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1、鄂尔多斯盆地延长探区页岩油地质特征与勘探实践杜克锋 魏笑笑摘 要：鄂尔多斯盆地延长探区三叠系延长组长7油层组广泛发育页岩油资源，该区域长7油页岩厚度在30-101m。通过岩心视察、试验分析、测井分析和多年的地质探讨和勘探实践，认为延长探区长7油层组广泛分布黑色页岩、暗色页岩和夹薄砂层泥岩，长7泥页岩有机质丰度为2.5%-14.3%，其中黑色页岩最高、暗色页岩次之;通过泥地比和砂层发育状况，依据岩性组合特征，将长7油层组页岩油资源分为三类：I类（多期砂岩叠置发育型）、II类（页岩夹薄砂岩型）、III类（纯页岩型）;延长油田针对I类页岩油均有效动用，并且提交规模储量，达到肯定产能，II类、III类
2、页岩油目前正在通过地质工程一体化勘探思路开展试验攻关，II类页岩油水平探井FTP1井日前取得日产27方的工业油流，取得烃源岩层系II类页岩油勘探重大突破，推动页岩油勘探开发探讨和实践。关键词：延长探区;长7油层组;页岩油;地质工程一体化随着世界经济的发展，能源消费持续增长。2022年全球一次能源消费总量已达135.1108t 油当量，其中原油和自然气的占比分别为34.2%和23.4%。油气仍是全球最重要的一次能源类型。预料到2050年，油气在世界一次能源消费中的占比仍旧在50%左右，油气主体地位的保持在很大程度上将得益于页岩油气的贡献。随中国经济的快速发展，油气需求大幅度增加，国内油气产量增长
3、却后续乏力。2022年，中国石油和自然气对外依存度已分别达到了69.8%和45.3%。因此，大力推动页岩油气产业发展对于确保我国油气平安与经济增长具有重要意义。2022年，我国原油产量1.91亿吨，原油进口量5.06亿吨，石油对外依存度高达70.8%，亟待找寻新的资源接替。美国2022年页岩油产量达3.29亿吨，占其原油产量的59%，并且成本限制在40美元/桶左右。因此，特别规油气是我国找寻接替石油资源的不二选择，但是其探讨、勘探、开发与美国特别规油气不同，均存在很大的难度。目前，與美国大规模开发的海相页岩油相比，我国陆相页岩油也有丰富的储量，具有良好的勘探开发前景。其中鄂尔多斯盆地三叠系延长
4、组长7油层组沉积时期发育一套深灰色、灰黑色泥页岩，湖盆深，被认为是良好的烃源岩，具有极大的生烃实力。1 国内外页岩油探讨技术发展趋势页岩孔隙、喉道、裂缝及矿物组成的定量表征是成储机理探讨的基础，下一步的探讨方向是须要建立“全息”、“简约”、有肯定普适性的数字岩心。同时，还应结合油-岩相互作用（赋存机理）和流体可动性探讨，相识孔喉大小、矿物组成与可流淌性之间的关系，由此明确页岩成储的下限，相识其成储机理。页岩油赋存机理和状态的探讨须要在岩石组分及孔喉表征的基础上，通过油-岩相互作用试验和数值模拟的结合，才能有效相识并定量表征;数模须要接受试验的检验和校正，两者最终须要与地质实例解剖相结合。页岩油
5、可动性、可动量的评价。应用纳米学科的理论和技术结合试验可能是有效的思路和途径。对其相识和表征须要以储层表征和油-岩相互作用探讨取得的相识作为数值模拟的初始条件和边界条件，并接受试验模拟的校正和检验，同时也服务于成储机理和赋存机理的探讨。2 鄂尔多斯盆地页岩油地质特征2.1 储层岩石类型主要为砂岩和泥页岩大量的钻井取心资料表明，鄂尔多斯盆地长7段页岩油储层岩石类型主要为砂岩和泥页岩两大类。其中砂岩以致密细砂岩为主，粉砂岩次之。岩心及含油性分析表明长7段泥页岩也含油，并且矿场实践表明泥页岩可产出石油。依据岩性差异和有机质类型与含量不同，泥页岩又可分为暗色泥岩和黑色页岩两类。类页岩油储层主要为中厚层
6、细砂岩，岩石中石英+长石含量一般为55%78%。类页岩油储层主要为泥页岩中夹的薄层细砂岩、粉砂岩，粉砂岩中石英+长石含量一般在50%以上。类页岩油储层主要为富有机质暗色泥岩和黑色页岩，岩石中石英+长石含量可达30%以上。长7段页岩油砂泥岩储层较高的石英及长石等脆性矿物含量，为页岩油储层体积压裂改造供应了有利条件。2.2 储层类型在平面上分带性清楚且大面积分布受沉积环境限制，鄂尔多斯盆地长7段不同岩性的页岩油储层在平面上分带分布规律明显。细砂岩主要发育于东北部三角洲前缘分流河道及湖盆中部重力流沉积中。粉砂岩主要发育于东北部三角洲前缘前端及湖盆中部的半深湖深湖。暗色泥岩和黑色页岩主要分布于湖盆中部
7、的半深湖、深湖环境，长73长71期，暗色泥岩、黑色页岩分布范围渐渐减小。受物源供应、构造运动、盆地演化等因素影响，长7段具大面积富砂、广覆式分布富有机质泥页岩的特征，为发育大面积页岩油供应了有利的储集条件。2.3 储层致密但流体可动性较好大量的岩心物性分析表明，鄂尔多斯盆地长7段致密砂岩储层孔隙度一般为6%12%，渗透率一般小于0.3mD;泥页岩更为致密，孔隙度一般小于2%，渗透率小于0.01mD。岩石矿物定量扫描（QEMSCAN）、场放射扫描电镜等多方法探讨表明，残余粒间孔、溶蚀孔、伊利石晶间孔是长7段页岩油储层主要的孔隙类型。长7段细砂岩储层以微米孔隙为主，孔隙半径主要集中在28m，对储集
8、空间贡献最大。长7段泥页岩储层以纳米孔隙为主，暗色泥岩孔隙半径主要为60220nm，喉道半径为20160nm;黑色页岩孔隙半径主要为20101nm，喉道半径为40101nm。页岩油储层喉道半径一般为20120nm，连通性较好（孔隙配位数每孔13个），纳米级喉道连通微米级孔隙形成簇状困难孔喉单元，有效提升了储集性能。核磁共振测试表明，长7段致密砂岩储层可动流体饱和度为20%60%，平均为48%，具有较高的可动性流体饱和度，为类、类页岩油规模有效开发供应了有利条件。2.4 发育广覆式优质烃源岩由于晚三叠世印支运动形成了鄂尔多斯面广水深的大型坳陷湖盆的沉积格局，为烃源岩发育供应了有利的沉积条件。同时
9、，长7期频繁火山喷发为生物勃发供应了丰富的P、Fe等养分元素，湖盆内深部活跃的热液作用具“施肥”效应触发生物勃发，湖盆水体富养分化触发高生物生产力，沉积期后的缺氧环境有利于有机质的保存，低陆源碎屑补偿速度促进了有机质的相对富集。上述因素综合作用形成盆地长7段发育广覆式优质富有机质烃源岩。依据沉积构造、岩石组构和有机质含量特征，盆地长7段富含有机质烃源岩可划分为黑色页岩和暗色泥岩两类。烃源岩有机质母源以湖生藻类为主，生油母质条件好。其中黑色页岩有机质类型主要为型和1型，暗色泥岩有机质类型主要为1型和2型。黑色页岩平均TOC为13.81%，暗色泥岩平均TOC为3.75%，两类烃源岩均为陆相优质烃源
10、岩。长7段烃源岩Ro分布于0.9%1.1%，平均Tmax达到447，已达生油成熟阶段，处于生油高峰期。残留沥青“A”法计算烃源岩排烃效率高，其中黑色页岩排烃率平均为76%，烃源岩发生了剧烈的排烃作用，利于长7段页岩油规模成藏。两类烃源岩大面积分布，其中黑色页岩面积达4.3104km2，平均厚度达16m，最厚达60m;暗色泥岩面积达6.2104km2，平均厚度达17m，最厚达124m。广覆式烃源岩为页岩油规模成藏供应了良好的生烃物质基础。2.5 近源高压持续充注成藏，油藏含油饱和度高、含油性好鄂尔多斯盆地中生界长7段发育多套富有机质泥页岩，与致密砂岩紧邻接触或互层共生，源储配置好，油气近源充注，
11、利于页岩油规模成藏。长7段优质烃源岩生烃强度大，黑色页岩平均生烃强度为235.4104t/km2，生烃量为1012.2108t;暗色泥岩平均生烃强度为34.8104t/km2，生烃量为216.4108t，合计生烃量为1228.6108t。而生烃模拟试验及成藏古压力分析表明，排烃前封闭条件下其生烃增压可达到38.5MPa，成藏期储层古压力为1826MPa，烃源岩、致密砂岩过剩压力差一般为816MPa。因此，在近源持续高压条件下，储层中含油饱和度呈先快、后慢式增长，经验快速成藏和持续充注富集两个阶段，致密砂岩储层最终含油饱和度高达70%以上，含油性好。长7段泥页岩含油性测试表明，泥页岩自身可动烃平
12、均含量达4.74mg/g，具有肯定含油性。2.6 油质轻、气油比较高、埋藏浅，利于开发鄂尔多斯盆地长7段页岩油密度为0.800.86g/cm3，国外威利斯顿盆地和二叠盆地致密油密度为0.82g/cm3，国内准噶尔盆地二叠系致密油密度为0.880.92g/cm3，松辽盆地白垩系致密油密度为0.780.87g/cm3，四川盆地侏罗系致密油密度为0.760.87g/cm3，与国内外致密油密度相比差异不大，总体原油密度较小。鄂尔多斯盆地长7段页岩油平均原油黏度为1.55mPas，高于北美二叠盆地致密油黏度（0.150.53mPas）。国内准噶尔盆地玛湖凹陷一百零一口泉组致密油黏度为0.44.1mPas
13、，松辽盆地白垩系致密油黏度为4.08.0mPas，相比而言，鄂尔多斯盆地长7段页岩油原油黏度明显较小。总体来看，长7段页岩油油质轻，流淌性好，有利于开发。3 頁岩油勘探开发关键技术3.1 页岩油“三品质”评价方法围绕页岩油识别评价和钻完井工程应用需求，在常规储层“四性”评价基础上，建立了储层、烃源岩、工程力学3类品质12项参数的定量说明模型，为页岩油地质甜点和工程甜点的预料供应了依据。储层品质定量评价：以孔隙结构和砂体结构为核心，建立页岩油储层微观、宏观非均质性定量表征参数。通过核磁共振T2谱计算毛细管压力曲线，定量评价可动流体饱和度和喉道中值半径。烃源岩品质定量评价：根据源储配置精细说明思路
14、，建立了烃源岩品质量化及分类评价参数，以电阻率与孔隙度曲线重叠lgR法和测井参数多元统计回来法评价TOC，为找寻优质烃源岩供应了依据。工程力学品质定量评价：基于阵列声波测井与三轴应力试验，形成了岩石脆性指数与基于各向异性模型的地应力计算方法，为压裂设计优化供应技术支持。3.2 长水平井快速优化钻井技术针对长水平井钻井摩阻高、扭矩高、钻井速度低等难题，攻关形成了以井身结构优化、强化钻井参数、优化钻井液体系、配套关键提速设备为核心的快速钻井技术，采纳强抑制防塌堵漏钻井液技术和储层爱护完井液技术，解决了漏失、坍塌问题，有效爱护储层，长水平井钻井周期大幅缩短，平均钻井周期由2022年的31.6天缩短至
15、20天以内。3.3 水平井体积压裂技术长水平井细切割压裂见到明显增产效果：为了进一步提高水平井单井产量和储量动用程度，体积压裂设计思路由增大裂缝接触面积向细分切割精准改造发展，工艺技术由引进试验向自主创新转变，整体改造效果稳步提升。水平段长度大幅增加，由12001500m增加到15003000m;布井间距不断缩小，由6001010m缩小到200400m;裂缝布放更加精准，由匀称分段多簇转变为非匀称细分切割;缝控程度大幅提升，由50%70%提高到90%95%;改造工艺更加高效，由速钻桥塞转变为可溶桥塞/球座;体积压裂改造段数增大，由812段提高到2025段;水平井单井产量不断攀升，由9.6t/d
16、提高到17.3t/d。4 鄂尔多斯盆地延长探区页岩油勘探成效页岩油是特别重要的战略接替资源，为赋存于富有机质页岩层系中的石油（长7油层组），单砂体厚度不大于5m，累计砂地比小于30%，无自然产能或低于工业石油产量下限。页岩油探讨中主要引用地质工程一体化勘探思路，开展“烃源岩-储层-工程”三类品质评价，主动开展“七性”特征综合探讨。现场实践中，依据其岩性组合和砂地比等特征，将页岩油划分为I类、II类和III类，延长石油集团针对不同类型页岩油开展不同的勘探思路探讨和攻关，取得了肯定的效果。I类多期叠置砂岩发育型页岩油，实行直井控储、水平井求产的勘探开发方式，目前累计探明储量5600万吨，落实三级储
17、量1.83亿吨。2022年LTP19井最高日产油达91吨，目前累计产液5870方，累计产油1921吨，平均日产油10吨以上。II类页岩夹薄砂岩型页岩油，实行直井体积压裂试验、水平探井一体化勘探开展重点攻关工作，目前完钻3口水平探井，其中FTP1井已累计生产页岩油2101余吨，当前日产油7吨。III类纯页岩型页岩油，实行水平探井在裂缝带、薄砂体主动开展远景探究，目前GQ1井已完成压裂，正在试油。5 结论依据岩性组合、砂地比、连续砂体厚度等因素，将鄂尔多斯盆地中生界长7段烃源岩发育层系内致密砂岩和泥页岩中未经过长距离运移而形成的石油聚集统称为页岩油，并将其细分为3种类型。鄂尔多斯盆地长7段页岩油定
18、义的明确及类型的细分，为盆地内页岩油勘探开独创确了攻关方向及地质对象。鄂尔多斯盆地中生界长7段页岩油具有大面积规模成藏的重要特征，虽然砂泥岩储层总体致密，但由于油藏含油饱和度较高、油质轻、气油比较高及埋藏较浅等，长7段页岩油具备规模勘探开发有利条件，是持续上产稳产的重要接替领域。近年来，通过系统技术攻关，鄂尔多斯盆地长7段页岩油地质理论相识、测井评价、水平井钻完井、体积压裂及工厂化作业等方面取得了系列进展，推动鄂尔多斯盆地长7段类页岩油实现了规模有效勘探与开发。同时针对、类页岩油主动开展探究攻关，直井勘探突破出油关，呈现出巨大的勘探潜力。随着理论相识的不断深化和技术的不断进步，鄂尔多斯盆地长7
19、段頁岩油已成为石油上产的重要接替领域，同时对中国陆相页岩油规模勘探开发起到了重要的引领和推动作用。参考文献：1张庆春， 汪凯明， 罗顺社，等. 鄂尔多斯盆地长7油层组油页岩特征及成因分析J. Advances in Geosciences， 2022， 03（4）：1101-209.2张文正， 杨华， 杨伟伟，等. 鄂尔多斯盆地延长组长7湖相页岩油地质特征评价J. 地球化学， 2022， 44（5）：505-515.3杨智， 侯连华， 陶士振，等. 致密油与页岩油形成条件与“甜点区”评价J.石油勘探与开发， 2022， 42（5）： 555-565.4姚泾利 ，邓秀琴 ， 赵彦德 ，等.鄂尔多
20、斯盆地延长组致密油特征J.石油勘探与开发， 2022， 40（2）： 150-158.5吴松涛，朱如凯，崔京钢，崔景伟，白斌，张响响，金旭，朱德升，游建昌，李晓红.鄂尔多斯盆地长7湖相泥页岩孔隙演化特征J.石油勘探与开发，2022，42（02）：167-176.作者简介：杜克锋（11012-），男，河南新乡人，探讨生在读，工程师，主要从事特别规油气地质与勘探探讨。（1.中国地质高校（北京）能源学院，北京 101083;2.陕西延长石油（集团）有限责任公司探讨院，陕西 西安 710165） 猜你喜爱 泥岩砂岩孔隙 火星上的漩涡层状砂岩学苑创建A版(2022年9期)2022-10-13中低应变率下
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