韓文中，趙賢正，金鳳鳴，蒲秀剛，陳世悅，牟連剛，張偉，時(shí)戰(zhàn)楠，汪虎

（1.中國(guó)石油大港油田公司，天津 300280；2.中國(guó)石油大學(xué)（華東），山東青島 266580）

0 前言

頁(yè)巖油是繼頁(yè)巖氣之后當(dāng)前全球非常規(guī)油氣發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域，頁(yè)巖油資源豐富、勘探開發(fā)前景廣闊，據(jù)美國(guó)能源信息署（EIA）評(píng)估，全球頁(yè)巖油技術(shù)可采儲(chǔ)量為 469×108t，其中中國(guó)達(dá)到 44.8×108t[1-3]，主要分布在渤海灣盆地、鄂爾多斯盆地以及準(zhǔn)噶爾盆地等中新生代陸相地層中[4-10]，渤海灣盆地古近系頁(yè)巖油地質(zhì)資源量可達(dá)28.2×108t。滄東凹陷是渤海灣盆地黃驊坳陷南側(cè)的次級(jí)凹陷，古近系孔店組二段（簡(jiǎn)稱“孔二段”）發(fā)育了一套厚層高有機(jī)質(zhì)豐度的泥頁(yè)巖。為深入認(rèn)識(shí)該層系基本地質(zhì)特征，指導(dǎo)頁(yè)巖油勘探，先后鉆探G108-8及GD12兩口井，連續(xù)取心565 m，并系統(tǒng)開展了巖性、烴源巖特性、物性、含油性、脆性的系統(tǒng)分析，認(rèn)識(shí)到孔二段頁(yè)巖層系巖石類型多樣且頻繁互層，源巖優(yōu)質(zhì)且滯留烴多，儲(chǔ)集層發(fā)育且孔縫密集，普遍含油且多段富集，脆性礦物含量較高，具備頁(yè)巖油規(guī)模發(fā)育的基礎(chǔ)[11-12]，明確了“高豐度多類型有機(jī)質(zhì)、高長(zhǎng)英質(zhì)含量、高紋層發(fā)育程度、中等熱演化程度”是湖相頁(yè)巖油形成的有利條件[13-14]。在孔二段頁(yè)巖的新認(rèn)識(shí)指導(dǎo)下，部署的KN9、GD6x1、GD13、G1605和G1608等井在不同地區(qū)、不同層段均獲得工業(yè)油流，日產(chǎn)油為5.0～32.6 m3，證實(shí)近500 m厚的孔二段有近2/3的地層均為含油層系。但孔二段頁(yè)巖縱向地質(zhì)特征差異較大，不同層段日產(chǎn)油差異也較大，選擇哪一層段作為下步勘探的目的層以實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖油效益勘探和規(guī)模增儲(chǔ)就成為勘探家亟待解決的關(guān)鍵問題。為此，在前人地質(zhì)認(rèn)識(shí)和富集因素研究基礎(chǔ)上，本文系統(tǒng)開展頁(yè)巖層系宏觀、微觀沉積韻律特征，以及基于含油性、滲流性、可壓性、源巖特性和物性等參數(shù)的頁(yè)巖油甜點(diǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和方法研究，進(jìn)而優(yōu)選最優(yōu)甜點(diǎn)層作為鉆探箱體，以期為本區(qū)頁(yè)巖油水平井位部署選層選區(qū)提供認(rèn)識(shí)及技術(shù)支持。

1 地質(zhì)概況

滄東凹陷是在區(qū)域性拉張背景下發(fā)育的一個(gè)新生代陸內(nèi)斷陷湖盆（見圖1），勘探面積約1 760 km2?？椎杲M是古近紀(jì)早期沉積的一套“紅-黑-紅”巖石建造，孔二段為孔店組湖泛期沉積，厚400～600 m，是一低位—湖擴(kuò)—高位體系域完整的三級(jí)層序，可進(jìn)一步劃分為 SQEk21、SQEk22、SQEk23、SQEk24共 4個(gè)四級(jí)層序（分別對(duì)應(yīng)孔二段一亞段（Ek21）—四亞段（Ek24））及SQ①—SQ⑩共10個(gè)五級(jí)層系[11]。孔二段沉積期滄東凹陷為內(nèi)陸封閉湖盆，環(huán)湖發(fā)育多個(gè)三角洲沉積朵葉體，湖盆邊部主體發(fā)育辮狀河三角洲前緣亞相中細(xì)砂巖，湖盆中部半深湖區(qū)主體發(fā)育泥頁(yè)巖，面積 260 km2（見圖 1深藍(lán)色區(qū)域），兩者過渡區(qū)主體發(fā)育前三角洲及濱淺湖相泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖等。

圖1 渤海灣盆地滄東凹陷Ek21頁(yè)巖沉積有利區(qū)

X衍射分析（XRD）表明，研究區(qū)泥頁(yè)巖層系主要由石英、長(zhǎng)石、白云石、方解石、方沸石、黃鐵礦、黏土等礦物組成，脆性礦物石英、方解石、白云巖、方沸石含量較高，一般大于 60%。碳酸鹽礦物（方解石與白云石）、長(zhǎng)英質(zhì)礦物（石英與長(zhǎng)石）及黏土礦物平均含量分別為33%，35%，16%。以此作為三端元主礦物，依據(jù)其含量可將傳統(tǒng)的泥頁(yè)巖劃分為長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖、混合質(zhì)頁(yè)巖、灰云質(zhì)頁(yè)巖、灰云巖4種基本巖類[12]。泥頁(yè)巖整體達(dá)到好—很好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)[15]。有機(jī)碳含量平均值為3.6%，最高可達(dá)12.92%，生烴潛量（S1+S2）平均值為18.9 mg/g，最高達(dá)73.0 mg/g，氯仿瀝青“A”平均值為0.47%。干酪根以Ⅰ型和Ⅱ1型為主，Ro值為0.66%～1.10%，一般小于1.3%，故孔二段烴源巖以生油為主。長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖、混合質(zhì)頁(yè)巖、白云質(zhì)頁(yè)巖 TOC平均值分別為4.5%，3.0%，1.1%。儲(chǔ)集層整體相對(duì)致密，孔隙度平均值為4.8%，滲透率平均值為0.17×10-3μm2，但粒間孔、晶間孔及多種微裂縫組成的孔-縫系統(tǒng)使得致密的泥頁(yè)巖層系可成為有效儲(chǔ)集層。泥頁(yè)巖層系紋層及層間縫較發(fā)育，可有效提高頁(yè)巖層系的水平滲透率[11]。

2 頁(yè)巖沉積韻律特征及準(zhǔn)層序劃分

頁(yè)巖宏觀與微觀特征均表現(xiàn)為不同礦物組分紋層的韻律互層?？锥伍L(zhǎng)度565 m的頁(yè)巖巖心呈現(xiàn)為長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖、混合質(zhì)頁(yè)巖、灰云質(zhì)頁(yè)巖、灰云巖等巖類的不同韻律互層結(jié)構(gòu)[13]，測(cè)井曲線形態(tài)表現(xiàn)為高頻鋸齒狀、中頻鋸齒狀、齒化箱形等不同形態(tài)，電阻率成像上表現(xiàn)為亮暗高頻互層（見表 1、圖 2）。根據(jù)頁(yè)巖紋層密度及厚度，巖心尺度的韻律結(jié)構(gòu)可劃分為紋層狀、薄層狀、層狀等（見表1）。薄片及XRD分析表明，組成頁(yè)巖紋層的礦物主要有長(zhǎng)英質(zhì)碎屑、白云石、方沸石、有機(jī)質(zhì)、黏土等。場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡觀察表明，無機(jī)礦物紋層主要表現(xiàn)為“儲(chǔ)集層”，頁(yè)巖孔隙的載體主要為白云石、石英和長(zhǎng)石（見圖3a），孔二段中等成熟度（Ro值為0.8%～1.1%）頁(yè)巖的孔隙以礦物粒間孔、晶間孔、次生溶蝕孔等無機(jī)孔為主，占比 85%以上；而有機(jī)質(zhì)紋層主要表現(xiàn)為“源巖”，因此厘米—毫米級(jí)甚至微米級(jí)不同組分紋層的韻律互層即反應(yīng)了頁(yè)巖微觀的“源儲(chǔ)”配置。熒光薄片視域下，無機(jī)礦物儲(chǔ)集層的熒光性明顯強(qiáng)于有機(jī)質(zhì)紋層（見圖3b），說明源巖生成的烴類就近微運(yùn)移到了儲(chǔ)集層之中（見圖3c），因此，頁(yè)巖油富集除了外因熱演化外，也受不同組分紋層配置結(jié)構(gòu)和比例——頁(yè)巖巖相的影響。

圖2 孔店組二段頁(yè)巖地質(zhì)特征及層序劃分綜合柱狀圖（以G108-8井Ek21SQ⑨為例）

圖3 滄東凹陷孔二段G108-8井頁(yè)巖微觀孔隙及層理特征

表1 Ek21頁(yè)巖組分結(jié)構(gòu)特征表

以 Ek21為例，綜合優(yōu)勢(shì)巖石類型、沉積韻律結(jié)構(gòu)及測(cè)井曲線特征等，自下而上可劃分為薄層狀灰云質(zhì)頁(yè)巖相（A）、紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖相（B）、紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖相（C）和層狀灰云質(zhì)頁(yè)巖相（D）。各相的地質(zhì)、測(cè)井特征差異較大（見表 1、圖 2），其滯留油富集的程度（見圖 2熒光掃描）以及針對(duì)性的壓裂工藝也不同，單個(gè)巖相厚度小于30 m，基本與頁(yè)巖油水平井壓裂改造的有效厚度相當(dāng)。由于湖相頁(yè)巖是一套連續(xù)沉積，常規(guī)錄井巖性單一，自然伽馬曲線起伏變化小，準(zhǔn)層序界面識(shí)別困難。根據(jù)準(zhǔn)層序的概念[16]，一個(gè)頁(yè)巖準(zhǔn)層序其實(shí)是巖性、結(jié)構(gòu)等沉積特征相似的一套頁(yè)巖韻律組合，故可根據(jù)頁(yè)巖巖相進(jìn)行準(zhǔn)層序的劃分，在五級(jí)層序劃分基礎(chǔ)上將Ek2頁(yè)巖段劃分為21個(gè)準(zhǔn)層序[14]，其中SQ⑨劃分為PS1—PS4共4個(gè)準(zhǔn)層序，其特征如表1所示。

3 頁(yè)巖油評(píng)價(jià)指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于隱蔽性、非均質(zhì)性強(qiáng)的頁(yè)巖油，篩選出相對(duì)優(yōu)質(zhì)的甜點(diǎn)層并預(yù)測(cè)其分布是頁(yè)巖油效益勘探的關(guān)鍵因素之一。頁(yè)巖油地質(zhì)評(píng)價(jià)的指標(biāo)較多，2020年頒布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《頁(yè)巖油地質(zhì)評(píng)價(jià)方法》涉及生烴品質(zhì)、儲(chǔ)集層品質(zhì)、工程力學(xué)品質(zhì)及含油性等4大方面25個(gè)評(píng)價(jià)要素[17]，中國(guó)專家學(xué)者主要從巖性、物性、含油性、源巖特性、脆性、敏感性、地應(yīng)力各向異性以及經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)[18-19]，其中最關(guān)鍵的 3大地質(zhì)因素是含油性、滲流性和可壓性。為使頁(yè)巖油評(píng)價(jià)更具操作性，在實(shí)際研究及廣泛調(diào)研基礎(chǔ)上[4,14,20-24]，本文提出了表征含油性的游離烴含量（S1）、表征滲流性的頁(yè)巖沉積韻律結(jié)構(gòu)、表征可壓性的黏土含量、表征源巖特性的TOC及表征頁(yè)巖物性的孔隙度等5項(xiàng)指標(biāo)，并將頁(yè)巖油劃分為Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類，各項(xiàng)指標(biāo)的分類界限論述如下。

3.1 頁(yè)巖總有機(jī)碳（TOC）及含油量（S1）

在TOC與S1相關(guān)圖上，S1隨TOC的增大往往表現(xiàn)為三段性特征[25]，即①低TOC值低S1值段、②TOC和S1線性增大段、③TOC值增大但S1最大值基本保持穩(wěn)定段（見圖 4a）。前兩者反映了隨著生烴母質(zhì)增加而生烴量增加的基本規(guī)律，此時(shí)生成烴量還難以滿足頁(yè)巖自身吸附的需要，故隨著TOC值增大，S1值一般也增大，當(dāng)生烴量滿足頁(yè)巖自身吸附時(shí)而多余的烴排出，最大S1值基本反映了頁(yè)巖的吸附能力，故其一般保持在穩(wěn)定值內(nèi)。本區(qū) GD12井、GD14井的實(shí)測(cè)TOC值及 S1值統(tǒng)計(jì)表明，S1穩(wěn)定高值的 TOC界限點(diǎn)為 2.3%（見圖 4a）。由于頁(yè)巖吸附能力或排烴壓力的差異，不同層系頁(yè)巖的界限 2具有差異，但一般大于 2.0%（見表2），故本文將Ⅰ類甜點(diǎn)區(qū)的TOC界限取為2.0%，這與宋明水、郭旭光、王勇等學(xué)者的研究結(jié)論基本一致[22-24]。結(jié)合表3界限1的取值及“好烴源巖”標(biāo)準(zhǔn)[15]，將頁(yè)巖油選區(qū)選層的TOC下限值定為1%。

圖4 滄東凹陷孔二段頁(yè)巖TOC與S1相關(guān)關(guān)系圖

表2 陸相頁(yè)巖S1隨TOC變化三段性的分界值

對(duì)于砂巖-運(yùn)移型頁(yè)巖油，頁(yè)巖TOC值越高則生烴總量和排烴量越高，越有利于在砂巖夾層中的聚集。而對(duì)于頁(yè)巖-滯留型頁(yè)巖油，由于有機(jī)質(zhì)與黏土礦物含量一般呈正相關(guān)，高有機(jī)質(zhì)含量往往造成頁(yè)巖脆性及可壓裂性降低，因此，TOC值并非越高越好。W16井189塊樣品的BI與TOC的關(guān)系表明，TOC值大于6%，96%樣品的BI值小于40%，為低脆性頁(yè)巖（見圖5a），故將Ⅰ類甜點(diǎn)的TOC值上限確定為6%。

圖5 滄東凹陷孔二段頁(yè)巖TOC及黏土含量與脆性指數(shù)相關(guān)關(guān)系圖（脆性指數(shù)BI計(jì)算方法參見[11]）

表2顯示S1界限2一般為3.0～5.3 mg/g，平均值為3.8 mg/g，研究區(qū)S1界限2為4.0 mg/g。10余口水平井巖屑S1、TOC及其產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表明，當(dāng)TOC值大于2.3%、S1值大于4.0 mg/g時(shí)，水平井一年期穩(wěn)定產(chǎn)量均大于10 t/d（見圖4b），綜合分析將孔二段頁(yè)巖油Ⅰ類甜點(diǎn)有利區(qū)下限S1確定為4.0 mg/g。G77井（2 106.8 m，TOC值為5.24%）干酪根溶脹吸附實(shí)驗(yàn)表明，中等演化階段頁(yè)巖吸附量平均值為100 mg/g，即每克有機(jī)質(zhì)可以最大吸附100 mg液態(tài)烴，由此可根據(jù)TOC值的界限確定S1選區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)。如根據(jù) TOC值下限1.0%確定 S1值最低應(yīng)滿足頁(yè)巖自身吸附的量，即其下限值為1.0 mg/g。

3.2 頁(yè)巖韻律結(jié)構(gòu)

趙文智等、趙賢正等研究表明，頁(yè)巖紋層（頁(yè)理）越發(fā)育，頁(yè)巖的儲(chǔ)集性和滲流性越好[13-14]。本文利用CT掃描、核磁共振并結(jié)合離心實(shí)驗(yàn)分析了微觀上不同韻律結(jié)構(gòu)的頁(yè)巖孔隙特征及流體的可動(dòng)性，研究表明紋層結(jié)構(gòu)頁(yè)巖大孔喉發(fā)育，平均孔隙半徑為187 nm，平均喉道半徑為168 nm，呈層狀分布，順層連通性較好，T2譜顯示可動(dòng)烴占比可達(dá)46.7%（見圖6a、圖6b）；薄層狀結(jié)構(gòu)頁(yè)巖小—大孔喉均有發(fā)育，平均孔隙半徑為102 nm，平均喉道半徑為66 nm，孔喉呈立體—層狀分布，T2譜顯示可動(dòng)烴占比15.6%（見圖6c、圖6d）；層狀結(jié)構(gòu)頁(yè)巖以小孔喉為主，平均孔隙半徑為87 nm，平均喉道半徑為58 nm，呈立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，T2譜顯示可動(dòng)烴占比 8.7%（見圖 6e、圖 6f），因此，頁(yè)巖韻律結(jié)構(gòu)對(duì)頁(yè)巖油滲流具有重要影響。根據(jù)上述分析將Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類頁(yè)巖油的結(jié)構(gòu)分別確定為紋層狀、薄層狀和層狀。

圖6 官東12井不同紋層結(jié)構(gòu)頁(yè)巖的CT掃描孔喉及不同轉(zhuǎn)速核磁共振T2譜特征

3.3 黏土含量

由于脆性礦物及脆性評(píng)價(jià)公式不同，目前尚沒有統(tǒng)一的頁(yè)巖脆性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如脆性指數(shù)。Bowker發(fā)現(xiàn)產(chǎn)氣最好的Barnett頁(yè)巖中石英礦物含量平均值為45%，黏土礦物含量平均值為 27%[29]；《海相頁(yè)巖氣勘探目標(biāo)優(yōu)選方法》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)脆性指數(shù)、脆性礦物含量和水平應(yīng)力差異系數(shù)評(píng)價(jià)頁(yè)巖可壓裂性，認(rèn)為脆性指數(shù)大于 35%時(shí)頁(yè)巖脆性較大[30]；鄒才能等認(rèn)為石英、方解石等脆性礦物含量大于40%，黏土含量小于 30%時(shí)頁(yè)巖具有較好脆性[31]；趙文智等建議的頁(yè)巖油甜點(diǎn)區(qū)/層段黏土礦物含量下限為30%[13]。本文W16井BI與黏土含量相關(guān)關(guān)系統(tǒng)計(jì)表明（見圖5b），黏土含量大于40%時(shí)，受黏土含量及有機(jī)質(zhì)含量雙重影響，頁(yè)巖脆性指數(shù)基本都小于 40%，為低脆頁(yè)巖，現(xiàn)有水基壓裂液易引起黏土膨脹，導(dǎo)致支撐劑無法有效注入，導(dǎo)流能力低，壓裂改造效果差，目前尚無該類型頁(yè)巖油勘探突破的報(bào)道；黏土含量為30%～40%時(shí)，90%以上的樣品脆性指數(shù)小于 40%，為低脆頁(yè)巖，松遼盆地古龍凹陷古頁(yè)油平 1井通過二氧化碳增能壓裂，在青一段獲日產(chǎn)超35 m3高產(chǎn)工業(yè)油流，實(shí)現(xiàn)了高黏土含量的頁(yè)巖油突破[4]；黏土含量小于 30%時(shí)，樣品脆性指數(shù)一般大于 40%，為中、高脆頁(yè)巖，是目前頁(yè)巖油勘探的主體。綜合分析將Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類頁(yè)巖油的黏土含量指標(biāo)界限分別定為20%，30%，40%。

3.4 頁(yè)巖孔隙度

頁(yè)巖孔隙度大小一方面反映了頁(yè)巖儲(chǔ)油能力，另一方面也反映了頁(yè)巖微觀孔隙結(jié)構(gòu)及由此影響的微觀滲流能力?？锥雾?yè)巖209塊S1與核磁有效孔隙統(tǒng)計(jì)表明，孔隙度越小，S1值越低（見圖7）。當(dāng)核磁有效孔隙度大于8%時(shí)，S1值一般大于4 mg/g；當(dāng)孔隙度大于6%時(shí)，S1值一般大于3 mg/g，且95%以上概率S1值大于4 mg/g；當(dāng)孔隙度為4%時(shí)，S1值一般大于1 mg/g，中位值約2 mg/g；當(dāng)孔隙度為2%時(shí)，S1中位值約1 mg/g。姜在興等[32]將目標(biāo)儲(chǔ)集層實(shí)測(cè)孔隙度下限定為6%，有利儲(chǔ)集層孔隙度為 4%～6%，無效儲(chǔ)集層孔隙度小于4%；Zou等[21]、楊智[19]等認(rèn)為經(jīng)濟(jì)性甜點(diǎn)區(qū)的實(shí)測(cè)孔隙度下限為 3%～4%。綜合分析將Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類頁(yè)巖油的孔隙度指標(biāo)界限分別定為6%，4%，2%。

圖7 滄東凹陷孔二段頁(yè)巖核磁有效孔隙度與S1相關(guān)關(guān)系圖（N為樣品數(shù)量）

3.5 頁(yè)巖油評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

綜上分析，將S1值大于等于4 mg/g、紋層結(jié)構(gòu)、黏土含量小于20%、TOC值為2%～6%、孔隙度大于等于6%作為Ⅰ類頁(yè)巖油評(píng)價(jià)指標(biāo)；S1值為2～4 mg/g、薄層狀結(jié)構(gòu)、黏土含量為 20%～30%、TOC值大于等于6%、孔隙度4%～6%作為Ⅱ類頁(yè)巖油評(píng)價(jià)指標(biāo)；S1值為1～2 mg/g、層狀結(jié)構(gòu)、黏土含量為30%～40%、TOC值為 1%～2%、孔隙度為 2%～4%作為Ⅲ類頁(yè)巖油評(píng)價(jià)指標(biāo)（見表3）。

表3 頁(yè)巖油地質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

4 頁(yè)巖油甜點(diǎn)層及甜點(diǎn)區(qū)評(píng)價(jià)

4.1 甜點(diǎn)層定量評(píng)價(jià)

頁(yè)巖油甜點(diǎn)層是含油性、滲流性、可壓性、源巖特性和物性等因素的最優(yōu)匹配層，實(shí)際情況下某小層的上述地質(zhì)因素并非同時(shí)最優(yōu)，因此甜點(diǎn)層評(píng)價(jià)需要綜合平衡考慮各地質(zhì)因素。為減少人為因素影響，甜點(diǎn)層評(píng)價(jià)采用賦權(quán)重定量評(píng)價(jià)方法，一是不同參數(shù)賦不同權(quán)重值（ai），由于頁(yè)巖中游離油含量越高，流動(dòng)性及可壓裂性越好，越有利于頁(yè)巖油的開采，因此S1、韻律結(jié)構(gòu)、黏土含量作為優(yōu)先指標(biāo)，其次源巖特性和物性對(duì)頁(yè)巖油開采起到重要影響而非直接性的敏感參數(shù)，其權(quán)重分別設(shè)為25%，25%，20%，15%，15%；二是同一參數(shù)的不同分類（vj）賦不同分值，按照 10分制，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類分值分別為10分、6分和3分。定義其綜合評(píng)價(jià)指數(shù)EI如（1）式所示，EI表示的是研究層段內(nèi)樣品不同權(quán)重的5個(gè)地質(zhì)因素的總得分值。

以Ek21SQ⑨為例，基于表 1中PS1～PS4準(zhǔn)層序的頁(yè)巖巖相地質(zhì)特征，根據(jù)表 2評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行單項(xiàng)打分，然后應(yīng)用（1）式將單項(xiàng)得分乘以相應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重以計(jì)算綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的分值，如表4所示。研究表明，PS2最為有利，獲得9.4分，滿足地質(zhì)和工程，其次為PS3，為8.2分，以及PS1，為8.0分，而PS4相對(duì)較差，為6.2分。PS3頁(yè)巖雖然烴源巖及含油性較好，但物性及可壓性等工程品質(zhì)相對(duì)較差，而PS1頁(yè)巖則相反，造成兩者的綜合評(píng)分相近，在滿足頁(yè)巖壓裂形成復(fù)雜縫網(wǎng)并能有效支撐的條件下，PS3較PS1更為有利。因此，縱向上優(yōu)選PS2和PS3兩套頁(yè)巖油甜點(diǎn)層作為目前主力勘探層系。

表4 準(zhǔn)層序單項(xiàng)指標(biāo)得分與EI總得分表

通過孔二段頁(yè)巖油直井鉆探以驗(yàn)證并優(yōu)選最佳甜點(diǎn)層（見圖8）。KN9井射孔段主要為PS2，壓裂后2 mm油嘴放噴日產(chǎn)油29.6 t，GD13井射孔段為PS1+PS2兩個(gè)小層，壓裂后2 mm油嘴放噴日產(chǎn)油10.5 t，GD6x1井射孔段為 PS2+PS3，壓裂后 3 mm油嘴放噴日產(chǎn)油28.5 t，G1608井射孔段為PS3，TOC平均值為5.6%，S1值為3.7 mg/g，壓裂后4 mm油嘴初期日產(chǎn)油47.1 t，試采105 d，累產(chǎn)油為1 540.7 t，平均日產(chǎn)油14.7 t。雖然頁(yè)巖油勘探早期多針對(duì)1～2個(gè)小層同時(shí)壓裂試油，且試油產(chǎn)量的高低與射孔厚度、壓裂規(guī)模、放噴工藝等有關(guān)，但不同小層試油情況亦能側(cè)面反映其產(chǎn)能情況，即PS2、PS3小層一般具有較高的產(chǎn)能。

圖8 Ek21頁(yè)巖不同巖相頁(yè)巖油產(chǎn)量柱狀圖（括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)為試油層厚）

4.2 甜點(diǎn)區(qū)疊合評(píng)價(jià)

平面上以PS2和PS3小層為例，通過S1、黏土含量、TOC、孔隙度、地層厚度等要素疊合，官東地區(qū)優(yōu)選Ⅰ類甜點(diǎn)區(qū)54 km2，滿足S1值大于4 mg/g、TOC值大于2%、黏土含量小于20%、孔隙度大于4%；Ⅱ類甜點(diǎn)區(qū)為64 km2，滿足S1值大于2 mg/g、TOC值大于2%、黏土含量小于30%、孔隙度大于4%；Ⅲ類甜點(diǎn)區(qū)為 105 km2。優(yōu)選Ⅰ類甜點(diǎn)在 G1608井區(qū)部署1701H、1702H先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)井，并在一個(gè)平臺(tái)工廠化鉆探1H、2H和3H等3口水平井（見圖9）。

圖9 滄東凹陷孔東地區(qū)PS2+PS3小層甜點(diǎn)評(píng)價(jià)圖

5 頁(yè)巖油勘探實(shí)踐

2017年之后針對(duì)PS2和PS3進(jìn)行水平井壓裂提產(chǎn)實(shí)驗(yàn)（見表5）。1701H、1702H和1H水平井壓裂試油段為PS2+PS3，2H、3H試油段為PS3。1702H井目前仍自噴，穩(wěn)產(chǎn)期已達(dá)623 d，累產(chǎn)油超萬噸；1701H井累產(chǎn)7 637 t，下泵生產(chǎn)一年后日產(chǎn)油8.9 t，與1702H井相比，試油期少了63 d、試油段長(zhǎng)度少了342 m，且未鉆橋塞，排出上述因素，預(yù)期兩井累產(chǎn)油量相差不大，勘探成效好。1H、2H、3H井相比，1H井比2H、3H井試油段長(zhǎng)度分別減少了152 m和103 m，米液量、米砂量均較小且未鉆橋塞，3口井生產(chǎn)450 d左右，1H井的井筒供液能力和日產(chǎn)油水平均強(qiáng)于2H和3H井，若排除上述工程差異，預(yù)期 1H井累計(jì)產(chǎn)油量要高于2H和3H井。綜上，PS2+PS3小層（以PS2為主）鉆探的水平井累產(chǎn)油量和穩(wěn)產(chǎn)周期要大于純 PS3小層鉆探的水平井，這與PS2頁(yè)巖的基質(zhì)孔隙度和工程脆性高有關(guān)，即其是地質(zhì)、工程雙甜點(diǎn)，PS3地質(zhì)甜點(diǎn)更優(yōu)，這與前述準(zhǔn)層序評(píng)價(jià)結(jié)論一致。頁(yè)巖油水平井應(yīng)選擇地質(zhì)、工程雙甜點(diǎn)的層段鉆進(jìn)，更有利于水平井的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和采收率的提高。

表5 滄東凹陷孔二段頁(yè)巖油水平井鉆探成效統(tǒng)計(jì)表

在上述認(rèn)識(shí)指導(dǎo)下，2020年以來，滄東凹陷孔二段進(jìn)一步加大了頁(yè)巖油勘探，目前已壓裂投產(chǎn)井25口，但受斷層影響，水平井段長(zhǎng)度一般僅為400～800 m，日產(chǎn)油200 t以上，累產(chǎn)油超6×104t。生產(chǎn)時(shí)間大于200 d且穩(wěn)定生產(chǎn)3個(gè)月以上的水平井有7口井，初期日產(chǎn)油為12.8～26.9 t，目前日產(chǎn)油為8.0～15.5 t。同時(shí)歧口凹陷沙河街組三段頁(yè)巖油勘探也獲得新突破[33]，鉆探的QY10-1-1井壓裂后5 mm油嘴放噴，產(chǎn)量達(dá)103.5 t/d、產(chǎn)氣量為5 891 m3/d?？椎杲M、沙河街組頁(yè)巖油勘探表明，渤海灣盆地古近系頁(yè)巖油勘探前景十分廣闊。

6 結(jié)論

滄東凹陷孔二段頁(yè)巖層系發(fā)育薄層狀灰云質(zhì)頁(yè)巖（A）、紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖（B）、紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖（C）和層狀灰云質(zhì)頁(yè)巖（D）4類主要頁(yè)巖巖相，基于此將SQ⑨劃分為PS1—PS4共4個(gè)準(zhǔn)層序。PS1頁(yè)巖S1值為3.7 mg/g，TOC平均值為3.4%，核磁孔隙度為6.6%，黏土含量為18%；PS2頁(yè)巖S1值為4.5 mg/g，TOC平均值為4.0%，核磁孔隙度為5.5%，黏土含量為16%；PS3頁(yè)巖S1值為7.6 mg/g，TOC平均值為4.5%，核磁孔隙度為3.8%，黏土含量為25%；PS4頁(yè)巖S1值為3.3 mg/g，TOC平均值為1.6%，核磁孔隙度為6.1%，黏土含量為14%。

優(yōu)選 TOC、S1、韻律結(jié)構(gòu)、黏土含量、孔隙度 5項(xiàng)頁(yè)巖油甜點(diǎn)評(píng)價(jià)參數(shù)，將頁(yè)巖油劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類。Ⅰ類頁(yè)巖油S1值大于等于4 mg/g、紋層結(jié)構(gòu)、黏土含量小于20%、TOC值為2%～6%、孔隙度大于等于6%；Ⅱ類頁(yè)巖油S1值2～4 mg/g、薄層狀結(jié)構(gòu)、黏土含量20%～30%、TOC值大于等于6%、孔隙度4%～6%；Ⅲ類頁(yè)巖油S1值1～2 mg/g、層狀結(jié)構(gòu)、黏土含量30%～40%、TOC值為1%～2%、孔隙度2%～4%。

采用賦權(quán)重定量評(píng)價(jià)方法對(duì) PS1～PS4準(zhǔn)層序進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，按降序依次為PS2、PS3、PS1、PS4。據(jù)此優(yōu)選PS2和PS3兩套頁(yè)巖油甜點(diǎn)作為水平井的鉆探箱體，直井及1701H、1702H 等水平井鉆探均證實(shí)PS2、PS3具有較高的產(chǎn)能。

符號(hào)注釋：

ai——各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，無因次；BI——脆性指數(shù)，%；EI——綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，無因次；OSI——含油飽和度指數(shù)，mg/g；Ro——鏡質(zhì)體反射率，%；Rt——電阻率，Ω·m；S1——游離烴含量，mg/g；S2——熱解烴含量，mg/g；TOC——總有機(jī)碳含量，%；vj——單項(xiàng)分類的得分，無因次；Vc——黏土含量，%；φ——孔隙度，%。