下寺灣油田延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段頁(yè)巖油儲(chǔ)層特征及勘探開(kāi)發(fā)新突破

李錦鋒，張鳳博，楊連如，李星紅，龔嘉順，馬義飛，吳 丹，張獻(xiàn)偉，張道亮

(延長(zhǎng)石油下寺灣采油廠勘探開(kāi)發(fā)研究所，陜西 延安 716000)

0 引言

美國(guó)是世界上頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)較為成功的國(guó)家，在頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)各項(xiàng)領(lǐng)域中均取得了革命性的突破，截止2019年底，其頁(yè)巖油產(chǎn)量約占全美原油總產(chǎn)量的60%[1-2]。頁(yè)巖油革命在助推全球油氣儲(chǔ)量和產(chǎn)量增長(zhǎng)、延長(zhǎng)世界石油工業(yè)生命周期的同時(shí)，也進(jìn)一步影響著世界各國(guó)能源戰(zhàn)略格局。近十年來(lái)世界頁(yè)巖油氣革命主要經(jīng)歷了科技革命、管理革命和戰(zhàn)略革命[3-4]?？萍几锩鼘脑瓉?lái)單一的源外找油豐富到了源內(nèi)找油、源儲(chǔ)一體領(lǐng)域；管理革命實(shí)現(xiàn)了頁(yè)巖油氣低成本開(kāi)發(fā)；而戰(zhàn)略革命則重塑了世界油氣資源新版圖。隨著水平井鉆井技術(shù)、水平井細(xì)切割體積壓裂技術(shù)的不斷突破[5-7]及非常規(guī)油氣開(kāi)發(fā)理論認(rèn)識(shí)的不斷深入[8-13]，頁(yè)巖油在非常規(guī)油氣勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域占據(jù)了很大的比重。

下寺灣油田中生界三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)7幾套烴源巖層系內(nèi)的頁(yè)巖油和致密油(狹義頁(yè)巖油和狹義致密油)資源極為豐富，根據(jù)三級(jí)儲(chǔ)量預(yù)算層系內(nèi)石油儲(chǔ)量可達(dá)1×108t以上，按目前水平井細(xì)切割體積壓裂開(kāi)發(fā)技術(shù)8%～10%的采收率估算[7，14]，其最終產(chǎn)出的石油資源量在1×107t以上。因此，下寺灣油田三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段頁(yè)巖油的高效勘探開(kāi)發(fā)，對(duì)油田增產(chǎn)上儲(chǔ)和保障國(guó)家能源安全均具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。

該文以近年來(lái)油田中生界頁(yè)巖油地質(zhì)理論、技術(shù)攻關(guān)及勘探開(kāi)發(fā)礦場(chǎng)試驗(yàn)為基礎(chǔ)，對(duì)下寺灣油田中生界三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段烴源巖的定義、頁(yè)巖油的定義、頁(yè)巖油類型、頁(yè)巖油儲(chǔ)層特征等進(jìn)行了研究總結(jié)，在對(duì)烴源巖重新定義的基礎(chǔ)上，重新確定了頁(yè)巖油定義，細(xì)化了頁(yè)巖油類型及其特征，為今后下寺灣油田長(zhǎng)7段頁(yè)巖油精細(xì)勘探開(kāi)發(fā)指明技術(shù)方向。同時(shí)，近2年來(lái)長(zhǎng)7段各類型頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)取得了新的突破及成果，在堅(jiān)定了下寺灣油田延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段各類頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)信心的同時(shí)，也對(duì)鄂爾多斯盆地南部陸相頁(yè)巖油精細(xì)勘探開(kāi)發(fā)奠定了重要的基礎(chǔ)。

1 基本地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地是一個(gè)大型多旋回克拉通疊合盆地，盆地內(nèi)部構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，無(wú)大型斷層發(fā)育。其中伊陜斜坡帶構(gòu)造單元為盆地內(nèi)油氣的主要富集區(qū)[14-15]。三疊系延長(zhǎng)組主要發(fā)育一套內(nèi)陸坳陷湖盆碎屑巖沉積，該沉積體系記錄了這個(gè)大型淡水湖盆從發(fā)生、發(fā)展到消亡的演化史。延長(zhǎng)組自上而下可分為10期(長(zhǎng)1～長(zhǎng)10)，其中長(zhǎng)1～長(zhǎng)6為延長(zhǎng)組上組合，以河流相沉積為主；長(zhǎng)7～長(zhǎng)10為延長(zhǎng)組下組合，以湖泊相沉積為主。長(zhǎng)7期為最大湖泛期，湖盆半深湖-深湖范圍達(dá)6.5×104km2，研究區(qū)下寺灣油田便位于半深湖-深湖范圍內(nèi)，如圖1所示。根據(jù)長(zhǎng)7段沉積旋回特征和巖性組合特征等，將長(zhǎng)7段自上而下劃分為3個(gè)小層，即長(zhǎng)71、長(zhǎng)72和長(zhǎng)73。其中長(zhǎng)73期湖盆面積達(dá)到最大，處于湖盆發(fā)育的鼎盛時(shí)期，以富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖、富有機(jī)質(zhì)泥巖和富有機(jī)質(zhì)粉砂巖沉積為主。由長(zhǎng)73期至長(zhǎng)71期，湖盆整體逐漸抬升，其面積也呈逐漸縮小趨勢(shì)。長(zhǎng)72小層和長(zhǎng)71小層以多套大面積準(zhǔn)連續(xù)分布的細(xì)砂巖和粉砂巖沉積為主，同時(shí)在甘泉、富縣等局部地區(qū)也發(fā)育幾套薄厚差異較大的優(yōu)質(zhì)烴源巖。在伊陜斜坡帶中南部定邊、姬塬、吳起、華池、志丹、甘泉、富縣等地區(qū)，大面積準(zhǔn)連續(xù)分布的細(xì)砂巖和粉砂巖與廣覆式優(yōu)質(zhì)烴源巖互層共生，形成了豐富的優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖油資源[14-15]，是盆地內(nèi)頁(yè)巖油勘探的主要目標(biāo)區(qū)。下寺灣油田內(nèi)頁(yè)巖油資源總面積約500 km2，因此研究區(qū)頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)具有巨大的潛力。

圖1 鄂爾多斯盆地下寺灣油田位置分布圖Tig.1 The location of Xiasiwan Oilfield in Erdos Basin

2 下寺灣油田中生界頁(yè)巖油的界定

2.1 烴源巖定義

根據(jù)下寺灣油田延長(zhǎng)組7段儲(chǔ)層地質(zhì)特征和近幾年勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐，為了對(duì)研究區(qū)長(zhǎng)7段的石油資源進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃和系統(tǒng)攻關(guān)，采用了賈承造等人在第八屆中國(guó)石油地質(zhì)年會(huì)報(bào)告中對(duì)于碎屑巖沉積體系廣義烴源巖的定義，即高總有機(jī)碳含量(TOC)粉砂巖和泥頁(yè)巖均為研究區(qū)主要烴源巖。

2.2 頁(yè)巖油定義

早期頁(yè)巖油和致密油的概念均來(lái)源于歐美相關(guān)文獻(xiàn)，但其對(duì)二者的定義或區(qū)別較為模糊。在20世紀(jì)40年代AAPG Bulletin雜志中便出現(xiàn)了致密油這一概念，文中指出致密油是指富集在低孔滲致密儲(chǔ)層中的石油資源，無(wú)自然產(chǎn)能，需要借助水平井鉆井和水力壓裂等技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)其高效開(kāi)發(fā)[16]。而國(guó)內(nèi)直到2018年國(guó)家才頒布了致密油礦種和定義，界定儲(chǔ)集在覆壓基質(zhì)滲透率≤0.1×10-3μm2的致密砂巖、致密碳酸鹽巖或混積巖等致密儲(chǔ)集層中的石油資源。鄒才能、朱如凱和周慶凡[10，16-19]等人初期均采用了狹義定義，認(rèn)為頁(yè)巖油是指純泥頁(yè)巖儲(chǔ)層中產(chǎn)出的石油，而致密油是指與烴源巖共生和緊鄰的致密砂巖儲(chǔ)層中產(chǎn)出的石油。付金華、牛小兵和穆立俊[7，14]等人對(duì)鄂爾多斯盆地中生界頁(yè)巖油研究認(rèn)為，頁(yè)巖油是指烴源巖發(fā)育層系內(nèi)致密細(xì)砂巖、粉砂巖、頁(yè)巖和泥巖中未經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離運(yùn)移而形成的石油聚集，即采用了廣義頁(yè)巖油定義。

早在2017—2018年，下寺灣油田便在以長(zhǎng)71和長(zhǎng)72致密砂巖為儲(chǔ)層的致密油勘探開(kāi)發(fā)中取得重大突破，實(shí)現(xiàn)了整裝規(guī)模開(kāi)發(fā)。下寺灣油田近兩年采用水平井大規(guī)模細(xì)切割體積壓裂方式對(duì)長(zhǎng)7烴源巖層系內(nèi)的以頁(yè)巖為主的儲(chǔ)層段內(nèi)的石油資源進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)勘探，且均突破了出油關(guān)。在壓裂改造中其致密細(xì)砂巖、粉砂巖、頁(yè)巖和泥巖儲(chǔ)層均得到了有效改造，且在產(chǎn)能建設(shè)中均有貢獻(xiàn)，尤其是在對(duì)多期疊致砂夾薄層泥巖型和頁(yè)巖(泥巖)夾薄層砂巖型儲(chǔ)層細(xì)切割大規(guī)模體積壓裂時(shí)，儲(chǔ)集層中含油頁(yè)巖和薄層砂巖均被有效改造，含油頁(yè)巖和致密砂巖對(duì)產(chǎn)能的貢獻(xiàn)已無(wú)法有效區(qū)分。為了對(duì)研究區(qū)長(zhǎng)7段烴源巖層系內(nèi)的石油資源進(jìn)行系統(tǒng)攻關(guān)和整體開(kāi)發(fā)，結(jié)合上述廣義烴源巖定義及研究區(qū)長(zhǎng)7段地質(zhì)特征，該文綜合考慮了廣義烴源巖定義和長(zhǎng)7地質(zhì)特征等多種因素，采用了廣義頁(yè)巖油定義，將長(zhǎng)7段烴源巖層系內(nèi)的全部石油聚集均定義為頁(yè)巖油。

2.3 下寺灣油田中生界頁(yè)巖油類型

在廣義烴源巖定義和廣義頁(yè)巖油定義的基礎(chǔ)上，綜合考慮了沉積微相特征、巖性組合特征、單砂體厚度和孔滲參數(shù)等因素，將下寺灣油田延長(zhǎng)組長(zhǎng)7頁(yè)巖油劃分為多期疊置砂巖發(fā)育型(Ⅰ類)、多期疊置砂夾薄層頁(yè)巖(泥巖)型(Ⅱ類)、頁(yè)巖(泥巖)夾薄層砂巖型(Ⅲ類)和純頁(yè)巖型(Ⅳ類)4種類型，如表1所示。

表1 下寺灣油田三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段各類型頁(yè)巖油劃分Table 1 The classification of various types of shale oil in Chang 7 member of Yanchang Formation of Triassic in Xiasiwan Oilfield

Ⅰ類頁(yè)巖油為多期疊置砂巖發(fā)育型，砂地比主要分布區(qū)間為20%～30%，單砂體厚度 6～8 m。該類頁(yè)巖油主要發(fā)育于DG區(qū)長(zhǎng)71和長(zhǎng)72小層，儲(chǔ)層以砂質(zhì)碎屑流沉積、砂質(zhì)碎屑流-濁流沉積和濁流沉積致密細(xì)砂巖為主，孔隙度主要分布區(qū)間為8%～12%，滲透率為0.03×10-3～0.5×10-3μm2。該類型頁(yè)巖油在DG區(qū)采用水平井加大規(guī)模體積壓裂技術(shù)攻關(guān)試驗(yàn)取得重要突破。

Ⅱ類頁(yè)巖油為多期疊置砂夾薄層頁(yè)巖(泥巖)型，砂地比主要分布區(qū)間為10%～20%，單砂體厚度4～6 m。整體以厚層細(xì)砂巖、粉砂巖為主，各砂巖層之間夾多套富有機(jī)質(zhì)暗色泥巖或黑色頁(yè)巖(見(jiàn)表1)。該類頁(yè)巖油主要分布在油田內(nèi)LLY區(qū)、QZ區(qū)和YC區(qū)的長(zhǎng)71和長(zhǎng)72小層，儲(chǔ)層以砂質(zhì)碎屑流-濁流沉積和濁流沉積致密細(xì)砂巖為主，砂巖孔隙度為6%～10%，滲透率為0.03×10-3～0.2×10-3μm2。該類頁(yè)巖油在QZ區(qū)和YC區(qū)常規(guī)井和水平井的勘探開(kāi)發(fā)中取得突破，是頁(yè)巖油水平井風(fēng)險(xiǎn)勘探的主要目標(biāo)，可作為下一步頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)的潛力區(qū)。 Ⅲ類頁(yè)巖油為頁(yè)巖(泥巖)夾薄層砂巖型，砂地比分布區(qū)間為5%～10%，單砂體厚度 2～4 m。以細(xì)砂巖、富有機(jī)質(zhì)粉砂巖、暗色泥巖和黑色頁(yè)巖為主。該類頁(yè)巖油主要分布在油田內(nèi)CD區(qū)和LLY區(qū)的長(zhǎng)71和長(zhǎng)72小層，儲(chǔ)層以濁流沉積致密細(xì)砂巖為主，儲(chǔ)層孔隙度主要分布區(qū)間為4%～8%，滲透率為 0.000 1×10-3～0.1×10-3μm2。該類頁(yè)巖油在CD區(qū)水平井的勘探開(kāi)發(fā)中取得突破，是頁(yè)巖油水平井風(fēng)險(xiǎn)勘探的主要目標(biāo)，可作為下一步頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)的潛力區(qū)。

Ⅳ類頁(yè)巖油為純頁(yè)巖型，砂地比小于5%，單砂體厚度小于2 m。該類頁(yè)巖油主要分布在油田內(nèi)LLY區(qū)、CD區(qū)的長(zhǎng)73小層，儲(chǔ)層以半深湖-深湖沉積富有機(jī)質(zhì)黑色頁(yè)巖、暗色泥巖和粉砂巖為主，儲(chǔ)層孔隙度主要分布區(qū)間為0.5%～4%，滲透率為0.000 1×10-3～0.03×10-3μm2。該類型頁(yè)巖油在CD區(qū)直井勘探中突破出油關(guān)，在LLY區(qū)水平井勘探取得階段性突破，是頁(yè)巖油水平井風(fēng)險(xiǎn)勘探的重要儲(chǔ)備區(qū)。

3 頁(yè)巖油儲(chǔ)層特征

3.1 沉積微相類型及特征

對(duì)研究區(qū)長(zhǎng)7段巖心觀察、有機(jī)地球化學(xué)等分析表明，長(zhǎng)7段可劃分出黑色頁(yè)巖、含粉砂質(zhì)紋層黑色頁(yè)巖、暗色泥巖、含粉砂質(zhì)紋層暗色泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖6種巖相。根據(jù)識(shí)別出的巖相類型及特征、巖性組合特征及測(cè)井響應(yīng)特征等，在研究區(qū)長(zhǎng)7段可識(shí)別出5種沉積微相，即深湖泥沉積、半深湖泥沉積、濁流沉積、砂質(zhì)碎屑流-濁流沉積、砂質(zhì)碎屑流沉積。

1)深湖泥沉積，主要在油田西南部LLY區(qū)長(zhǎng)73段和CD區(qū)長(zhǎng)73段中部發(fā)育，以黑色塊狀頁(yè)巖、黑色紋層狀頁(yè)巖和含粉砂質(zhì)紋層黑色頁(yè)巖為主，偶見(jiàn)薄層狀凝灰?guī)r，測(cè)井響應(yīng)特征為GR曲線高緩。

2)半深湖泥沉積，主要在油田西南部LLY區(qū)長(zhǎng)72段、CD區(qū)長(zhǎng)73段上下部和DG區(qū)長(zhǎng)73段發(fā)育，以暗色泥巖和含粉砂質(zhì)紋層暗色泥巖為主，偶見(jiàn)薄層細(xì)砂巖、粉砂巖，泥質(zhì)粉砂巖中現(xiàn)薄層凝灰?guī)r。測(cè)井響應(yīng)特征為高GR且局部存在鋸齒狀尖突。

3)濁流沉積，主要在油田西南部LLY區(qū)、QZ區(qū)、CD區(qū)長(zhǎng)72段發(fā)育。以中厚層細(xì)砂巖夾薄層泥-粉砂巖為主，局部見(jiàn)薄層凝灰?guī)r。粉砂巖中現(xiàn)水平紋理和小型沙紋層理，夾泥質(zhì)薄層和凝灰?guī)r薄層。測(cè)井響應(yīng)特征為GR曲線為高幅齒化箱形和卵形。

4)砂質(zhì)碎屑流-濁流沉積，主要在油田南部CD區(qū)長(zhǎng)72段和DG區(qū)長(zhǎng)71段發(fā)育。以塊狀細(xì)砂巖為主，局部為薄層細(xì)砂巖、粉砂巖、頁(yè)巖、泥巖互層。細(xì)砂巖中現(xiàn)水平層理、塊狀層理、滑塌變形構(gòu)造和粒序?qū)永?。測(cè)井響應(yīng)特征為GR曲線呈微齒化箱形。

5)砂質(zhì)碎屑流沉積，主要在油田南部DG區(qū)長(zhǎng)71段和長(zhǎng)72段發(fā)育。主要為塊狀細(xì)砂巖，局部有細(xì)砂巖與泥巖、粉砂巖及薄層凝灰?guī)r互層。細(xì)砂巖中現(xiàn)塊狀層理、滑塌變形構(gòu)造和粒序?qū)永?。測(cè)井響應(yīng)特征為GR曲線呈箱形。

3.2 儲(chǔ)層巖性特征

研究區(qū)長(zhǎng)7頁(yè)巖油儲(chǔ)層巖石類型以砂巖、粉砂巖、泥巖和頁(yè)巖4種類型為主。大量巖心含油性分析和勘探試油成果表明，研究區(qū)長(zhǎng)7段不僅細(xì)砂巖和粉砂巖可作為儲(chǔ)層，黑色頁(yè)巖和暗色泥巖也是長(zhǎng)7頁(yè)巖油重要的儲(chǔ)層類型。

Ⅰ類頁(yè)巖油儲(chǔ)層類型主要以多期疊置砂致密細(xì)砂巖為主，粉砂巖次之，巖石中長(zhǎng)石與石英含量一般為55%～75%。Ⅱ類頁(yè)巖油儲(chǔ)層類型主要以多期疊置砂細(xì)砂巖和粉砂巖為主，其所夾的薄層泥巖和頁(yè)巖次之，巖石中長(zhǎng)石與石英含量合計(jì)一般為45%～55%。Ⅲ類頁(yè)巖油儲(chǔ)層以頁(yè)巖和泥巖為主，其所夾的薄層細(xì)砂巖及粉砂巖次之，巖石中長(zhǎng)石和石英含量合計(jì)一般為35%～45%。Ⅳ類頁(yè)巖油儲(chǔ)層主要為富有機(jī)質(zhì)黑色頁(yè)巖與暗色泥巖，其巖石中石英與長(zhǎng)石含量合計(jì)一般為25%～35%。研究區(qū)長(zhǎng)7頁(yè)巖油儲(chǔ)層脆性指數(shù)較高，一般在40%以上，體積壓裂適應(yīng)性評(píng)價(jià)結(jié)果表明，研究區(qū)頁(yè)巖油儲(chǔ)層具備了大規(guī)模細(xì)切割體積壓裂改造潛力[7，14]。

3.3 儲(chǔ)層物性特征

根據(jù)表2研究區(qū)長(zhǎng)7段106個(gè)巖心樣品的分析資料統(tǒng)計(jì)，長(zhǎng)7段頁(yè)巖油儲(chǔ)層孔隙度分布區(qū)間為0.5%～ 12.6%，平均值為4.35%，其中75%的樣品孔隙度小于6%；滲透率分布區(qū)間為0.000 1×10-3～1.160 0×10-3μm2之間，平均值為0.14×10-3μm2，其中85%的樣品滲透率小于0.3×10-3μm2，為低孔、低-特低滲儲(chǔ)層，為典型的頁(yè)巖油儲(chǔ)層特征。

表2 下寺灣油田長(zhǎng)7儲(chǔ)層孔隙度、滲透率統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics of porosity and permeability of Chang 7 reservoir in Xiasiwan Oilfield

3.4 儲(chǔ)集空間類型及特征

掃描電鏡和鑄體薄片等圖像分析結(jié)果表明，下寺灣油田長(zhǎng)7段頁(yè)巖油儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間中粒間孔隙、粒內(nèi)孔隙、有機(jī)質(zhì)孔孔隙和裂縫孔隙并存，在不同的區(qū)域和不同的層位，其儲(chǔ)集空間類型存在較大的差異。其中在長(zhǎng)71和長(zhǎng)72細(xì)砂巖、粉砂巖中的儲(chǔ)集空間以粒間孔、晶間孔、溶蝕孔和微裂縫為主。常見(jiàn)剩余粒間孔隙，在鏡下孔隙周?chē)w粒無(wú)明顯溶蝕痕跡且外形呈不規(guī)則多邊形(見(jiàn)圖2a)，常見(jiàn)綠泥石薄膜膠結(jié)后的剩余粒間孔隙和黏土礦物充填膠結(jié)后的剩余粒間孔隙。溶蝕孔隙以粒內(nèi)溶孔和粒間溶孔為主，粒內(nèi)溶孔常見(jiàn)長(zhǎng)石溶孔、巖屑溶孔(見(jiàn)圖2b、圖2c、圖2d)，粒間溶孔常見(jiàn)綠泥石膠結(jié)溶孔(見(jiàn)圖2c)。晶間孔主要分布在次生黏土雜基質(zhì)點(diǎn)間，研究表明晶間孔對(duì)儲(chǔ)集能力也有一定的貢獻(xiàn)。微裂縫在細(xì)砂巖、粉砂巖中均有發(fā)育，在鑄體薄片中可明顯的觀測(cè)到。這些有效裂縫孔隙的發(fā)育，既可以作為油氣運(yùn)移的有效通道，也可以作為油氣富集的儲(chǔ)集空間，進(jìn)一步提升了儲(chǔ)層的滲流能力，這對(duì)致密油藏油氣的運(yùn)移和成藏顯得尤為重要。

研究區(qū)長(zhǎng)73粉砂巖、頁(yè)巖儲(chǔ)集空間則以有機(jī)質(zhì)孔、粒內(nèi)溶孔、晶間孔、裂縫孔隙為主，其中以有機(jī)質(zhì)孔最為發(fā)育，尤其在LLY區(qū)長(zhǎng)73儲(chǔ)集層中最為發(fā)育(見(jiàn)圖2e)，在CD區(qū)和QZ區(qū)長(zhǎng)71和長(zhǎng)72儲(chǔ)集層中和DG長(zhǎng)73儲(chǔ)集層中也有發(fā)育，但整體發(fā)育相對(duì)較差。有機(jī)質(zhì)孔隙是研究區(qū)頁(yè)巖油的主要儲(chǔ)集空間類型之一。黏土礦物顆粒內(nèi)孔和伊利石晶間粒內(nèi)孔(見(jiàn)圖2f)為主要的粒內(nèi)孔類型。微裂縫隙在頁(yè)巖內(nèi)部(見(jiàn)圖2g)和巖石力學(xué)性質(zhì)突變帶(砂泥巖轉(zhuǎn)換面)也常有發(fā)育(見(jiàn)圖2h)。

圖2 下寺灣油田長(zhǎng)7頁(yè)巖油儲(chǔ)集空間類型Fig.2 The reservoir space types of Chang 7 shale oil in Xiasiwan Oilfield

3.5 烴源巖特征

下寺灣油田長(zhǎng)7段烴源巖厚度、Ro和TOC等值線疊合圖如圖3所示。受印支運(yùn)動(dòng)影響， 晚三疊世在鄂爾多斯盆地形成了大型坳陷湖盆沉積環(huán)境，為烴源巖的形成提供了優(yōu)質(zhì)的沉積環(huán)境[20-24]。下寺灣油田位于盆地南部，長(zhǎng)7沉積期處于半深湖-深湖區(qū)域?，F(xiàn)有研究成果表明[22-26]，三疊系延長(zhǎng)組油藏油源主要來(lái)自延長(zhǎng)組長(zhǎng)7烴源巖。研究表明，研究區(qū)長(zhǎng)7段烴源巖不僅包含黑色頁(yè)巖和暗色泥巖，富含有機(jī)質(zhì)粉砂巖也是一種重要的烴源巖。烴源巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ型、Ⅱ1型和Ⅱ2型為主，具有有機(jī)質(zhì)含量高(TOC為2.14%～5.42%)、成熟度適中(Ro為0.66%～1.14%)、分布范圍廣、沉積厚度大(20～80 m)、埋藏深度適中(900～1700 m)等特點(diǎn)，為一套優(yōu)質(zhì)烴源巖，為延長(zhǎng)組油氣的富集成藏提供了豐富的油源[20-22]。

圖3 下寺灣油田長(zhǎng)7段烴源巖厚度、Ro和TOC等值線疊合圖Fig.3 The superimposed diagram of the source rock thickness， Ro and TOC in the Chang 7 member of Xiasiwan Oilfield

4 各類型頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)新突破

隨著近幾年致密油和頁(yè)巖油地質(zhì)理論認(rèn)識(shí)和精細(xì)勘探開(kāi)發(fā)各項(xiàng)攻關(guān)技術(shù)的不斷突破[5-7，9-11]，下寺灣油田三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段各類型頁(yè)巖油的勘探開(kāi)發(fā)均取得了一定的成效。

4.1 Ⅰ類頁(yè)巖油規(guī)模開(kāi)發(fā)取得重大突破

Ⅰ類頁(yè)巖油為多期疊置砂巖發(fā)育型，該類型頁(yè)巖油在下寺灣油田DG區(qū)(見(jiàn)圖4)開(kāi)展水平井加大規(guī)模體積壓裂攻關(guān)試驗(yàn)已取得重要突破，并實(shí)現(xiàn)了規(guī)模開(kāi)發(fā)。DG區(qū)礦場(chǎng)試驗(yàn)長(zhǎng)7頁(yè)巖油水平井13口，均采用體積壓裂工藝。其中3口長(zhǎng)71試驗(yàn)水平井累計(jì)產(chǎn)油1.2×104t，10口長(zhǎng)72試驗(yàn)水平井累計(jì)產(chǎn)油4.0×104t(見(jiàn)表3)。隨著頁(yè)巖油精細(xì)勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷提升，研究區(qū)長(zhǎng)7段Ⅰ類頁(yè)巖油展現(xiàn)出了巨大的開(kāi)發(fā)潛力。

圖4 下寺灣油田長(zhǎng)7段各類型頁(yè)巖油分布圖Fig.4 The distribution of various types of shale oil in Chang 7 member of Xiasiwan Oilfield

表3 下寺灣油田Ⅰ類頁(yè)巖油試驗(yàn)攻關(guān)區(qū)13口水平井產(chǎn)量數(shù)據(jù)表Table 3 Production data of 13 horizontal wells in pilot zone of type I shale oil in Xiasiwan Oilfield

4.2 Ⅱ，Ⅲ類頁(yè)巖油風(fēng)險(xiǎn)勘探均突破出油關(guān)

近幾年針對(duì)Ⅱ類和Ⅲ類型頁(yè)巖油，技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)采用了水平井和直井體積壓裂攻關(guān)試驗(yàn)， 均突破了出油關(guān)。2018年Ⅱ類型頁(yè)巖油在下寺灣油田QZ

區(qū)長(zhǎng)72小層Ⅱ類型頁(yè)巖油直井風(fēng)險(xiǎn)勘探中取得突破(見(jiàn)表4)，2019年在YC區(qū)長(zhǎng)72小層Ⅱ類型頁(yè)巖油、CD區(qū)長(zhǎng)72小層Ⅲ類型頁(yè)巖油水平井風(fēng)險(xiǎn)勘探中突破出油關(guān)(見(jiàn)表4)。Ⅱ類型和Ⅲ類型頁(yè)巖油在QZ區(qū)、CD區(qū)和YC區(qū)的突破，表明Ⅱ，Ⅲ類型頁(yè)巖油具有巨大的探勘開(kāi)發(fā)潛力，是頁(yè)巖油水平井風(fēng)險(xiǎn)勘探的主要目標(biāo)，可作為下一步頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)的潛力區(qū)。

表4 下寺灣油田Ⅱ，Ⅲ類頁(yè)巖油風(fēng)險(xiǎn)勘探成果Table 4 Risk exploration results of type II and III shale oil in Xiasiwan Oilfield

4.3 Ⅳ類頁(yè)巖油勘探取得階段性成果

對(duì)Ⅳ類型(純頁(yè)巖型)頁(yè)巖油進(jìn)行了水平井和直井體積壓裂攻關(guān)試驗(yàn)，在部分區(qū)域取得突破。其中純頁(yè)巖型頁(yè)巖油在下寺灣油田CD區(qū)X59井區(qū)直井體積壓裂試驗(yàn)突破出油關(guān)，試油日產(chǎn)液7.4 m3，日產(chǎn)油5.4 t。試驗(yàn)結(jié)果表明，Ⅳ類型頁(yè)巖油也具備了良好的勘探潛力。2019年在LLY區(qū)優(yōu)選長(zhǎng)73小層部署Ⅳ類型頁(yè)巖油水平井1口(GQ1井)進(jìn)行攻關(guān)試驗(yàn)。GQ1井水平段長(zhǎng)度為1 000.0 m，油層鉆遇率達(dá)100%，鉆遇泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥頁(yè)巖等多種巖性，含油級(jí)別均為油跡級(jí)，全烴均值10.0%～35.0%。開(kāi)展了巖性及含油性精細(xì)解釋后，制定了精細(xì)的壓裂試油方案，壓裂方案經(jīng)過(guò)多次論證后目前正在準(zhǔn)備壓裂試油，進(jìn)一步探索純頁(yè)巖型頁(yè)巖油水平井風(fēng)險(xiǎn)勘探開(kāi)發(fā)潛力。

5 結(jié)論

1)該文采用了賈承造等人在第八屆中國(guó)石油地質(zhì)年會(huì)報(bào)告中對(duì)于碎屑巖沉積體系廣義烴源巖的定義，即高總有機(jī)碳含量(TOC)粉砂巖和泥頁(yè)巖均為研究區(qū)主要烴源巖。在此基礎(chǔ)上采用了廣義頁(yè)巖油定義，將下寺灣油田中生界長(zhǎng)7段烴源巖發(fā)育層系內(nèi)致密細(xì)砂巖、粉砂巖和泥頁(yè)巖中的石油聚集統(tǒng)稱為頁(yè)巖油，并根據(jù)長(zhǎng)7段沉積微相特征、儲(chǔ)層巖性組合特征、單砂體厚度、儲(chǔ)層孔滲參數(shù)等因素，將研究區(qū)頁(yè)巖油細(xì)分為4種類型。通過(guò)對(duì)研究區(qū)烴源巖和頁(yè)巖油定義的重新厘定及頁(yè)巖油類型的進(jìn)一步細(xì)化，對(duì)下寺灣油田長(zhǎng)7頁(yè)巖油探勘開(kāi)發(fā)一體化和地質(zhì)工程一體化高效開(kāi)發(fā)指明了方向。

2)研究區(qū)長(zhǎng)7段可劃分出黑色頁(yè)巖、含粉砂質(zhì)紋層黑色頁(yè)巖、暗色泥巖、含粉砂質(zhì)紋層暗色泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖6種巖相。根據(jù)識(shí)別出的巖相類型及特征、巖性組合特征及測(cè)井響應(yīng)特征等，在研究區(qū)長(zhǎng)7段可識(shí)別出深湖泥沉積、半深湖泥沉積、濁流沉積、砂質(zhì)碎屑流-濁流沉積和砂質(zhì)碎屑流沉積5種沉積微相。儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型為粒間孔隙、粒內(nèi)孔隙、有機(jī)質(zhì)孔孔隙和裂縫孔隙并存，儲(chǔ)層整體較為致密，屬典型的頁(yè)巖油儲(chǔ)層特征。

3)近年來(lái)，對(duì)長(zhǎng)7段各類型頁(yè)巖油進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)，均取得了不同程度的突破。其中長(zhǎng)7段Ⅰ類頁(yè)巖油在DG區(qū)水平井規(guī)模勘探開(kāi)發(fā)取得突破；Ⅱ，Ⅲ類型頁(yè)巖油水平井和直井相結(jié)合的方式在QZ區(qū)、YC區(qū)和CD區(qū)開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)勘探技術(shù)攻關(guān)，均突破了出油關(guān)并展現(xiàn)出了巨大的勘探開(kāi)發(fā)潛力；Ⅳ類頁(yè)巖油在CD區(qū)直井突破出油關(guān)，在LLY區(qū)水平井勘探取得階段性成果。隨著精細(xì)勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷進(jìn)步和地質(zhì)理論認(rèn)識(shí)的不斷提升，研究區(qū)長(zhǎng)7段各類型頁(yè)巖油已成為下寺灣油田增儲(chǔ)穩(wěn)產(chǎn)的重要接替領(lǐng)域。