济阳沙四上-沙三下亚段泥页岩岩相特征研究.pdf

2023.22 科学技术创新图 1富有机质纹层状泥晶泥质灰岩济阳沙四上-沙三下亚段泥页岩岩相特征研究牛春辉（胜利油田胜利采油厂，山东 东营）岩相研究包含多方面内容，除了矿物及化学成分分析外，还需要探讨矿石结构及整体产状，解析岩石形成的具体原因，推衍各种岩石间的相互关系及其演变等。本次研究从系统取心井入手，根据岩石的组分、沉积构造、有机质丰度等资料确定岩相划分标准。1济阳泥页岩岩相划分方案1.1成分济阳坳陷泥页岩的主要成分为粘土、碳酸盐和碎屑。1.2有机质含量油气源岩的主要成分是有机质，此成分含量的高低与油气形成存在密切关联，油气源岩数量特征的重要影响因子之一便是有机质含量，一般最好的生油岩有机碳值大于 2%。1.3沉积构造根据亚岩相的差异，可将岩石结构归类为三种不同类型，一是纹层状结构，二是层状结构，三是块状结构。1.4碳酸盐岩的结晶程度碳酸盐岩是济阳泥页岩中重要的岩石组分，通常有两种分布形式：一是均匀分布在岩石中，和长英质、粘土构成结构性混积岩，如灰质泥岩和灰质砂岩。二是以层状分布，和粘土岩构成纹层状、层状结构。研究表明，泥页岩有机质的丰度和碳酸盐岩的结晶程度有关，所以碳酸盐岩的结晶程度也是泥页岩岩相划分的重要因素。依据以上的泥页岩岩相划分原则，提出了“三端元，四要素”的岩相划分方案，三端元是指岩石中的矿物组分，分别指碳酸盐矿物、长英质矿物和粘土矿物。四要素分别指有机质、层状构造、碳酸盐岩结晶程度。利用此方案在东营和沾化凹陷选取典型井进行了详细的岩相划分1。2页岩岩相类型特征2.1富有机质纹层状泥晶泥质灰岩相页岩的岩心以灰色为主，多呈暗灰色，将盐酸溶液滴入岩心区，会产生明显的汽泡。同时，岩芯属于纹层结构类型，其中有颜色明暗不一的纹层穿插分布，无断裂纹层，具有三种不同的纹层存在形态，除水平状外，还可见波状纹层以及透镜状纹层，纹层形状详见图 1。纹层中含有大量生物，可见明显盐析出现象，纹层中分布许多球粒状黄铁矿，且夹杂部分有机质碎屑，页岩中含有高于 60%的碳酸盐岩、约 5%左右的有摘要：胜利油田勘探生产实践显示，济阳坳陷古近系页岩主要发育纹层状、层状和块状等沉积构造类型。随着胜利油田页岩油的大规模勘探开发展开，页岩研究越来越多。相对于国内已突破的其它类型页岩，济阳坳陷始新统沙四上-沙三下亚段页岩具有富碳酸盐岩矿物的特点，丰富的碳酸盐矿物与碎屑矿物（长石、石英、粘土矿物等）混积形成一系列混积岩相。关键词：济阳坳陷；沙四上-沙三下亚段；泥页岩；岩相中图分类号院TE121.3文献标识码院A文章编号院2096-4390渊2023冤22-0045-04作者简介：牛春辉（1985-），男，本科，研究方向：地质油藏。45-科学技术创新 2023.22图 5富有机质纹层状灰质泥岩微观特征机碳，除此之外，还含有超过 10%的粘土矿物，并且石英与长石混合分布，总量不低于 20%。2.2富有机质纹层状微晶泥质灰岩相观察页岩岩心薄片发现，有两种纹层相互交叠分布，一是有机质泥质纹层，二是方解石纹层。两个纹层之间有明显的界限，两层相比，方解石纹层略厚，以微晶结构为主，其中充斥着各种不同形状的晶体，如椭圆形晶体、三角形晶体以及菱形晶体等等，晶粒之间分散分布着大量黄铁矿，另有许多有机质。方解石纹层中还夹杂着白云石晶粒，但量不大，晶粒粒径为40 m 左右，纹层含有机质碳总量为 3.5%左右，并存在高于 50%的碳酸盐岩，方解石纹层中与泥质灰岩中均存在部分粘土矿物，泥质灰岩中此矿物含量略高。富有机质纹层状微晶泥质灰岩如图 2 所示。2.3富有机质纹层状粗晶泥质灰岩相此灰岩有灰色岩心，滴入盐酸后会产生大量汽泡，且暗纹层与亮纹层交叠分布，两层分别为有机质泥质纹层与方解石纹层，纹层无断裂现象。各纹层厚度不等，最大厚度可达 1 cm，小的仅为几微米，其中，方解石以透镜体形态存在（详见图 3）。观察岩心薄片，可见相互交叠分布的明暗两层，方解石比有机质泥质纹层厚度略大，且晶粒颗粒也更加明亮粗大，晶体相对洁净，马牙形态的晶体居多，在纹层上垂直分布，排列较为密集，也可见等粒晶体连接分布。利用荧光镜观察发现，这些晶体呈多种颜色，是不同时期形成所致。泥质纹层中存在大量有机质，含量最少的区域为 3%，最高区域则可达到8%。碳酸盐岩大于 50%，石英+长石相对较少，零星分布于粘土层中，粘土矿物含量约 18%2。2.4富有机质纹层状灰质泥岩相此岩层的岩心偏暗黑，遇酸虽有汽泡产生但并不多，具有层间界限清晰度偏低的纹层，纹层连续分布，有三种分布形态，一是透镜状，二是水平状，三是波状。纹层中分布着大量生物碎屑及形态完整的鱼类化石（详见图 4）。观察岩心薄片可见清晰纹层，纹层结构以富有机质粘土纹层为主，同时存在富灰、硅混合纹层，纹层中含有大量石英及长石陆源碎屑，分布形状以纹层状为主、分散状为辅，另含有黄铁矿，呈草莓状分布形态，且夹杂藻类碎片以及介形虫（见图 5）。粘土中分布含量为 2.5%左右的有机质，并含有碳酸盐、粘土矿物以及石英与长石混合物，前者比后两者的含量略高。2.5富有机质层状泥质灰岩相此岩层颜色偏淡灰，不具明显纹层，层理呈轻度发育状态，遇酸后会产生大量汽泡，部分区域可见大图 2富有机质纹层状微晶泥质灰岩图 3富有机质纹层状透镜粗晶泥质灰岩（牛页 1 井）鱼化石鱼化石 介形虫介形虫 纹纹 层层 图 4富有机质纹层状灰质泥岩（牛页 1 井，3402.7-3452m）牛页1井，3449.32m 樊页1井,3207.66m 牛页1井，3302.08m 罗69，3033.15m,荧光 46-2023.22 科学技术创新图 9富有机质层状灰质泥岩微观特征量生物碎屑，主要为螺与介形虫等生物（见图 6）。观察岩层薄片发现，此岩层具有清晰层理，各层颜色有所差异，由三类纹层构成，除长英质灰质混合层与粘土混合层之外，还分布有泥晶方解石层，岩层结构详见图 7。岩层当中含有大量碳酸盐、陆源碎屑，前者含量略高3，同时还含有 3%左右的有机质，分散分布于各岩层中。部分区域存在带状炭屑或散点状、凝块样的黄铁矿。2.6富有机质层状灰质泥岩相此岩层为暗灰色岩心，有并不清晰的层理，主要结构为泥质层，厚度相对较大（见图8）。薄片观察可见层理界限不明显，除有碳酸盐锈镜体层之外，另分布有炭屑层以及生物碎屑层（详见图 9）。岩层中部分区域以透镜状分布大量方解石，且分散分布着大量石英及长石，并含有部分粘土。层间定向分布大量生物碎屑，主要是介形虫及黄铁矿，后者为球粒状，并以团形存在。此岩层结构中分散分布 3%左右的有机碳，且含有碳酸盐及陆源碎屑组，二者相比，后者含量略高2.7碳酸盐岩夹层型页岩相页岩颜色呈浅灰色、褐色，纹层发育，滴酸强烈冒泡，生物碎屑富集成层，碳酸盐岩多呈灰色，块状或层状结构。薄片下，可见页岩具有清晰的层理，结构分两层，一是含有大量有机质的粘土纹层，二是灰、硅交杂分布纹层。常见介形虫等生物碎片。有机质富集主要在页岩纹层中，以 1%3%居多，碳酸盐岩夹层有机质丰度小于 1%。碳酸盐岩夹层型页岩油岩性以白云岩、泥灰岩、泥质白云岩和生物灰岩为主，形成水体较浅，成因上是咸水-半咸水湖相沉积的产物。碳酸盐岩夹层型页岩油在渤南洼陷、东营凹陷沙三下和沙四上亚段也有零星分布4。2.8富长英质页岩相岩心颜色呈深灰色，明暗相间纹层发育，无明显断裂纹层，含有大量长英质粘土的暗层与富集碳酸盐岩的亮层交叠分布。岩层成分主要是细砂岩，厚度在0.52 m 之间，分布于厚层泥页岩地层中，在成因上，砂岩夹层属于深水浊积岩体系，发育在深洼处或大型扇体前端。高产井在平面上主要零星分布于东营凹陷中，纵向上产出的层位主要以沙三下 2、3 层组为主，占全部砂岩夹层型页岩油井总数的 71%，部分井位于沙四上 1、3 层组。2.9块状泥岩相该岩层具有灰色岩心，无发育良好的层理，结构形态为块样，层理分布形态为变形性与交错性，并可见生物扰动结构。岩心薄片观察发现，除泥质碳酸盐 图 6富有机质层状泥质灰岩 罗69井,3002.04m 樊页1井,3407.76m 罗69,3014.27m,介形虫 罗69，2957.07m，荧光 图 7富有机质层状泥质灰岩微观特征 罗罗69井井 生物碎屑生物碎屑 树叶树叶 介形虫介形虫 图 8富有机质层状灰质泥岩（罗 69 井）樊页1井，3414.08m 罗69井，3044.35m 罗69井，2940.09m 罗69，2940.09m,荧光 47-科学技术创新 2023.22外，还混合分布着大量粉砂质、泥晶质的碳酸盐矿物，并且矿物颗粒具有清晰的棱角。分析矿物成分发现含量最多的成分为粘土矿物，约占总成分的 48%，另含有部分石英，总量约为 27%。除此之外，还存在 12%的碳酸盐矿物，并有贝壳及其他浅水层虫体生存痕迹，说明此岩层是泥质浊流产物的沉积层。3结论（1）济阳坳陷古近系页岩是典型的陆相页岩，这套半深湖-深湖细粒沉积体系无论在沉积构造、矿物组成上都更加复杂。湖泊沉积受气候等外界因素响应更加敏感，在纵向上和横向上相变快。在系统取心井的岩心上，可以明显看到这种频繁的变化，加上纹层非常发育，结构复杂，叠置关系多样，这就给济阳页岩油的研究带来了现实认知的困难。（2）通过取心井系统分析发现，泥页岩细粒混积岩储集量高低、含油量大小以及可压性强弱，与页岩油岩石组分结构关系密切，同时还会受到沉积构造的影响，并且有机质含量、碳酸盐结构也是直接影响因素。济阳坳陷古近系页岩油详细的岩相划分，一定程度解决了页岩类型复杂和分布预测困难等问题。（3）同时，岩相的基础研究工作，成为联系页岩宏观和微观特征的桥梁，岩相也成为研究济阳页岩油切实可行的基本地质单元和有效抓手。参考文献1杨光，司道彬，刘明，等.自然伽马曲线在泥页岩古气候研究中的应用 J.中国石油大学胜利学院学报，2015，29（1）：18-20.2朱日房，张林晔，李政，等.陆相断陷盆地页岩油资源潜力评价-以东营凹陷沙三下亚段为例J.油气地质与采收率，2019，26（1）：129-134.3许运新，蒋承藻，萧得铭援岩心描述与用途酝援哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1994援4李丕龙.陆相断陷盆地油气地质与勘探（卷一）酝.北京：石油工业出版社,2003:35-79.A Study on the Facies Characteristics ofShale in the Upper Shasi Lower ShasanSub Segment of Jiyang OilfieldNiu Chunhui（Shengli Oil Field Shengli Oil Production Plant,Dongying,China）Abstract:The exploration and production practice of Shengli Oil Field shows that Sedimentary structuressuch as lamellar,layered and massive are mainly developed in Paleogene shale in Jiyang Depression.Withthe large-scale exploration and development of Shale oil in Shengli Oil Field,more and more shale researchhas been conducted.Compared with other types of shale that have been broken through in China,the shalein the Eocene upper member of Shahejie Formation 4 and lower member of Shahejie Formation 3 in JiyangDepression is characterized by rich Carbonate rock minerals.Rich Carbonate mineral mix with clastic minerals(feldspar,quartz,clay minerals,etc.)to form a series of mixed lithofacies.Key words:Jiyang Depression;the upper Shasi to lower Shasan subfacies;shale;lithofacies48-