 引 言

頁(yè)巖油是指以游離(含凝析態(tài))、吸附及溶解態(tài)(可溶解于天然氣、干酪根和殘余水等)等多種方式賦存于有效生烴泥頁(yè)巖地層層系中且具有勘探開(kāi)發(fā)意義的非氣態(tài)烴類, 屬于典型的自生自儲(chǔ)型原地聚集油氣類型[1–3]。儲(chǔ)集層巖性主要為富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖及其夾有的薄層致密砂巖、碳酸鹽巖等。目前頁(yè)巖油已在美國(guó)、加拿大、澳大利亞等國(guó)家得到了商業(yè)性的開(kāi)發(fā)[2,4–9], 在我國(guó)渤海灣、鄂爾多斯、松遼、南襄等多個(gè)中新生代陸相湖盆中, 也已不同程度地獲得了工業(yè)頁(yè)巖油流[10–13], 顯示出良好的勘探開(kāi)發(fā)前景。以往研究認(rèn)為富有機(jī)質(zhì)黑色頁(yè)巖主要是提供油氣來(lái)源的生油巖, 或?yàn)樽柚褂蜌饫^續(xù)運(yùn)移、逸散的封蓋層, 并非油氣儲(chǔ)集層, 故長(zhǎng)期未被納入油氣勘探開(kāi)發(fā)之列, 但在大量鉆遇黑色富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖地層中發(fā)現(xiàn)了豐富的石油顯示, 證明富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖中存在頁(yè)巖油資源。

鄂爾多斯盆地為我國(guó)第二大沉積盆地, 中生界石油資源十分豐富。晚三疊世時(shí)期, 華北陸塊與揚(yáng)子陸塊碰撞拼接, 受秦嶺造山活動(dòng)的影響, 在華北陸塊西南部的鄂爾多斯地區(qū)形成了大型陸相湖盆[14–16],中生界延長(zhǎng)組記錄了整個(gè)湖盆發(fā)生、發(fā)展到消亡的全過(guò)程[14–16]。根據(jù)巖性、沉積特征, 可以將延長(zhǎng)組自上而下劃分為長(zhǎng)1—長(zhǎng)10等10個(gè)油層組, 其中長(zhǎng)7期為湖泊發(fā)展的鼎盛時(shí)期, 大范圍發(fā)育了一套深湖-半深湖相頁(yè)巖層[14–16], 為頁(yè)巖油生烴成藏奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。目前已有學(xué)者對(duì)鄂爾多斯盆地長(zhǎng) 7頁(yè)巖油展開(kāi)初步探討[17–18], 并利用測(cè)井資料預(yù)測(cè)了頁(yè)巖油儲(chǔ)層裂縫的展布[19], 但尚未對(duì)頁(yè)巖油形成的地質(zhì)條件、含油氣性特征等方面展開(kāi)詳細(xì)研究。本工作擬利用測(cè)井、地球化學(xué)、巖石薄片、掃描電鏡等資料對(duì)鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)7湖相頁(yè)巖層的發(fā)育與分布特征、礦物巖石學(xué)及有機(jī)地球化學(xué)等特征進(jìn)行研究, 對(duì)鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組湖相頁(yè)巖油的地質(zhì)特征展開(kāi)評(píng)價(jià), 以期為頁(yè)巖油藏富集區(qū)評(píng)價(jià)、資源潛力分析等深入研究奠定基礎(chǔ), 從而有效指導(dǎo)鄂爾多斯盆地頁(yè)巖油的勘探開(kāi)發(fā)。

1 長(zhǎng)7頁(yè)巖油的定義與分類

在晚三疊世長(zhǎng) 7早期, 強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)使得湖盆快速擴(kuò)張[20], 形成了大范圍的深水沉積, 發(fā)育了大規(guī)模的湖相頁(yè)巖層, 同期存在的地震活動(dòng)誘發(fā)了盆地內(nèi)重力流沉積, 即震濁積巖[21], 其最大特點(diǎn)是頁(yè)巖與薄夾層砂巖呈頻繁互層沉積。因此, 長(zhǎng) 7底部發(fā)育深湖-半深湖相泥頁(yè)巖; 長(zhǎng)7中上部發(fā)育致密砂巖、暗色泥巖與粉砂質(zhì)泥巖(圖1)。就鄂爾多斯盆地而言, 可以將頁(yè)巖油定義為長(zhǎng) 7湖相頁(yè)巖層內(nèi)的油氣聚集, 儲(chǔ)集層以黑色富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖為主, 同時(shí)包括不能單獨(dú)作為油藏單元開(kāi)發(fā)的單個(gè)或多個(gè)薄砂巖夾層, 屬典型的源內(nèi)油(氣)藏。與其相對(duì)應(yīng), 長(zhǎng) 7中上段致密砂巖內(nèi)的油氣聚集被稱為致密油。從巖性組合特征來(lái)看, 長(zhǎng) 7湖相頁(yè)巖層發(fā)育“砂巖-頁(yè)巖互層”(圖 1a)與“厚層狀頁(yè)巖層”兩種地層組合類型(圖 1b、圖 1c)。

根據(jù)有機(jī)質(zhì)豐度特征、元素地球化學(xué)特征可以將長(zhǎng)7湖相頁(yè)巖層劃分為Ⅰ類頁(yè)巖與Ⅱ類頁(yè)巖。Ⅰ類頁(yè)巖富含有機(jī)質(zhì), 掃描電鏡下常見(jiàn)有機(jī)質(zhì)紋層與大量黃鐵礦, TOC含量一般大于6%, 最高可達(dá)30%以上, 異常富集放射性鈾元素(平均鈾含量為50×10–6, 最高可達(dá) 140×10–6, 61 個(gè)樣品), S2–含量極高(平均為 8.2%, 最高為 18.26%, 61個(gè)樣品), 而稀土元素含量較低(平均含量為 148×10–6, 61個(gè)樣品),反映了有機(jī)質(zhì)快速堆積、陸源碎屑補(bǔ)給速度慢的深湖相缺氧沉積, 該類頁(yè)巖在中國(guó)乃至全世界都較為少見(jiàn), 為優(yōu)質(zhì)烴源巖, 也叫富鈾頁(yè)巖(hot shale)。Ⅱ類頁(yè)巖(又稱黑色泥巖)有機(jī)碳含量主要為 2%～6%,掃描電鏡下未見(jiàn)有機(jī)質(zhì)紋層, 黃鐵礦含量也降低,鈾元素含量平均為 7.2×10–6(40 個(gè)樣品), S2–含量平均為 1.36% (35個(gè)樣品), 稀土元素含量平均為221×10–6(40個(gè)樣品), 說(shuō)明其形成于陸源補(bǔ)給速度相對(duì)較快的湖泊環(huán)境中?；诖? 兩類頁(yè)巖在平面分布、厚度展布、巖石礦物學(xué)特征、儲(chǔ)集空間類型等方面都具有一定的規(guī)律性與差異性(下文

介紹), 所以我們將“厚層狀頁(yè)巖層”頁(yè)巖油進(jìn)一步劃分為以“厚層狀Ⅰ類頁(yè)巖”為主的頁(yè)巖油(圖 1b)與以“厚層狀Ⅱ類頁(yè)巖”為主的頁(yè)巖油(圖 1c)。需要指出的是,“砂巖-頁(yè)巖互層”中的頁(yè)巖絕大多數(shù)屬于Ⅰ類頁(yè)巖。

2 長(zhǎng)7頁(yè)巖油形成的地質(zhì)條件

2.1 頁(yè)巖層展布特征

大規(guī)模廣泛分布且有一定厚度的頁(yè)巖層奠定了頁(yè)巖油形成的物質(zhì)基礎(chǔ), 控制了頁(yè)巖油的資源量。長(zhǎng)7頁(yè)巖段富鈾、富有機(jī)質(zhì)的特征使其在測(cè)井綜合圖上表現(xiàn)出高伽馬(GR)、高電阻率(RT或ILD)、高聲波時(shí)差(AC)、低密度(ρ)等顯著特征, 與砂質(zhì)、粉砂質(zhì)泥巖明顯不同(圖1b、圖1c)。由于Ⅰ類頁(yè)巖與Ⅱ類頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)豐度、鈾含量差別較大, 其測(cè)井響應(yīng)特征差異明顯, Ⅰ類頁(yè)巖的測(cè)井響應(yīng)幅度較大。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明, 利用伽馬與密度測(cè)井可以將兩類頁(yè)巖區(qū)分開(kāi)來(lái), Ⅰ類頁(yè)巖伽馬值多大于 200 API,密度多小于2.4 g/cm3。相反, Ⅱ類頁(yè)巖伽馬值一般小于200 API, 密度大于2.4 g/cm3。但在對(duì)長(zhǎng)7湖相頁(yè)巖層的實(shí)際應(yīng)用中, 這個(gè)數(shù)值也不是完全絕對(duì)的, 需要結(jié)合巖芯、錄井以及有機(jī)碳測(cè)試數(shù)據(jù)等進(jìn)行有效識(shí)別。

大量鉆井統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明, 長(zhǎng)7湖相頁(yè)巖層大規(guī)模發(fā)育, 厚度大于10 m的頁(yè)巖分布范圍可達(dá)3×104km2,但是厚度變化較大, 最厚可達(dá)130 m(圖2)。不同類型的頁(yè)巖油在平面上的分布具有一定的規(guī)律性?！吧皫r-頁(yè)巖互層”型頁(yè)巖油主要分布于湖盆中部的白豹-華池以及桐川-慶陽(yáng)、正寧等地區(qū), 平面上呈條帶狀展布, 其厚度較大, 湖盆中部的白豹-華池地區(qū)厚度為 50～110 m; 桐川-慶陽(yáng)、正寧地區(qū)頁(yè)巖厚度為20～70 m(圖 2)?！昂駥訝睥耦愴?yè)巖”為主的頁(yè)巖油主要分布湖盆西南部, 與“砂巖-頁(yè)巖互層”型頁(yè)巖油相間展布, 厚度多小于50 m(圖2)?！昂駥訝睥蝾愴?yè)巖”為主的頁(yè)巖油主要分布于湖盆東部、西北部與盆地邊緣, 厚度較大, 塔爾灣以東地區(qū)頁(yè)巖厚度可達(dá)130 m,大水坑-麻黃山-耿灣一帶頁(yè)巖厚度最厚可達(dá) 120 m,盆地邊緣地區(qū)厚度變薄(圖2)?？傊? 長(zhǎng)7湖相頁(yè)巖層規(guī)模展布, 厚度較大, 提供了頁(yè)巖油成藏的基本地質(zhì)條件。

2.2 巖石礦物學(xué)特征

北美頁(yè)巖油氣開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)表明, 富含石英及碳酸鹽等脆性礦物的頁(yè)巖具有較好的可壓性, 在外力作用下利于形成天然裂縫和誘導(dǎo)裂縫, 有利于頁(yè)巖油開(kāi)采[10,12]。巖芯觀察與巖樣粗磨顯示, 長(zhǎng) 7湖相頁(yè)巖質(zhì)硬、性脆, Ⅰ類頁(yè)巖(富鈾頁(yè)巖)脆性較高。X射線衍射分析結(jié)果證實(shí)了這一點(diǎn), 長(zhǎng) 7湖相頁(yè)巖中石英、長(zhǎng)石、碳酸鹽(方解石與白云石)、黃鐵礦等脆性礦物含量較高, 占總礦物含量的 43.9%～85.3%(圖3)。有機(jī)質(zhì)極為富集的Ⅰ類頁(yè)巖中黃鐵礦含量較高,黏土礦物含量較低, 占總礦物含量的 40%以下, 平均為 30%; Ⅱ類頁(yè)巖(黑色泥巖)的黏土礦物含量分布于30.9%～56.1%之間, 平均約為42.8%, 較Ⅰ類頁(yè)巖脆性低(圖3)。另外, “砂巖-頁(yè)巖互層”中的薄砂巖夾層礦物組分以石英、長(zhǎng)石等剛性顆粒為主, 石英礦物含量多在 55%以上, 黏土礦物含量通常低于20%, 平均為 10.5%, 脆性強(qiáng)。因此, 鄂爾多斯盆地長(zhǎng) 7頁(yè)巖層脆性礦物較為富集的特征, 奠定了頁(yè)巖油勘探評(píng)價(jià)的基礎(chǔ), 有利于頁(yè)巖油的儲(chǔ)集和開(kāi)采。

2.3 生烴條件

頁(yè)巖層的有機(jī)質(zhì)豐度與熱成熟度決定了頁(yè)巖層的生烴能力, 有機(jī)質(zhì)豐度高、有機(jī)質(zhì)類型好(傾油性母質(zhì))、熱演化程度適中是頁(yè)巖油形成的重要因素。2.3.1 有機(jī)質(zhì)豐度

有機(jī)碳測(cè)試結(jié)果顯示, 長(zhǎng) 7段頁(yè)巖層有機(jī)質(zhì)十分豐富, 殘余有機(jī)碳含量高—極高。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,Ⅰ類頁(yè)巖的殘余有機(jī)碳含量大都在 6%以上, 最高可達(dá)30%～40%, 平均有機(jī)碳含量為13.81%; Ⅱ類頁(yè)巖的殘余有機(jī)碳多為2%～6%, 平均有機(jī)碳含量為3.75%。2.3.2 有機(jī)質(zhì)類型

長(zhǎng) 7湖相頁(yè)巖層具有較高氫指數(shù)(主要分布于150～600 mg/g范圍)與低氧指數(shù)(大都小于20 mg/g)的特征。兩類頁(yè)巖在熱解IH與Tmax圖上均分布在有機(jī)質(zhì)類型Ⅰ—Ⅱ1型區(qū)域, 說(shuō)明長(zhǎng)7段湖相頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類型較好, 為傾油性母質(zhì)(圖4)。干酪根的鏡下觀察表明, 長(zhǎng) 7湖相頁(yè)巖干酪根以無(wú)定形體為主(85%～99%), 見(jiàn)有少量形態(tài)組分(源于刺球藻)和孢子體, 很難找到鏡質(zhì)體等陸源有機(jī)組分, 說(shuō)明其母質(zhì)主要為湖生低等生物(藻類), 利于生油。

2.3.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

有機(jī)質(zhì)成熟度為頁(yè)巖油成藏的決定性因素, 當(dāng)鏡質(zhì)體反射率(Ro)值小于 1.5%時(shí), 以生油為主。已有的鏡質(zhì)體反射率資料表明, 長(zhǎng) 7段湖相頁(yè)巖層分布的絕大部分地區(qū)已經(jīng)成熟(Ro為 0.9%～1.2%), 處于生油高峰階段。

圖2 長(zhǎng)7湖相頁(yè)巖層厚度展布及各類頁(yè)巖油分布圖Fig.2 Contour showing Chang7 lacustrine shale thickness and distribution of various shale oil in Ordos Basin

2.4 儲(chǔ)集條件

2.4.1 厚層狀頁(yè)巖

采用飽和液體法(無(wú)水乙醇)與核磁共振測(cè)試法對(duì)長(zhǎng) 7頁(yè)巖孔隙度的測(cè)試結(jié)果相近, 均顯示頁(yè)巖孔隙度較低, 主要分布于 0.8%～1.86%之間, 平均在1%左右。相應(yīng)地, 其滲透率也極低, 一般為 0.026～0.6 mD, 屬于超低滲儲(chǔ)層。

氬離子拋光-場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡觀測(cè)發(fā)現(xiàn), 長(zhǎng)7湖相頁(yè)巖結(jié)構(gòu)十分致密, 可見(jiàn)孔極少, 但在有機(jī)質(zhì)、黃鐵礦以及有機(jī)質(zhì)與無(wú)機(jī)礦物的接觸面見(jiàn)到了不同產(chǎn)狀的微裂隙, 長(zhǎng)一般幾微米到幾十微米, 寬為幾十納米到幾百納米(圖 5), 為頁(yè)巖油的主要儲(chǔ)集空間。其中較多的微裂隙與有機(jī)質(zhì)有關(guān), 主要分布于紋層狀有機(jī)質(zhì)、團(tuán)塊狀有機(jī)質(zhì)中或沿著有機(jī)質(zhì)與礦物接觸面展布; 部分微裂隙分布于黃鐵礦晶體及草莓狀黃鐵礦中; 還有一些微裂隙分布于石英、長(zhǎng)石、云母等礦物中。因此, 有機(jī)質(zhì)與黃鐵礦十分富集的Ⅰ類頁(yè)巖中微裂隙更為發(fā)育, 該類頁(yè)巖樣品(如L57,2348.2 m, TOC為20.68%)中的局部地區(qū)還可見(jiàn)到密集分布的微裂隙(圖 5d), 為頁(yè)巖油提供了有效的儲(chǔ)集空間。

圖3 長(zhǎng)7湖相頁(yè)巖礦物百分含量直方圖Fig.3 Histograms showing mineral contents of lacustrine shale from Chang7 Member

圖4 長(zhǎng)7湖相頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類型劃分圖Fig.4 Diagram showing classification of organic matter types of lacustrine shale from Chang7 Member

2.4.2 薄砂巖夾層

“砂巖-頁(yè)巖互層”中的薄砂巖夾層十分發(fā)育, 厚度較薄, 但層數(shù)較多, 分布具有一定的規(guī)律性, 集中分布于湖盆中部的白豹-華池以及桐川-慶陽(yáng)、正寧等地區(qū)(圖2)。從B253—B247聯(lián)井剖面圖可以看出,這些薄砂巖夾層與富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖頻繁互層, “砂巖-頁(yè)巖互層”在橫向上連續(xù)展布(圖6)。

從孔隙度、滲透率統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看, 薄砂巖夾層儲(chǔ)層物性總體較差, 其中52%的樣品孔隙度小于6%,平均孔隙度約為 5.6%(324個(gè)樣品), 少數(shù)樣品的孔隙度為13%左右; 70%的儲(chǔ)層滲透率小于0.1 mD, 平均滲透率約為0.16 mD(313個(gè)樣品), 屬于超低滲儲(chǔ)層(圖 7)。雖然該類儲(chǔ)層致密, 物性較差, 但相對(duì)于長(zhǎng)7厚層狀頁(yè)巖而言(孔隙度在1%左右), 孔滲性相對(duì)較好。鑄體薄片鏡下觀察可見(jiàn)長(zhǎng)石溶孔、巖屑溶孔、微裂隙等多種儲(chǔ)集空間類型(圖 8), 因此, 這些薄致密砂巖夾層可以成為頁(yè)巖油非常重要的儲(chǔ)層類型。

2.5 埋深適宜

長(zhǎng)7頁(yè)巖油層底的埋深主要分布在1200～2600 m之間, 較為適中。與北美地區(qū)頁(yè)巖油埋藏深度(小于2000 m)具有一定的可比性[22]。適宜的埋深確保了有機(jī)質(zhì)處于適當(dāng)?shù)某墒鞐l件(生油窗), 有利于頁(yè)巖油的成藏。

圖5 長(zhǎng)7頁(yè)巖儲(chǔ)集空間類型Fig.5 Various types of reservoir space in Chang7 shale

3 長(zhǎng)7頁(yè)巖含油氣性分析

3.1 厚層狀頁(yè)巖

厚層狀頁(yè)巖中的頁(yè)巖油實(shí)質(zhì)上是滯留烴, 其含量取決于自身的生油能力與儲(chǔ)集性能, 常常用氯仿瀝青“A”與熱解S1來(lái)表征。分析測(cè)試資料統(tǒng)計(jì)表明,長(zhǎng) 7厚層狀頁(yè)巖具有較好的含油性: 生烴能力較強(qiáng)的Ⅰ類頁(yè)巖含油性也較好, 平均瀝青“A”含量為0.8392%(89個(gè)樣品), 平均熱解S1為4.11 mg/g (226個(gè)樣品); Ⅱ類頁(yè)巖的平均瀝青“A”含量為 0.6171%(63個(gè)樣品), 平均熱解S1為2.19 mg/g (135個(gè)樣品),含油性好。

鉆井過(guò)程中長(zhǎng) 7頁(yè)巖普遍顯示高氣測(cè)異常, 現(xiàn)場(chǎng)浸水試驗(yàn)可見(jiàn)斷續(xù)狀氣泡冒出, 顯示出良好的含氣性。為進(jìn)一步證實(shí)其含氣性, 在兩類頁(yè)巖中各選取兩塊樣品進(jìn)行密閉巖芯解吸氣試驗(yàn)(表1), 結(jié)果顯示對(duì)整塊巖芯一次解吸后Ⅰ類頁(yè)巖平均含氣量為1.5 m3/t, Ⅱ類頁(yè)巖平均含氣量為1.2 m3/t, 若粉碎后進(jìn)行二次解吸, 還有一定的含氣量。較高的含氣量除了頁(yè)巖氣的自身潛力外, 還可以增加頁(yè)巖層系的氣油比, 提高原油的流動(dòng)性與可采性。

表1 長(zhǎng)7頁(yè)巖密閉巖芯解吸氣試驗(yàn)結(jié)果Table 1 Analytical results of desorbed gas from closed core samples form Chang7 shale

圖7 長(zhǎng)7薄砂巖夾層孔隙度、滲透率直方圖Fig.7 Histogram of porosity and permeability of Chang7 thin sand interlayers

圖8 長(zhǎng)7薄砂巖夾層鑄體薄片特征Fig.8 Characteristics of cast thin sections of thin sand interlayers in Chang7 Member

3.2 薄砂巖夾層

由于薄砂巖夾層分布于富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層內(nèi), 油源條件優(yōu)越, 頁(yè)巖中所生成的石油只需經(jīng)過(guò)極短距離的運(yùn)移即可進(jìn)入砂巖夾層聚集, 加之自身混有一定數(shù)量的沉積有機(jī)質(zhì), 具有一定的生烴能力(氯仿抽提后, 平均 TOC為 1.2%), 使得極致密的砂巖也具有良好的含油性。Z233井長(zhǎng)7富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層內(nèi)砂巖薄片在單偏光(圖 9, 左圖)下孔隙不發(fā)育, 但在紫外光下(圖 9, 右圖)具有較強(qiáng)的熒光顯示, 表明薄砂巖夾層具有良好的含油性。

圖9 長(zhǎng)7富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層中薄砂巖夾層薄片照片(左)與熒光照片對(duì)比(右)Fig.9 Contrast between the thin cast photo (left) and fluorescence photo (right) of sand interlayers in Chang7 organic-rich shale Z233井, 長(zhǎng)7, 1725.87 m, 砂巖

4 長(zhǎng)7頁(yè)巖油勘探有利區(qū)評(píng)價(jià)

綜合頁(yè)巖層展布特征、巖石礦物學(xué)特征、生烴條件、儲(chǔ)集空間類型及含油氣性, 認(rèn)為長(zhǎng)7“砂巖-頁(yè)巖互層”分布區(qū)為鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)的有利目標(biāo)區(qū), 其中的薄砂巖夾層具有層數(shù)多、厚度薄、物性好、脆性強(qiáng)、含油性好的特征, 易于形成頁(yè)巖油流, 同時(shí)這些“砂巖-頁(yè)巖互層”在平面上連續(xù)展布, 有利于頁(yè)巖油的勘探開(kāi)發(fā)。該類頁(yè)巖油與落基山脈地區(qū)的 Niobrara頁(yè)巖油十分相似, 屬于夾層富集型頁(yè)巖油, Fort Hays泥灰?guī)r和 Smoky Hill白堊為頁(yè)巖油的主要產(chǎn)出層段, 孔隙度為4%～13%, 滲透率為0.1～3.0 mD[2]。目前已有數(shù)口探井經(jīng)壓裂改造后在“砂巖-頁(yè)巖互層”中獲得了工業(yè)油流(高達(dá)13 t/d), 展現(xiàn)了良好的勘探開(kāi)發(fā)前景。所獲得石油的油質(zhì)較輕, 密度約為0.8 g/cm3, 瀝青“A”族組分中飽和烴含量高達(dá)80%以上、瀝青質(zhì)含量極低, 原油性質(zhì)好, 流動(dòng)性好, 有利于頁(yè)巖油的開(kāi)發(fā)。

處于生油窗內(nèi)的“厚層狀頁(yè)巖層”含油普遍, 但由于頁(yè)巖十分致密, 使得該類頁(yè)巖油的勘探開(kāi)發(fā)相對(duì)困難, 只有含油率較高時(shí)才具有工業(yè)開(kāi)發(fā)價(jià)值。目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)形成工業(yè)產(chǎn)能的實(shí)例相對(duì)較少, 以福特沃斯盆地Barnett頁(yè)巖為典型代表, 頁(yè)巖厚度為60～90 m, 埋藏深度為1980～2600 m, 有機(jī)碳含量為4%～8%, 有機(jī)質(zhì)熱演化程度(Ro)分布于 0.6%～1.4%,干酪根類型為Ⅰ、Ⅱ型, 頁(yè)巖油的儲(chǔ)集空間以亞微米級(jí)-微米級(jí)孔裂隙為主[2]。鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7“厚層狀頁(yè)巖”的熱演化程度、埋藏深度與 Barnett頁(yè)巖基本相當(dāng), “Ⅰ類頁(yè)巖”的有機(jī)碳含量更高, “Ⅱ類頁(yè)巖”的有機(jī)碳含量稍低, 考慮到“Ⅰ類頁(yè)巖”的含油氣性較好、脆性更強(qiáng)且微米級(jí)裂縫更為發(fā)育, 初步評(píng)價(jià)認(rèn)為“厚層狀Ⅰ類頁(yè)巖”分布區(qū)為次于“砂巖-頁(yè)巖互層”的另一頁(yè)巖油勘探有利區(qū), 但“厚層狀Ⅱ類頁(yè)巖”的厚度較大, 其頁(yè)巖油的總體資源量也不容小覷。不過(guò)今后還需對(duì)頁(yè)巖油氣組成性質(zhì)、賦存狀態(tài)、可流動(dòng)性等方面對(duì)鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7頁(yè)巖油展開(kāi)詳細(xì)研究, 對(duì)頁(yè)巖油的資源潛力展開(kāi)精細(xì)評(píng)價(jià), 以有效指導(dǎo)頁(yè)巖油的勘探開(kāi)發(fā)。

5 結(jié) 論

(1) 鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng) 7湖相頁(yè)巖層分布范圍廣、厚度較大, 剛性礦物組分含量較高、脆性較強(qiáng), 有機(jī)質(zhì)豐度高—很高、有機(jī)質(zhì)類型好、有機(jī)質(zhì)成熟—高成熟早期, 致密頁(yè)巖中可見(jiàn)微米級(jí)裂隙同時(shí)湖盆中部等地區(qū)發(fā)育物性相對(duì)較好的薄砂巖夾層, 具備了頁(yè)巖油形成的有利地質(zhì)條件。

(2) 鄂爾多斯盆地頁(yè)巖油為長(zhǎng) 7湖相頁(yè)巖層內(nèi)的油氣聚集, 儲(chǔ)集層以黑色富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖為主, 同時(shí)包括不能單獨(dú)作為油藏單元開(kāi)發(fā)的單個(gè)或多個(gè)薄砂巖夾層, 屬典型的源內(nèi)油(氣)藏。根據(jù)巖性組合、地球化學(xué)特征可以將長(zhǎng) 7頁(yè)巖油劃分為“砂巖-頁(yè)巖互層”、“厚層狀Ⅰ類頁(yè)巖”與“厚層狀Ⅱ類頁(yè)巖”等三種類型。

(3) 綜合各項(xiàng)地質(zhì)條件及含油氣性分析, 認(rèn)為長(zhǎng)7 “砂巖-頁(yè)巖互層”分布區(qū)為鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組最為有利的頁(yè)巖油勘探目標(biāo)區(qū), 其中的薄砂巖夾層層數(shù)多、厚度薄、物性好、脆性強(qiáng)、含油性好, 易于形成頁(yè)巖油流; “厚層狀Ⅰ類頁(yè)巖” 生烴條件更好、脆性更強(qiáng)、微米級(jí)裂縫更為發(fā)育、含油氣性較好, 為第二類有利勘探目標(biāo)區(qū)。

文中相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)在長(zhǎng)慶油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院分析試驗(yàn)中心(低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室)完成; 參加實(shí)驗(yàn)與分析測(cè)試的人員還有解麗琴、昝川莉、孔慶芬、羅麗榮等高級(jí)工程師, 在此衷心感謝！

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