宋 永 楊智峰 何文軍 甘仁忠 張 融 黃立良 徐 佩 趙辛楣 陳志祥

（ 1 中國石油新疆油田公司勘探開發(fā)研究院；2 中國石油新疆油田公司；3 中國石油杭州地質(zhì)研究院；4 中國石油大學(xué)（北京）非常規(guī)油氣科學(xué)技術(shù)研究院 ）

0 引言

準(zhǔn)噶爾盆地是一個(gè)具有多個(gè)生烴凹陷、多層系生油、多套儲(chǔ)蓋組合的含油氣盆地[1-3]，依據(jù)盆地類型、區(qū)域儲(chǔ)蓋組合特征與油氣富集規(guī)律，縱向上可劃分為下、中、上3 個(gè)成藏組合[4]?？v觀準(zhǔn)噶爾盆地60年勘探歷程，經(jīng)歷了圍凹源邊淺層、圍凹遠(yuǎn)源上組合（J—E）與下凹近源中組合（T）、下組合（C—P）3 個(gè)階段，同時(shí)也伴隨地質(zhì)理論創(chuàng)新與找油理念轉(zhuǎn)變，由構(gòu)造圈閉、巖性圈閉向大面積巖性—地層圈閉，由常規(guī)向非常規(guī)、由單個(gè)油氣系統(tǒng)向全油氣系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。2010 年以來準(zhǔn)噶爾盆地進(jìn)入到中、下組合的非常規(guī)勘探新階段，基于盆地資源的重新評(píng)估，認(rèn)識(shí)到富烴凹陷中、下組合縱向及平面更貼近主力烴源層，資源豐富，剩余資源量達(dá)38.6×108t，資源占比為54%，確定了二疊系是盆地最重要的戰(zhàn)略接替層系。準(zhǔn)噶爾盆地二疊系蘊(yùn)含著豐富的油氣資源，為一套咸化湖盆的白云巖與碎屑巖過渡的云質(zhì)巖沉積，大面積分布于二疊紀(jì)三大前陸盆地中心區(qū)及斜坡帶，平面上與烴源巖發(fā)育中心區(qū)疊置，為頁巖油的形成提供有利的物質(zhì)基礎(chǔ)[5-9]。

準(zhǔn)噶爾盆地頁巖油勘探始于2010 年，2011 年根據(jù)烴源巖、儲(chǔ)層、構(gòu)造背景、保存及埋深等地質(zhì)條件綜合評(píng)價(jià)，優(yōu)選吉木薩爾凹陷二疊系埋深小于4500m的蘆草溝組為頁巖油的重點(diǎn)勘探領(lǐng)域，部署吉25 直井，喜獲工業(yè)油流，從而拉開準(zhǔn)噶爾盆地頁巖油勘探序幕[10-13]?；诩舅_爾凹陷蘆草溝組發(fā)現(xiàn)的啟示，重新評(píng)估準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷已發(fā)現(xiàn)的油氣富集區(qū)帶，明確了巖相展布與構(gòu)造分異控藏的規(guī)律，突破傳統(tǒng)浮力成藏的地質(zhì)理論，建立盆地邊緣構(gòu)造—巖性油藏、斜坡區(qū)源儲(chǔ)緊鄰型致密油與湖盆中心源儲(chǔ)共生型頁巖油3 類資源有序共生的新模式。2018 年在瑪湖凹陷二疊系埋深大于4500m 的風(fēng)城組，鉆探首口堿湖型頁巖油風(fēng)險(xiǎn)井——瑪頁1 井，采用直井大段分層壓裂試油，獲得高產(chǎn)工業(yè)油流，自噴最高日產(chǎn)油50.6m3，累計(jì)產(chǎn)油5678m3，正常生產(chǎn)254 天，平均日產(chǎn)油22.5m3?，敽枷蒿L(fēng)城組成為繼吉木薩爾凹陷蘆草溝組之后，準(zhǔn)噶爾盆地頁巖油又一新的規(guī)模接替領(lǐng)域，具備良好的頁巖油勘探前景。目前已有學(xué)者對(duì)瑪湖凹陷風(fēng)城組烴源巖、沉積環(huán)境與成藏特征開展了相關(guān)研究[14-19]，但總體處于起步階段，風(fēng)城組頁巖油典型地質(zhì)特征及配套技術(shù)的研究較為薄弱，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。本文在總結(jié)分析大量前人研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，結(jié)合準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷風(fēng)城組堿湖型頁巖油的最新勘探實(shí)踐，依據(jù)環(huán)瑪湖地區(qū)油氣富集規(guī)律認(rèn)識(shí)，詳細(xì)梳理風(fēng)城組頁巖油地質(zhì)特征，系統(tǒng)總結(jié)頁巖油地質(zhì)“甜點(diǎn)”地球物理評(píng)價(jià)方法與儲(chǔ)層改造及壓裂提產(chǎn)技術(shù)，以期為準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城組頁巖油下一步的勘探部署和提產(chǎn)增效提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

1 地質(zhì)概況

瑪湖凹陷是在前石炭紀(jì)褶皺基底的基礎(chǔ)上，受周緣沖斷活動(dòng)控制形成的石炭紀(jì)—第四紀(jì)凹陷，自成盆期以來經(jīng)歷了泥盆紀(jì)—早石炭世、晚石炭世—三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)—第四紀(jì)3 期構(gòu)造演化旋回[20]?，敽枷菸挥跍?zhǔn)噶爾盆地西北部，北靠烏夏斷裂帶，西抵中拐凸起，南接達(dá)巴松凸起，東達(dá)石英灘凸起與英西凹陷，面積約為5000km2（圖1）?，敽枷莠F(xiàn)今為西陡東緩的不對(duì)稱箕狀凹陷，東西分帶、南北分段，由西向東可劃分為前陸沖斷帶、中央洼陷、火山高地與構(gòu)造坡折等多個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元?，敽枷蒿L(fēng)城組沉積期，季節(jié)性的潮濕環(huán)境與干旱環(huán)境交替出現(xiàn)，湖水的咸化程度較高，蒸發(fā)作用形成的堿性礦物大量發(fā)育，整體為扇三角洲—湖泊沉積體系[21-24]，發(fā)育濱淺湖—半深湖沉積亞相（圖1）。風(fēng)城組沉積厚度為500～1580m，平面上由西向東厚度變薄直至尖滅，縱向上從下至上依次發(fā)育風(fēng)一段（P1f1）、風(fēng)二段（P1f2）與風(fēng)三段（P1f3），其中風(fēng)二段與風(fēng)三段為典型的源儲(chǔ)一體型頁巖油藏。

圖1 瑪湖凹陷構(gòu)造位置圖(左)與風(fēng)城組地層柱狀圖（右）Fig.1 Structural location of Mahu Sag (left) and stratigraphic column of Fengcheng Formation (right)

2 堿湖型頁巖油典型地質(zhì)特征

2.1 優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育兩類生烴母質(zhì)類型

風(fēng)城組沉積期，瑪湖凹陷經(jīng)歷了氣候由潮濕向半干旱轉(zhuǎn)變的過程，從風(fēng)一段沉積晚期至風(fēng)二段沉積早期為湖侵，之后逐漸湖退，形成全球迄今最古老的廣覆式堿湖型優(yōu)質(zhì)烴源巖，生烴潛力大，資源量豐富[25-26]。瑪湖凹陷烴源巖全區(qū)穩(wěn)定分布，厚度相對(duì)較大，西斜坡區(qū)最厚可達(dá)300m（圖2a），縱向上風(fēng)二段的生烴能力優(yōu)于風(fēng)三段。風(fēng)城組發(fā)育獨(dú)特的藍(lán)細(xì)菌與杜氏藻兩類生烴母質(zhì)類型，其中藍(lán)細(xì)菌分布于瑪湖凹陷沉積邊緣區(qū)的泥質(zhì)巖地層中，杜氏藻分布于瑪湖凹陷沉積中心區(qū)的云質(zhì)巖地層中（圖2b、c）。兩類烴源巖母質(zhì)存在生烴差異，藍(lán)細(xì)菌早期生油，產(chǎn)烴率相對(duì)較低；杜氏藻晚期生油，產(chǎn)烴率高，造成堿湖混積型烴源巖具有成熟—高成熟雙峰式高效生油特征[27-28]。風(fēng)城組烴源巖現(xiàn)今處于中成熟—成熟演化階段，生烴中心位于堿湖沉積中心，干酪根以Ⅱ1—Ⅱ2型為主，TOC 普遍大于1.0%，瑪湖凹陷中心TOC 高于2.5%，Ro為0.85%～1.4%，生烴潛量（S1+S2）多大于6.0mg/g（圖2d、e）?，旐? 井風(fēng)城組連續(xù)取心284.31m，均見油氣顯示，厘米級(jí)巖心描述的結(jié)果表明，瑪湖凹陷風(fēng)城組整體含油，為典型的堿湖型云質(zhì)頁巖油。

圖2 瑪湖凹陷風(fēng)城組烴源巖展布特征與有機(jī)質(zhì)類型Fig.2 Source rock distribution and organic matter types of Fengcheng Formation in Mahu Sag

2.2 三源混積形成復(fù)雜巖性與多種礦物組分

依據(jù)地層組成、沉積構(gòu)造、巖性特征與地球化學(xué)微量元素測試分析的結(jié)果，縱向上瑪湖凹陷風(fēng)城組可劃分為淡水—較低鹽度、蒸發(fā)鹽巖類—堿化與低鹽度3 類沉積組合。受湖平面變化與高頻旋回的控制，瑪湖凹陷風(fēng)城組以暗色細(xì)粒過渡性沉積巖為主，發(fā)育陸源扇三角洲碎屑巖、湖相細(xì)粒內(nèi)源碳酸鹽巖、火山碎屑巖、鹽巖與混積巖5 種巖石類型（圖3）。陸源碎屑巖為巨厚的砂礫巖沉積，分布于瑪湖凹陷前陸沖斷帶的陡坡區(qū)，礦物組分以石英與長石為主。內(nèi)源化學(xué)沉積的碳酸鹽巖多與細(xì)粒紋層頁巖呈互層狀沉積，位于前陸坳陷濱淺湖—半深湖區(qū)，礦物組分以方解石、白云石、鐵白云石與鐵方解石為主?；鹕剿樾紟r集中分布在瑪湖凹陷東部的濱淺湖區(qū)，巖石類型以玻屑凝灰?guī)r與玻屑晶屑凝灰?guī)r為主?；旆e巖由陸源碎屑巖、碳酸鹽巖與火山碎屑巖混雜堆積形成，分布于前陸斜坡的濱淺湖區(qū)，巖石成分復(fù)雜、礦物組分多樣。巨厚的鹽巖韻律層集中分布在前陸斜坡的半深湖區(qū)，礦物組分主要為純堿、小蘇打與碳鈉鈣石等。

圖3 瑪湖凹陷風(fēng)城組沉積相分布與巖石類型特征Fig.3 Sedimentary facies and rock types of Fengcheng Formation in Mahu Sag

2.3 孔隙—裂縫—縫合線三重儲(chǔ)集介質(zhì)提高儲(chǔ)集性能

瑪湖凹陷風(fēng)城組發(fā)育宏觀與微觀兩類儲(chǔ)集空間類型，形成孔隙、裂縫與縫合線三重儲(chǔ)集空間，構(gòu)成頁巖油優(yōu)勢充注通道。鉆井巖心與成像測井可見厘米級(jí)溶蝕孔洞、構(gòu)造縫、誘導(dǎo)裂縫、層理縫與溶蝕擴(kuò)大縫等宏觀儲(chǔ)集空間類型。其中，溶蝕孔洞的分布呈現(xiàn)一定的層狀結(jié)構(gòu)，厚度多為數(shù)米不等，電阻率整體較低。構(gòu)造縫由區(qū)域構(gòu)造擠壓或剪切走滑等應(yīng)力作用形成，導(dǎo)致風(fēng)城組發(fā)生破裂變形，形成高角度構(gòu)造縫、中—低角度構(gòu)造縫與網(wǎng)狀縫等高低不等、相互交錯(cuò)的復(fù)雜構(gòu)造裂縫系統(tǒng)（圖4a、b）。誘導(dǎo)裂縫由鉆桿與巖石相互作用形成，位于巖心中部，在成像測井圖像上呈對(duì)稱分布的兩條黑色條帶，平行于井軸、方位穩(wěn)定，延伸較長。層理縫多為水平縫，發(fā)育規(guī)模與延伸長度較小，不僅增加了孔隙的連通性，促進(jìn)次生孔隙的發(fā)育，同時(shí)也是良好的儲(chǔ)集空間（圖4c）。風(fēng)城組早期發(fā)育的構(gòu)造縫或次生溶蝕孔隙帶，后期經(jīng)地質(zhì)流體的溶蝕改造形成溶蝕擴(kuò)大縫。顯微薄片與掃描電鏡可見微納米級(jí)的原生粒間孔、粒內(nèi)孔、晶間孔、穿?？p與壓溶縫合線等多種微觀儲(chǔ)集空間類型。粒間孔多為微米級(jí)，孔徑為幾微米到幾十微米，主要是石英顆粒之間、長石顆粒之間及石英與長石顆粒之間的孔隙（圖4d）。粒內(nèi)孔與晶間孔多為納米級(jí)，孔喉直徑普遍小于1μm，多為100～500nm（圖4e—g）。穿?？p為構(gòu)造成因縫，多發(fā)育于白云巖與云質(zhì)粉砂巖等脆性巖石中，常切穿多個(gè)礦物顆粒，裂縫寬20～80μm，呈樹枝狀發(fā)育，延伸較遠(yuǎn)（圖4h）。風(fēng)城組縫合線發(fā)育，與基質(zhì)孔和微裂縫構(gòu)成頁巖油有利的儲(chǔ)集空間（圖4i）。縫合線后期多經(jīng)歷溶蝕或被白云石與鐵白云石等礦物充填，其內(nèi)部富含殘余有機(jī)質(zhì)，熒光觀察可見藍(lán)色與藍(lán)白色熒光。

圖4 瑪湖凹陷風(fēng)城組儲(chǔ)集空間類型Fig.4 Types of reservoir space of Fengcheng Formation in Mahu Sag

2.4 砂質(zhì)頁巖—含云粉砂巖相有利于游離油富集

瑪湖凹陷風(fēng)城組整體含油，微觀尺度下存在吸附態(tài)和游離態(tài)兩種頁巖油賦存形式，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次生溶孔與構(gòu)造微裂縫中。風(fēng)城組共發(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)粉砂巖相4 類巖相類型（圖5），不同巖相礦物組分、儲(chǔ)集空間類型、孔喉結(jié)構(gòu)分布與頁巖油的賦存狀態(tài)存在較大差異，其中砂質(zhì)頁巖—含云粉砂巖相為風(fēng)城組優(yōu)勢巖相類型。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，孔隙流體中吸附油與吸附水的含量較高，微裂縫中偶見游離油富集。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，孔隙流體中游離油含量較高，游離油與吸附油二油共存。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，孔隙流體中游離油含量相對(duì)較低，含有吸附油與吸附水。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，孔隙流體中游離油含量相對(duì)較低，含少量吸附油與吸附水。

圖5 瑪湖凹陷風(fēng)城組頁巖油賦存狀態(tài)表征Fig.5 Characterization of shale oil occurrence of Fengcheng Formation in Mahu Sag

2.5 多套薄層“甜點(diǎn)”發(fā)育且局部集中分布

瑪湖凹陷風(fēng)城組“甜點(diǎn)”集中分布在風(fēng)三段三層組的中下部、風(fēng)二段一層組的中上部和風(fēng)二段三層組的中部（圖6）?？碧綄?shí)踐證實(shí)，風(fēng)三段“甜點(diǎn)”橫向分布相對(duì)穩(wěn)定，延伸距離較遠(yuǎn)，區(qū)域范圍內(nèi)具有良好的可追蹤對(duì)比性，試油見高產(chǎn)工業(yè)油流。風(fēng)二段“甜點(diǎn)”分散，橫向相變快，非均質(zhì)性更強(qiáng)，“甜點(diǎn)層”與烴源巖層、堿性礦物層呈互層狀分布，目前高產(chǎn)工業(yè)油流井較少。依據(jù)烴源巖品質(zhì)的測井與物探評(píng)價(jià)結(jié)果，風(fēng)二段為堿湖沉積背景下風(fēng)城組的主力厚層烴源巖，有機(jī)質(zhì)類型以II1—II2型為主，烴源巖熱演化程度較高。與風(fēng)三段相比，風(fēng)二段普遍發(fā)育云質(zhì)巖儲(chǔ)層，全凹廣泛分布，地層脆性好且頁巖油具有較低原油密度（0.879g/cm3）、低凝固點(diǎn)（-14.8～5℃）與低黏度（50℃原油黏度為50.79mPa·s）的特征，展示出良好的勘探前景與巨大的資源潛力，是瑪湖凹陷風(fēng)城組下一步增產(chǎn)上產(chǎn)的重要層系。

圖6 瑪湖凹陷風(fēng)城組“甜點(diǎn)”空間分布特征Fig.6 Spatial distribution of shale oil “sweet spot” of Fengcheng Formation in Mahu Sag

3 配套關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)展

3.1 頁巖油“甜點(diǎn)”地震識(shí)別技術(shù)

瑪湖凹陷風(fēng)城組為高頻旋回控制下的頻繁薄互層細(xì)粒沉積，巖性復(fù)雜多樣，地震響應(yīng)特征不顯著，“甜點(diǎn)”鉆遇率較低，導(dǎo)致頁巖油產(chǎn)量低，嚴(yán)重影響非常規(guī)油氣的勘探進(jìn)程。針對(duì)上述問題，運(yùn)用井震結(jié)合方法，開展風(fēng)城組頁巖油“甜點(diǎn)”物探預(yù)測技術(shù)攻關(guān)，形成基于地震正演模擬的巖性組合識(shí)別、基于波阻抗的儲(chǔ)集物性評(píng)價(jià)、基于裂縫敏感參數(shù)與線性波阻抗脆性指數(shù)評(píng)價(jià)3 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)頁巖油“甜點(diǎn)區(qū)”的綜合預(yù)測。（1）基于地震正演模擬的巖性組合識(shí)別技術(shù)。風(fēng)城組具有白云石含量越高、儲(chǔ)層物性越好、“甜點(diǎn)段”集中發(fā)育的地質(zhì)特征，造成地震反射波阻振幅較強(qiáng)，據(jù)此建立風(fēng)城組“甜點(diǎn)”地震正演的地質(zhì)模型，聯(lián)合地震正演模擬與均方根屬性提取，共同確定風(fēng)城組的巖性組合與云質(zhì)巖百分含量（圖7a）。（2）基于波阻抗的儲(chǔ)集物性評(píng)價(jià)技術(shù)，依據(jù)風(fēng)城組巖心與測井解釋的結(jié)果，明確頁巖油“甜點(diǎn)體”表現(xiàn)為高波阻抗背景下的低阻特征，實(shí)現(xiàn)高孔隙度“甜點(diǎn)體”的精細(xì)刻畫（圖7b）。（3）基于多參數(shù)線性波阻抗脆性指數(shù)評(píng)價(jià)技術(shù)，應(yīng)用巖石礦物分析法構(gòu)建巖石脆性指數(shù)，揭示巖石脆性敏感參數(shù)的主控因素，明確白云石、石英含量增大，泥質(zhì)含量降低，地層泊松比變小，楊氏模量變大，脆性增大的特征，預(yù)測風(fēng)城組天然裂縫1200km2的有利發(fā)育區(qū)帶，為頁巖油工程“甜點(diǎn)”的優(yōu)選奠定物質(zhì)基礎(chǔ)（圖7c、d）。

圖7 瑪湖凹陷風(fēng)城組“甜點(diǎn)”地震評(píng)價(jià)技術(shù)應(yīng)用效果Fig.7 Application results of shale oil“sweet spot”seismic evaluation technology of Fengcheng Formation in Mahu Sag

3.2 頁巖油三品質(zhì)測井評(píng)價(jià)技術(shù)

瑪湖凹陷風(fēng)城組頁巖韻律性強(qiáng)、頻繁互層、巖性為碳酸鹽巖與細(xì)粒碎屑巖過渡巖類，目前缺乏針對(duì)性的定量分類評(píng)價(jià)參數(shù)。通過開展堿湖頁巖油測井評(píng)價(jià)方法與技術(shù)研究，形成了一套適用于瑪湖凹陷風(fēng)城組頁巖油烴源巖品質(zhì)、儲(chǔ)層品質(zhì)與工程品質(zhì)的測井評(píng)價(jià)技術(shù)，建立了風(fēng)城組頁巖油“三品質(zhì)”評(píng)價(jià)的鐵柱子，共識(shí)別“甜點(diǎn)”17 層，實(shí)現(xiàn)頁巖油“甜點(diǎn)段”的縱向連續(xù)表征（圖8）。（1）烴源巖品質(zhì)評(píng)價(jià)，游離烴S1指仍存在于烴源巖中的輕烴含量，TOC 指烴源巖中有機(jī)質(zhì)的含量。基于S1和TOC，構(gòu)建烴源巖品質(zhì)因子RPI=(S1×S1/TOC)×100，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)城組烴源巖有效性的評(píng)價(jià)。依據(jù)產(chǎn)液剖面測量結(jié)果與RPI 的交會(huì)分析，確定日產(chǎn)量為零、RPI=85.6 為有效烴源巖的下限值。（2）儲(chǔ)層品質(zhì)評(píng)價(jià)，通過對(duì)地質(zhì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，連通孔隙度φc越大，物性越好；孔喉中值半徑R50越大，孔隙結(jié)構(gòu)越好；游離油孔隙度φo越大，含油性越好?；跉w一化的連通孔隙度φc、孔喉中值半徑R50和游離油孔隙度φo，構(gòu)建儲(chǔ)層品質(zhì)因子RQI=φc歸一化×R50歸一化×φo歸一化×103，實(shí)現(xiàn)風(fēng)城組儲(chǔ)層品質(zhì)評(píng)價(jià)。依據(jù)產(chǎn)液剖面測量結(jié)果與RQI 的交會(huì)分析，確定日產(chǎn)量為零、RQI=0.1 為儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”的下限值。（3）工程品質(zhì)評(píng)價(jià)，基于巖心多級(jí)應(yīng)力循環(huán)三軸壓縮與差應(yīng)變實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，形成巖石力學(xué)參數(shù)與地應(yīng)力的塑性計(jì)算方法，構(gòu)建脆性指數(shù)、最小水平主應(yīng)力、應(yīng)力差3 個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，解決了頁巖地層可壓裂性評(píng)價(jià)、水平井軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)與壓裂分段分簇的關(guān)鍵技術(shù)難題。

圖8 瑪湖凹陷瑪頁1 井風(fēng)城組“三品質(zhì)”綜合評(píng)價(jià)成果圖Fig.8 Results of“three qualities”comprehensive reservoir evaluation of Fengcheng Formation in Well Maye1，Mahu Sag

3.3 堿湖型頁巖油“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層改造工程技術(shù)

瑪湖凹陷風(fēng)城組“甜點(diǎn)”薄且分散、大尺度裂縫欠發(fā)育、儲(chǔ)層閉合應(yīng)力高、地層富含堿性礦物，為充分解放該區(qū)頁巖油產(chǎn)能，結(jié)合高分辨率地震預(yù)測、“甜點(diǎn)”測井評(píng)價(jià)與前期儲(chǔ)層改造的現(xiàn)況，開展地質(zhì)工程一體化攻關(guān)，初步形成工程“甜點(diǎn)”精細(xì)評(píng)價(jià)的4 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。（1）“甜點(diǎn)”優(yōu)選及精細(xì)分層技術(shù)。在地質(zhì)“甜點(diǎn)”確立的基礎(chǔ)上，優(yōu)選段內(nèi)應(yīng)力差小、脆性較好的巖層為頁巖油的工程“甜點(diǎn)”，開展水力裂縫縱向擴(kuò)展能力評(píng)價(jià)研究，優(yōu)化段簇間距，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層縱向充分改造。（2）全充填體積壓裂技術(shù)。采用10～12m3/min 排量提高縫內(nèi)凈壓力，利用大排量滑溜水有效開啟微細(xì)裂縫，凍膠連續(xù)攜砂形成高導(dǎo)流主縫，實(shí)現(xiàn)多尺度裂縫系統(tǒng)的有效支撐，提高儲(chǔ)層改造的體積效果（圖9a）。（3）深層安全加砂技術(shù)。受埋深和巖性的影響，儲(chǔ)層閉合應(yīng)力高、抗壓強(qiáng)度大，水力裂縫縫寬窄，加砂難度大。采用套管壓裂工藝，降低施工泵壓，開展管柱力學(xué)校核，限定最高壓力，確保井筒安全。同時(shí)通過前置預(yù)判段塞+中—小粒徑組合+低砂比起步+小臺(tái)階增幅的“四合一”工藝，避免了因儲(chǔ)層砂比敏感及套管容積大導(dǎo)致的砂堵風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層安全加砂（圖9b）。（4）研發(fā)防鈣垢聚合物壓裂液體系。風(fēng)城組富含硼、鋯等金屬離子，地層水礦化度高[（7～17）×104mg/L]，偏弱堿性，使用瓜爾膠壓裂液出現(xiàn)返膠現(xiàn)象，使用酸性聚合物壓裂液體系，解決返膠難題，但酸性聚合物壓裂液破膠后呈酸性（pH ＜5），易與儲(chǔ)層礦物形成鈣球顆粒，堵塞井筒，影響生產(chǎn)。據(jù)此研發(fā)堿性免混配聚合物壓裂液體系，有效抑制含碳酸鈣礦物的溶蝕，初步解決了返膠和返碳酸鈣顆粒的問題（圖9c、d）。

圖9 瑪湖凹陷風(fēng)城組“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層改造技術(shù)應(yīng)用效果Fig.9 Application results of“sweet spot”reservoir stimulation technology of Fengcheng Formation in Mahu Sag

4 結(jié)論

（1）瑪湖凹陷風(fēng)城組發(fā)育全球迄今最古老的廣覆式堿湖優(yōu)質(zhì)烴源巖，發(fā)育藍(lán)細(xì)菌與杜氏藻兩類生油母質(zhì)類型，具有成熟—高成熟雙峰式高效生油特征。風(fēng)城組沉積期瑪湖凹陷整體為扇三角洲—湖泊沉積體系，發(fā)育陸源碎屑、內(nèi)源碳酸鹽與火山物質(zhì)混積背景下的云質(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)粉砂巖相共4 類巖相類型。風(fēng)城組儲(chǔ)集空間類型為孔隙、裂縫與縫合線三重介質(zhì)，存在游離油與吸附油兩種賦存狀態(tài)，其中砂質(zhì)頁巖—含云粉砂巖相為風(fēng)城組優(yōu)勢巖相類型，控制頁巖油的宏觀富集，游離油含量較高。風(fēng)城組頁巖油“甜點(diǎn)”具有整體分散且局部富集的地質(zhì)特征，風(fēng)二段是下一步增產(chǎn)上產(chǎn)的重要層系。

（2）瑪湖凹陷風(fēng)城組為準(zhǔn)噶爾盆地陸相頁巖油勘探接替的新領(lǐng)域，基于勘探實(shí)踐與科研探索，初步形成高分辨率地震“甜點(diǎn)”預(yù)測、基于“三品質(zhì)”測井評(píng)價(jià)與頁巖油配套儲(chǔ)層改造3 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。綜合預(yù)測了風(fēng)城組頁巖油“甜點(diǎn)區(qū)”巖性、物性與裂縫的空間分布規(guī)律，實(shí)現(xiàn)頁巖油“甜點(diǎn)段”三品質(zhì)的縱向連續(xù)表征，并對(duì)工程“甜點(diǎn)”進(jìn)行精細(xì)評(píng)價(jià)與優(yōu)選，厘定埋深5500m 以淺1200km2的“甜點(diǎn)區(qū)”，識(shí)別“甜點(diǎn)段”17 層并實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層的規(guī)模效益改造?，敽枷蒿L(fēng)城組頁巖油顯示了巨大的資源潛力與良好的勘探前景。

（3）目前瑪湖凹陷堿湖型頁巖油的勘探開發(fā)已初見成效，但仍需開展地質(zhì)工程一體化技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)頁巖油高效勘探與規(guī)模效益開采。①精細(xì)刻畫瑪湖凹陷風(fēng)城組風(fēng)二段“甜點(diǎn)”的空間分布規(guī)律，建立分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步加強(qiáng)風(fēng)二段頁巖油的勘探力度，實(shí)現(xiàn)瑪湖凹陷風(fēng)城組頁巖油的全面突破。②針對(duì)壓裂液返排過程中出現(xiàn)鹽結(jié)晶與結(jié)垢、堵塞井筒，影響頁巖油正常排采的問題，仍需繼續(xù)開展防止井筒堵塞與壓裂液體系優(yōu)化的技術(shù)攻關(guān)工作，著力加強(qiáng)高含堿礦地層壓裂液配伍性的研究。