師 良，王香增，范柏江，呂 磊，李亞婷，楊 森 [.延安大學(xué) 石油工程與環(huán)境工程學(xué)院，陜西 延安，76000； .陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司，陜西 西安，70075]

針對(duì)沉積紋層的研究已經(jīng)有超過(guò)100年的歷史[1]。但是，絕大部分的紋層研究，其研究對(duì)象為泥頁(yè)巖紋層[2-3]。隨著頁(yè)巖油氣的開發(fā)，對(duì)頁(yè)巖中砂質(zhì)紋層的研究逐漸得到重視。Sutton認(rèn)為，砂質(zhì)紋層由于其物性明顯好于相鄰的頁(yè)/泥巖，因而為頁(yè)巖油氣提供了重要的儲(chǔ)集空間，同時(shí)為油氣運(yùn)移起到了輸導(dǎo)作用[4]。Lash認(rèn)為，砂質(zhì)紋層的存在增大了地層的脆性，一定程度上利于形成裂縫[5]。Rokosh認(rèn)為，砂質(zhì)紋層越發(fā)育其可壓裂性越好[6]。Broadhead發(fā)現(xiàn)，部分頁(yè)巖氣井的產(chǎn)能與砂質(zhì)紋層的發(fā)育程度呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系[7]。

2009年以來(lái)，針對(duì)延長(zhǎng)組頁(yè)巖油氣的勘探不斷深入，延長(zhǎng)組頁(yè)巖中的砂質(zhì)紋層也被揭示。程明等人采用分型法對(duì)延長(zhǎng)組砂質(zhì)紋層的發(fā)育情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，認(rèn)為砂質(zhì)紋層的累計(jì)層數(shù)與砂質(zhì)紋層的總厚度呈線性關(guān)系[8]。楊瀟等人基于實(shí)驗(yàn)測(cè)試，認(rèn)為砂質(zhì)紋層的發(fā)育有利于改善頁(yè)巖儲(chǔ)層的物性[9]。學(xué)者還針對(duì)砂質(zhì)紋層的成因進(jìn)行過(guò)探索。例如袁選俊等人基于沉積相帶的分布規(guī)律認(rèn)為，深湖相頁(yè)巖中的砂巖紋層可能為砂質(zhì)碎屑流沉積[10]。耳闖等人基于巖心沉積構(gòu)造識(shí)別認(rèn)為，在深湖相頁(yè)巖段，砂巖紋層為重力流沉積[11]。盡管開展了一系列相關(guān)工作，但針對(duì)砂質(zhì)紋層的研究還處于起步階段，該類紋層對(duì)油氣成藏過(guò)程的影響還不明確?；谏百|(zhì)紋層地質(zhì)特征的識(shí)別，擬從頁(yè)巖排烴特征、儲(chǔ)層物性特征、裂縫發(fā)育特征及油氣賦存特征方面開展剖析，揭示砂質(zhì)紋層對(duì)油氣成藏的影響。

1 地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地是中國(guó)第二大沉積盆地，盆地面積37×104km2。在鄂爾多斯盆地中南部地區(qū)，三疊系延長(zhǎng)組發(fā)育富含有機(jī)質(zhì)的深灰色及黑色泥巖、頁(yè)巖和油頁(yè)巖[12]。延長(zhǎng)組頁(yè)巖厚度大(平均厚度55 m)，有機(jī)碳含量高(平均有機(jī)碳含量達(dá)到3.5%)。該頁(yè)巖發(fā)育于深湖相沉積環(huán)境，平面分布穩(wěn)定，富含草莓狀黃鐵礦。由于經(jīng)歷多期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，頁(yè)巖現(xiàn)今埋藏深度較淺(埋藏深度大約800～1 500 m)。

2 砂質(zhì)紋層地質(zhì)特征

本文中的砂質(zhì)紋層是指在鄂爾多斯盆地中部地區(qū)(圖1)，延長(zhǎng)組深湖相泥/頁(yè)巖中發(fā)育的粉砂巖紋層或薄層，其厚度一般較小，多數(shù)在毫米級(jí)至厘米級(jí)變化，僅在局部地區(qū)可達(dá)到米級(jí)。

圖1 研究區(qū)沉積相展布(a)及地層柱狀圖(b)Fig.1 Map showing the depositional facies in the study area(a)and the stratigraphic column(b)

2.1 宏觀地質(zhì)特征

鄂爾多斯盆地中南部地區(qū)，中生界延長(zhǎng)組普遍發(fā)育砂質(zhì)紋層。圖2a為位于張家灘鎮(zhèn)附近的延長(zhǎng)組露頭(出露厚度約12 m)，地層近水平，小斷層發(fā)育。該露頭發(fā)育砂質(zhì)紋層共18層，砂質(zhì)紋層厚度變化在0.5～82.4 cm，累計(jì)厚度約444.2 cm。此處的砂質(zhì)紋層相對(duì)較厚，每層的算數(shù)平均厚度大約0.6 m。對(duì)YCYV1133井延長(zhǎng)組7段(長(zhǎng)7段)頁(yè)巖的巖心觀察表明，頁(yè)巖共發(fā)育砂質(zhì)紋層達(dá)到956層，累計(jì)厚度4.537 m，紋層在頁(yè)巖中出現(xiàn)的頻率為31.6 條/m(圖2b)。此外，砂質(zhì)紋層的頻率分布還呈現(xiàn)出不均勻分布的特點(diǎn)，在頁(yè)巖的中間段部位，砂質(zhì)紋層出現(xiàn)的頻率較高，砂質(zhì)紋層的厚度較??；而在頁(yè)巖的上段部位和下段部位，砂質(zhì)紋層出現(xiàn)的頻率相對(duì)較少，砂質(zhì)紋層的厚度較大甚至轉(zhuǎn)變?yōu)樯皫r層。

2.2 微觀地質(zhì)特征

采用普通電子顯微鏡進(jìn)行觀察，可見砂質(zhì)紋層的巖性為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥頁(yè)巖，其主要呈薄紋層、薄條帶及薄夾層的形式展布。砂質(zhì)紋層的鏡下厚度變化范圍大(圖3a—d，圖3c來(lái)自于文獻(xiàn)[13])。而全巖X-射線衍射(XRD)分析結(jié)果表明，泥頁(yè)巖、砂質(zhì)紋層/薄砂層之間的礦物組分存在較大的差異。YCYV1112井35個(gè)樣品中，泥頁(yè)巖的石英含量為26%～40%，平均含量31%；長(zhǎng)石含量為13%～32%，平均含量24%；粘土礦物含量為30%～53%，平均含量42%；砂質(zhì)紋層/薄砂層的石英含量為28%～47%，平均含量36%，長(zhǎng)石含量為23%～51%，平均含量35%；粘土礦物含量為25%～45%，平均含量27%(圖4)。

砂質(zhì)紋層中，碎屑顆粒之間的填隙物大致分為兩類，即成巖膠結(jié)物和同沉積或者后生的粘土礦物。同沉積粘土礦物因?yàn)槭艿捷^強(qiáng)的壓實(shí)作用往往具有不規(guī)則狀的包裹碎屑顆粒；而成巖膠結(jié)物往往以石英出現(xiàn)加大邊為特征。研究區(qū)的砂質(zhì)紋層樣品，多數(shù)具有不規(guī)則狀的包裹碎屑顆粒，而石英加大邊為特征的成巖膠結(jié)物較少，因而填隙物以同沉積或后生粘土礦物為主(圖3d)。一些紋層內(nèi)部，裂縫比較發(fā)育，有時(shí)出現(xiàn)瀝青質(zhì)充填現(xiàn)象(圖3e，f)。

3 砂質(zhì)紋層對(duì)油氣成藏的影響

3.1 改變了巖性接觸方式，利于烴類的排出

不同的巖性接觸方式或者不同的巖性組合直接影響烴源巖的排烴能力[14]。部分厚層烴源巖，盡管其生烴地化指標(biāo)較好，甚至出現(xiàn)滯排油氣的現(xiàn)象[15]。長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖是良好的烴源巖，在地史過(guò)程中生成了大量的油氣[16]。因此，采用巖石快速熱解儀對(duì)巖石中的游離烴(300 ℃下檢測(cè)的單位質(zhì)量巖石中的液態(tài)烴含量)進(jìn)行了分析。YCYV1112井1 350～1 470 m長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖發(fā)育。其中，1 426 m以淺發(fā)育一套厚層泥頁(yè)巖，1 426 m以深則廣泛發(fā)育砂質(zhì)紋層或者薄砂巖層(薄砂巖層最大厚度小于3 m)(圖5)。在1 426 m以淺的厚層泥頁(yè)巖層段，游離烴含量隨埋深的增大呈先增大后減小的趨勢(shì)。該趨勢(shì)表明，厚層泥頁(yè)巖中部的烴類難以排出；而在靠近巖性變化的部位，烴類的排出程度逐漸增強(qiáng)，由此使得殘留的游離烴量較少。從游離烴的相對(duì)含量上看，厚層泥頁(yè)巖中的游離烴含量相對(duì)較高；厚層泥頁(yè)巖上/下的砂質(zhì)紋層及薄砂巖中，游離烴含量相對(duì)較低(圖5)。由此可見，厚層泥頁(yè)巖排出的烴量相對(duì)少，排烴效率較低。

1 426 m以深的層段其游離烴含量變化不大。從游離烴的相對(duì)含量上看，無(wú)論是泥頁(yè)巖層段，還是砂質(zhì)紋層及薄砂巖層，它們游離烴含量大致相當(dāng)。在埋深1 450 m附近的兩個(gè)粉砂巖樣品(分別為2.3 mg/g和4.9mg/g)，其游離烴含量與鄰近頁(yè)巖的游離烴含量幾乎一致(圖5)。由于粉砂巖不能生成油氣，其中賦存的油氣只可能來(lái)自于鄰近的頁(yè)巖。由此可見，在砂質(zhì)紋層或者薄砂巖層與泥頁(yè)巖交互發(fā)育的部位，油氣更容易排出烴源巖。

圖3 鄂爾多斯盆地中南部延長(zhǎng)組砂質(zhì)紋層微觀地質(zhì)特征Fig.3 Microscopic geology of sandy laminae in the Yanchang Formation,central and southern Ordos Basina.頁(yè)巖與砂質(zhì)紋層交互發(fā)育，YCCY1138井, 上部埋深1 253.6～1 253.9 m，下部埋深1 255.0～1 255.3 m； b.砂質(zhì)紋層，YCYV1112井，埋深1 475.6 m；c.鑄體薄片，其中暗層指示粘土礦物含量高，亮層指示碎屑礦物含量高，YCYV1120井，埋深1 516.8 m，正交偏光； d.巖石薄片,YCYV1112井，埋深1 357.96 m，單偏光；e.鑄體薄片，其中發(fā)育微裂縫，YCYV1113井，埋深2487.3m，單偏光；f.熒光薄片，其中的裂縫充填瀝 青，YCCY1220井, 埋深1 117.5 m

圖4 鄂爾多斯盆地中南部延長(zhǎng)組泥頁(yè)巖與砂質(zhì)紋層/薄砂層礦物組成對(duì)比Fig.4 Mineral composition comparison between silty shale and sandy laminae/thin sandy layer in the Yanchang Formation,central and southern Ordos Basin

3.2 基于儲(chǔ)集類型，改善了儲(chǔ)層物性

微觀鏡下觀察可見，泥頁(yè)巖與砂質(zhì)紋層均可發(fā)育粒間孔、粒內(nèi)孔和有機(jī)質(zhì)孔等孔隙類型(圖6)。但是在發(fā)育程度及連通性上具有一定差別。由于石英、長(zhǎng)石等碎屑顆粒的含量相對(duì)較高，粒徑較大，砂質(zhì)紋層中的粒間孔和粒內(nèi)孔發(fā)育程度比較強(qiáng)。與泥頁(yè)巖相比，孔隙直徑更大，孔隙的連通性也較好。泥頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)含量更高，其有機(jī)質(zhì)孔的發(fā)育程度較好，可以呈片狀發(fā)育，而砂質(zhì)紋層中的有機(jī)質(zhì)孔呈“孤立”狀態(tài)更加明顯。但是，在部分地區(qū)，泥頁(yè)巖基本不發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔，這可能與有機(jī)質(zhì)的熱演化程度有關(guān)。熱演化程度低，有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育程度越差[17]。此外，有機(jī)質(zhì)孔的發(fā)育程度可能還與有機(jī)質(zhì)類型相關(guān)，陸相沉積往往由于非均質(zhì)性強(qiáng)，有機(jī)相變化快，有機(jī)質(zhì)類型多變，直接影響了有機(jī)質(zhì)孔的發(fā)育[16]。

圖5 鄂爾多斯盆地中南部YCYV1113井延長(zhǎng)組游離烴含量隨埋深的變化Fig.5 Plot of free hydrocarbon content vs.burial depth from the Yanchang Formation in Well YCYV1113,central and southern Ordos Basin

圖6 鄂爾多斯盆地中南部延長(zhǎng)組砂質(zhì)紋層與泥頁(yè)巖的孔隙類型對(duì)比Fig.6 Comparison of pores developed in sandy laminae and shale in the Yanchang Formation,central and southern Ordos Basina. YCYV1133井，長(zhǎng)7段，埋深1 340 m，粘土礦物間孔隙，SEM；b. YCYV1112井，長(zhǎng)7段，埋深1 397.66 m，粒間溶蝕孔中被自生石英充填，SEM；c. YCYV1133井，長(zhǎng)7段，埋深1 341 m，有機(jī)質(zhì)及有機(jī)質(zhì)孔，SEM；d. YCYV1112井，長(zhǎng)8段，埋深1 414 m，粘土礦物板間孔，SEM；e. YCYV1112井，長(zhǎng) 8段，埋深1 414 m，粒內(nèi)溶蝕孔，SEM；f. YCYV1112井，長(zhǎng)9段，埋深1 504.98 m，混雜于粘土間的有機(jī)質(zhì)孔，SEM(a—c為砂質(zhì)紋層,d—f為泥頁(yè)巖)

利用氮?dú)獾葴匚角€可以獲得巖石的比表面積和總孔隙體積；基于等溫解吸曲線，將DFT法和BJH法相結(jié)合還可計(jì)算微孔的孔徑分布，理論上可以獲得0.35～300 nm的孔徑分布[14]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，砂質(zhì)紋層的孔徑范圍主要分布在10～50 nm；泥頁(yè)巖的孔徑范圍主要分布在5～20 nm。就微孔而言，砂質(zhì)紋層的孔徑范圍明顯較大。這主要是由于砂質(zhì)紋層的石英、長(zhǎng)石等脆性礦物含量較高，抗機(jī)械壓實(shí)作用較強(qiáng)，有利于孔隙的保存[18]。石英、長(zhǎng)石、碳酸鹽礦物的溶蝕作用，還能間接有利于孔隙的發(fā)育，從而增大孔隙度(圖6b)。

研究區(qū)頁(yè)巖致密且非均質(zhì)性強(qiáng)，測(cè)量?jī)?chǔ)層滲透率仍具有不確定性。但理論上，砂質(zhì)紋層的脆性礦物含量高，造縫能力強(qiáng)，孔隙相對(duì)發(fā)育，其滲透率必然相對(duì)較高，這在北美Bossier頁(yè)巖的開發(fā)實(shí)踐中得到了證實(shí)[17]。前人對(duì)延長(zhǎng)組頁(yè)巖的相關(guān)分析測(cè)試也證實(shí)了該結(jié)論，頁(yè)巖中，砂質(zhì)紋層越發(fā)育，砂質(zhì)含量越高，孔隙度就越大，滲透率往往越大(表1)[9]。

3.3 改變力學(xué)性質(zhì)，產(chǎn)生裂縫

不同的巖性具有不同的力學(xué)性質(zhì)，砂質(zhì)紋層的出現(xiàn)使得局部區(qū)域的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，直接影響了裂縫的發(fā)育程度。研究區(qū)經(jīng)歷了燕山運(yùn)動(dòng)、喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)等多期次的構(gòu)造活動(dòng)[19]，因而構(gòu)造張裂縫廣泛發(fā)育(圖7a,b)。但是，砂質(zhì)紋層的裂隙特征與泥頁(yè)巖的裂隙特征存在巨大差異。砂質(zhì)紋層中的裂隙進(jìn)入泥頁(yè)巖后會(huì)發(fā)生擴(kuò)散或折射，使得泥頁(yè)巖裂隙密度增大(圖7c,d)。值得注意的是，由于出露地表，野外觀察到的該類現(xiàn)象還可能由風(fēng)化作用導(dǎo)致。但是，與厚層純頁(yè)巖比較而言，巖性交互發(fā)育部位的巖石其抗風(fēng)化能力相對(duì)較強(qiáng)，裂縫發(fā)育雛形基本可見(圖7c,d)。

表1 鄂爾多斯盆地中南部延長(zhǎng)組泥頁(yè)巖物性特征(脈沖衰減法測(cè)試結(jié)果)[9]Table 1 Physical properties of silty shale(results from the pulse-decay test)in the Yanchang Formation,central and southern Ordos Basin[9]

圖7 鄂爾多斯盆地東南部延長(zhǎng)組野外構(gòu)造裂縫Fig.7 Outcrop tectonic fractures of the Yanchang Formation,eastern and southern Ordos Basina,b,c.延長(zhǎng)縣張家灘中心小學(xué)剖面；d.宜川縣安家莊剖面

砂質(zhì)紋層一般發(fā)育于較強(qiáng)水動(dòng)力沉積背景，泥頁(yè)巖一般發(fā)育于較弱水動(dòng)力沉積背景，兩者間的頁(yè)理面為力學(xué)性質(zhì)的薄弱界面，極易出現(xiàn)剝離而形成裂縫[20]。因此，砂質(zhì)紋層的存在還直接導(dǎo)致了層間頁(yè)理縫的發(fā)育。頁(yè)理縫基本上沿紋層的方向展布，部分頁(yè)理縫由于充填瀝青而具有熒光顯示(圖2f)，這表明油氣組分在砂質(zhì)紋層中發(fā)生了初次運(yùn)移。此外，頁(yè)理縫的延伸距離大多較遠(yuǎn)，該類裂縫一般具有較強(qiáng)的滲流能力。在局部區(qū)域，頁(yè)理縫還會(huì)構(gòu)成“網(wǎng)狀”裂縫網(wǎng)絡(luò)。這有可能是巖性非均質(zhì)性太強(qiáng)導(dǎo)致的。砂質(zhì)紋層的出現(xiàn)改變了應(yīng)力的均一分布，裂縫在不均衡應(yīng)力的控制下發(fā)生交錯(cuò)而形成“網(wǎng)狀”裂縫網(wǎng)絡(luò)(圖7a,b)。由于裂縫既可以作為油氣的運(yùn)移通道，也可以作為油氣賦存的場(chǎng)所，裂縫的分布極有可能改變油氣的運(yùn)移路徑和空間分布。

3.4 基于儲(chǔ)集類型，改變了油氣賦存類型

烴類氣體在儲(chǔ)層中存在3種賦存狀態(tài)，即吸附態(tài)、游離態(tài)和溶解態(tài)(包括油溶態(tài)和水溶態(tài))。吸附態(tài)氣體主要由范德華力作用而吸附在有機(jī)質(zhì)、干酪根及粘土礦物的表面。游離態(tài)氣體以自由流動(dòng)狀態(tài)存在于孔隙與裂隙中。溶解態(tài)氣體呈溶解狀態(tài)溶解于液態(tài)油和液態(tài)水中。延長(zhǎng)組頁(yè)巖源巖地化指標(biāo)好(干酪根為Ⅱ型、平均總有機(jī)碳含量3.5%，粘土礦物達(dá)到42%)，吸附能力強(qiáng)。由圖8可見，6個(gè)樣品在地層壓力條件下(對(duì)應(yīng)壓力大約5 MPa)的平均吸附氣量大約為2.5 m3/t頁(yè)巖(圖8)。由于富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的層狀吸附作用，吸附態(tài)氣體極易充滿頁(yè)巖中的微小孔縫空間。因此，在頁(yè)巖內(nèi)部中，以吸附態(tài)賦存的氣體占據(jù)很大的比例。

砂質(zhì)紋層由于其礦物組分以脆性礦物為主，對(duì)氣體的吸附能力極弱，但其相對(duì)較大的孔縫空間為油氣提供了場(chǎng)所。YCYV1112井的紋層樣品，平均含油飽和度達(dá)到43%，平均含水飽和度達(dá)到28%，而平均含氣飽和度則為29%(可視為游離氣)(表2)。氣體可以溶解于原油和水中，其計(jì)算公式如下：

圖8 鄂爾多斯盆地中南部YCYV1112井長(zhǎng)7段頁(yè)巖樣品等溫吸附試驗(yàn)結(jié)果Fig.8 Isothermal adsorption experiment result of sampled shales from the Chang 7 Member in Well YCYV1112,central and southern Ordos Basin

G溶解氣=G油溶氣+G水溶氣

(1)

(2)

(3)

式中：G溶解氣為溶解氣含氣量，m3/t；G油溶氣為油溶氣含氣量，m3/t；G水溶氣為水溶氣含氣量，m3/t；Rwg為氣體在水中溶解度，m3/m3；Rog為氣體在油中溶解度，m3/m3；ρ頁(yè)為頁(yè)巖密度，g/cm3；So為含油飽和度，%；Sw為含水飽和度，%；Φ為總孔隙度，%。

對(duì)上述樣品的計(jì)算結(jié)果表明，溶解氣平均含量為0.57 m3/t頁(yè)巖。游離氣平均含量為1.00 m3/t頁(yè)巖。由此可見，砂質(zhì)紋層的存在，使得更多的頁(yè)巖氣可以以溶解態(tài)和游離態(tài)的方式賦存。

4 砂質(zhì)紋層的分布與油氣勘探開發(fā)的關(guān)系

在深湖相沉積體系，由于距離物源較遠(yuǎn)，其中沉積的頁(yè)巖厚度大、有機(jī)質(zhì)含量高，因而往往具有極高的生烴潛力。由于該區(qū)砂質(zhì)紋層的發(fā)育程度較弱，頁(yè)巖中的油氣難易排出，油氣大量賦存于頁(yè)巖中(圖5)。在半深湖相沉積體系，距離物源相對(duì)較近，其中沉積的頁(yè)巖厚度減薄、砂質(zhì)紋層的發(fā)育程度增強(qiáng)。頁(yè)巖與砂質(zhì)紋層的有效組合導(dǎo)致大量油氣運(yùn)移至砂質(zhì)紋層中(圖5)。因此，對(duì)于頁(yè)巖油氣而言，富含砂質(zhì)紋層的頁(yè)巖與厚層純頁(yè)巖都可能成為有利的勘探開發(fā)目標(biāo)，深湖相厚層頁(yè)巖甚至可能是最為有利的勘探開發(fā)目標(biāo)。

表2 鄂爾多斯盆地中南部YCYV1112井6個(gè)長(zhǎng)7段頁(yè)巖樣品溶解氣對(duì)比Table 2 Comparison of dissolved gas of 6 shale samples from the Chang 7 Member in Well YCYV1112,central and southern Ordos Basin

注：根據(jù)研究區(qū)經(jīng)驗(yàn)值，天然氣在油和水中的溶解度分別取0.4和0.04。

表3 鄂爾多斯盆地中南部延長(zhǎng)組YCCY1112井與YCYV1145井開發(fā)情況對(duì)比Table 3 Comparison of production parameters between the Yanchang Formation in Well YCCY1112and Well YCYV1145,central and southern Ordos Basin

注：此處的產(chǎn)量數(shù)據(jù)采用相關(guān)關(guān)系來(lái)進(jìn)行對(duì)比。

圖9 鄂爾多斯盆地中南部長(zhǎng)7段頁(yè)巖鏡質(zhì)體反射率分布Fig.9 The vitrinite reflectance distribution of shale in the Chang 7 Member,central and southern Ordos Basin

然而，當(dāng)前數(shù)十口探井的勘探經(jīng)驗(yàn)表明，深湖相厚層頁(yè)巖的勘探結(jié)果并不理想。以研究區(qū)兩口井為例，YCYV1145井巖性以厚層頁(yè)巖為主，砂質(zhì)紋層不發(fā)育；而YCCY1112井巖性仍以頁(yè)巖為主，但砂質(zhì)紋層較多。兩口探井以水力壓裂方式進(jìn)行作業(yè)，盡管YCCY1112井的壓裂段總長(zhǎng)度只有9 m(壓裂段總長(zhǎng)度僅為YCYV1145的56%)，其日平均產(chǎn)油量和產(chǎn)氣量卻分別是YCYV1145井的2.5倍和1.02倍(表3)。由此可以看出，發(fā)育砂質(zhì)紋層的探井顯示出較好的頁(yè)巖油氣開發(fā)潛力。

從研究區(qū)的地質(zhì)背景進(jìn)行分析，對(duì)于深湖相厚層頁(yè)巖的開發(fā)，主要存在3方面的制約因素。第一，延長(zhǎng)組頁(yè)巖的滲透性極差、壓力異常低(地層壓力與靜水壓力的比值僅為0.5～0.7)[16]，這導(dǎo)致壓裂液的返排速度慢、對(duì)儲(chǔ)層容易造成污染。同時(shí)，壓裂過(guò)程中以及壓裂后，容易發(fā)生壓裂縫重新閉合的問(wèn)題。第二，研究區(qū)頁(yè)巖熱演化程度低，尚處于生油窗階段(圖9)，地層中不僅含有石油和天然氣，還有大量的地層水。在壓裂液返排過(guò)程中，由于地層水的存在，往往出現(xiàn)無(wú)法將液體排盡的情況(因此無(wú)法獲得表3中的返排率)，這直接妨害了油氣在頁(yè)巖層中的有效滲流，使得頁(yè)巖油氣的開發(fā)效果較差。第三，地層溫度低(50～60 ℃)[12]。頁(yè)巖中的吸附氣在較高溫度條件下容易解析，而在該溫度條件下的氣體解析非常困難，導(dǎo)致無(wú)法獲得高產(chǎn)的解析氣。此外，由于厚層頁(yè)巖的粘土礦物含量高，在開發(fā)過(guò)程中還面臨井壁穩(wěn)定性差，井眼軌跡控制難度大、大型裂縫網(wǎng)絡(luò)難以形成等工程技術(shù)上的問(wèn)題。

因此，對(duì)于鄂爾多斯盆地中南部地區(qū)的頁(yè)巖油氣，當(dāng)前的有效開發(fā)目標(biāo)是砂質(zhì)紋層較多的頁(yè)巖。深湖相厚層頁(yè)巖由于殘留大量的油氣，因而具備廣闊的勘探開發(fā)前景。但是，由于受到特殊地質(zhì)條件的限制，現(xiàn)有的工程技術(shù)尚不能對(duì)其進(jìn)行有效開發(fā)。未來(lái)某個(gè)時(shí)期，只有攻克了面臨的工程技術(shù)難題之后，深湖相厚層頁(yè)巖才能成為有效的勘探開發(fā)目標(biāo)。

5 結(jié)論

1) 延長(zhǎng)組深湖相頁(yè)巖中廣泛發(fā)育砂質(zhì)紋層。砂質(zhì)紋層的巖性涵蓋粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥頁(yè)巖，紋層主要呈薄紋層、薄條帶及薄夾層的形式出現(xiàn)。

2) 砂質(zhì)紋層的存在，改變了巖性的接觸方式，往往越有利于排烴。砂質(zhì)紋層的存在，有利于孔隙的發(fā)育，改善了儲(chǔ)層物性。砂質(zhì)紋層的存在，改變了巖石的力學(xué)性質(zhì)，使得裂縫展布規(guī)律得以改變。砂質(zhì)紋層的存在，為溶解氣和游離氣的賦存提供了更多的賦存空間。

3) 鄂爾多斯盆地中南部地區(qū)，富含砂質(zhì)紋層的頁(yè)巖是現(xiàn)今的油氣勘探開發(fā)目標(biāo)；深湖相厚層頁(yè)巖盡管油氣潛力巨大，但現(xiàn)有的工程技術(shù)尚不能進(jìn)行有效開發(fā)，是未來(lái)的勘探開發(fā)目標(biāo)。

致謝：感謝陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))為本文提供的部分基礎(chǔ)照片、感謝梁全勝博士對(duì)本文的寫作支持。

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