楊智峰，唐 勇，郭旭光，黃立良，王子強(qiáng)，趙辛楣

(1.中國石油 新疆油田分公司 勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000；2.中國石油 新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000；3.中國石油 新疆油田分公司 實驗檢測研究院，新疆 克拉瑪依 834000)

1 研究現(xiàn)狀

近年來，世界范圍內(nèi)頁巖油作為儲量豐富的非常規(guī)資源，逐漸成為勘探與開發(fā)的熱點，并受到世界各國的高度重視。中國陸相頁巖油資源潛力巨大，前景廣闊[1-3]，其主要分布于中國東部松遼盆地白堊系[4]與渤海灣盆地古近系[5-6]、中部鄂爾多斯盆地三疊系[7-10]、四川盆地侏羅系[11-12]與西部準(zhǔn)噶爾盆地二疊系[13-14]等陸相湖盆地層中。本文將儲層厚度小于5 m，儲地比小于50%，賦存于頁巖及其互層共生致密儲層中，且未經(jīng)過大規(guī)模運移的石油統(tǒng)稱為頁巖油，需利用水平鉆井、多級壓裂與原位改質(zhì)技術(shù)才能實現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)開采。

頁巖油的賦存狀態(tài)評價及其影響因素分析，是中國陸相湖盆非常規(guī)勘探與開發(fā)領(lǐng)域亟需解決的關(guān)鍵科學(xué)問題[15-18]。目前關(guān)于頁巖油賦存狀態(tài)的研究主要包括有機(jī)地球化學(xué)、巖心核磁共振、分子動力學(xué)模擬與場發(fā)射掃描電鏡等多種方法[19-21]。有機(jī)地球化學(xué)分析被較早地應(yīng)用于頁巖油微觀賦存狀態(tài)的定量表征與分析研究中[22-23]。巖心核磁共振主要包括一維核磁共振與二維核磁共振技術(shù)，諸多學(xué)者基于低場核磁共振T2弛豫譜分析技術(shù)，開展孔隙度、滲透率、可動流體體積與孔徑分布等巖石實驗[24-25]。由于一維核磁T2譜中存在流體信號重疊的問題，國內(nèi)外一些學(xué)者針對一維核磁T2譜的缺陷提出二維核磁實驗方法[26-30]。與一維核磁相比，T1—T2二維譜增添了T1的馳豫信息，流體分辨能力得以提高。一般來說T1/T2比值反映流體的流動性，比值越大，流動性越差[31]。分子動力學(xué)模擬是近些年來發(fā)展的新興技術(shù)，不少學(xué)者應(yīng)用該方法研究頁巖儲集空間中液態(tài)烷烴的賦存狀態(tài)與形成機(jī)理[32-34]。國內(nèi)也有學(xué)者綜合應(yīng)用低溫氮氣吸附與場發(fā)射掃描電鏡等技術(shù)，探索頁巖油的賦存機(jī)制[35-36]。瑪湖凹陷二疊系風(fēng)城組大面積展布的云質(zhì)頁巖儲集層緊鄰廣覆式優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育，縱向上疊置連片，無明顯的圈閉和蓋層，烴源巖生成的油氣直接充注進(jìn)入到儲集層中。

一些學(xué)者從宏觀上概括與總結(jié)了風(fēng)城組頁巖油的地質(zhì)特征[37-39]，但目前瑪湖凹陷風(fēng)城組頁巖油勘探尚處于起步階段，其微觀賦存狀態(tài)及影響因素研究仍比較薄弱，嚴(yán)重制約了準(zhǔn)噶爾盆地非常規(guī)領(lǐng)域下一步的勘探部署。頁巖儲層孔喉結(jié)構(gòu)復(fù)雜、微納米孔隙發(fā)育，單一實驗方法很難完整有效地定量表征頁巖油的儲集空間與賦存狀態(tài)。有機(jī)地球化學(xué)分析、巖心核磁共振與分子動力學(xué)模擬方法可實現(xiàn)頁巖油賦存狀態(tài)與含量的精細(xì)表征，但缺乏原油的直接觀測與分析。掃描電鏡法能夠直接觀察孔隙形貌特征與孔隙內(nèi)原油的賦存狀態(tài)，但不能實現(xiàn)游離油與吸附油的定量評價。

為了實現(xiàn)頁巖油賦存狀態(tài)的精細(xì)表征與定量評價分析，本文在瑪湖凹陷風(fēng)城組系統(tǒng)取心精細(xì)巖心描述的基礎(chǔ)上，應(yīng)用多種技術(shù)方法開展孔隙孔滲、核磁共振、高壓壓汞等聯(lián)測實驗研究，綜合分析巖相類型、儲集層微觀孔喉結(jié)構(gòu)與頁巖油的微觀賦存狀態(tài)，揭示準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷風(fēng)城組頁巖油賦存的影響因素。

2 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷的瑪北地區(qū)，烏夏斷裂為其西北部的控凹斷裂。依據(jù)構(gòu)造發(fā)育特征，研究區(qū)由北向南可進(jìn)一步劃分為山前沖斷帶、烏爾禾斷褶區(qū)、烏夏沖斷區(qū)與南部單斜帶等4個次級構(gòu)造單元，面積約為600 km2(圖1)?，敽枷蒿L(fēng)城組沉積期為典型的閉塞型堿湖環(huán)境，發(fā)育扇三角洲—湖泊沉積體系[40]，儲集層致密且大面積整體含油，縱向上湖相云質(zhì)巖儲層與暗色頁巖呈互層狀分布?，敽枷蒿L(fēng)城組經(jīng)歷了風(fēng)一段火山活動與湖盆發(fā)育初期、風(fēng)二段沉積早期的湖盆擴(kuò)展期、風(fēng)二段沉積晚期的湖盆萎縮期與風(fēng)三段湖盆再次擴(kuò)展發(fā)育期等4個沉積演化階段，其中風(fēng)二段沉積期為堿湖發(fā)育的鼎盛時期。由于物源供給不足，季節(jié)性的潮濕環(huán)境與干旱環(huán)境交替出現(xiàn)，且湖水蒸發(fā)量大于補(bǔ)給量，風(fēng)城組沉積期古水深較淺[41]，以暗色細(xì)粒沉積巖為主，發(fā)育陸源扇三角洲碎屑巖、湖相細(xì)粒碳酸鹽巖、火山碎屑巖、堿性蒸發(fā)礦物等多種巖石類型[37]。風(fēng)城組儲集層發(fā)育3套“甜點段”，整體具有“甜點”分散、油層薄的特征。風(fēng)城組儲集層孔隙度為1%～13%，平均為4.4%，滲透率多小于0.1×10-3μm2。縱向上風(fēng)城組自上而下發(fā)育風(fēng)三段與風(fēng)二段的云質(zhì)頁巖油及風(fēng)一段火山巖致密油2類油氣藏，其中頁巖油原油密度中等(0.86～0.92 g/cm3)，凝固點低(-14.8～5 ℃)，且黏度較高(50 ℃原油黏度為2.75～1 449.25 mPa·s)。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷研究區(qū)地理位置與構(gòu)造區(qū)帶Fig.1 Structural belts and study area location of Mahu Sag, Junggar Basin

3 實驗方法

全巖及黏土礦物X衍射實驗遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《沉積巖中黏土礦物和常見非黏土礦物X射線衍射分析方法：SY/T 5163—2010》，采用日本理學(xué)電機(jī)公司(Rigaku Motor)生產(chǎn)的TTRX射線衍射儀。全巖礦物分析使用200目粉末樣品，每一種礦物質(zhì)量百分含量通過分析軟件計算并參考國際標(biāo)準(zhǔn)樣品的K值。精選51塊樣品開展 X 射線衍射與巖石熱解分析實驗，得到測試樣品的全巖礦物含量、黏土礦物含量與巖石熱解等數(shù)據(jù)(表1)。依照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《巖石樣品掃描電子顯微鏡分析方法：SY/T 5162—2014》對實驗巖樣進(jìn)行前期處理，采用美國賽默飛世爾科技公司(ThermoFisher Scientific)的場發(fā)射掃描電子顯微鏡Apreo S與能譜儀，對頁巖儲集層樣品進(jìn)行高分辨率的微觀孔隙結(jié)構(gòu)與頁巖油賦存狀態(tài)分析。高壓壓汞實驗儀器為美國Core Lab CMS 300和AutoPore Ⅳ 9505壓汞儀，樣品測試前在105 ℃下烘干至恒重，最高實驗壓力為200 MPa，理論測量孔喉半徑下限值為3.68 nm。巖石熱解實驗儀器設(shè)備為Rock-Eval 6，巖心樣品粉末首先加熱到300 ℃，持續(xù)3 min產(chǎn)生S1峰，之后以每分鐘25 ℃加熱到650 ℃產(chǎn)生S2峰，Tmax值來自于S2的裂解峰，實驗結(jié)束后應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)樣品校正。二維核磁共振的實驗儀器為NMRC12-010V，工作頻率為12.24 MHz，對脈沖序列實驗數(shù)據(jù)全局反演得到二維T1—T2譜圖，實驗使用的巖心樣品為非密閉取心，巖心中的輕質(zhì)油與天然氣因長期儲存而發(fā)生部分逸散。

表1 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷風(fēng)城組51塊巖心樣品X射線衍射與烴源巖熱解參數(shù)

4 賦存狀態(tài)與巖相特征

4.1 頁巖油賦存狀態(tài)

瑪湖凹陷風(fēng)城組頁巖油存在吸附態(tài)和游離態(tài)2種賦存形式，吸附態(tài)的頁巖油主要賦存在固體干酪根與礦物顆粒表面(圖2a-c)，游離態(tài)頁巖油主要賦存于較大的孔隙與裂縫中(圖2d-f)。聯(lián)合場發(fā)射掃描電鏡與能譜分析，觀察并分析頁巖油的主要賦存空間與賦存狀態(tài)。實驗結(jié)果表明風(fēng)城組頁巖儲集層中普遍具有油氣顯示。頁巖儲集層發(fā)育豐富的微納米級孔隙，孔喉細(xì)小，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜?，敽枷蒿L(fēng)城組頁巖層段可見頁巖油呈油膜狀吸附態(tài)賦存于黏土礦物、黃鐵礦與固體干酪根表面。風(fēng)城組甜點段發(fā)育大量長石溶蝕孔、白云石粒間溶孔、壓溶縫與方解石及白云石的晶間孔，場發(fā)射掃描電鏡下頁巖油呈填充狀以游離態(tài)賦存于孔隙或微裂縫內(nèi)部。

圖2 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷風(fēng)城組頁巖油賦存狀態(tài)表征

4.2 礦物組分與巖相類型

通過巖石觀察、顯微薄片鑒定、XRD全巖礦物測試分析以及掃描電鏡研究，瑪湖凹陷風(fēng)城組礦物類型主要包括石英、長石、白云石、方解石、鐵白云石、黃鐵礦與少量黏土礦物，并發(fā)育一套特殊的堿性礦物(圖3)?，敽枷蒿L(fēng)城組陸源碎屑沉積物主要以細(xì)粒沉積為主，礦物組分中石英含量介于3%～40%，長石含量介于10%～60%。石英顆粒無色透明，多呈自形或半自形散布在巖石中。長石礦物以鉀長石與斜長石為主，可見次生溶蝕現(xiàn)象。風(fēng)城組白云石礦物主要為粉晶—細(xì)晶，呈他形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)，局部可見重結(jié)晶作用形成的中—粗晶白云石，其多與細(xì)粒紋層泥巖呈互層狀沉積。鐵白云石為泥晶—微晶結(jié)構(gòu)，經(jīng)茜素紅和鐵氰化鉀染色后單偏光下呈現(xiàn)藍(lán)色。風(fēng)城組黏土礦物主要為伊蒙混層與伊利石，此外還有高嶺石和少量綠泥石。掃描電鏡下觀察，伊蒙混層礦物微觀結(jié)構(gòu)為蜂窩狀，孔隙多且連通性好，伊利石呈毛發(fā)狀和絲縷狀2種方式產(chǎn)出，雜亂堆積，綠泥石呈彎曲片狀。本次研究將陸源碎屑的石英、長石、碳酸鹽顆粒、堿性礦物與宏觀沉積構(gòu)造等作為堿湖型頁巖油巖相的劃分依據(jù)，結(jié)果表明風(fēng)城組發(fā)育云質(zhì)頁巖相、砂質(zhì)頁巖—含云粉砂巖相、含堿礦白云巖—泥質(zhì)粉砂巖相與硅化白云巖—云質(zhì)粉砂4種巖相類型(圖4)。

圖3 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷風(fēng)城組礦物組分類型

圖4 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷風(fēng)城組巖相類型Fig.4 Lithofacies types of Fengcheng Formation in Mahu Sag, Junggar Basin

①云質(zhì)頁巖相是瑪湖凹陷風(fēng)城組主要組成巖相，形成于淺湖—半深湖沉積環(huán)境。巖石多呈灰黑色、黑色，富有機(jī)質(zhì)紋層發(fā)育，部分頁巖夾粉砂巖或白云石條帶，礦物組分以隱晶質(zhì)石英為主，有機(jī)質(zhì)含量高、黃鐵礦豐富。測井響應(yīng)表現(xiàn)為高阻、高伽馬特征，晶間孔與壓溶縫等儲集空間發(fā)育，裂縫分布不均勻，核磁孔隙度較低(1%～3%)，油氣顯示以油跡為主。②砂質(zhì)頁巖—含云粉砂巖相發(fā)育于風(fēng)三段中下部，形成于扇三角洲前緣沉積環(huán)境。巖石多呈灰色、灰黑色，沉積紋層發(fā)育，淺色長英質(zhì)條帶與頁巖呈薄互層狀產(chǎn)出，礦物組分以石英、長石、泥晶白云石及少量的方解石為主，有機(jī)質(zhì)含量較低。測井響應(yīng)特征表現(xiàn)為中高電阻、中高伽馬，粒內(nèi)溶孔、晶間溶孔與微裂縫等儲集空間發(fā)育，具有裂縫密度較大(每10 cm約8～20條)與核磁孔隙度較高(3%～8%)的特征，油氣顯示以油跡和油斑為主。③含堿礦白云巖—泥質(zhì)粉砂巖相集中分布于風(fēng)二段中部，發(fā)育于濱淺湖—堿性水體環(huán)境，巖石多呈淺色與淺灰色，淺色硅硼鈉石礦物與頁巖呈薄互層狀產(chǎn)出，沉積紋層較發(fā)育，礦物組分以中粗晶白云石、鐵白云石、石英、長石、硅硼鈉石為主，有機(jī)質(zhì)含量中等。測井響應(yīng)特征表現(xiàn)為中高電阻、中低伽馬，殘留粒間孔與壓溶縫等儲集空間發(fā)育、具有裂縫密度適中(每10 cm約3～10條)與核磁孔隙度中等(3%～5%)特征，油氣顯示以油跡為主。④硅化白云巖—云質(zhì)粉砂巖相主要發(fā)育于風(fēng)二段，形成于濱淺湖—較高鹽度水體環(huán)境，巖石多呈淺色與淺灰色，硅化程度高，沉積紋層較發(fā)育，礦物組分以中—細(xì)晶白云石、鐵白云石、長石與微晶石英為主。測井響應(yīng)特征表現(xiàn)為中高電阻與中低伽馬，儲集空間類型以殘留粒間孔與構(gòu)造微裂縫為主，具有裂縫密度較大(每10 cm約10～20條)、核磁孔隙度中等(2%～5%)特征，油氣顯示以油斑為主。

4.3 巖相類型與儲集空間特征

場發(fā)射掃描電鏡—X射線能譜實驗結(jié)果表明，瑪湖凹陷風(fēng)城組主要發(fā)育有機(jī)孔與無機(jī)孔2種孔隙類型。云質(zhì)頁巖相中有機(jī)質(zhì)孔與黃鐵礦晶間孔發(fā)育，有機(jī)質(zhì)孔隙主要為固體有機(jī)質(zhì)團(tuán)塊與生烴有機(jī)質(zhì)內(nèi)部殘留的孔隙，場發(fā)射掃描電鏡下有機(jī)質(zhì)主要呈分散狀(圖5a-d,j-k)、孔隙內(nèi)賦存(圖5e-g)與微裂縫中賦存等多種方式(圖5h-i)。分散狀有機(jī)質(zhì)呈團(tuán)塊狀以顆粒的形式存在，有機(jī)質(zhì)孔呈圓狀—橢圓狀，偶見呈蜂窩狀結(jié)構(gòu)的孔隙，孔徑大小在幾納米到幾十納米，該類型的有機(jī)質(zhì)孔主要為有機(jī)質(zhì)熱成熟度升高熱解生烴形成。受強(qiáng)成巖作用的影響，酸性地質(zhì)流體可在有機(jī)質(zhì)內(nèi)部發(fā)生溶蝕作用，溶蝕孔隙的直徑為1～4 μm。黃鐵礦是風(fēng)城組富有機(jī)質(zhì)頁巖中的重要礦物類型，存在單體、條帶狀與草莓狀集合體等多種形式，場發(fā)射掃描電鏡下可見莓球狀或條帶狀黃鐵礦集合體內(nèi)部的晶間孔隙(圖6a-b,g)。砂質(zhì)頁巖—含云粉砂巖相、含堿礦白云巖—泥質(zhì)粉砂巖相、硅化白云巖—云質(zhì)粉砂巖相中長石溶孔(圖6c-d)、白云石晶間孔(圖6e-f,i)等多種無機(jī)孔隙類型發(fā)育，白云石粒間溶孔的孔徑為2～3 μm，長石溶孔的孔徑為1～11 μm，溶蝕成巖作用積極改善了頁巖儲集層的儲集物性。

圖5 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷風(fēng)城組頁巖層段有機(jī)質(zhì)孔類型

圖6 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷風(fēng)城組儲集層無機(jī)孔類型

4.4 巖相類型與孔喉結(jié)構(gòu)差異

瑪湖凹陷風(fēng)城組云質(zhì)頁巖相溶蝕成巖作用較弱，偶見鉀長石與鈉長石的粒間溶孔，儲集層致密。毛管壓力曲線位置靠上，為高斜坡型，孔喉分選差，喉道半徑微小(圖7a)。平均孔喉半徑集中分布在6～35 nm，最大孔喉半徑的分布范圍為15～134 nm，大部分樣品無中值壓力與中值半徑。云質(zhì)頁巖相巖心的孔喉半徑分布范圍較寬且趨向于平均化，分布區(qū)間為8～82 nm，孔喉半徑峰值為63.5 nm(圖7d)。對滲透率貢獻(xiàn)最大的孔隙孔徑集中分布在6～54 nm，其滲透率貢獻(xiàn)值約為5%～15%(圖7g)。砂質(zhì)頁巖—含云粉砂巖相，次生溶孔發(fā)育，儲集層物性最好。毛管壓力曲線中間平緩段較長，位置靠下，孔喉分選好，喉道半徑大(圖7b)。平均孔喉半徑與中值孔喉半徑集中分布在210～240 nm和236～284 μm，最大孔喉半徑分布區(qū)間為234～255 nm，孔喉半徑的峰值為460 nm(圖7e)。對滲透率貢獻(xiàn)最大的孔隙孔徑集中分布在400～500 nm，孔隙半徑小于28 nm的孔隙在頁巖儲集層中基本不起滲流作用，主要為頁巖油的富集提供儲集空間(圖7h)。含堿礦白云巖—泥質(zhì)粉砂巖相與硅化白云巖—云質(zhì)粉砂巖相，次生溶孔較發(fā)育，儲集層物性較好。毛管壓力曲線中間平緩段比含白云石泥(頁)巖類樣品儲集層長，位置靠下，孔喉分選較好，喉道半徑較大(圖7c)。平均孔喉半徑及中值孔喉半徑集中分布在5.3～43 nm與6.1～36.8 μm，最大孔喉半徑為11.9～133.8 nm，孔喉半徑峰值為54.8 nm(圖7f)。對滲透率貢獻(xiàn)最大的孔隙集中在8～64 nm，其滲透率貢獻(xiàn)值約為20%～25%(圖7i)。

圖7 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷風(fēng)城組高壓壓汞特征

5 頁巖油微觀賦存影響因素

5.1 巖相礦物成分

通常認(rèn)為石英為親水礦物，方解石與白云石等碳酸鹽為親油礦物，鉀長石與鈉長石等長石族礦物具有不同的結(jié)構(gòu)成分，多為中性潤濕性，油氣富集過程中會引起礦物顆粒的潤濕性發(fā)生變化[42]。瑪湖凹陷風(fēng)城組不同巖相類型中礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)與游離烴含量(S1)及熱解烴含量(S2)之間呈現(xiàn)出不同的相關(guān)性。云質(zhì)頁巖相中游離烴含量與黃鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈負(fù)相關(guān)，熱解烴含量與黃鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)正相關(guān)(圖8a-b)，游離烴含量與殘余有機(jī)碳含量呈弱正相關(guān)關(guān)系，與熱解烴含量呈高度正相關(guān)關(guān)系(圖8c-d)。砂質(zhì)頁巖—含云粉砂巖相、含堿礦白云巖—泥質(zhì)粉砂巖相與硅化白云巖—云質(zhì)粉砂巖相中石英礦物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與游離烴含量呈負(fù)相關(guān)，與熱解烴含量呈正相關(guān)(圖8e-f)，長石與白云石質(zhì)量分?jǐn)?shù)與游離烴呈正相關(guān)，與熱解烴呈負(fù)相關(guān)(圖8g-j)。

圖8 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷風(fēng)城組礦物組分與游離烴、裂解烴含量交會圖Fig.8 Correlations between mineral components and thermal crackingand free hydrocarbons of Fengcheng Formation in Mahu Sag, Junggar Basin

依據(jù)實驗結(jié)果，可以得到以下結(jié)論。瑪湖凹陷風(fēng)城組沉積期為陸相湖盆沉積環(huán)境，風(fēng)城組頁巖層系自沉積開始進(jìn)入到生烴門限之前，沉積地層飽含地層水，巖石礦物顆粒傾向于水潤濕性特征。后期隨著地層埋藏深度的增加與古地溫的影響，風(fēng)城組有機(jī)質(zhì)進(jìn)入生烴門限，內(nèi)部原油組分增多。早期風(fēng)城組生成的游離烴整體驅(qū)替并充注進(jìn)入微納米孔喉中，促使地層中水的含量降低，同時引起石英、長石礦物顆粒的潤濕性發(fā)生反轉(zhuǎn)，由水潤濕性轉(zhuǎn)化為油潤濕性。由于潤濕性反轉(zhuǎn)，形成石英礦物顆粒表面裂解烴的含量較高，游離烴的含量較低。對于不穩(wěn)定的鉀長石與鈉長石等長石族礦物，酸性地質(zhì)流體易沿其解理縫發(fā)生溶蝕，產(chǎn)生次生溶蝕孔縫，增加流體的賦存空間，有利于游離油的富集分布。白云石受有機(jī)酸溶蝕作用的影響，易形成鑄?？?、次生溶蝕孔洞與溶蝕孔縫等多種儲集空間類型，也有利于游離烴的富集。

5.2 巖相儲集空間

二維核磁巖心共振技術(shù)是頁巖地層含氫組分識別的一種無損、高效的檢測手段。T1—T2二維核磁實驗圖譜是頁巖儲層孔隙結(jié)構(gòu)與多孔介質(zhì)內(nèi)不同性質(zhì)賦存流體綜合響應(yīng)的結(jié)果。不同巖相孔隙地質(zhì)流體的T2譜弛豫時間存在差異，二維核磁共振實驗可通過不同孔隙流體T1—T2譜峰特征來定量分析可動流體的賦存特征?；谇叭说难芯砍晒鸞26-27,43]，應(yīng)用二維核磁巖心共振測試技術(shù)判識風(fēng)城組頁巖儲集層孔隙流體的賦存狀態(tài)(圖9)。云質(zhì)頁巖相粒間溶孔與白云石晶間孔發(fā)育(T2介于0.7～100 ms)，孔隙流體以吸附油與吸附水為主(T1/T2介于10～100)，游離油與可動水信號弱，油水信號部分重疊。云質(zhì)頁巖相T1—T2譜包含孔隙中殘余油水，瀝青、固體干酪根、半固體有機(jī)質(zhì)與孔隙內(nèi)吸附水3個譜峰信號。②風(fēng)城組砂質(zhì)頁巖—含云粉砂巖相、含堿礦白云巖—泥質(zhì)粉砂巖相與硅化白云巖—云質(zhì)粉砂巖相中孔、中大孔(T2介于50～700 ms)發(fā)育，孔隙流體以游離油、吸附油與吸附水為主(T1/T2介于10～100)。砂質(zhì)頁巖—含云粉砂巖相T1—T2譜包含孔隙殘余游離油，殘余可動水與瀝青、固體干酪根、半固體有機(jī)質(zhì)3個譜峰信號。含堿礦白云巖—泥質(zhì)粉砂巖相與硅化白云巖—云質(zhì)粉砂巖相T1—T2譜包含孔隙中殘余可動油與殘余吸附油2個譜峰信號。

圖9 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷風(fēng)城組不同巖相孔隙流體核磁響應(yīng)特征Fig.9 Nuclear magnetic response characteristics in various lithofacies of Fengcheng Formation in Mahu Sag, Junggar Basin

實驗結(jié)果表明，風(fēng)城組不同巖相類型孔隙流體的二維核磁響應(yīng)特征存在差異，孔喉結(jié)構(gòu)影響頁巖油的微觀賦存狀態(tài)。不同巖相類型中瀝青、固體干酪根、半固體有機(jī)質(zhì)具有高T1/T2比值峰的特征(T1/T2大于100)，殘余游離油具有橫向弛豫時間長、T1/T2譜峰比值適中的特征(T1/T2介于10～100)，殘余游離水具有橫向弛豫時間較短、T1/T2譜峰比值低的特征(T1/T2介于1～10)。其中風(fēng)城組云質(zhì)頁巖相中孔隙流體以吸附油與吸附水為主，砂質(zhì)頁巖—含云粉砂巖相、含堿礦白云巖—泥質(zhì)粉砂巖相與硅化白云巖—云質(zhì)粉砂巖相中孔隙流體以游離油、吸附油與吸附水為主。

6 結(jié)論

(1)瑪湖凹陷風(fēng)城組發(fā)育4種巖相類型，分別為云質(zhì)頁巖相、砂質(zhì)頁巖—含云粉砂巖相、含堿礦白云巖—泥質(zhì)粉砂巖相與硅化白云巖—云質(zhì)粉砂巖相，不同巖相礦物組分、儲集空間類型與孔喉結(jié)構(gòu)分布存在較大差異。云質(zhì)頁巖相形成于淺湖—半深湖環(huán)境，有機(jī)質(zhì)含量高、黃鐵礦豐富，有機(jī)孔與黃鐵礦晶間孔發(fā)育，偶見次生溶孔。砂質(zhì)頁巖—含云粉砂巖相形成于扇三角洲前緣沉積環(huán)境，礦物組分以石英、長石為主、白云石與有機(jī)質(zhì)含量較低，次生溶孔發(fā)育。含堿礦白云巖—泥質(zhì)粉砂巖相形成于濱淺湖—堿性水體沉積環(huán)境，有機(jī)質(zhì)含量中等，礦物組分以白云石、鐵白云石、石英、長石、堿礦為主，白云石晶間孔與次生溶孔較發(fā)育。硅化白云巖—云質(zhì)粉砂巖相形成于濱淺湖—較高鹽度水體環(huán)境，礦物組分以中晶白云石、鐵白云石、長英質(zhì)礦物為主，白云石晶間孔較發(fā)育。

(2)瑪湖凹陷風(fēng)城組存在吸附態(tài)和游離態(tài)2種頁巖油賦存形式，吸附油主要賦存在固體干酪根和礦物顆粒表面，游離油主要賦存于較大的孔隙與裂縫中。不同巖相類型頁巖油的微觀賦存狀態(tài)存在差異，云質(zhì)頁巖相中孔隙流體以吸附油與吸附水為主，砂質(zhì)頁巖—含云粉砂巖相、含堿礦白云巖—泥質(zhì)粉砂巖相與硅化白云巖—云質(zhì)粉砂巖相中孔隙流體以游離油、吸附油與吸附水為主。

(3)不同巖相類型的礦物組分與孔喉結(jié)構(gòu)共同影響了風(fēng)城組頁巖油的微觀賦存狀態(tài)。不同巖相類型中游離烴含量(S1)與長石、白云石質(zhì)量分?jǐn)?shù)及殘余有機(jī)碳含量呈正相關(guān)，與石英、黃鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈負(fù)相關(guān)。熱解烴含量(S2)與長石、白云石質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈負(fù)相關(guān)，與石英、黃鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)及殘余有機(jī)碳含量呈正相關(guān)及高度正相關(guān)。礦物顆粒潤濕性反轉(zhuǎn)是造成石英顆粒表面熱解烴的含量較高、游離烴的含量較低的主要原因，次生溶蝕孔與構(gòu)造微裂縫等較大的儲集空間有利于游離油的富集。