苏北盆地溱潼凹陷古近系阜二段页岩油甜点评价_荆晓明.pdf

古近系阜二段是苏北盆地页岩油勘探重点层段。综合利用溱潼凹陷古近系阜二段 系统岩心、薄片、扫描电镜和热解等资料，研究不同类型泥页岩的含油性、储集性、可动性及可压性特征差异。研究结果表明：阜二段纵向上发育套甜点段，厚度为 ，位于阜二段中下部。一类甜点层具有游离烃含量 ，含油饱和度指数 ，渗透率 的特点，主要分布于阜二段和亚段；二类甜点层具有游离烃含量为 ，为 ，渗透率为 的特点。压力系数大于、热演化程度大于、原油密度低、黏度低是页岩油发育的一类有利区，主要位于深凹带；热演化程度为 是页岩油发育的二类区。因此，根据富集主控因素综合评价甜点区的分布范围，为溱潼凹陷下步页岩油勘探指明方向。关键词：甜点评价；页岩油；阜二段；溱潼凹陷中图分类号：文献标识码：，（，）：，收稿日期：基金项目：中国石化科技部项目“东部断陷盆地页岩油目标评价与先导试验”（）作者简介：荆晓明（），女，硕士，工程师，主要从事页岩油地质评价和勘探工作。：非常规油气油气勘探 ，：；引言随着经济的发展，世界各国对油气的需求量越来越高。据美国能源信息署（）数据分析，全球页岩油地质资源总量为 。近年来，我国在鄂尔多斯、准噶尔、松辽以及济阳等盆地的页岩油勘探相继取得重大突破，页岩油成为中国石油的接替领域。北美页岩油为海相页岩油，具有分布面积广、甜点段厚度大、有机质丰度高、异常压力系数高、油质轻及流动性较好的特征。溱潼凹陷页岩油为陆相基质型页岩油，与国内其他盆地相比，具有面积小（）、有机质丰度低（）、地层厚（）、矿物组成均匀（硅质钙质黏土为:）及埋藏深（）等特征。目前已有 口井见油气显示，年在溱潼凹陷进行了首口页岩油井的风险勘探，取得页岩油重大突破；年部署的 井获得高产，目前口井累产均突破 ，展现出溱潼凹陷阜二段较好的页岩油勘探潜力。美国页岩油成功得益于地质认识的提高和工程工艺技术的进步，其核心是地质工程双甜点的认识。为落实溱潼凹陷页岩油勘探潜力，该研究从岩心、薄片、扫描电镜及热解等资料出发，对不同类型泥页岩的含油性、储集性、可动性和可压性特征开展评价，建立基于“四性”特征的地质工程双甜点分类评价标准，明确了富集的甜点层段和甜点区，为溱潼凹陷下步页岩油勘探指明方向。泥页岩地层特征阜二段底部为干旱炎热、咸化的半深湖深湖沉积，中部为咸水淡水的过渡环境，发育深湖相沉积，顶部为微咸水淡水深湖沉积环境。咸化、半咸化的沉积环境形成了该区典型的细粒沉积，暗色泥页岩厚度为 。图所示为溱潼凹陷阜二段各亚段厚度等值线图。图溱潼凹陷阜二段页岩各亚段厚度等值线图 年月荆晓明：苏北盆地溱潼凹陷古近系阜二段页岩油甜点评价根据沉积旋回、岩性组合及电性特征，阜二段纵向上分成个亚段。亚段为灰黑色、深灰色纹层状层状含灰云、灰云质页岩及少量块状灰云质泥岩，亚段为灰黑色纹层状含灰云页岩、含白云页岩夹灰黑色块状泥岩，亚段为灰黑色纹层状灰质灰云质泥岩与黑灰色泥岩互层，亚段以块状层状灰质泥岩为主，亚段以块状泥岩为主。各亚段暗色泥岩展布受沉积中心控制，亚段最厚，为 ，亚段最薄，为 。阜二段在全区具有较好的可对比性，总体呈现出深凹带厚、向斜坡减薄的分布特点（如图所示）。按照“旋回对比、分级控制”的原则，根据岩性和电性特征，选取具有全区可对比、平面分布稳定的层作为标志层，将阜二段地层进行细分，划分为 个小层，单层厚度为 （如图所示）。图溱潼凹陷阜二段页岩小层划分图 页岩油甜点特征 储集性评价通过岩心精细描述、测井、薄片及扫描电镜观察，溱潼凹陷阜二段泥页岩主要发育层理缝、构造缝和基质孔隙种储集空间（如图所示）。层理缝主要为黏土质与长英质层间缝，其次为黏土质与 灰 云 质 层 间 缝。岩 心 观 察 纹 层 密 度 为 条，镜下最高可达 条。纵向上多见于和亚段。构造缝纵向上主要发育于阜二段中下部，其中和亚段中部主要为水平缝及高角度构造缝，局部发育成岩缝。早期发育水平构造缝，局部方解石充填；晚期发育高角度缝，岩心缝长 ，切穿层理缝与水平构造缝，半充填未充填；镜下可见毫米厘米级微断层。亚段高角度缝密度为 条；亚段为 条；亚段高角度缝不发育。基质孔隙包括粒间孔、溶蚀孔和少量有机质孔。粒间孔多发育于长英质颗粒间，局部可见粒缘缝。晶间孔主要以黏土矿物晶间孔为主，少量黄铁矿晶间孔。溶蚀孔多发育于方解石表面，局部可见白云石溶蚀孔和黄铁矿溶蚀孔。局部有机质孔隙极发育，孔径可达数百纳米，连通性好。溱潼凹陷阜二段泥页岩总孔隙度为 ，平均值为。氦气孔隙度为 ，平均值为。和亚段孔隙度平均值为 ，亚段孔隙度最小，平均值为，亚段孔隙度平均值为。孔隙结构呈单峰分布（如图所示），主要以介孔（）为主，发育少量宏孔（）。比表面积为 ，平均值为。平均孔直径为 ，平均值为 。实测脉冲渗透率为（），平均值为 。储集物性纵向变化较大，总体发育套储集性甜点段，位于亚段中部、亚段中下部和亚段上部，岩性主要以纹层状层状含灰云（质）页岩为主，总孔隙度可达 以上，氦气孔隙度可达。由于水平层理缝发育，水平渗透率可达 。含油性特征根据前人研究，通过热解、有机碳含量、生烃潜力、氢指数及含油饱和度等对研究区含油性进行评价，综合利用地化录井结果、实验数据及现场冷冻热解数据以保障评价的准确性 。溱潼凹陷非常规油气油气勘探 图溱潼凹陷阜二段页岩主要储集空间 图 井页岩孔径分布图 阜二段 为 ，平均值为 ；有机质类型主要为型和型，有机显微组分以壳质组和镜质组为主，壳质组占，镜质组占。有机质成熟度为 ，其中有机质成熟度为 的面积为 ，深凹带成熟度，面积为 。地化录井结果表明，热解为 ，平均值为 ；热解生烃潜量（）为 ，平均值为 ；最高热解峰值（）为 ，平均值为 ；氢指数为 ，平均值为 （见表）。冷冻热解平均值为 ，热解生烃潜量（）均值为 ，最高热解峰值（）为 ，平 均 值 为 ，氢 指 数 平 均 值 为 。核磁测井结果表明，最大有效含油饱和度为 ，纵向上主要分布在亚段中部、亚段中上部、亚段下部及亚段中下部。表溱潼凹陷阜二段烃源岩有机地球化学特征表（地化录井结果）（）层位样本数个 游离烃（）生烃潜量（）（）氢指数 （）范围平均值范围平均值范围平均值范围平均值 年月荆晓明：苏北盆地溱潼凹陷古近系阜二段页岩油甜点评价 可动性特征热演化程度影响含油性和可动性，尤其是可动性。随热演化程度增高，原油中部分碳氢化合物转为气态，使地层中原油密度和黏度减小，流动阻力降低。从表可以看出，溱潼凹陷页岩油地面原油密度为 ，条件下地面原油黏度为 ，埋深越大，密度、黏度越低。气油比为 ，凝固点为 ，硫含量为 。井为 ，烃源岩进入成熟演化阶段，地球物理预测深凹带压力系数为 ，表明深凹带整体具明显异常压力，地层能量充足，利于后期高产稳产。井实测压力系数达 。表溱潼凹陷阜二段地面原油性质统计表 井号埋深 地面原油密度（）地面原油黏度（）气油比（）凝点硫含量蜡含量 通过含油饱和度指数 、可动系数等对可动性进行评价。阜二段页岩 指数平均大于 ，纵向上亚段中下部、亚段和亚段下部可动性较好，其中 、及 、小层具有更好的可动性，可动性优势层段与层理缝发育段在纵向上具有良好的对应性（如图所示）。依据液氮冷冻法开展的多温阶热释烃，和结果（为轻烃，为轻中质油，为束缚油），获得溱潼凹陷阜二段页岩可动系数（）为 ，与东营凹陷（）、潜江凹陷（）及沾化凹陷（）相比，苏北盆地阜二段页岩具有较高的可动性（见表）。图溱潼凹陷阜二段各小层 指数柱状图 表岩石多温阶热解检测结果（液氮冷冻样品）（）层位井深样本数个（）（）范围平均值范围平均值 可压性评价可压性 特 征 对 非 常 规 油 气 勘 探 开 发 至 关 重要。通过 射线衍射全岩矿物组成来看，研究区脆性矿物成分主要为石 英、长 石、方 解 石 和 白 云石，脆性矿物含量总体表现为中下部高、顶部低的特征，含量为 ，其中亚段脆性矿物含量较高，平均值为 。井和亚段还含有铁白云石，含量为 （见表）。黏土矿 物成分以伊蒙混层为主，占比 为 ，其次为伊利石和绿泥石；随埋深增至 ，伊蒙混层含量降低至，伊利石和绿泥石含量增加。阜二段埋深为 ，地应力适中，最小水平主应力为 ，平均值为 ，最大水平主应力为 ，平均值为 ；两向应力差为，应力差异系数为 。综合分析认为，溱潼凹陷阜二段页岩脆性矿物含量较高，应力差异系数较小，有利于后期压裂改造。非常规油气油气勘探 表溱潼凹陷阜二段各亚段矿物含量统计表 层位样本数石英长石方解石白云石铁白云石黄铁矿黏土矿物其他 （均值 ）（均值）（均值）（均值）（样本数）（均值）（均值 ）（均值）（均值 ）（均值）（均值 ）（均值）（样本数）（均值）（均值 ）（均值）（均值 ）（均值 ）（均值）（均值 ）（均值）（样本数 ）（均值 ）（均值）（均值 ）（均值 ）（均值 ）（均值 ）（样本数）（均值 ）（样本数）（均值）（均值 ）（均值）（均值 ）（均值 ）（均值）（均值 ）（样本数）（均值 ）（样本数）（均值）（样本数 ）（均值 ）（均值）甜点评价标准建立在页岩各甜点要素评价的基础上，结合试油试采结果及测井综合解释结论，初步建立了溱潼凹陷阜二段页岩油甜点评价标准（为地化录井结果），共划分了类甜点。其中一类甜点层具有 ，有效孔隙度，渗透率 ，纹层发育，脆性矿物含量 的特点；二类甜点层具有为 ，为 ，有效孔隙度 ，渗透率为 ，纹层较发育，脆性矿物含量 的特点（见表）。表溱潼凹陷阜二段页岩油“甜点”评价指标 “”评价内容储集性（）含油性（）总孔隙度（）有效孔隙度（）微裂缝、层理缝发育程度（）渗透率（）（）有机质丰度（）（）游离烃（）（）甜点分级评价标准发育 较发育 不发育 评价内容可动性（）可压性（）含油饱和度指数 （）（）压力系数（）杨氏模量（）泊松比（）脆性矿物含量（）甜点分级评价标准 年月荆晓明：苏北盆地溱潼凹陷古近系阜二段页岩油甜点评价 页岩油甜点分布依据储集性、含油性、可动性和可压性“四性”特征评价基础进行多因素叠合，明确甜点分布规律，如图所示。溱潼凹陷阜二段页岩整体含油，富集段集中在中下部，纵向上划分为上、中、下个甜点段，埋深为 ，厚度为 ，发育个甜点层。图溱潼凹陷 井“四性”综合评价图 “”上甜点段包括和亚段，包含个甜点层，单层厚度为 ，下部岩相以层状灰云质页岩为主，为 ，平均值为，平均值为 ，总孔隙度为 ，平均值为，脆性矿物含量为 ，平均值为。上部岩相以纹层 层状灰云质页岩、块状 层状灰质泥岩为主，平均值为 ，平均值为 ，总孔隙度平均值为，脆性矿物含量平均值为。上甜点段综合评价为二类甜点段，是值得探索的有利层段。在平面上主要集中在凹陷中心，分布范围有限，向斜坡逐渐减薄。中甜点段为亚段，包含个甜点层，单层厚度为 。下部岩相以纹层状层状含灰云页岩为主，反应水体较深，为 ，平均值为，平均为 ，总孔隙度为 ，平均值为 ，脆性矿物含量为 ，平均值为。上部岩相以纹层层状灰云质页岩为主，平均 为，平均为 ，总孔隙度平均值为，脆性矿物含量平均值为 。中甜点段综合评价为一类甜点段，是勘探下一步首选的有利层段。在平面上主要分布在凹陷中心和内斜坡，深凹带厚度达 以上。针对该甜点段钻探的 井，直井段压裂，最高日产油 。非常规油气油气勘探 下甜点段为亚段，包含个甜点层，单层厚度为 。岩相以纹层状层状含灰云页岩为主，平均 为，平均为 ，总孔隙度平均值为 ，脆性矿物含量平均值为。有机质丰度不高，但 达 以上，纹层及高角度缝发育，物性条件较好，脆性矿物含量较高。下甜点段综合评价为一类甜点段，平面分布稳定，是目前勘探和开发建产的有利层段。该甜点段在平面上分布较广，凹陷中心和斜坡带均有分布，深凹 带 厚 度 达 以 上。在 该 甜 点 段 钻 探 的 井气测显示 较好，水 平段气 测 全 烃 为，其中气测全烃大于的段长 ，分 段压裂，初期套压 ，最高日产油 ，累产超 。结论）溱潼凹陷页岩油甜点总孔隙度高，层理缝和高角度缝发育，水平渗透率较高；有机质丰度较低，但游离烃含量高且含油性较好；含油饱和度指数较高，可动系数较高，热演化程度适中，整体具异常高压，密度黏度低中，流动性较好；脆性矿物含量整体高，较高的杨氏模量和较低的泊松比，较低的应力差异系数，使整体具有较好的可压性。）建立的“四性”特征甜点评价标准，指导了溱潼凹陷阜二段页岩油探井的钻探。）溱潼凹陷页岩油发育个甜点段，中、下甜点段为一类甜点段，分布在和亚段，平面上分布在深凹带及内斜坡，是勘探开发的首选目标层系。上甜点段为二类甜点段，分布在和亚段，平面上主要分布在深凹带，是下步探索的有利层段。参考文献：王红军，马锋，童晓光，等全球非常规油气资源评价石油勘探与开发，（）：，（）：支东明，唐勇，杨智峰，等 准噶尔盆地吉木萨尔凹陷陆相页岩油地质特征与聚集机理石油与天然气地质，（）：，（）：付金华，牛小兵，淡卫东，等鄂尔多斯盆地中生界延长组段页岩油地质特征及勘探开发进展 中国石油勘探，（）：，（）：赵文智，胡素云，侯连华，等中国陆相页岩油类型、资源潜力及与致密油的边界 石油勘探与开发，（）：，（）：昝灵，骆卫峰，印燕铃，等 苏北盆地溱潼凹陷古近系阜宁组二段页岩油形成条件及有利区评价 石油实验地质，（）：，（）：姚红生，昝灵，高玉巧，等 苏北盆地溱潼凹陷古近系阜宁组二段页岩油富集高产主控因素与勘探重大突破 石油实验地质，（）：，（）：李东海，昝灵，黄文欢，等 溱潼凹陷西斜坡阜三段隐蔽油藏勘探开 发 一 体 化 实 践 油 气 藏 评 价 与 开 发，（）：，（）：杨雷，金之钧全球页岩油发展及展望中国 石油勘探，（）：，（）：李莉，薛颖，陈喜禄，等 页岩油标准体系研究与进展 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