張一帆 查明 丁修建 郭旭光 何文軍 蔣中發(fā) 高興

摘? 要：準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷二疊系蘆草溝組頁巖是我國典型的湖相液態(tài)烴頁巖之一，具有豐富的頁巖油資源。為研究準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁巖含油性及控制因素，以吉174井鉆井巖心為主要研究對象，結(jié)合相鄰井的巖心分析資料，通過頁巖地球化學(xué)分析和物性分析評價蘆草溝組頁巖含油性，指出吉174井“甜點段”并分析其控制因素。結(jié)果表明：①吉174井烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高、有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ和Ⅱ型，處于低熟晚期階段;烴源巖巖性復(fù)雜，石英、長石等脆性礦物含量較高;②采用氯仿瀝青“A”含量、熱解參數(shù)S1和油飽和指數(shù)（OSI）開展蘆草溝組頁巖含油性評價，分析總結(jié)吉174井有3個“甜點段”，頁巖油潛力好，2號和3號“甜點段”含油性較好;③吉174井蘆草溝組頁巖含油性主要受優(yōu)質(zhì)烴源巖、物性較好的儲層和泥頁巖厚度綜合控制。

關(guān)鍵詞：頁巖油;含油性評價;吉木薩爾凹陷;蘆草溝組;控制因素

近幾十年來，隨著油氣勘探開發(fā)的深入，勘探重點由“源外”逐步轉(zhuǎn)為“源內(nèi)”[1]，以頁巖油為代表的非常規(guī)油氣為國內(nèi)外研究熱點。目前，蘆草溝組頁巖油地質(zhì)資源總量約25.5×108 t，理論上可采資源量約4.16×108 t，技術(shù)可采資源量約0.40×108 t，主要富集于吉30井、吉174井、吉251井等附近[1]。姜在興等認(rèn)為富有機(jī)質(zhì)頁巖有效厚度不小于15 m[2]。吉木薩爾凹陷在縱向上具薄互層特征，前人建立的中國頁巖油有利區(qū)篩選標(biāo)準(zhǔn)并不適用[3]。為此，本文以吉木薩爾凹陷蘆草溝組為研究目標(biāo)，以頁巖油富集區(qū)內(nèi)吉174井為主，基于地質(zhì)資料與地球化學(xué)資料，以氯仿瀝青“A”、S1和OSI等參數(shù)對蘆草溝組頁巖含油性進(jìn)行綜合評價，總結(jié)蘆草溝組頁巖含油性控制因素。

1? 區(qū)域地質(zhì)概況

吉木薩爾凹陷處于準(zhǔn)噶爾盆地東部隆起的西南部，是東部隆起的二級構(gòu)造帶（圖1）[5]。位于準(zhǔn)噶爾盆地東部地區(qū)的吉木薩爾凹陷地層發(fā)育較復(fù)雜，以早—中海西期褶皺為基底，沉積了從上石炭統(tǒng)至第四系比較全的巨厚沉積蓋層。受構(gòu)造、沉積物供給、氣候等因素影響，吉木薩爾凹陷二疊系蘆草溝組形成一套巖性較細(xì)的淺湖-深湖相沉積[6]。巖性主要為白云巖、粉細(xì)砂巖、泥巖和灰?guī)r4大類，具巖性多變、礦物成分多樣、過渡性巖類多和薄互層分布為主的特點[7]。蘆草溝組具2.5個三級旋回，進(jìn)一步細(xì)分成6個地層單元，烴源巖主要發(fā)育在[P2l2]和[P2l5]，也是潛在頁巖油“甜點段”（圖1）[8-10]。

2? 蘆草溝組巖石學(xué)特征和地球化學(xué)特征

2.1? 巖石學(xué)特征

蘆草溝組巖石類型主要有泥巖類、碳酸鹽巖類、粉-細(xì)砂巖類及少量其他巖類（圖2-（a），圖3）。由于沉積環(huán)境和物源特征變化，不同巖層段巖石類型及組合存在較大不同。發(fā)育交錯層理、波狀層理、透鏡狀層理等構(gòu)造。礦物類型包括石英、長石（斜長石、鉀長石）、碳酸鹽類礦物（方解石、鐵白云石）、黏土礦物、黃鐵礦、赤鐵礦、方沸石、菱鐵礦以及濁沸石等（圖2-（c））。石英、長石和碳酸鹽巖礦物含量高，黏土礦物含量低，斜長石含量遠(yuǎn)高于鉀長石，巖石類型及組合規(guī)律具極復(fù)雜特點。

2.2? 地球化學(xué)特征

蘆草溝組烴源巖巖性主要為泥巖類和灰?guī)r類。泥巖類有機(jī)質(zhì)豐度最高，TOC分布范圍為0.08%～19.01%，S1+S2分布范圍為0.03～254.43 mg/g，屬好烴源巖（圖4）。有機(jī)質(zhì)類型主要以Ⅰ型和Ⅱ型為主，Ⅲ型較少（圖5），是最有利于生油的有機(jī)質(zhì)類型。烴源巖有機(jī)質(zhì)顯微組分以腐泥組和殼質(zhì)組為主，含量大于60%，惰質(zhì)組含量非常低，小于10%[7]。吉174井烴源巖鏡質(zhì)體反射率（Ro）值分布在0.78%～0.95%，平均0.87%（圖6），已進(jìn)入富集頁巖油窗[11]，處于低成熟-成熟階段。

3? 蘆草溝組頁巖含油? ? ? ?性評價

3.1? 氯仿瀝青“A”和熱解參數(shù)S1

氯仿瀝青“A”和熱解參數(shù)S1常用來代表頁巖油量，直觀地表征頁巖含油性，其值越高，表明頁巖含油性越好[12]。據(jù)盧雙舫等提出的頁巖油資源分級標(biāo)準(zhǔn)[11]，以TOC值大于2.0%、氯仿瀝青“A”值大于0.4%和S1值大于2.0 mg/g為頁巖油富集資源標(biāo)準(zhǔn)下限，可分別得到吉174井有62.6%、58.2%和13.6%的樣品達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)（表1）。整體來說，蘆草溝組整體頁巖含油性中等，蘆草溝組下段含油性較好。吉174井在[P2l4]和[P2l5]存在兩個較好甜點段（2號與3號甜點段），[P2l2]存在一個比前面兩個甜點段差的甜點段（1號甜點）。

3.2? 油飽和度指數(shù)OSI

Jarvie提出的油飽和度指數(shù)（OSI=S1/TOC×100）可估算頁巖的可采含油量。當(dāng)OSI>100 mg/gTOC時，通常認(rèn)為頁巖具產(chǎn)油能力[13]。由圖6可見，[P2l4]和[P2l5]中OSI出現(xiàn)一個較高值區(qū)域（3 254～3 335 m）。

利用OSI-Tmax圖解對蘆草溝組泥頁巖進(jìn)行含油級別判識[14]。由圖7可見，吉174井OSI值范圍較大（n=265），據(jù)判別標(biāo)準(zhǔn)[14]，有小部分樣品（n=28）達(dá)到具頁巖油潛力的含油級別，油飽和指數(shù)高達(dá)到335。資料顯示“下甜點段”含油飽和度平均值為69%[8]，可驗證[P2l5]含油性較好?？傊?，垂向上吉174井[P2l4]和[P2l5]頁巖含油性較好，[P2l2]次之，其他段頁巖含油性較差。

4? 頁巖含油性主控因素

4.1? 烴源巖有機(jī)質(zhì)特征保障產(chǎn)油能力

吉174井蘆草溝組有較多有效烴源巖[15]，有機(jī)質(zhì)豐度整體較好，以Ⅰ型和Ⅱ型為主，烴源巖處于成熟-高成熟演化階段，具有利于生油的烴源巖條件。甜點段與非甜點段有機(jī)質(zhì)豐度差距較大，1號“甜點段”TOC平均值3.17%，2號“甜點段”TOC平均值3.57%，最大值15.51%，3號“甜點段”TOC平均值為3.71%，最大值11.63%。非甜點段烴源巖TOC均值為2.88%，非甜點段烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度明顯低于甜點段。油飽和度指數(shù)OSI存在3個高值區(qū)（圖6），證明吉174井蘆草溝組有較好的頁巖油潛力（圖7）。

當(dāng)頁巖有機(jī)質(zhì)豐度高時，同時具有較高的排烴能力。如具有Ⅰ型干酪根烴源巖的湖相頁巖具較高的生油能力和較高的驅(qū)油能力。高排油效率可能導(dǎo)致Ⅰ型干酪根頁巖中殘余油含量較低[16]。蘆草溝組有機(jī)質(zhì)類型主要以Ⅰ型和Ⅱ型為主?？紤]到蘆草溝組致密油含量較高[7]，不排除頁巖油經(jīng)過一次運(yùn)移和二次運(yùn)移導(dǎo)致頁巖含油量下降的可能。

4.2? 儲層特征提供儲油空間? ? ? ? ?及運(yùn)移通道

蘆草溝組整體物性中等，儲層非均質(zhì)性特征明顯，屬混合型頁巖儲層。蘆草溝組具石英、長石和碳酸鹽巖等脆性礦物含量高、黏土礦物含量低特點（圖2-（c））。蘆草溝組普遍發(fā)育超壓[7]，具發(fā)育大量微裂超壓頁巖儲層的條件[17]，有利于頁巖保持異常高的孔隙和頁巖油儲集[18]?！疤瘘c段”有效孔隙度范圍為1.1%～26.5%，均值8.4%。“甜點段”滲透率范圍0.01×10-3～11.5×10-3 μm2，均值0.5×10-3 μm2，屬優(yōu)質(zhì)的頁巖油儲層[17]。

4.3? 厚層泥頁巖夾薄層砂、碳酸鹽巖沉積特征有利? ? ? ? ? 頁巖油保存

吉174井烴源巖段垂向上沉積環(huán)境相對穩(wěn)定，偶爾出現(xiàn)沉積相交替變化情況[19]。因此，烴源巖段普遍沉積厚層泥頁巖夾薄層砂巖和碳酸鹽巖層，這種高有機(jī)質(zhì)豐度的泥頁巖和與其臨近的相對高孔隙度、低有機(jī)質(zhì)豐度的砂巖、碳酸鹽巖和泥頁巖均可形成有利的頁巖油儲蓋組合，有利于頁巖油富集。同時，厚層泥頁巖對排烴作用有較大影響。普遍認(rèn)為厚層泥頁巖超過14 m時不利于排烴[20]。吉174井蘆草溝組2號和3號“甜點段”泥頁層巖段厚度大于20 m（圖6），遠(yuǎn)超過排烴限制范圍，是最有利于滯留烴的區(qū)域，有效提高了泥頁巖含油量。

5? 結(jié)論

（1） 吉木薩爾凹陷蘆溝草組沉積了一大套巖性較復(fù)雜的細(xì)粒混積巖。通過井資料分析發(fā)現(xiàn)，吉174井蘆草溝組主要巖性有泥巖類、灰?guī)r類、粉砂巖類、砂巖類及白云巖類，巖石類型和組合差別較大，脆性礦物含量較高。烴源巖TOC多大于2.0%，（S1+S2）一半以上大于6 mg/g，屬較好的烴源巖。地層中泥巖相對碳酸鹽巖而言，是更好的烴源巖;有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ、Ⅱ型干酪根為主，僅有少量Ⅲ型，烴源巖處于主生油階段;泥頁巖總體處于低-成熟階段，有利于大量生成液態(tài)烴。該區(qū)有效烴源巖的發(fā)育為頁巖油的富集提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

（2） 吉174井蘆草溝組有3個“甜點段”：[P2l2]發(fā)育1號“甜點段”，[P2l4]下部和[P2l5]上部發(fā)育2號“甜點段”，[P2l5]下部發(fā)育3號“甜點段”。2號和3號“甜點段”含油性較好，具頁巖油潛力，1號“甜點段”較前兩者差一些。

（3） 吉174井蘆草溝組頁巖含油性受烴源巖有機(jī)質(zhì)特征、儲層特征、脆性礦物和厚層泥頁巖夾薄層砂、碳酸鹽巖沉積特征綜合控制，形成有利的生儲蓋組合，保障了頁巖含油性。

致謝：在本文完成過程中，中國石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院資源系曲江秀副教授給予了悉心指導(dǎo)，在此表示感謝！

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