李曉光 劉興周 李金鵬 田 志

（ 中國(guó)石油遼河油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院 ）

0 引言

頁(yè)巖油勘探已經(jīng)從傳統(tǒng)的圈閉走向生油層系，在國(guó)內(nèi)外取得了突出的勘探效果，成為非常規(guī)油氣勘探領(lǐng)域的新熱點(diǎn)[1-5]。近年來(lái)，在準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁(yè)巖層系勘探獲得突破，發(fā)現(xiàn)規(guī)模整裝油氣聚集[6]。鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組頁(yè)巖油資源的勘探開(kāi)發(fā)也展現(xiàn)出良好前景[7-8]。渤海灣盆地滄東凹陷多口井孔二段頁(yè)巖層系獲得發(fā)現(xiàn)，打開(kāi)了陸相頁(yè)巖油勘探的局面[9-14]，證實(shí)了陸相湖盆傳統(tǒng)烴源巖區(qū)頁(yè)巖油資源具有巨大的勘探潛力。

遼河坳陷頁(yè)巖油資源量巨大，是現(xiàn)實(shí)的接替資源之一。隨著近年來(lái)頁(yè)巖油勘探在理論和工程上的突破，國(guó)內(nèi)外許多地區(qū)的頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)均取得了成效，這為遼河坳陷大民屯凹陷頁(yè)巖油勘探起到了很好的啟示作用。2012年開(kāi)始，開(kāi)展了大民屯凹陷頁(yè)巖油研究工作。本文針對(duì)大民屯凹陷沙四段頁(yè)巖油的特殊地質(zhì)條件，以沉積環(huán)境研究為突破口，綜合利用各種地質(zhì)與地球物理資料，對(duì)烴源巖及儲(chǔ)層特征進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，提出頁(yè)巖油“三品質(zhì)”評(píng)價(jià)方法，分別從烴源巖品質(zhì)、流動(dòng)品質(zhì)及工程品質(zhì)3個(gè)方面評(píng)價(jià)頁(yè)巖油的有利分布區(qū)，最后綜合分析優(yōu)選最佳甜點(diǎn)區(qū)。在該方法指導(dǎo)下，采取“三步走”方式開(kāi)展頁(yè)巖油勘探部署工作，首先通過(guò)探井（資料井）部署，進(jìn)行系統(tǒng)取心，獲取豐富的分析化驗(yàn)資料，完善“三品質(zhì)”評(píng)價(jià)技術(shù);然后優(yōu)選老井試油，驗(yàn)證含油情況;最后通過(guò)部署水平井，實(shí)現(xiàn)效益開(kāi)發(fā)。

1 基本地質(zhì)特征

大民屯凹陷位于遼河坳陷北部，是遼河坳陷內(nèi)的三大凹陷之一，其在平面上呈南寬北窄的三角形，是在太古宇和元古宇基底之上發(fā)育的中—新生代陸相凹陷。大民屯凹陷古近系平面展布范圍約800km2，主要發(fā)育沙河街組和東營(yíng)組。沙四段油頁(yè)巖是該凹陷的主力烴源巖之一。本文研究區(qū)分布在大民屯凹陷中央（圖1），面積為220km2，地層厚度為30～200m，目的層為沙四段下部一套油頁(yè)巖、泥質(zhì)云巖、含碳酸鹽油頁(yè)巖、含粉砂油頁(yè)巖及粉砂巖沉積的混合體，生烴潛力巨大，為頁(yè)巖油資源的形成提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)[15-16]。

圖1 大民屯凹陷沙四段沉積相及研究區(qū)位置圖Fig.1 Location of the study area and sedimentary facies of the Sha 4 Member in Damintun sag

1.1 巖性特征

巖石學(xué)研究表明，頁(yè)巖儲(chǔ)層主要由黏土礦物、脆性礦物和有機(jī)質(zhì)三部分組成。研究區(qū)頁(yè)巖儲(chǔ)層的礦物組成主要包括伊利石和高嶺石兩種黏土礦物，此外還含有石英、長(zhǎng)石、方解石、黃鐵礦等。巖礦分析鑒定結(jié)果表明，研究區(qū)致密層段的主要巖性可總結(jié)歸納為油頁(yè)巖、含粉砂油頁(yè)巖、粉砂巖、含碳酸鹽油頁(yè)巖及泥質(zhì)云巖5類[17-18]。目的層段根據(jù)巖石類型組合的不同可進(jìn)一步細(xì)分為3個(gè)層組，上部的Ⅰ組為含碳酸鹽油頁(yè)巖、油頁(yè)巖及含粉砂油頁(yè)巖，中部的Ⅱ組為泥質(zhì)云巖、粉砂巖和含碳酸鹽油頁(yè)巖，位于底部的Ⅲ組主要發(fā)育泥質(zhì)云巖及含碳酸鹽油頁(yè)巖、含粉砂油頁(yè)巖（圖2）。

圖2 大民屯凹陷s352井沙四段地層沉積序列Fig.2 Sedimentary sequence of the Sha 4 Member in Well s352 in Damintun sag

巖礦分析結(jié)果表明，研究區(qū)沙四段下部Ⅰ組中黏土礦物含量很高，高達(dá)36%，石英含量次之，約為35%;Ⅱ組脆性礦物含量較高，白云石平均含量為44%，長(zhǎng)石平均含量為22%，石英含量約為25%，黏土礦物含量?jī)H為17%，有利于在壓力作用下形成裂縫;Ⅲ組黏土礦物含量為35%，石英含量約為33%，方解石含量為15%，這種礦物組成特征無(wú)疑有利于該組裂縫和溶蝕孔洞的發(fā)育（表1）。

表1 大民屯凹陷沙四段主要礦物含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 1 Statistics of the contents of primary minerals in the Sha 4 Member in Damintun sag

1.2 烴源巖特征

烴源巖有機(jī)碳含量是有機(jī)質(zhì)豐度的重要指標(biāo)，豐富的有機(jī)質(zhì)為大量生烴和運(yùn)聚成藏提供了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。根據(jù)地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果，研究區(qū)烴源巖有機(jī)碳含量集中分布于3%～10%，具有一定的生烴潛力（圖2）。生烴潛量（S1+S2）是指某一質(zhì)量烴源巖中的有機(jī)質(zhì)，能反映烴源巖中的有機(jī)質(zhì)含量[19]。研究區(qū)烴源巖生烴潛量主要為30～50mg/g，最大值為81.6mg/g;僅個(gè)別取樣點(diǎn)的生烴潛量不足10mg/g，其中最低值為0.4mg/g。

一般認(rèn)為，頁(yè)巖油成熟度評(píng)價(jià)的下限標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)?shù)陀诔Ｒ?guī)油藏，這是由于頁(yè)巖油烴源巖自身的有機(jī)質(zhì)豐度明顯偏高、有機(jī)質(zhì)類型也相對(duì)較好，相比于常規(guī)泥巖可以提前生/排烴，故生烴門(mén)限與常規(guī)烴源巖相比偏低。一般情況下，成熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)Ro達(dá)到0.4%即可生烴形成頁(yè)巖油，略低于常規(guī)油0.5%的下限標(biāo)準(zhǔn)。研究區(qū)油頁(yè)巖段鏡質(zhì)組反射率主要分布在0.6%～0.89%，個(gè)別井段Ro值較低，約為0.47%，但如前所述，也已經(jīng)達(dá)到了頁(yè)巖油的生烴門(mén)限（圖3）。

圖3 大民屯凹陷s352井沙四段Ro與深度關(guān)系圖Fig.3 Ro vs. depth of the Sha 4 Member in Well s352 in Damintun sag

1.3 儲(chǔ)層物性特征

如何尋找最有利的“甜點(diǎn)”是頁(yè)巖油勘探的核心。研究區(qū)致密儲(chǔ)層具有低孔滲的特征，其孔隙度集中分布在1.2%～7.8%，平均值約為5.4%，滲透率一般不超過(guò)0.1mD，因此屬于致密儲(chǔ)層。依據(jù)國(guó)內(nèi)外統(tǒng)計(jì)結(jié)果，根據(jù)孔隙度特征可將致密儲(chǔ)層劃分為3類：Ⅰ類儲(chǔ)層孔隙度為7%～10%，Ⅱ類儲(chǔ)層孔隙度為4%～7%，Ⅲ類儲(chǔ)層孔隙度小于4%[15]。研究區(qū)頁(yè)巖油儲(chǔ)層整體上為Ⅱ類儲(chǔ)層，其中，Ⅰ組孔隙度變化范圍為1.2%～6.7%，滲透率約為0.045mD;Ⅱ組孔隙度集中分布于3.1%～7.8%范圍內(nèi)，滲透率分布范圍為0.049～0.086mD;Ⅲ組孔隙度變化范圍為3.3%～7.6%，滲透率分布范圍約為0.237～2.14mD?？梢?jiàn)，研究區(qū)Ⅱ組、Ⅲ組儲(chǔ)層屬于Ⅱ類儲(chǔ)層，部分區(qū)域達(dá)到Ⅰ類儲(chǔ)層標(biāo)準(zhǔn)，其物性好于Ⅰ組儲(chǔ)層，是有利的頁(yè)巖油儲(chǔ)層。

1.4 儲(chǔ)層脆性特征

前已述及，研究區(qū)目的層主要包括五大類主要巖性，即油頁(yè)巖、含粉砂油頁(yè)巖、粉砂巖、含碳酸鹽油頁(yè)巖及泥質(zhì)云巖。一般認(rèn)為，高楊氏模量、低泊松比的巖石脆性較好，更容易產(chǎn)生裂縫。s352井巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在研究區(qū)目的層的5種主要巖性中，泥質(zhì)云巖和含碳酸鹽油頁(yè)巖的楊氏模量明顯高于其他巖性（圖4），相對(duì)更適合壓裂改造。

圖4 大民屯凹陷沙四段楊氏模量與泊松比關(guān)系圖Fig.4 Young’s modulus vs. Poisson’s ratio of the Sha 4 Member in Damintun sag

在致密儲(chǔ)層中，脆性礦物（如石英、長(zhǎng)石、碳酸鹽礦物等）的含量越高，巖石的脆性越強(qiáng)，在地應(yīng)力作用下越容易發(fā)育構(gòu)造裂縫和誘導(dǎo)裂縫[20]。多條裂縫相互交織、溝通，形成樹(shù)狀/網(wǎng)狀的裂縫系統(tǒng)，可為油氣富集提供充足的儲(chǔ)集空間。相比之下，黏土類礦物的含量越高，巖石的塑性越強(qiáng)，不易產(chǎn)生脆性形變，不易形成構(gòu)造裂縫。

研究區(qū)目的層段3個(gè)層組主要礦物含量如表1所示。Ⅰ組主要巖性為含碳酸鹽油頁(yè)巖，富含黏土礦物，含量為8%～57%，總體上超過(guò)30%，脆性礦物含量最低;Ⅱ組主要為泥質(zhì)云巖，局部分布粉砂巖，黏土礦物含量最低，平均僅為17%，脆性礦物含量最高;Ⅲ組為含碳酸鹽油頁(yè)巖與泥質(zhì)云巖互層，脆性介于Ⅰ組與Ⅱ組之間。從統(tǒng)計(jì)分析來(lái)看，Ⅰ組中脆性礦物成分所占比重最低，其儲(chǔ)集物性相對(duì)較差，Ⅱ組和Ⅲ組中脆性礦物所占比重明顯偏高，儲(chǔ)集物性較好。

1.5 儲(chǔ)集空間

通過(guò)取心井的系統(tǒng)巖性觀察結(jié)合掃描電鏡、鑄體薄片、激光共聚焦等多種技術(shù)手段描述，研究區(qū)沙四段下部?jī)?chǔ)層儲(chǔ)集空間主要分為基質(zhì)孔隙和裂縫兩大類?；|(zhì)孔隙主要類型包括殘余的原生孔隙、微孔隙、長(zhǎng)石及方解石等礦物遇酸溶蝕產(chǎn)生的溶蝕孔隙及有機(jī)質(zhì)孔隙等。裂縫可劃分為構(gòu)造裂縫、層理縫與收縮縫（圖5）。Ⅱ組主要發(fā)育構(gòu)造裂縫，其發(fā)育程度與褶皺、斷裂等相關(guān)，從成像測(cè)井資料及取心描述上看，研究區(qū)內(nèi)多表現(xiàn)為高角度的垂直裂縫。層理縫和收縮縫的發(fā)育程度受成巖作用的影響，當(dāng)上覆地層壓力產(chǎn)生變化、巖石發(fā)生干裂重結(jié)晶等作用時(shí)易產(chǎn)生該類裂縫，Ⅰ組、Ⅲ組主要發(fā)育該類裂縫。

圖5 大民屯凹陷沙四段頁(yè)巖儲(chǔ)層裂縫發(fā)育特征Fig.5 Fracture development of Sha 4 shale reservoirs in Damintun sag

2 甜點(diǎn)評(píng)價(jià)

針對(duì)大民屯凹陷頁(yè)巖油的地質(zhì)特征，認(rèn)為頁(yè)巖油地質(zhì)評(píng)價(jià)的重點(diǎn)應(yīng)放在烴源巖品質(zhì)、流動(dòng)品質(zhì)及工程品質(zhì)上，概括為“三品質(zhì)”評(píng)價(jià)。具體來(lái)說(shuō)，烴源巖品質(zhì)評(píng)價(jià)包括烴源巖特征及分布的評(píng)價(jià);流動(dòng)品質(zhì)評(píng)價(jià)包括流體特征、壓力特征、滲流特征的綜合評(píng)價(jià);工程品質(zhì)評(píng)價(jià)包括地應(yīng)力特征和儲(chǔ)層脆性特征的評(píng)價(jià)?！叭焚|(zhì)”評(píng)價(jià)基本涵蓋了致密油“七性”評(píng)價(jià)的內(nèi)容[16]，這樣歸類的好處在于其針對(duì)性更強(qiáng)，更適合大民屯凹陷沙四段頁(yè)巖油勘探的研究工作的開(kāi)展。

2.1 烴源巖品質(zhì)評(píng)價(jià)

烴源巖品質(zhì)評(píng)價(jià)最重要的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是烴源巖特性及分布特征。與國(guó)內(nèi)外其他頁(yè)巖油的烴源巖指標(biāo)相比，大民屯凹陷沙四段烴源巖品質(zhì)較好（表2）。

表2 s352井烴源巖分組評(píng)價(jià)Table 2 Grouping evaluation of source rocks in Well s352

根據(jù)Jarvie研究表明，S1值和TOC的相對(duì)大小能夠表征頁(yè)巖層系油氣聚集的差異性[21]。分析s352井的S1值和TOC的相對(duì)比值大小關(guān)系發(fā)現(xiàn)，Ⅰ組的S1/TOC＞100，體現(xiàn)出部分近源成藏的特點(diǎn);Ⅱ組及III組的S1/TOC＜100，更多地表現(xiàn)出源儲(chǔ)共生的特點(diǎn)。

從平面分布特征上看，大民屯凹陷沙四段I組S1+S2分布在6.3～81.6mg/g，平均為47.35mg/g，TOC分布在1.9%～19.3%，平均為8.5%;在a95—a49—a10等井西側(cè)TOC相對(duì)較高，普遍大于4%，在東側(cè)僅局部區(qū)域TOC能夠達(dá)到4%以上，整體上，TOC大于2%的面積為188km2，TOC大于4%的面積為73km2（圖6）。Ⅱ組的S1+S2分布在0.4～8.54mg/g，平均為4.35mg/g;TOC分布在1.62%～3.1%，平均為2.15%，TOC大于2%的面積為115km2（圖7）。III組S1+S2分布在4.3～63.21mg/g，平均為37.35mg/g;TOC分布范圍為2.1%～10.6%，平均為6.3%，在局部區(qū)域達(dá)到4%以上，TOC大于2%的面積為160km2，TOC大于4%的面積為23km2（圖8）。

圖6 研究區(qū)Ⅰ組TOC分布圖Fig.6 TOC distribution of Group Ⅰin the study area

圖7 研究區(qū)Ⅱ組TOC分布圖Fig.7 TOC distribution of Group Ⅱin the study area

圖8 研究區(qū)Ⅲ組TOC分布圖Fig.8 TOC distribution of Group Ⅲin the study area

Ⅰ組主要發(fā)育含碳酸鹽油頁(yè)巖、含粉砂油頁(yè)巖兩種巖性，含粉砂油頁(yè)巖面積為110km2，含碳酸鹽油頁(yè)巖面積為65km2;Ⅱ組主要巖性為粉砂巖，面積為177km2，局部發(fā)育泥質(zhì)白云巖和玄武巖，面積分別為18km2和5km2;Ⅲ組巖性比較復(fù)雜，主要巖性為含碳酸鹽油頁(yè)巖、泥質(zhì)云巖和含粉砂油頁(yè)巖，面積分別為74km2、17km2和42km2。根據(jù)礦物組分分析結(jié)果，泥質(zhì)云巖的脆性礦物含量最高，達(dá)到86.5%;含碳酸鹽油頁(yè)巖次之，為76.2%;粉砂巖和含粉砂油頁(yè)巖脆性礦物含量分別為66.1%和59.7%;泥頁(yè)巖最差，為45.8%。從巖性的縱向分布特征來(lái)看，Ⅱ組、Ⅲ組石英、白云石等脆性礦物含量較高，在相同的應(yīng)力背景下，Ⅱ組、Ⅲ組裂縫更加發(fā)育，從儲(chǔ)層改造角度上講，壓裂造縫效果就會(huì)更好。

總體上，Ⅰ組、Ⅱ組和Ⅲ組均為有利的頁(yè)巖油發(fā)育層段。Ⅱ組生油條件差于Ⅰ組和Ⅲ組，Ⅰ組雖然生油條件好，油頁(yè)巖厚度較大、分布穩(wěn)定，但是其脆性礦物含量低于Ⅲ組，綜合分析認(rèn)為，目前條件下，Ⅲ組為頁(yè)巖油勘探的相對(duì)最有利層段。

2.2 流動(dòng)品質(zhì)評(píng)價(jià)

流動(dòng)品質(zhì)評(píng)價(jià)時(shí)主要考慮原油黏度、滲透率及地層壓力三方面因素，主要表達(dá)的是致密段的滲流特征，由于致密儲(chǔ)層滲透率較低，因此在評(píng)價(jià)該類別儲(chǔ)層的滲流特征時(shí)必須考慮流體特征（自身流動(dòng)性）、孔隙壓力（地層驅(qū)動(dòng)力）、滲透率（地層本身滲透性）及巖石的親油、親水特征等。綜合上述因素，本文引入流動(dòng)品質(zhì)的概念，利用流動(dòng)品質(zhì)來(lái)考慮地層的滲流特征：

式中u——流動(dòng)品質(zhì)，mD/s;

K——地層滲透率，mD;

μo——地層條件下原油黏度（由原油黏溫曲線確定），mPa·s;

pp——地層壓力，MPa;

ρw——地層水密度，kg/m3;

g——重力加速度，9.8m/s2;

z——深度，m。

則流動(dòng)性指數(shù)的計(jì)算公式為：

式中PI——流動(dòng)性指數(shù)，%;

umin——區(qū)域最小的流動(dòng)品質(zhì)，mD/s;

umax——區(qū)域最大的流動(dòng)品質(zhì)，mD/s。

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組平均孔隙度分別為5.2%、5%、6.66%。由于孔喉較小，流體主要以非達(dá)西滲流為主，從滲流實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，整體流動(dòng)性較差。在實(shí)際計(jì)算中，滲流能力的主要影響因素為黏度及地層壓力，其中黏度又與地溫梯度有關(guān)。研究表明油頁(yè)巖段地層壓力較大值主要分布在研究區(qū)西部構(gòu)造相對(duì)平緩、斷層較少的地區(qū)，分析原因可能是晚期斷裂發(fā)育會(huì)破壞油氣生烴產(chǎn)生的異常高壓。通過(guò)測(cè)井多屬性反演預(yù)測(cè)異常壓力分布。通過(guò)計(jì)算研究區(qū)內(nèi)探井各井段的流動(dòng)性指數(shù)曲線，再采用統(tǒng)計(jì)法得到各層系流動(dòng)性指數(shù)平均值，參考巖性分布可評(píng)價(jià)各層系的流動(dòng)品質(zhì)。平均流動(dòng)性指數(shù)值大于10的地區(qū)為有利勘探區(qū)，主要分布在研究區(qū)西部。

2.3 工程品質(zhì)評(píng)價(jià)

工程品質(zhì)評(píng)價(jià)分為兩方面，分別是脆性評(píng)價(jià)及地應(yīng)力各向異性評(píng)價(jià)。其中，脆性評(píng)價(jià)主要是通過(guò)全巖分析，分巖性統(tǒng)計(jì)脆性礦物含量，結(jié)果表明，泥晶云巖中脆性礦物含量最高，隨后依次是含碳酸鹽油頁(yè)巖、粉砂巖、含粉砂油頁(yè)巖，油頁(yè)巖中脆性礦物含量最低。在完成巖性的二次解釋后，通過(guò)交會(huì)圖分析發(fā)現(xiàn)，常規(guī)測(cè)井曲線中的密度（DEN）曲線和中子（CNL）曲線和脆性礦物含量相關(guān)性較好，采取擬合的方式得到其相關(guān)關(guān)系，通過(guò)DEN和CNL曲線得到沿井筒方向的連續(xù)的脆性礦物含量（脆性指數(shù)BI）曲線（圖9）。在完成研究區(qū)內(nèi)所有重點(diǎn)井的脆性礦物含量曲線的計(jì)算后，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析其在平面及縱向上的變化趨勢(shì)，得到沙四段下部各小層脆性礦物含量分布圖，結(jié)合地應(yīng)力各向異性評(píng)價(jià)，確定工程“甜點(diǎn)”分布范圍。

依據(jù)烴源巖品質(zhì)、流動(dòng)品質(zhì)及工程品質(zhì)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表3），通過(guò)綜合分析確定最終的甜點(diǎn)平面分布范圍（圖10至圖12），Ⅰ組確定Ⅰ類儲(chǔ)層20km2、Ⅱ類儲(chǔ)層88km2，Ⅱ組確定I類儲(chǔ)層37km2、Ⅱ類儲(chǔ)層120.5km2，Ⅲ組確定I類儲(chǔ)層28km2、Ⅱ類儲(chǔ)層79km2。

圖9 s352井“三品質(zhì)”評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.9“Three-quality”evaluation result of Well s352

表3 大民屯凹陷沙四段頁(yè)巖油甜點(diǎn)分類標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Classification criteria of shale oil sweet spots of the Sha 4 Member in Damintun sag

圖10 研究區(qū)Ⅰ組甜點(diǎn)平面圖Fig.10 Sweet spots plan of Group Ⅰin the study area

圖11 研究區(qū)Ⅱ組甜點(diǎn)平面圖Fig.11 Sweet spots plan of Group Ⅱin the study area

圖12 研究區(qū)Ⅲ組甜點(diǎn)平面圖Fig.12 Sweet spots plan of Group Ⅲin the study area

3 勘探實(shí)踐

大民屯凹陷頁(yè)巖油勘探起步較晚，在以往的勘探中，沙四段一直被當(dāng)作生油巖進(jìn)行研究，在勘探技術(shù)、鉆采工藝、壓裂改造工藝上的積累有限，勘探存在較大風(fēng)險(xiǎn)性。通過(guò)采取“三步走”的方式有序?qū)嵤?，逐步深化認(rèn)識(shí)，降低勘探風(fēng)險(xiǎn)。首先進(jìn)行探井（資料井）部署，通過(guò)系統(tǒng)取心，實(shí)施配套測(cè)井系列，巖心聯(lián)測(cè)分析化驗(yàn)，進(jìn)行單井評(píng)價(jià)，確定有利含油層段，完善測(cè)井評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn);然后優(yōu)選老井試油，了解主要目的層含油氣及產(chǎn)能情況;最后優(yōu)選有利靶區(qū)，通過(guò)勘探部署水平井或大斜度定向井，爭(zhēng)取獲得產(chǎn)能，取得經(jīng)濟(jì)效益。

3.1 系統(tǒng)取心，全面評(píng)價(jià)頁(yè)巖油特征

為了總結(jié)頁(yè)巖油成藏主控因素，部署一口系統(tǒng)取心井，配套相應(yīng)的測(cè)井系列和分析化驗(yàn)資料，完善 “三品質(zhì)”評(píng)價(jià)技術(shù)，為水平井部署做準(zhǔn)備。2013年，在大民屯凹陷優(yōu)選能兼顧3個(gè)層段的烴源巖品質(zhì)、流動(dòng)品質(zhì)和工程品質(zhì)特征較好的s625井區(qū)，部署s352資料井。該井部署在安福屯潛山帶上，油頁(yè)巖地層分布穩(wěn)定，厚度較大，構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單、平緩，原始地層壓力保持好、脆性礦物含量較高，生油指標(biāo)好，是有利甜點(diǎn)區(qū)。

s352井在3150～3350m井段順利鉆遇沙四段下部地層，揭露地層厚度200m，其中Ⅰ組揭露地層厚度80m，巖性以含碳酸鹽油頁(yè)巖為主，厚度為62.5m，其次是油頁(yè)巖和含粉砂油頁(yè)巖，厚度分別為14.4m和3.1m;Ⅱ組揭露地層厚度48m， 巖性以泥質(zhì)云巖為主，厚度為33.4m，夾雜有含碳酸鹽油頁(yè)巖、油頁(yè)巖、粉砂巖等;Ⅲ組揭露地層厚度72m，表現(xiàn)出泥質(zhì)云巖和含碳酸鹽油頁(yè)巖薄互層的特點(diǎn)，其中泥質(zhì)云巖厚度為28.8m，含碳酸鹽油頁(yè)巖厚度為25.2m，少量發(fā)育油頁(yè)巖、含粉砂油頁(yè)巖等巖性（圖2）。在3169～3348.97m井段共完成密閉取心進(jìn)尺145.92m，心長(zhǎng)122.47m，收獲率為83.9%。對(duì)所取巖心開(kāi)展了一系列分析化驗(yàn)工作，主要有巖石物性分析、巖石礦物分析、巖石化學(xué)分析、孔隙結(jié)構(gòu)分析、流體特征分析與試驗(yàn)、烴源巖及油氣地球化學(xué)分析及油層保護(hù)試驗(yàn)分析等研究工作，為研究區(qū)的頁(yè)巖油勘探提供了翔實(shí)全面的巖心分析數(shù)據(jù)。

3.2 老井試油，確定各小層含油氣情況

研究區(qū)完鉆137口井，目的層段有油氣顯示的井51口。對(duì)重點(diǎn)井進(jìn)行測(cè)井二次解釋，計(jì)算有機(jī)碳含量，明確高TOC層段的分布范圍，對(duì)致密層段加強(qiáng)儲(chǔ)層非均質(zhì)性評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)孔隙結(jié)構(gòu)特征、連通性及滲流特性，進(jìn)行流動(dòng)品質(zhì)分級(jí)，優(yōu)選有利層段;巖礦實(shí)驗(yàn)分析脆性礦物含量，結(jié)合構(gòu)造背景優(yōu)選優(yōu)質(zhì)甜點(diǎn)區(qū)，開(kāi)展可壓裂性評(píng)價(jià)，尋找工程甜點(diǎn)段。在I類甜點(diǎn)區(qū)，針對(duì)I組、II組和III組分別優(yōu)選老井，提出試油建議，驗(yàn)證含油氣情況：

針對(duì)Ⅰ組，選取a95井進(jìn)行試油，日產(chǎn)液4.02t，累計(jì)回收油0.778m3。壓前洗油累計(jì)出油30.1t，壓裂改造后日產(chǎn)油7.5t。

針對(duì)Ⅱ組，完成了s280井的試油工作。采取常規(guī)測(cè)試方式，回收油0.663m3，與潛山合采，平均日產(chǎn)油1.9t。

針對(duì)Ⅲ組，完成了s224井和sh14井的試油工作。s224井日產(chǎn)油16.2t，累計(jì)產(chǎn)油6.084t。sh14井壓裂后日產(chǎn)油5m3，累計(jì)產(chǎn)油102.97m3。

結(jié)果表明，大民屯凹陷沙四段頁(yè)巖油具有很大的勘探潛力，Ⅰ組、Ⅱ組、Ⅲ組的老井試油均取得預(yù)期效果，但是也呈現(xiàn)了頁(yè)巖油產(chǎn)能普遍不高、穩(wěn)產(chǎn)難度大的特點(diǎn)。結(jié)合“三品質(zhì)”評(píng)價(jià)結(jié)果，在目前條件下，優(yōu)選Ⅲ組率先開(kāi)展水平井部署實(shí)施。

3.3 水平井實(shí)施，實(shí)現(xiàn)效益開(kāi)發(fā)

根據(jù)頁(yè)巖油“三品質(zhì)”評(píng)價(jià)及老井試油結(jié)果，優(yōu)選Ⅲ組部署了sh1井及sh2井，希望通過(guò)水平井的實(shí)施，突破產(chǎn)能，取得大民屯凹陷頁(yè)巖油勘探的突破，同時(shí)探索軟地層條件下長(zhǎng)井段水平井的完鉆井、改造、投產(chǎn)技術(shù)。

sh1井水平段鉆遇儲(chǔ)層厚度620m，解釋Ⅰ類儲(chǔ)層200m/9層，Ⅱ類儲(chǔ)層225m/11層;壓裂后初期日產(chǎn)油7.6t。sh2井水平段鉆遇儲(chǔ)層厚度605m，解釋Ⅰ類儲(chǔ)層50m/4層，Ⅱ類儲(chǔ)層220m/12層;壓裂后3mm油嘴放噴，日產(chǎn)油11.7m3，投產(chǎn)后，截至2018年11月底累計(jì)產(chǎn)油1161.4t。2019年初，針對(duì)Ⅱ組塊狀泥質(zhì)云巖，部署風(fēng)險(xiǎn)探井sy1井，進(jìn)一步探索Ⅱ組頁(yè)巖油藏分布及產(chǎn)能情況，拓展勘探領(lǐng)域;目前該井正在鉆探過(guò)程中。

3.4 勘探啟示

3.4.1 成熟探區(qū)加強(qiáng)老井資料復(fù)查是發(fā)現(xiàn)勘探領(lǐng)域的重要途徑

在以往近40年勘探中，大民屯凹陷沙四段一直被當(dāng)作生油巖，限于傳統(tǒng)油氣成藏觀念的束縛，認(rèn)識(shí)上沒(méi)有突破。轉(zhuǎn)變研究思路，結(jié)合國(guó)內(nèi)外頁(yè)巖油的勘探進(jìn)展及技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，打破常規(guī)認(rèn)識(shí)，通過(guò)復(fù)查梳理研究區(qū)內(nèi)重點(diǎn)井資料，在多口老井沙四段見(jiàn)到良好的油氣顯示，認(rèn)為該層段具有較好的頁(yè)巖油勘探前景，實(shí)現(xiàn)了老區(qū)新領(lǐng)域的突破。

3.4.2 系統(tǒng)取心分析測(cè)試是頁(yè)巖油研究的重點(diǎn)

頁(yè)巖油的成藏特征與常規(guī)油藏不同，大民屯凹陷頁(yè)巖油的研究起步較晚，原有的研究成果對(duì)頁(yè)巖油成藏的認(rèn)識(shí)還不夠充分，無(wú)法有效指導(dǎo)該區(qū)的頁(yè)巖油勘探。通過(guò)探井（資料井）部署，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)取心，實(shí)施配套測(cè)井系列，巖心聯(lián)測(cè)分析化驗(yàn)，對(duì)頁(yè)巖油層段開(kāi)展系統(tǒng)研究，加強(qiáng)有機(jī)質(zhì)富集機(jī)理的研究，厘清了TOC分布規(guī)律，完善了測(cè)井評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

3.4.3 “三品質(zhì)”評(píng)價(jià)是選取有利層段的重要基礎(chǔ)

大民屯凹陷沙四段頁(yè)巖油的甜點(diǎn)分布范圍受到有機(jī)碳含量、巖性分布等多因素控制，選準(zhǔn)甜點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖油效益開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵基礎(chǔ)。針對(duì)大民屯凹陷頁(yè)巖油的地質(zhì)特征，應(yīng)用“三品質(zhì)”評(píng)價(jià)技術(shù)，從烴源巖品質(zhì)、流動(dòng)品質(zhì)及工程品質(zhì)評(píng)價(jià)頁(yè)巖層段，尋找地質(zhì)甜點(diǎn)和工程甜點(diǎn)疊合區(qū)，為水平井的井軌跡設(shè)計(jì)、精準(zhǔn)壓裂改造及實(shí)現(xiàn)高效益開(kāi)發(fā)提供支撐依據(jù)。

3.4.4 頁(yè)巖油是大民屯凹陷近期勘探的重要目標(biāo)

加強(qiáng)地質(zhì)研究，應(yīng)用“三品質(zhì)”評(píng)價(jià)方法，厘清頁(yè)巖油發(fā)育的地質(zhì)特征，落實(shí)了頁(yè)巖油甜點(diǎn)分布范圍。老井試油及新井鉆探結(jié)果表明，大民屯凹陷頁(yè)巖油具有巨大的資源潛力與良好的勘探前景，是遼河坳陷現(xiàn)實(shí)的接替資源。通過(guò)地質(zhì)工程一體化攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)研究與工程技術(shù)的深度融合，選準(zhǔn)甜點(diǎn)區(qū)、甜點(diǎn)段，在進(jìn)行有效壓裂改造的情況下可以形成工業(yè)產(chǎn)能，是近期勘探的重要目標(biāo)領(lǐng)域。

4 結(jié)論

研究證實(shí)了大民屯凹陷頁(yè)巖油具有良好的勘探潛力前景，表明東部老油區(qū)的源內(nèi)非常規(guī)油藏具有較大的增儲(chǔ)空間，是未來(lái)老油區(qū)勘探增儲(chǔ)的重要領(lǐng)域。

頁(yè)巖油的產(chǎn)量受地層滲透率、原油黏度、地層剩余壓力等多因素影響，文中考慮了不同埋深條件下原油黏度、地層滲透率、地層剩余壓力對(duì)原油流動(dòng)性的影響，但是地層剩余壓力與原油流動(dòng)性的具體關(guān)系尚需實(shí)驗(yàn)證實(shí)，是下步研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

老區(qū)加強(qiáng)地質(zhì)研究對(duì)于老區(qū)新層系的發(fā)現(xiàn)具有重要意義。通過(guò)地質(zhì)研究，應(yīng)用非常規(guī)油氣研究新思路，認(rèn)為大民屯凹陷沙四段頁(yè)巖層系不僅是生油巖，還是有利的頁(yè)巖油富集層段。研究區(qū)頁(yè)巖油的勘探實(shí)踐也驗(yàn)證了大民屯凹陷頁(yè)巖油的資源潛力，實(shí)現(xiàn)了老區(qū)新層系的發(fā)現(xiàn)。