劉惠民，李 政，包友書，張守春，王偉慶，吳連波，王 勇，朱日房，方正偉，張 順，劉 鵬，王 敏

（1.中國石化 勝利油田分公司，山東 東營 257015；2.中國石化 勝利油田分公司 勘探開發(fā)研究院，山東 東營 257015）

頁巖油氣是一種重要的非常規(guī)油氣資源，北美海相頁巖油氣的成功勘探開發(fā)推進(jìn)了全球頁巖油氣的勘探及研究步伐。中國陸相頁巖層系分布面積廣、厚度大，油氣資源評估的技術(shù)可采資源量已達(dá)200×108t［1］。中國陸相泥頁巖層系具有沉積相變快、沉積厚度大、成熟度較低、黏土礦物含量高的特點，且與海相地層相比，具有沉積構(gòu)造背景較不穩(wěn)定，沉積年代較新、非均質(zhì)性更強(qiáng)，地層能量和地溫梯度較低，以及烴類黏度和密度較大等不利因素［2-5］。然而，就其自身特點而言，中國陸相頁巖也在含油性、儲集性、可動性和及可壓性等方面的優(yōu)勢。準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組［6］、渤海灣盆地滄東凹陷孔店組二段［1，7-8］、松遼盆地青山口組［9-11］、濟(jì)陽坳陷沙河街組四段和沙河街組三段［12-14］、鄂爾多斯盆地延長組7段［17］、準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷風(fēng)城組［6，18］等多類型盆地的多層系獲得頁巖油產(chǎn)能突破，也說明中國陸相頁巖油具有其獨(dú)特的勘探開發(fā)有利地質(zhì)條件，但各個地區(qū)頁巖油地質(zhì)特征也表現(xiàn)出明顯的差異性，宏觀上包括頁巖的巖相、有機(jī)質(zhì)特征、有機(jī)質(zhì)成熟度及油氣性質(zhì)等。

濟(jì)陽坳陷為中國東部陸相斷陷盆地富油坳陷的典型代表，在古近系沙河街組三段下亞段（沙三下亞段）、沙河街組四段上亞段（沙四上亞段）發(fā)育典型的富碳酸鹽頁巖。經(jīng)過十幾年技術(shù)攻關(guān)，勝利油田在富碳酸鹽頁巖的巖相類型、含油性、儲集性、可動性及可壓性等方面取得了一系列的理論及勘探成果［12-16，19-23］，有效指導(dǎo)了濟(jì)陽坳陷頁巖油勘探，在鏡質(zhì)體反射率（Ro）為0.6 %～1.1 %的頁巖中，取得了頁巖油勘探的重大突破。其中，獲得高產(chǎn)并持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的BYP5 井頁巖為濟(jì)陽坳陷諸多突破中的一種典型類型，其頁巖具有高碳酸鹽含量、紋層狀/層狀結(jié)構(gòu)發(fā)育、頁巖孔隙度較低、有機(jī)質(zhì)成熟度較高的特點。本文詳細(xì)分析其頁巖油發(fā)育的地質(zhì)特征及其高產(chǎn)的地質(zhì)條件，以期為該種類型的頁巖油勘探開發(fā)及評價提供參考。

1 BYP5井基本情況

BYP5 井位于渤海灣盆地濟(jì)陽坳陷沾化凹陷渤南洼陷（圖1）。渤南洼陷是濟(jì)陽坳陷的一個三級負(fù)向構(gòu)造單元，屬于北東走向的斷陷湖盆，具有“北斷南超、東西雙斷”的特點。渤南洼陷地層自下而上分別為古生界，中生界，古近系沙河街組、東營組，新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組及第四系平原組。其中沙河街組自下而上可分為沙四段、沙三段、沙二段和沙一段。渤南洼陷主要發(fā)育沙四上亞段、沙三下亞段、沙三中亞段以及沙一段烴源巖，其中沙三下亞段沉積于深斷陷期，為半干旱-潮濕氣候的咸水-半咸水沉積環(huán)境，發(fā)育深灰色深湖-半深湖相富碳酸鹽頁巖，厚度一般為100～300 m。

圖1 濟(jì)陽坳陷渤南洼陷BYP5井位置Fig.1 Map showing the location of well BYP5 in the Bonan Sag，Jiyang Depression

在常規(guī)油氣勘探過程中，多口井鉆經(jīng)渤南洼陷沙三下亞段頁巖段時見油氣顯示，對部分井試油見工業(yè)油流，如XYS9 井試油獲得日產(chǎn)油量38.5 t，投產(chǎn)后累積產(chǎn)油量11 346 t，L42 井試油獲得日產(chǎn)油量79.9 t，投產(chǎn)后累積產(chǎn)油量13 605 t，顯示出其頁巖油氣勘探潛力良好。

BYP5 井主要用于探索渤南洼陷沙三下亞段較高演化程度區(qū)頁巖含油氣情況。為準(zhǔn)確控制水平井穿行的甜點段，先期在附近鉆探了BYP5 導(dǎo)眼井。BYP5 導(dǎo)眼井綜合柱狀圖如圖2 所示。BYP5 導(dǎo)眼井的主要勘探層段為沙三下亞段的13 上層組1-3 小層，其中深度4 267.0～4 338.1 m 層段的測試數(shù)據(jù)為巖心數(shù)據(jù)，4 267.0 m 以上為巖屑測試數(shù)據(jù)。BYP5井水平段長度為1 059 m，在深度4 250.0～5 248.0 m（垂深4 047.1～4 279.5 m）的頁巖段進(jìn)行壓裂施工，入靶點相當(dāng)于BYP5 導(dǎo)眼井4 219 m 深度，靶盒相當(dāng)于BYP5 導(dǎo)眼井4 218～4 220 m 深度，實際井軌跡穿行了1 小層和2小層。

圖2 濟(jì)陽坳陷渤南洼陷BYP5導(dǎo)眼井地層綜合柱狀圖Fig.2 Composite stratigraphic column of the pilot hole of well BYP5 in the Bonan sub-sag，Jiyang Depression

該井峰值日產(chǎn)油85.67 t，日產(chǎn)氣7.39×104m3。截至2023年6月29日，已生產(chǎn)735 d，日產(chǎn)油量仍達(dá)15.70 t，日產(chǎn)氣量達(dá)1.66×104m3，累產(chǎn)油1.69×104t，累產(chǎn)氣1 886.62×104m3，累積油氣當(dāng)量3.58×104t。生產(chǎn)初期，BYP5 井分離罐的原油密度為0.839 5 g/cm3，后期密度有所下降，約8 個月后，分離罐原油密度為0.827 6 g/cm3。BYP5 井生產(chǎn)井段平均地層溫度為175.0 ℃，原始地層壓力約為77.6 MPa，壓力系數(shù)約為1.8，具有明顯的高溫、高壓特征。

2 頁巖礦物組成及薄層結(jié)構(gòu)特征

2.1 礦物組成

BYP5 導(dǎo)眼井沙三下亞段13 上層組巖性以泥質(zhì)灰?guī)r和灰質(zhì)泥巖為主，該層組1—3 小層發(fā)育一定量的含泥灰?guī)r（圖2）。頁巖巖心樣品的礦物組成以碳酸鹽、陸源碎屑（石英和長石）和黏土礦物為主，含有少量的黃鐵礦及石膏等其他礦物。整體上其碳酸鹽含量最高，占16.0 %～81.0 %，平均55.1 %，以方解石為主，白云石含量相對較低；陸源碎屑含量次之，占13.0 %～48.0 %，平均24.5 %，以石英為主；黏土礦物含量占4.0 %～45.0 %，平均17.8 %（表1）。

表1 濟(jì)陽坳陷BYP5井沙三下亞段頁巖礦物組成Table 1 Mineral composition of shales from the Es3l section in well BYP5,Jiyang Depression

以三大類礦物（碳酸鹽礦物、陸源碎屑礦物和黏土礦物）組成判斷頁巖類型，BYP5 井沙三下亞段頁巖類型包括碳酸鹽質(zhì)頁巖和混合質(zhì)頁巖，但以碳酸鹽質(zhì)頁巖為主（圖3）?？傮w上，BYP5 井沙三下亞段頁巖具有明顯的富碳酸鹽頁巖的特征。

圖3 濟(jì)陽坳陷BYP5井沙三下亞段頁巖礦物組成及頁巖類型Fig.3 Mineral composition and rock types of shales from the Es3l section in well BYP5，Jiyang Depression

2.2 薄層結(jié)構(gòu)特征

BYP5 導(dǎo)眼井沙三下亞段13 上層組巖屑和巖心樣品分析顯示，該區(qū)頁巖主要為紋層狀、層狀頁巖以及少量塊狀泥巖，具有明顯的薄層結(jié)構(gòu)特征，薄層類型主要為泥質(zhì)薄層、碳酸鹽薄層以及極少量的陸源碎屑薄層。

BYP5 導(dǎo)眼井沙三下亞段的巖心樣品主要礦物之間的相關(guān)關(guān)系如圖4 所示：黏土礦物含量、陸源碎屑礦物含量均與碳酸鹽礦物含量呈負(fù)相關(guān)，而陸源碎屑礦物含量則與黏土礦物含量呈正相關(guān)。通常陸源碎屑礦物與黏土礦物為同源共沉積關(guān)系，鏡下也可以觀測到陸源碎屑礦物大多賦存于黏土礦物層中，形成黏土礦物與陸源碎屑混合的泥質(zhì)層（圖5a，d，e）。

圖4 濟(jì)陽坳陷BYP5井沙三下亞段頁巖中主要礦物含量之間關(guān)系Fig.4 Relationships among the primary mineral contents in shales from the Es3l section in well BYP5，Jiyang Depression

圖5 濟(jì)陽坳陷BYP5井沙三下亞段頁巖紋層狀/層狀結(jié)構(gòu)及礦物發(fā)育特征顯微照片F(xiàn)ig.5 Miscrophotos showing the lamellar/layered structures and mineral occurrence of shales from the Es3l section in well BYP5，Jiyang Depression

碳酸鹽薄層以泥晶方解石為主（圖5a—d），含有少量的粉晶方解石層（圖5b，c，e）和極少量的纖維狀方解石脈。通常，泥晶方解石顆粒細(xì)小，為原生方解石結(jié)構(gòu)；粉晶方解石薄層為方解石重結(jié)晶產(chǎn)物，具有明顯的晶粒結(jié)構(gòu)。纖維狀方解石脈一般具有垂直層面的纖維狀晶體結(jié)構(gòu)，為酸性流體溶解、遷移碳酸鹽礦物在開啟的層間縫中重結(jié)晶的產(chǎn)物。

大部分陸源碎屑礦物分散于泥質(zhì)層中，也發(fā)育極少量的陸源碎屑薄層（圖5e），薄層的成分主要為石英、長石和極少量巖屑，顆粒間主要充填物為泥質(zhì)和方解石。

3 有機(jī)質(zhì)豐度、類型及成熟度

3.1 有機(jī)質(zhì)豐度

BYP5 導(dǎo)眼井中頁巖的巖屑和巖心樣品總體具有較高的有機(jī)質(zhì)豐度（圖6）。其TOC為0.58 %～7.98 %，平均值為4.52 %；熱解S1（巖石中的熱解游離烴含量）為0.91～4.09 mg/g，平均值為2.32 mg/g；熱解S2（巖石中的熱解烴含量）為0.14～23.47 mg/g，平均值為9.12 mg/g，生烴潛量（S1+S2）為1.05～27.48 mg/g，平均值為11.44 mg/g。若以熱解參數(shù)S1近似表征已經(jīng)生成并滯留的游離烴量，以S2近似表征剩余生烴潛量，則BYP5 井生產(chǎn)井段不但具有較高的游離烴量，也仍然具有較高的生烴潛力。

圖6 濟(jì)陽坳陷BYP5井沙三下亞段頁巖有機(jī)質(zhì)豐度評價指標(biāo)Fig.6 Organic matter abundance of in shales from the Es3l section in well BYP5，Jiyang Depression

3.2 有機(jī)質(zhì)類型

根據(jù)BYP5 導(dǎo)眼井頁巖巖屑和巖心樣品熱解參數(shù)的氫指數(shù)（HI，HI=S2/TOC×100 mg/g）和最高熱解峰溫（Tmax）確定有機(jī)質(zhì)類型，其結(jié)果如圖7 所示。其中，大多數(shù)數(shù)據(jù)點分布在Ⅰ-Ⅱ1型區(qū)間，這些數(shù)據(jù)點的Tmax相對集中，在450～460 ℃，HI整體相對較高，一般在100～360 mg/g。另有一部分?jǐn)?shù)據(jù)點的Tmax較低，且發(fā)散分布，分布區(qū)間為404～447 ℃，其HI較低，分布區(qū)間為24～97 mg/g。

圖7 根據(jù)HI與Tmax關(guān)系確定濟(jì)陽坳陷BYP5井頁巖有機(jī)質(zhì)類型（a）及成熟度（b）Fig.7 Relationships between HI and Tmax and the obtained organic matter types（a）and maturity（b）of shales from well BYP5，Jiyang Depression

這些Tmax及HI較低的樣品一般為混入油的貧有機(jī)質(zhì)頁巖。混入原油的樣品，尤其是混入原油的貧有機(jī)質(zhì)頁巖，熱解參數(shù)會改變，整體表現(xiàn)為具有較高的熱解S1值，Tmax降低［24-25］。由于原油的混入，會導(dǎo)致貧有機(jī)質(zhì)層含有一定的TOC和熱解S2值。在HI-Tmax關(guān)系圖上表現(xiàn)出低氫指數(shù)和低Tmax的特點。圖7中的數(shù)據(jù)的分布表明，該頁巖段中存在著原油從富有機(jī)質(zhì)頁巖向貧有機(jī)質(zhì)頁巖運(yùn)移調(diào)整的現(xiàn)象。而去掉這些明顯混有運(yùn)移調(diào)整原油的樣品，BYP5井頁巖樣品總體有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ-Ⅱ1型，以Ⅰ型為主。

3.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

BYP5 導(dǎo)眼井沙三下亞段頁巖巖心樣品的實測鏡質(zhì)體反射率Ro在1.05 %～1.13 %，平均值為1.10 %，總體上與渤南洼陷沙三下亞段頁巖的Ro與深度關(guān)系一致（圖8）。而根據(jù)HI與Tmax關(guān)系確定頁巖熱演化程度，去除明顯混入原油的貧有機(jī)質(zhì)頁巖（圖7中的紅色點），BYP5井頁巖的Ro集中分布在1.0 %～1.3 %，平均1.1 %。結(jié)合該區(qū)頁巖生成流體特征隨熱演化程度的變化規(guī)律［26］，認(rèn)為該頁巖已經(jīng)進(jìn)入生成輕質(zhì)油-凝析氣階段。

圖8 濟(jì)陽坳陷渤南洼陷沙三下亞段頁巖Ro與深度關(guān)系Fig.8 Depth vs.Ro of shales from the Es3l section in the Bonan sub-sag，Jiyang Depression

4 頁巖的儲集性

4.1 頁巖孔隙度

BYP5井沙三下亞段頁巖埋藏較深，樣品成熟度較高，巖石的壓實及膠結(jié)作用較強(qiáng)。實測BYP5 導(dǎo)眼井沙三下亞段頁巖巖屑和巖心樣品的孔隙度均總體較低（圖2）。以核磁共振方法測定沙三下亞段13個頁巖巖心樣品的孔隙度：將新鮮的頁巖樣品去除雜質(zhì)后，在20 MPa 的高壓條件下用鹽水飽和巖心，然后測定飽和鹽水后的頁巖樣品核磁孔隙度，以核磁標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行標(biāo)定。測得結(jié)果顯示孔隙度分布在2.2 %～6.9 %，平均值為3.2 %，中位數(shù)為3.0 %。

4.2 頁巖儲集空間類型

據(jù)鏡下及手標(biāo)本觀測得出，BYP5井沙三下亞段頁巖巖心樣品的儲集空間類型包括頁巖基質(zhì)孔、頁巖層間縫及頁巖穿層縫等。

4.2.1 基質(zhì)孔

在頁巖的薄層結(jié)構(gòu)中，不同類型薄層的主要基質(zhì)孔有所差異。BYP5井沙三下亞段頁巖的泥質(zhì)層基質(zhì)孔包括黏土礦物片間孔（圖9a—c）、黃鐵礦晶間孔（圖9c）、黏土礦物與分散顆粒間（碳酸鹽顆粒和陸源碎屑顆粒等）接觸邊緣孔和有機(jī)質(zhì)孔等。電鏡下觀測，泥質(zhì)層基質(zhì)孔以黏土礦物片間孔最為發(fā)育，不僅數(shù)量多，且孔徑較大。此類片間孔多呈扁平狀，其中較大的黏土礦物片間孔長軸方向可達(dá)8 μm，短軸方向可達(dá)2 μm。黏土礦物片間孔是泥質(zhì)層中油、氣或水賦存的主要空間。

圖9 濟(jì)陽坳陷BYP5井沙三下亞段頁巖孔隙發(fā)育特征掃描電鏡照片F(xiàn)ig.9 SEM images showing the characteristics of pores developed in the shales from the Es3l section in well BYP5，Jiyang Depression

方解石層中的基質(zhì)孔包括粒間孔、粒內(nèi)孔和晶間孔等，其中粒間孔在泥晶方解石層中普遍發(fā)育（圖9d），是該層的主要孔隙類型，顆粒邊緣可見明顯的溶蝕現(xiàn)象；部分方解石顆粒內(nèi)發(fā)育粒內(nèi)溶蝕孔，與其周緣的粒間（或晶間）孔相比，孔徑較?。▓D9e）。粉晶方解石薄層和白云石薄層的晶間孔較為發(fā)育（圖9f）。作為BYP5導(dǎo)眼井沙三下亞段頁巖中主要方解石薄層類型的泥晶方解石層，粒間孔是其主要的儲集空間，而酸性流體的溶蝕作用大大改善了該粒間儲集空間，并增加粒內(nèi)孔儲集空間。

4.2.2 微裂縫

BYP5 導(dǎo)眼井沙三下亞段頁巖的微裂縫包括層間縫和穿層縫。層間縫主要發(fā)育在不同薄層之間：泥晶方解石層與泥質(zhì)層之間（圖10a）、粉晶方解石層與泥質(zhì)層之間、粉晶方解石層與泥晶方解石層之間以及相鄰的方解石層之間（圖10b）等。鏡下觀測發(fā)現(xiàn)，開啟的層間縫中充填有機(jī)質(zhì)或部分充填重結(jié)晶方解石礦物。

圖10 濟(jì)陽坳陷BYP5井沙三下亞段頁巖裂縫特征顯微照片F(xiàn)ig.10 Micrographs showing the fracture occurrence in shales from the Es3l section in well BYP5，Jiyang Depression

穿層縫一般切穿頁巖薄層，其發(fā)育尺度及數(shù)量不一，大的裂縫在巖心上明顯可見，小的只有在顯微鏡下才可觀測到。鏡下觀測到的穿層縫多為高角度縫。部分高角度縫呈集群分布（圖10d），部分穿層縫處于開啟狀態(tài)，可見其內(nèi)部充填有機(jī)質(zhì)和方解石（圖10c）；另有部分穿層縫完全被重結(jié)晶方解石所充填（圖10d，e）。部分樣品中，可見穿層縫溝通層間縫（圖10f）。

裂縫的發(fā)育受控于頁巖礦物組成、頁巖結(jié)構(gòu)、流體壓力及地應(yīng)力等條件［27］，Liu Huimin 等研究認(rèn)為：東營凹陷頁巖的層間縫多為碳酸鹽薄層與相鄰層界面處的部分碳酸鹽晶間孔（縫）及溶蝕孔隙連通所形成的連續(xù)空間，其受預(yù)先存在的粒間孔隙或（礦層）溶解孔隙的控制，并由后來的超壓、溶解和滲流作用力連接擴(kuò)展［28］。

BYP5 井沙三下亞段頁巖薄層發(fā)育、層理特征明顯，并且泥質(zhì)層與方解石層間力學(xué)性質(zhì)差異較大，處于大量生輕質(zhì)油-凝析氣階段，具有明顯的超壓，有利于形成層間縫。濟(jì)陽坳陷深層大部分區(qū)域的水平最大主應(yīng)力接近垂向應(yīng)力，部分地區(qū)甚至高于垂向應(yīng)力［23］。地應(yīng)力測試BYP5 井沙三下亞段水平最大主應(yīng)力值為96.9 MPa，水平最小主應(yīng)力值為82.7 MPa，水平最大主應(yīng)力與垂向應(yīng)力（按23 MPa/km 計算，垂向應(yīng)力為96.46 MPa）相當(dāng)。在高應(yīng)力和高流體壓力雙重作用下，更容易形成包括豎直或高角度穿層縫和層間縫在內(nèi)的多種裂縫［23］。

盡管觀測到的裂縫發(fā)育樣品有限，但其對油氣的產(chǎn)出有著重要的影響：一方面，裂縫可作為基質(zhì)型孔隙儲集空間的有效補(bǔ)充；另一方面，裂縫可有效溝通裂縫兩側(cè)的基質(zhì)孔隙，尤其是層間縫，為頁巖基質(zhì)孔中油的產(chǎn)出提供有利的輸導(dǎo)條件。

5 頁巖油氣微運(yùn)移調(diào)整作用及可動下限條件

5.1 頁巖內(nèi)油氣微運(yùn)移調(diào)整與地化參數(shù)異常

由于頁巖的強(qiáng)烈非均質(zhì)性，在頁巖的生、排烴及油氣滯留富集過程中，存在著相對富有機(jī)質(zhì)頁巖與相對貧有機(jī)質(zhì)頁巖之間的油氣微運(yùn)移調(diào)整：富有機(jī)質(zhì)頁巖生烴潛力較高，生烴增壓作用較強(qiáng)；貧有機(jī)質(zhì)頁巖生烴潛力較低，甚至沒有。在相對富有機(jī)質(zhì)頁巖與相對貧有機(jī)質(zhì)頁巖之間存在著油氣飽和度、油氣分子濃度及壓力的差異。在上述差異下，相對富有機(jī)質(zhì)頁巖中的部分油氣會向相對貧有機(jī)質(zhì)頁巖微運(yùn)移。

相對富有機(jī)質(zhì)頁巖中的油氣向相對貧有機(jī)質(zhì)頁巖匯聚的作用過程，會造成相對貧有機(jī)質(zhì)頁巖呈現(xiàn)較高的S1、較低的Tmax和較高的OSI［24-25，29］。Li Maowen等和Chen Zhuoheng 等研究認(rèn)為，烴源巖樣品可能被附近成熟烴源巖或同一烴源巖單元內(nèi)富有機(jī)質(zhì)紋層排出的油“污染”。被油“污染”的樣品，在Rock-Eval熱解參數(shù)上可能產(chǎn)生異常高的S1峰、異常高的烴產(chǎn)率指數(shù)［PI，PI=S1/（S1+S2）］、異常低的Tmax及異常高的OSI等［24-25，29］。頁巖內(nèi)油氣的微運(yùn)移調(diào)整過程可在地化參數(shù)上有明顯的體現(xiàn)。

根據(jù)BYP5 導(dǎo)眼井沙三下亞段頁巖巖屑和巖心樣品的OSI，Tmax及S1/S2參數(shù)，可看出富有機(jī)質(zhì)頁巖向貧有機(jī)質(zhì)頁巖中油氣的微運(yùn)移調(diào)整現(xiàn)象（圖11）。TOC相對較高的頁巖樣品，其Tmax一般較高（圖11a）、熱解S1/S2比值較低（圖11b），且OSI穩(wěn)定（圖11c）；而相對貧有機(jī)質(zhì)頁巖則具有明顯較低的Tmax、較高的S1/S2比值和較高的OSI，并且，TOC越低，S1/S2比值越高，Tmax越低，OSI越高，油氣的微運(yùn)移調(diào)整跡象越顯著。這種微運(yùn)移調(diào)整的結(jié)果是實現(xiàn)了富有機(jī)質(zhì)頁巖和貧有機(jī)質(zhì)頁巖含油氣的“共同富裕”。

圖11 BYP5井沙三下亞段頁巖油微運(yùn)移調(diào)整的地球化學(xué)參數(shù)分析Fig.11 Relationships of the geochemical parameters indicating oil micro-migration adjustment for shales from the Es3l section in well BYP5

5.2 頁巖油可動的OSI及TOC下限

頁巖內(nèi)油氣的微運(yùn)移調(diào)整過程導(dǎo)致地化參數(shù)異常，可根據(jù)對此地化參數(shù)異常的分析，確定頁巖油可動的OSI條件［30-31］及有機(jī)質(zhì)豐度條件。

盡管BYP5 井沙三下亞段頁巖中明顯存在油氣從相對富有機(jī)質(zhì)頁巖向相對貧有機(jī)質(zhì)頁巖的微運(yùn)移調(diào)整作用，但是仍存在TOC越高，S1越高的關(guān)系（圖11d），表明富有機(jī)質(zhì)頁巖中仍然具有更高的游離油含量，具有更大的可動潛力，因此，應(yīng)以相對富有機(jī)質(zhì)頁巖的OSI來評價頁巖油的整體可動性。相對富有機(jī)質(zhì)頁巖的穩(wěn)定OSI表明，該區(qū)頁巖油可動的OSI下限值應(yīng)該低于50 mg/g。而該OSI可作為該區(qū)該成熟度條件下富碳酸鹽頁巖中頁巖油可動性評價的保守指標(biāo)，這一指標(biāo)遠(yuǎn)低于Jarvie和Andrew 等提出的頁巖油具有可動潛力的OSI一般在70～100 mg/g的指標(biāo)［32-34］。BYP5井沙三下亞段產(chǎn)油段OSI較低有兩種可能的原因，或兩種原因兼而有之：①有機(jī)質(zhì)熱演化程度較高，烴類流體密度、黏度較低，導(dǎo)致頁巖內(nèi)有機(jī)質(zhì)對原油的吸附能力較低；②無機(jī)礦物中，碳酸鹽含量較高，而碳酸鹽礦物對原油的吸附能力較弱。因此，在利用OSI作為指標(biāo)評價頁巖油的可動性時，要綜合考慮頁巖的成熟度、油氣性質(zhì)和頁巖的礦物組成等。而保守估計OSI為50 mg/g可作為高成熟富碳酸鹽頁巖的可動性評價指標(biāo)。需說明的是，OSI僅可以評價頁巖油的可動性，不能用以計算頁巖中游離油或可動油量的多少，或評價頁巖油的產(chǎn)能情況。

BYP5井沙三下亞段產(chǎn)油段樣品中，OSI為50 mg/g頁巖的最低TOC大致在1 %左右（圖11c），推測該井中TOC為1 %的頁巖，也可能具有向更貧有機(jī)質(zhì)頁巖供烴的能力，因此將具有可動潛力的TOC下限定為1 %。TOC為1 %可作為該區(qū)該成熟度條件下，富碳酸鹽頁巖中頁巖油具有整體可動性的有機(jī)質(zhì)豐度下限指標(biāo)。

5.3 頁巖油可動的孔隙度下限

頁巖油富集可動的孔隙度下限條件根據(jù)熱解S1與孔隙度關(guān)系確定［35］。在BYP5 導(dǎo)眼井和巖心樣品的S1與孔隙度關(guān)系圖中，去除孔隙度離群值，S1與孔隙度總體上呈正相關(guān)。根據(jù)S1與孔隙度的相關(guān)曲線，外推S1為0 時，孔隙度約為2.2 %（圖12）。表明對于孔隙度低于2.2 %的頁巖，一般不具有游離烴。2.2 %的孔隙度可作為該區(qū)該成熟度下富碳酸鹽頁巖中油氣富集可動的孔隙度下限條件。

圖12 濟(jì)陽坳陷BYP5井沙三下亞段頁巖S1與孔隙度關(guān)系Fig.12 Relationship between S1 and porosity for shales from the Es3l section in well BYP5，Jiyang Depression

6 高產(chǎn)地質(zhì)條件

BYP5井沙三下亞段頁巖油獲得高產(chǎn)，分析得出其地質(zhì)方面的有利因素，包括：①頁巖具有較高的有機(jī)質(zhì)豐度，TOC平均值為4.52 %，有機(jī)質(zhì)類型較好，為Ⅰ-Ⅱ1型（Ⅰ型為主），具有較高的生烴潛力，為頁巖油氣富集提供了優(yōu)厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。②有機(jī)質(zhì)熱演化程度較高，處于生輕質(zhì)油-凝析氣階段，油氣本身具有較好的流動性；輕質(zhì)油-凝析油階段，烴類流體性質(zhì)大大降低頁巖的有效儲集物性下限，較低孔隙度的頁巖也可有效含油。③生烴增壓導(dǎo)致異常高壓發(fā)育，BYP5井壓力系數(shù)為1.8，為頁巖油氣的產(chǎn)出提供了良好的天然能量。④頁巖的紋層狀/層狀結(jié)構(gòu)特征決定了其具有較高的生-儲-滲效率。頁巖的泥質(zhì)層有機(jī)質(zhì)豐度較高，且黏土礦物片間孔發(fā)育，為頁巖提供了生烴和儲集條件，泥晶方解石層內(nèi)粒間孔等孔隙發(fā)育，提供了有效儲集和滲流條件，且頁巖紋層越薄，泥晶方解石層對頁巖內(nèi)烴類的滲流輸導(dǎo)效果越好。⑤在高地應(yīng)力和高流體壓力雙重作用下，形成層間縫和穿層縫等多種裂縫。增加了除基質(zhì)型孔隙外的儲集空間裂縫，可有效溝通兩側(cè)的基質(zhì)孔隙，有利于基質(zhì)孔中油氣的產(chǎn)出。

7 結(jié)論

1）濟(jì)陽坳陷BYP5井沙三下亞段頁巖具有較高的碳酸鹽含量，為碳酸鹽質(zhì)頁巖和混合質(zhì)頁巖，以碳酸鹽質(zhì)頁巖為主；一般為紋層狀頁巖或?qū)訝铐搸r，具有明顯的薄層結(jié)構(gòu)特征，薄層類型主要包括泥質(zhì)薄層、碳酸鹽薄層，碳酸鹽薄層以泥晶方解石層為主。陸源碎屑多分散于黏土層中，與黏土層共同形成泥質(zhì)層。

2）BYP5 井沙三下亞段頁巖具有較高的有機(jī)質(zhì)豐度和生烴潛量，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ型為主，熱演化程度（Ro）為1.1 %，處于生輕質(zhì)油-凝析氣階段。

3）BYP5井沙三下亞段頁巖的孔隙度較低，儲集空間包括基質(zhì)孔、層間縫和穿層縫。泥質(zhì)層中基質(zhì)孔以黏土礦物片間孔為主，泥晶方解石層中基質(zhì)孔以方解石粒間孔為主。基質(zhì)孔是主要的儲集空間，層間縫和穿層縫可為頁巖油的產(chǎn)出提供有利的滲流輸導(dǎo)條件。

4）在頁巖內(nèi)部存在微運(yùn)移調(diào)整的油氣富集過程，相對富有機(jī)質(zhì)頁巖中的油部分向相對貧有機(jī)質(zhì)頁巖微運(yùn)移，微運(yùn)移調(diào)整的結(jié)果是實現(xiàn)富有機(jī)質(zhì)頁巖和貧有機(jī)質(zhì)頁巖含油的“共同富?！?。BYP5井沙三下亞段頁巖樣品的OSI，Tmax及S1/S2參數(shù)，均顯示出頁巖內(nèi)部的油氣微運(yùn)移調(diào)整現(xiàn)象。可根據(jù)油氣的微運(yùn)移調(diào)整過程導(dǎo)致的地化參數(shù)異常，確定頁巖油可動的OSI及TOC下限條件。BYP5井沙三下亞段頁巖油可動的OSI下限值低于50 mg/g，TOC下限值為1 %，孔隙度下限為2.2 %

5）BYP5 井沙三下亞段頁巖油高產(chǎn)的有利地質(zhì)條件是：①頁巖具有較高的有機(jī)質(zhì)豐度和生烴潛力，為油氣富集及可動提供優(yōu)厚的物質(zhì)基礎(chǔ)；②有機(jī)質(zhì)熱演化程度較高，處于生輕質(zhì)油-凝析氣階段，油氣具有較好的流動性，大大降低頁巖的有效儲集物性下限；③異常高壓發(fā)育，為頁巖油氣的產(chǎn)出提供了良好的天然能量；④頁巖的紋層狀/層狀結(jié)構(gòu)特征決定了其具有較高的生-儲-滲效率；⑤層間縫和穿層縫等多種裂縫發(fā)育，可作為基質(zhì)型孔隙儲集空間的有效補(bǔ)充，并可有效溝通裂縫兩側(cè)的基質(zhì)孔隙，有利于基質(zhì)孔中油氣的產(chǎn)出。

6）BYP5 井頁巖油的成功勘探，表明中國東部陸相斷陷盆地中的深層富碳酸鹽且紋層/層狀結(jié)構(gòu)發(fā)育的富有機(jī)質(zhì)頁巖，發(fā)育有利的頁巖油可動地質(zhì)條件，具有較大的頁巖油勘探潛力。建議下一步應(yīng)將其作為一種典型的頁巖油勘探目標(biāo)，對其頁巖油的富集機(jī)制、賦存特征和流動機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)攻關(guān)研究。