葸克來(lái)，李克，操應(yīng)長(zhǎng),2，林敉若，牛小兵，朱如凱， 魏心卓，尤源，梁曉偉, 馮勝斌

（1. 中國(guó)石油大學(xué)（華東）深層油氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266580；2. 海洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與探測(cè)技術(shù)功能 實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266071；3. 中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司，西安 710021；4. 中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083）

0 引言

頁(yè)巖油是指賦存于富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層系中的石油，其中包括單層厚度小于5 m，累計(jì)厚度占頁(yè)巖層系總厚度比小于30%的陸源碎屑巖、碳酸鹽巖及火山碎屑巖等薄夾層[1]。中國(guó)陸相頁(yè)巖油資源潛力巨大，是未來(lái)油氣儲(chǔ)量、產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)大規(guī)模增長(zhǎng)的重大領(lǐng)域[1-3]。近年來(lái)，有學(xué)者已針對(duì)不同地區(qū)頁(yè)巖油的地質(zhì)特征與形成機(jī)制開(kāi)展了大量有益探索[4-6]，主要集中于頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)富集與生烴演化，儲(chǔ)集層發(fā)育機(jī)理，石油運(yùn)聚過(guò)程以及“甜點(diǎn)”評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)等方面。陸相頁(yè)巖油具有“源儲(chǔ)一體”的特征，儲(chǔ)集層粒度細(xì)、組構(gòu)變化頻繁、巖相類型多、非均質(zhì)性強(qiáng)，頁(yè)巖頁(yè)理、砂質(zhì)紋層和顯微紋層發(fā)育程度直接影響頁(yè)巖油儲(chǔ)集層的有效性[1,7-8]，因此，開(kāi)展富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖紋層組合特征精細(xì)研究，明確不同紋層的巖石組分與儲(chǔ)集空間等特征，對(duì)深化頁(yè)巖油富集規(guī)律認(rèn)識(shí)具有極其重要的作用。鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)73亞段富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖紋層類型多樣、組合方式復(fù)雜，頁(yè)巖紋層是控制頁(yè)巖油儲(chǔ)集層發(fā)育、石油運(yùn)聚和“甜點(diǎn)”分布等的主要因素[6,9-10]，但目前對(duì)頁(yè)巖紋層組合約束下原油富集規(guī)律的研究尚比較薄弱。因此，開(kāi)展富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖紋層類型及組合特征的研究，明確該類頁(yè)巖層系中的原油富集模式，不僅對(duì)研究區(qū)頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)具有重要指導(dǎo)意義，而且對(duì)陸相頁(yè)巖油地質(zhì)理論和技術(shù)發(fā)展具有重要補(bǔ)充作用。

1 地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地由晉西撓褶帶、西緣沖斷帶、渭北隆起、北部伊盟隆起以及天環(huán)坳陷和伊陜斜坡等6 個(gè)構(gòu)造單元組成（見(jiàn)圖1a）。晚三疊世延長(zhǎng)組沉積期，受印支運(yùn)動(dòng)的影響，盆地形成面積大、水域?qū)挼拇笮蛢?nèi)陸坳陷湖盆，期間沉積了一套以湖泊—河流相沉積為主的陸源碎屑巖系，自上而下可劃分為10 段[9]，其中長(zhǎng)7 段沉積時(shí)期為最大湖泛期，浮游生物大量生長(zhǎng)，發(fā)育大規(guī)模的湖相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖與三角洲—重力流沉積砂體[8,10-11]。延長(zhǎng)組長(zhǎng)7 段自上而下可以分為長(zhǎng)71，長(zhǎng)72和長(zhǎng)73共3 個(gè)亞段，長(zhǎng)73亞段為湖盆鼎盛時(shí)期，湖盆邊緣發(fā)育三角洲沉積砂體（見(jiàn)圖1b），而大面積的半深湖—深湖區(qū)以厚層富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖為主，夾薄層深水重力流沉積砂層（見(jiàn)圖1b、圖1c）。平面上，長(zhǎng)73亞段富 有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖呈大面積、廣覆式分布，西南部砂質(zhì)薄夾層主要為洪水型深水重力流沉積，而東北部主要發(fā)育滑塌型深水重力流沉積（見(jiàn)圖1b）；縱向上，該套地層埋深主要為1 500～3 000 m，厚28～42 m，平均厚度為33.54 m，分布穩(wěn)定[9-10]，是鄂爾多斯盆地主力烴源巖層[5]，同時(shí)也是凝灰?guī)r最為發(fā)育的層段[12]。整體上，長(zhǎng)7 段頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ—Ⅱ1型為主，有機(jī)碳含量高，分布范圍為8%～16%，平均值為13.81%，鏡質(zhì)體反射率（Ro）值主要為0.9%～1.2%，處于生油高峰階段，預(yù)示著較大的頁(yè)巖油勘探前景[5,9]，成為鄂爾多斯盆地頁(yè)巖油勘探的重點(diǎn)目標(biāo)層系。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置、沉積相平面分布與地層發(fā)育特征

2 實(shí)驗(yàn)樣品與研究方法

樣品來(lái)源于鄂爾多斯盆地27 口鉆井巖心中的頁(yè)巖和砂巖薄夾層，基本覆蓋了長(zhǎng)73亞段頁(yè)巖層系分布區(qū)。首先，對(duì)樣品進(jìn)行巖石薄片鑒定、X 衍射分析和X 射線熒光元素分析，確定礦物成分及元素含量，并對(duì)頁(yè)巖進(jìn)行有機(jī)碳含量分析，確定富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖分布特征。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用自動(dòng)礦物參數(shù)定量系統(tǒng)、高分辨率激光拉曼光譜儀及顯微紅外光譜儀等設(shè)備，以微區(qū)原位分析為主要手段，開(kāi)展頁(yè)巖紋層類型與組合、礦物含量與分布、頁(yè)巖油賦存與成熟度等研究，明確富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖紋層組合特征，建立鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)73亞段頁(yè)巖油富集模式。

自動(dòng)礦物參數(shù)定量系統(tǒng)（AMICS）是指將ZEISS場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡、Bruker 高分辨率能譜儀和AMICS 分析軟件相結(jié)合，開(kāi)展大面積、全礦物、高分辨率的定量礦物自動(dòng)分析。將巖石樣品拋光處理或磨制成薄 片，放置于掃描電鏡中，利用高分辨率能譜儀進(jìn)行礦物識(shí)別，采用AMICS 分析軟件區(qū)分礦物邊界，掃描分辨率可高達(dá)20 nm，精確細(xì)化出若干個(gè)區(qū)域進(jìn)行分析，定量獲取巖石中礦物類型、含量及其平面分布特征。 頁(yè)巖油賦存特征與成熟度研究主要采用 Nicole- tiN10MX 顯微紅外光譜儀和LabRAM HR Evolution 高分辨率激光拉曼光譜儀。在紅外光譜測(cè)試中，利用配備紅外光譜的顯微鏡找到目標(biāo)視域，針對(duì)有機(jī)質(zhì)和原油分別開(kāi)展原位紅外光譜測(cè)試；采用反射與透射兩種模式進(jìn)行樣品全波數(shù)紅外光譜測(cè)試，有效消除玻璃板可吸收部分紅外信號(hào)對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，反射模式的有效波數(shù)范圍為400～2 000 cm-1，透射模式的有效波數(shù)范圍為2 000～4 000 cm-1。激光拉曼光譜測(cè)試中，激發(fā)波長(zhǎng)為325 nm，光柵1 800 刻線，采用50 倍觀測(cè)物鏡，分析微區(qū)約為2 μm，曝光時(shí)間40 s；利用硅片作拉曼儀的波數(shù)標(biāo)定，掃描波數(shù)范圍150～4 000 cm-1。

3 頁(yè)巖層系巖性組合特征

鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)73亞段在垂向上以厚層泥頁(yè)巖夾薄層砂巖或粉砂巖為主（見(jiàn)圖2）。厚層泥頁(yè)巖呈現(xiàn)出兩類差異性明顯的頁(yè)理特征（見(jiàn)圖2），第1 類頁(yè)巖（如寧70 井）中灰白色火山凝灰質(zhì)條帶富集，礦物組分中黃鐵礦含量高，黏土礦物總量低，伊利石為主要的黏土礦物類型，其次為伊蒙混層（見(jiàn)圖2a）；第2 類頁(yè)巖（如蔡30 井）以黑色平行紋層為主，見(jiàn)少量斷續(xù)分布的灰白色火山凝灰質(zhì)條帶，礦物組分中黏土礦物總量高，而黃鐵礦含量相對(duì)較低，伊蒙混層為主要的黏土礦物類型，其次為伊利石（見(jiàn)圖2b）。兩類頁(yè)巖中石英和長(zhǎng)石的總含量相近，第2 類頁(yè)巖石英含量相對(duì)較高，而長(zhǎng)石含量相對(duì)較低（見(jiàn)圖2a、圖2b）。根據(jù)熒光光譜元素分析，第1 類頁(yè)巖中Fe、S 等主量元素與Tb、Gd、Eu、As、Co、V、P、Mo 等微量元素的含量明顯高于第2 類頁(yè)巖，而主量元素Si、Al 與微量元素Ti 在第2 類頁(yè)巖中的含量明顯高于第1 類頁(yè)巖（見(jiàn)圖2a、圖2b）。鏡下薄片觀察顯示，第1 類頁(yè)巖中可見(jiàn)明顯的尖棱角狀長(zhǎng)石、石英晶屑和長(zhǎng)條狀的長(zhǎng)石晶屑（見(jiàn)圖2a），第2 類頁(yè)巖中除了部分被磨圓的碎屑顆粒之外，也可見(jiàn)尖棱角狀石英和長(zhǎng)石晶屑（見(jiàn)圖2b），說(shuō)明長(zhǎng)73亞段頁(yè)巖中富含火山凝灰質(zhì)。鏡下特征、礦物組分與元素分析結(jié)果對(duì)比表明，第1 類頁(yè)巖沉積紋層主要來(lái)源于火山凝灰質(zhì)直接沉降于湖盆，形成了富凝灰質(zhì)紋層；而第2 類頁(yè)巖沉積過(guò)程火山凝灰質(zhì)受陸源搬運(yùn)過(guò)程的影響，在一定程度上受到了陸源物質(zhì)的影響[8,11-12]。另外，鄂爾多斯盆地長(zhǎng)73亞段富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖中Al2O3與TiO2含量之比平均值為24.0，與研究區(qū)延長(zhǎng)組沉積期火山沉積物Al2O3與TiO2含量之比平均值26.5 較為接近，而與典型陸源沉積的泥頁(yè)巖中Al2O3與TiO2含量之比平均值18.9 相差較大[13-15]，也反映了長(zhǎng)73亞段頁(yè)巖中火山凝灰物質(zhì)富集的特征。對(duì)于砂質(zhì)薄夾層而言，第1 類富火山凝灰質(zhì)條帶頁(yè)巖層系中，砂巖巖心普遍飽含油（見(jiàn)圖2a），而第2 類黑色頁(yè)巖層系中，砂巖的含油性差，普遍表現(xiàn)為油跡特征（見(jiàn)圖2b）。

4 頁(yè)巖紋層類型及其組合特征

4.1 頁(yè)巖紋層類型與特征

4.1.1 富凝灰質(zhì)紋層

該紋層單偏光下為淺褐色，以火山凝灰物質(zhì)為主，

圖2 鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)73 亞段頁(yè)巖層系巖性組合與頁(yè)巖礦物組分及元素組成特征（N—樣品數(shù)）

近水平層狀分布，含斷續(xù)狀有機(jī)質(zhì)條帶和分散狀有機(jī)質(zhì)碎片，單個(gè)紋層厚度主要分布于100～500 μm，尖棱角狀火山玻屑和晶屑分布于紋層中（見(jiàn)圖3a）。AMICS全礦物分析顯示，富凝灰質(zhì)紋層主要為伊利石成分，含量高達(dá)80%，在火山凝灰質(zhì)與條帶狀有機(jī)質(zhì)或分散狀有機(jī)質(zhì)接觸的位置普遍發(fā)育自生黃鐵礦（見(jiàn)圖3b）；其次含有少量的鈉長(zhǎng)石、鐵白云石、石英和云母等礦物，有機(jī)質(zhì)含量（此處指有機(jī)質(zhì)在平面上的面積比例，下同）約為6%（見(jiàn)圖3b、圖3c）。

4.1.2 富有機(jī)質(zhì)紋層

該紋層在單偏光下為黑褐色，有機(jī)質(zhì)含量高，并呈連續(xù)水平層狀分布，含斷續(xù)狀的火山凝灰質(zhì)透鏡體團(tuán)塊，單個(gè)紋層厚度主要分布于300～1 000 μm（見(jiàn)圖3d）。AMICS 全礦物分析顯示，富有機(jī)質(zhì)紋層的礦物成分主要為伊利石，含量大于50%，有機(jī)質(zhì)與透鏡狀凝灰質(zhì)團(tuán)塊接觸的位置發(fā)育大量的自生石英，紋層中普遍分布粒狀自生黃鐵礦（見(jiàn)圖3e）；其次含有少量的鈉長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、磷灰石、白云石及白云母等礦物類型；有機(jī)質(zhì)含量約為12%（見(jiàn)圖3e、圖3f）。

4.1.3 粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層

該紋層在單偏光下顏色淺，呈粉砂級(jí)碎屑結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)少量分散狀分布的有機(jī)質(zhì)碎片，顆粒整體上分選中等—好，磨圓棱角—次棱角狀，與火山物質(zhì)來(lái)源有關(guān)；壓實(shí)作用強(qiáng)，顆粒緊密接觸，單個(gè)紋層厚度主要分布于500～1 000 μm（見(jiàn)圖3g）。AMICS 全礦物分析顯示，該紋層中顆粒主要為鉀長(zhǎng)石，含量高達(dá)70%，其次為石英和鈉長(zhǎng)石（見(jiàn)圖3h、圖3i），故稱為粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層。另外，該紋層中含有少量的云母碎屑及 黃鐵礦、白云石及磷灰石等自生礦物（見(jiàn)圖3h、圖3i）。

4.1.4 黏土紋層

該紋層在單偏光下呈深褐色，為泥質(zhì)碎屑結(jié)構(gòu)，主要由黏土礦物和少量的極細(xì)粉砂組成，石英、長(zhǎng)石等碎屑顆粒磨圓常為次圓狀—圓狀（見(jiàn)圖3j）。AMICS全礦物分析顯示，黏土紋層主要為伊利石，含量高達(dá)80%，其次為石英和鉀長(zhǎng)石，含有極少量的黃鐵礦和白云母等礦物，有機(jī)質(zhì)含量極低（見(jiàn)圖3k、圖3l）。

4.2 頁(yè)巖紋層組合特征

4.2.1 塊狀泥巖

塊狀泥巖主要含黏土礦物與少量的細(xì)粉砂—極細(xì)粉砂，為泥質(zhì)碎屑結(jié)構(gòu)，整體分選較差，壓實(shí)作用較強(qiáng)（見(jiàn)圖4a）。少量有機(jī)質(zhì)以零星分散狀分布于泥巖中（見(jiàn)圖4a），有機(jī)碳含量低，生油能力差，并且儲(chǔ)集空間不發(fā)育，儲(chǔ)集性能差。

4.2.2 “富有機(jī)質(zhì)+粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖

該類頁(yè)巖顏色深、有機(jī)碳測(cè)試值高，平均有機(jī)碳含量為23.12%，富有機(jī)質(zhì)紋層與粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層規(guī)律性頻繁互層，粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層底部可見(jiàn)微弱的沖刷痕跡，富有機(jī)質(zhì)紋層中見(jiàn)透鏡狀凝灰質(zhì)團(tuán)塊（見(jiàn)圖4b）。當(dāng)搬運(yùn)作用較強(qiáng)時(shí)，先期沉積于陸上的粉砂級(jí)火山物質(zhì)可以被流水再次搬運(yùn)至深水區(qū)，形成粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層[16]。當(dāng)搬運(yùn)作用較弱時(shí)，主要以泥級(jí)沉積物 主，該時(shí)期火山作用產(chǎn)生的凝灰物質(zhì)沉降于湖盆中，并且經(jīng)過(guò)短暫沉積作用的富含水凝灰質(zhì)沉積物可以被流水侵蝕，再搬運(yùn)至深水區(qū)，形成斷續(xù)狀分布的透鏡體形態(tài)混合于細(xì)粒沉積物中[17]。適量的火山凝灰質(zhì)可以攜帶充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入水體，造成藻類勃發(fā)，提高湖泊生產(chǎn)力，從而促進(jìn)有機(jī)質(zhì)富集，形成富有機(jī)質(zhì)紋層[18-20]。

4.2.3 “富有機(jī)質(zhì)+富凝灰質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖

該類頁(yè)巖顏色相對(duì)較淺，平均有機(jī)碳含量約為8.76%，富有機(jī)質(zhì)層與富凝灰質(zhì)層規(guī)律性頻繁互層，紋層界面較為平直，富有機(jī)質(zhì)紋層中同樣可見(jiàn)斷續(xù)分布的透鏡狀凝灰質(zhì)團(tuán)塊，而富凝灰質(zhì)紋層中有機(jī)質(zhì)呈斷續(xù)狀條帶或分散片狀發(fā)育（見(jiàn)圖4c）。三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)73亞段沉積期，火山活動(dòng)強(qiáng)烈，形成了大量的凝灰物質(zhì)[21]，一方面可以促使富有機(jī)質(zhì)紋層的形成，另一方面在高頻率火山噴發(fā)階段，大量火山凝灰質(zhì)富集成層，會(huì)形成極度缺氧環(huán)境，導(dǎo)致湖泊生產(chǎn)力降低，不利于有機(jī)質(zhì)富集[18]，從而形成有機(jī)碳含量相對(duì)較低的富凝灰質(zhì)紋層。

5 富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層系儲(chǔ)集空間特征

5.1“富有機(jī)質(zhì)+粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖層系

5.1.1 儲(chǔ)集空間特征

該類頁(yè)巖油儲(chǔ)集層中儲(chǔ)集空間主要為粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層內(nèi)的鉀長(zhǎng)石溶孔（見(jiàn)圖5a）。粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層中鉀長(zhǎng)石含量高，普遍形成粒內(nèi)溶孔，并常見(jiàn)自生高嶺石充填（見(jiàn)圖5b、圖5c）。鉀長(zhǎng)石溶孔以微米級(jí)為主，最大直徑超過(guò)100 μm，并且?guī)缀跞勘辉退涮睿ㄒ?jiàn)圖5a、圖5b）。部分鉀長(zhǎng)石溶孔被自生高嶺石充填，形成納米級(jí)晶間孔隙（見(jiàn)圖5c）。富有機(jī)質(zhì)紋層中主要有黏土礦物晶間孔隙（見(jiàn)圖5d）和黃鐵礦晶間孔隙（見(jiàn)圖5e），該類孔隙尺度小，一般以納米級(jí)為主（見(jiàn)圖5d、圖5e），連通性差，僅部分孔隙中可見(jiàn)少量油膜發(fā)育。此外，富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖中常見(jiàn)微裂縫發(fā)育，其中超壓微裂縫最為常見(jiàn)，以微米級(jí)為主，寬度主要為10～100 μm，可切穿紋層，普遍發(fā)生原油充注（見(jiàn)圖5f）；頁(yè)巖紋層之間還發(fā)育紋層縫，順層分布，一般延伸距離較遠(yuǎn)，但裂縫寬度小，以納米級(jí)為主，主要分布于0.5～2.0 μm（見(jiàn)圖5g）。

5.1.2 砂巖薄夾層儲(chǔ)集空間特征

該類頁(yè)巖層系中，砂巖薄夾層壓實(shí)作用較強(qiáng)，顆 粒緊密接觸，粒間僅保留了少量的原生孔隙，部分長(zhǎng)石顆粒發(fā)生溶蝕，形成了長(zhǎng)石粒內(nèi)溶孔和粒間溶擴(kuò)孔隙（見(jiàn)圖5h、圖5i）。壓實(shí)殘余原生孔隙中可見(jiàn)原油充注現(xiàn)象（見(jiàn)圖5i），但長(zhǎng)石溶蝕孔隙連通性相對(duì)較差，原油充注有限，巖心顯示含油性差（見(jiàn)圖5）。

5.2“富有機(jī)質(zhì)+富凝灰質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖層系

5.2.1 儲(chǔ)集空間特征

該類頁(yè)巖層系中，富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)集空間發(fā)育程度差，富有機(jī)質(zhì)紋層與富凝灰質(zhì)紋層中均不發(fā)育儲(chǔ)集能力較好的儲(chǔ)集空間類型，頁(yè)巖儲(chǔ)集性能差。兩類紋層中所發(fā)育的儲(chǔ)集空間類型相近，主要為黏土礦物晶間孔隙（見(jiàn)圖6a）以及草莓狀自生黃鐵礦晶間孔隙（見(jiàn)圖6b），孔隙尺度小，均以納米級(jí)為主，并且連通性差（見(jiàn)圖6a、圖6b）。除少部分較大的孔隙中可見(jiàn)油膜之外，大部分晶間孔隙中未見(jiàn)原油充注。

5.2.2 砂巖薄夾層儲(chǔ)集空間特征

鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)73亞段“富有機(jī)質(zhì)+富凝灰質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖層系中，砂巖薄夾層壓實(shí)作用弱，顆粒以點(diǎn)接觸為主，僅見(jiàn)少量線接觸現(xiàn)象，粒間原生孔隙保存好，部分長(zhǎng)石顆粒邊緣發(fā)生溶蝕，形成粒間溶擴(kuò)孔隙（見(jiàn)圖6c）。原生孔隙半徑大，連通性好，普遍發(fā)生了原油充注（見(jiàn)圖6c）。

圖6 鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)73 亞段“富有機(jī)質(zhì)+富凝灰質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖層系中的儲(chǔ)集空間特征

6 頁(yè)巖油富集過(guò)程與模式

6.1 頁(yè)巖油富集過(guò)程

6.1.1 “富有機(jī)質(zhì)+粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖層系原油富集過(guò)程

“富有機(jī)質(zhì)+粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖層系，頁(yè)巖油主要賦存于粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層內(nèi)的鉀長(zhǎng)石溶孔中（見(jiàn)圖5a）。粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層內(nèi)鉀長(zhǎng)石溶孔中的原油與富有機(jī)質(zhì)紋層中吸附的殘留原油具有基本一致的激光拉曼光譜特征，光譜曲線上D 峰和G 峰的峰位移完全重合（見(jiàn)圖7a、圖7b），表明富有機(jī)質(zhì)紋層中生成的原油發(fā)生了極短距離的運(yùn)移，并在粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層內(nèi)的鉀長(zhǎng)石溶孔中發(fā)生了聚集。該類頁(yè)巖中隨著距富有機(jī)質(zhì)紋層與粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層界面距離的增加，粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層中的鉀長(zhǎng)石溶蝕具有減弱的趨勢(shì)（見(jiàn)圖7c）。頁(yè)巖層系在埋藏演化過(guò)程中，隨著埋深加大，有機(jī)質(zhì)熱演化成熟，首先生成的有機(jī)酸排出富有機(jī)質(zhì)紋層，就近溶解粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層中的鉀長(zhǎng)石顆粒，形成大量溶孔，使有機(jī)酸在頁(yè)巖內(nèi)部消耗[22]，從而不利于砂巖薄夾層中長(zhǎng)石的溶解。生油階段，粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層內(nèi)的鉀長(zhǎng)石溶孔具有“近水樓臺(tái)”的優(yōu)勢(shì)，富有機(jī)質(zhì)紋層生成的原油，能夠直接充注于其中（見(jiàn)圖5a、圖7c），從而在頁(yè)巖內(nèi)部紋層之間形成“生-運(yùn)-聚”過(guò)程，發(fā)生滯留聚集。同時(shí)，頁(yè)巖紋層內(nèi)部發(fā)育大量的超壓微裂縫及紋層縫，富有機(jī)質(zhì)紋層中生成的原油能夠通過(guò)微裂縫進(jìn)一步向粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層內(nèi)的鉀長(zhǎng)石溶孔運(yùn)移，最終在粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層中形成飽含油的特征。富有機(jī)質(zhì)紋層中的殘留原油、超壓裂縫中充填的原油和鉀長(zhǎng)石溶蝕孔隙中充填的原油具有非常相似的紅外光譜特征（見(jiàn)圖7d—圖7f），表明粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層內(nèi)鉀長(zhǎng)石溶孔和超壓裂縫中的原油具有良好的“親緣”關(guān)系[23-24]，均來(lái)源于與其組合的富有機(jī)質(zhì)紋層。由于富有機(jī)質(zhì)紋層中生成的原油在頁(yè)巖內(nèi)部粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層中發(fā)生聚集，使排出頁(yè)巖而運(yùn)移至砂巖薄夾層中的原油減少，加之儲(chǔ)集空間有限，導(dǎo)致該類富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層系中砂巖薄夾層的含油性較差（見(jiàn)圖2a）。

6.1.2 “富有機(jī)質(zhì)+富凝灰質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖層系原油富集過(guò)程

圖7 鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)73 亞段“富有機(jī)質(zhì)+粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖層系中的原油賦存特征

“富有機(jī)質(zhì)+富凝灰質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖層系，頁(yè)巖富有機(jī)質(zhì)紋層和富凝灰質(zhì)紋層中儲(chǔ)集空間發(fā)育程度差，儲(chǔ)集能力有限，原油主要賦存于砂巖薄夾層中（見(jiàn)圖6c）。砂巖薄夾層中原油與頁(yè)巖富有機(jī)質(zhì)紋層中吸附的殘留原油的激光拉曼光譜特征相似，二者光譜線具有基本一致的D 峰，而富有機(jī)質(zhì)紋層內(nèi)殘留原油的光 譜線G 峰與砂巖薄夾層中原油的光譜線G 峰相比，出現(xiàn)了峰位移輕微左移的現(xiàn)象（見(jiàn)圖8a—圖8c），可能是因?yàn)樵蜕膳c充注之后，頁(yè)巖中富有機(jī)質(zhì)紋層在繼續(xù)深埋過(guò)程中發(fā)生了熱演化。頁(yè)巖富有機(jī)質(zhì)紋層生烴增壓，一方面可以減緩砂巖薄夾層的壓實(shí)作用，保護(hù)粒間孔隙，另一方面能夠在富凝灰質(zhì)紋層產(chǎn)生大量寬度可達(dá)200 μm 的超壓裂縫（見(jiàn)圖8d），原油能夠通過(guò)這些超壓裂縫從富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖中排出，運(yùn)移至砂巖薄夾層發(fā)生聚集，形成良好的含油層段（見(jiàn)圖2b）。富凝灰質(zhì)紋層裂縫中的原油和有機(jī)質(zhì)可見(jiàn)明顯的擠壓變形現(xiàn)象（見(jiàn)圖8d），表明富有機(jī)質(zhì)紋層內(nèi)生成的原油可通過(guò)超壓排出到砂巖薄夾層中，形成富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖與砂巖薄夾層之間的“生-運(yùn)-聚”過(guò)程，原油從頁(yè)巖排出向砂巖夾層運(yùn)聚。

6.2 頁(yè)巖油富集模式

分別選取“富有機(jī)質(zhì)+粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖層系（如蔡30 井）和“富有機(jī)質(zhì)+富凝灰質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖層系（如寧70 井）中的砂巖薄夾層，針對(duì)其中充填的原油開(kāi)展高分辨率激光拉曼測(cè)試，前者砂巖薄夾層內(nèi)原油的拉曼峰強(qiáng)度比和拉曼峰面積比均普遍大于后者（見(jiàn)圖9a、圖9b），表明“富有機(jī)質(zhì)+粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖層系內(nèi)砂質(zhì)薄夾層中的原油成熟度高于“富有機(jī)質(zhì)+富凝灰質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖層系內(nèi)砂巖薄夾層中的原油成熟度[25-26]。同樣，對(duì)“富有機(jī)質(zhì)+粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖中粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層內(nèi)鉀長(zhǎng)石溶孔充填的原油與“富有機(jī)質(zhì)+富凝灰質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖層系內(nèi)砂巖薄夾層中的原油進(jìn)行激光拉曼參數(shù)對(duì)比顯示，前者的拉曼峰強(qiáng)度比和拉曼峰面積比也普遍大于后者（見(jiàn)圖9c、圖9d），說(shuō)明粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層內(nèi)鉀長(zhǎng)石溶孔充填的原油成熟度高于“富有機(jī)質(zhì)+富凝灰質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖層系內(nèi)砂巖薄夾層中的 原油[25-26]?！案挥袡C(jī)質(zhì)+富凝灰質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖層系中，砂巖薄夾層平均瀝青反射率為0.59%，富有機(jī)質(zhì)紋層平均瀝青反射率為0.62%；“富有機(jī)質(zhì)+粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖層系中，砂巖薄夾層和粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層平均瀝青反射率分別為0.94%和0.93%，富有 機(jī)質(zhì)紋層平均瀝青反射率為0.96%。因此，“富有機(jī) 質(zhì)+富凝灰質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖層系內(nèi)原油生成與充注 的時(shí)間早于“富有機(jī)質(zhì)+粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖層系。

X 射線熒光光譜元素分析表明，“富有機(jī)質(zhì)+富凝灰質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖（如寧70 井）中的Fe、Co、V等過(guò)渡族元素的含量明顯高于“富有機(jī)質(zhì)+粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖（如蔡30 井）（見(jiàn)圖2a、圖2b），F(xiàn)e、Co、V 等過(guò)渡族元素的催化性能強(qiáng)，對(duì)有機(jī)質(zhì)生烴具有催化和加氫作用，可以使生油巖在較低溫度和壓力條件下快速生成較多的油氣[27-28]，從而大量消耗有機(jī)質(zhì)。但對(duì)于催化效應(yīng)較弱的泥巖，在埋藏演化 過(guò)程中，由于烴源巖層的聚熱效應(yīng)導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)發(fā)生進(jìn)一步熱演化，進(jìn)入生油高峰從而生成大量原油，并富集于頁(yè)巖內(nèi)粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層中。因此，生油時(shí)間較晚的“富有機(jī)質(zhì)+粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖中瀝青反射率高于生油時(shí)間較早的“富有機(jī)質(zhì)+富凝灰質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖。

圖8 鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)73 亞段“富有機(jī)質(zhì)+富凝灰質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖層系中的原油賦存特征

因此，在火山凝灰質(zhì)富集的條件下，“富有機(jī)質(zhì)+富凝灰質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖中的富有機(jī)質(zhì)紋層經(jīng)歷了較短的有機(jī)酸生成階段，在埋深較淺，溫度較低的埋藏階段早期（Ro值約為0.6%），就能快速生成大量油氣，此時(shí)砂巖薄夾層壓實(shí)作用弱，原油通過(guò)超壓裂縫排出，大量充注于砂巖薄夾層粒間孔隙內(nèi)（見(jiàn)圖10）。一方面由于富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖生烴增壓能夠減緩砂巖薄夾層的壓實(shí)作用，另一方面大量的原油充注也可以增強(qiáng)砂巖儲(chǔ)集層的抗壓能力，從而使該類頁(yè)巖層系中的砂巖薄夾層保留大量的粒間孔隙（見(jiàn)圖6c）。

“富有機(jī)質(zhì)+粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖在埋藏演化過(guò)程中，受火山凝灰質(zhì)的影響較小，隨著埋深加大，溫度升高，有機(jī)質(zhì)熱演化首先經(jīng)歷有機(jī)酸生成階段[22]，對(duì)粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層中的鉀長(zhǎng)石顆粒產(chǎn)生強(qiáng)烈溶蝕，形成大量粒間孔隙（見(jiàn)圖5a），由于有機(jī)酸在頁(yè)巖內(nèi)部的大量消耗，導(dǎo)致砂巖薄夾層中缺乏有機(jī)酸而使長(zhǎng)石溶蝕較弱（見(jiàn)圖5h、圖5i）；隨著埋深進(jìn)一步增加，溫度進(jìn)一步升高，有機(jī)質(zhì)開(kāi)始熱演化生烴，生成的原油首先進(jìn)入粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層內(nèi)先期形成的鉀長(zhǎng)石溶孔中（見(jiàn)圖7c、圖7d、圖10）。有機(jī)質(zhì)生烴增壓雖然能夠減緩砂巖薄夾層的壓實(shí)作用，但是由于超壓形成時(shí)間較晚，砂巖儲(chǔ)集層已經(jīng)遭受了較強(qiáng)的壓實(shí)作用，粒間孔隙大量減少（見(jiàn)圖5h、圖5i），加之原油已經(jīng)在頁(yè)巖內(nèi)的粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層中發(fā)生了大量聚集，導(dǎo)致該類頁(yè)巖層系中砂巖薄夾層含油性相對(duì)較差（見(jiàn)圖10）。

圖9 鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)73 亞段富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層系中原油高分辨率拉曼光譜參數(shù)對(duì)比

圖10 鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)73 亞段頁(yè)巖油富集模式（Ⅰ類頁(yè)巖為“富有機(jī)質(zhì)+富凝灰質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖； Ⅱ類頁(yè)巖為“富有機(jī)質(zhì)+粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖）

7 結(jié)論

鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)73亞段頁(yè)巖中主要?jiǎng)澐至烁荒屹|(zhì)紋層、富有機(jī)質(zhì)紋層、粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層和黏土紋層4 種紋層類型，并組合形成了“富有機(jī)質(zhì)+粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)”和“富有機(jī)質(zhì)+富凝灰質(zhì)”兩類主要的紋層組合頁(yè)巖油發(fā)育層系。

鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)73亞段“富有機(jī)質(zhì)+粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖層系中，原油儲(chǔ)集空間主要為富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖內(nèi)粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層中的鉀長(zhǎng)石溶孔，而砂巖薄夾層中原生孔隙與長(zhǎng)石溶蝕孔隙含量低；“富有機(jī)質(zhì)+富凝灰質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖層系中原油儲(chǔ)集空間主要為砂巖薄夾層中保留的原生粒間孔隙，而富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖本身儲(chǔ)集空間不發(fā)育。

鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)73亞段“富有機(jī)質(zhì)+粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖層系中原油成熟度較高，主要發(fā)生了頁(yè)巖內(nèi)部紋層之間的“生-運(yùn)-聚”過(guò)程，形成了頁(yè)巖油的富集；而“富有機(jī)質(zhì)+富凝灰質(zhì)”紋層組合頁(yè)巖層系中原油成熟度明顯較低，但在富凝灰質(zhì)紋層所提供的過(guò)渡族元素催化下，富有機(jī)質(zhì)紋層能在較低溫度下快速生成大量原油，并通過(guò)超壓排出到砂巖薄夾層中，主要經(jīng)歷了富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖到砂巖薄夾層的“生-運(yùn)-聚”過(guò)程。