濮衛(wèi)次洼沙三段頁巖油藏勘探潛力與實(shí)踐

高平，張放東，尚雅珍

（中國石化中原油田分公司勘探開發(fā)科學(xué)研究院，河南 濮陽457001）

1 概況

濮衛(wèi)次洼位于東濮凹陷北部，是濮城斷裂系和衛(wèi)東斷裂系相向而掉形成的呈北東向展布的狹長地塹構(gòu)造，由洼陷中心向四周抬高，東西兩側(cè)翼分別為濮城油氣田和衛(wèi)城油氣田，勘探面積約110 km2（見圖1）。目前已發(fā)現(xiàn)沙一段、沙二段、沙三段含油氣層系，油氣藏環(huán)洼陷帶分布，以構(gòu)造-巖性油氣藏為主。

濮衛(wèi)次洼中、淺層沙一—沙三上勘探開發(fā)程度高，鹽間、鹽下深層系沙三中、沙三下勘探開發(fā)程度低，有鉆遇井31 口，同時鹽間、鹽下泥頁巖發(fā)育，有機(jī)質(zhì)豐度高，適宜形成頁巖油藏。

1985年8月完鉆的衛(wèi)68 井投產(chǎn)壓裂沙三中8 層組（7—12 號小層）電測解釋油層、干層共19.8 m/6 層，初期日產(chǎn)油18.0 t，地層壓力系數(shù)1.71。1991年同層系壓裂，5 mm 油嘴自噴，日產(chǎn)油42.0 t。截至1997年5月補(bǔ)孔上返沙三中4 層組時，累計產(chǎn)油18 867.0 t，無水。衛(wèi)68 井沙三中8 層組試油段是高電阻泥頁巖標(biāo)志層，分布在整個東濮北部，試油層段井壁取心11 顆，除2顆為泥質(zhì)粉砂巖外，其余均為泥頁巖。當(dāng)時并未意識到衛(wèi)68 井沙三中8 層組是頁巖油藏，而未上升到非常規(guī)油氣資源的高度引起重視，只是作為常規(guī)的低滲高壓油藏來看待。

圖1 衛(wèi)1—濮71 井油氣藏剖面

東濮凹陷北部沙三中下部有66 口井在泥頁巖中見油氣顯示，工業(yè)油流井3 口，低產(chǎn)油氣流井8 口，集中分布在濮衛(wèi)次洼帶（見表1），展現(xiàn)了頁巖油氣的良好勘探前景。

表1 東濮北部沙三中6—9 層組泥頁巖油氣顯示、試油統(tǒng)計

2 頁巖油形成的特殊地質(zhì)背景

2.1 沙三段烴源巖處于以生油為主的階段

濮衛(wèi)次洼沙一段、沙三段是暗色泥頁巖發(fā)育段，為烴源巖系。沙三段深灰色泥頁巖分布廣、厚度大，有機(jī)質(zhì)豐度達(dá)到了好—最好烴源巖級別，大多為Ⅰ型，部分為Ⅱ型［1］（見表2）。沙三段暗色泥頁巖埋深大多在3 000 m 以下，Ro主要分布在0.6%～1.4%，已進(jìn)入成熟—較高成熟演化階段（尚未達(dá)到生氣階段），具有良好的生油能力（見圖2）。烴源巖內(nèi)除次洼帶邊緣外，砂巖不發(fā)育，以夾薄層粉砂巖為主，加之構(gòu)造簡單、斷裂不發(fā)育，原油以近距離運(yùn)移為主，被鄰近的各類儲集體優(yōu)先捕獲，形成廣泛分布的常規(guī)與非常規(guī)油氣藏。

2.2 發(fā)育多套厚層鹽巖沉積

濮衛(wèi)次洼有沙一下、沙二上、沙三中上部及沙三中下部4 套分布范圍較廣的厚層鹽巖段，是油氣富集的優(yōu)良蓋層及側(cè)向遮擋層［2-4］。與鹽巖相伴生的泥頁巖有機(jī)質(zhì)豐度最高，是頁巖油藏形成的有利部位，遠(yuǎn)離鹽巖沉積區(qū)或無鹽巖區(qū)的泥巖或粉砂質(zhì)泥巖有機(jī)質(zhì)豐度相對較低［5］。

表2 濮衛(wèi)次洼沙三段有機(jī)質(zhì)豐度

圖2 濮衛(wèi)次洼鏡質(zhì)體反射率與埋深關(guān)系

沙三段鹽巖分布在整個濮衛(wèi)次洼，鹽間、鹽下泥頁巖富含有機(jī)質(zhì)，并以生油為主［6］，儲源一體，形成封閉的獨(dú)立成藏系統(tǒng)［7］，為頁巖油藏的形成奠定了基礎(chǔ)。

2.3 濮衛(wèi)次洼沙三段長期處于沉積中心

沙三段不同沉積時期，環(huán)繞濮衛(wèi)次洼周邊存在西部、北部及東部3 個物源補(bǔ)給區(qū)。除了北部物源區(qū)長期對濮衛(wèi)次洼的北部影響較大外，西部和東部物源區(qū)對濮衛(wèi)次洼的影響相對要小。沙三段長期處于水動力條件較弱、水體含鹽度較高的前三角洲、半深湖—深湖環(huán)境，在鹽湖背景下，沉積了厚層泥頁巖、鹽巖夾薄層粉砂巖，向次洼邊緣砂體逐漸發(fā)育。

環(huán)濮衛(wèi)次洼砂巖側(cè)向尖滅、下傾尖滅比較普遍，在次洼邊緣與斷層配置形成眾多構(gòu)造-巖性油藏；在次洼中心厚層泥頁巖中存在砂巖透鏡體，除了形成少量巖性油藏外，更適宜形成頁巖油藏。

3 頁巖巖電性特征與儲集空間類型

泥巖、頁巖均為泥質(zhì)巖類，在測井曲線上兩者有明顯的差異，泥巖電阻率低（一般小于1.5 Ω·m）、擴(kuò)徑明顯，而頁巖由于形成于水動力更弱、水體更深的環(huán)境，頁理發(fā)育、有機(jī)質(zhì)豐度高，電阻率值高或極高、縮徑或微擴(kuò)徑［8］，由邊緣相到深湖相，頁巖厚度逐漸增大（見圖3）。高電阻率頁巖層在平面上分布范圍廣，代表了湖盆水域廣、水體穩(wěn)定時期（湖泛時期）的沉積，是區(qū)域重要的巖電性對比標(biāo)志層。

圖3 東濮北部沙三中8 頁巖等厚圖

濮衛(wèi)次洼沙三段長期處于沉積中心的鹽湖區(qū)域，頁巖厚度大，顯微層理發(fā)育，泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)50%～60%，灰質(zhì)體積分?jǐn)?shù)30%～50%，石膏質(zhì)體積分?jǐn)?shù)10%～15%，黃鐵礦體積分?jǐn)?shù)1%～5%。通過對衛(wèi)79-13、濮148、衛(wèi)79-8 及衛(wèi)311 井沙三中、沙三下巖心掃描電子顯微鏡樣品分析，本區(qū)頁巖以灰質(zhì)為主的脆性礦物體積分?jǐn)?shù)較高，整體性脆，層理及層理間裂縫、順層微縫、次生微裂縫、次生溶蝕微孔隙發(fā)育（見圖4，3 563.35 m 深灰色灰質(zhì)泥頁巖中裂縫和次生孔隙），還有少量垂直層面的微裂縫，這些縫隙及頁巖中5～20 cm 厚的粉砂巖條帶是頁巖的主要儲集空間［9-10］。

圖4 濮148 井巖心掃描電鏡照片

4 頁巖油勘探潛力與實(shí)踐

4.1 濮衛(wèi)次洼沙三段頁巖油勘探潛力

濮衛(wèi)次洼鹽間、鹽下沙三中—沙三下有31 口鉆遇井，多數(shù)井在泥頁巖中有比較連續(xù)的油氣顯示，其中27 口井巖屑錄井見油氣顯示，25 口井見到明顯的氣測異常，顯示井段長110～320 m。

通過對衛(wèi)79-13、濮148 及衛(wèi)311 井沙三中及沙三下巖心熒光薄片觀察發(fā)現(xiàn)，頁巖的各類裂縫、次生溶蝕微孔隙及微晶灰質(zhì)顆粒的邊緣被油質(zhì)瀝青浸染，發(fā)淡綠色熒光，強(qiáng)度為中亮，這充分表明頁巖內(nèi)的各類儲集空間均有油氣存在，是下步的勘探領(lǐng)域。

由于東濮凹陷北部長軸物源在沙三段沉積時期影響較大，濮衛(wèi)次洼具有“南泥北砂”的巖相格局，即次洼北部及東部邊緣砂巖相對發(fā)育，中部、南部大部分區(qū)域?yàn)槟囗搸r、鹽巖發(fā)育區(qū)，是頁巖油藏勘探的有利區(qū)。沙三段頁巖疊合面積約74 km2，體積約10.085 km3（見表3）。假設(shè)頁巖的有效儲集空間約占總體積的1%，則整個濮衛(wèi)次洼沙三段頁巖油的資源背景有0.8～1.0 億t。

表3 濮衛(wèi)次洼沙三段頁巖體積

4.2 勘探實(shí)踐

濮衛(wèi)次洼大部分鉆遇沙三段的井在泥頁巖中見到油氣顯示。在具體部署上，充分利用老井，以普遍見油氣顯示的厚層頁巖段為單元，開展針對頁巖油的探索部署試驗(yàn)。

鹽下沙三中8 為厚層頁巖段，是區(qū)域?qū)Ρ葮?biāo)志層，分布在整個東濮北部。濮衛(wèi)次洼沙三中8 頁巖段鉆遇井大多見到不同程度的油氣顯示，衛(wèi)68 井在頁巖段已獲得高產(chǎn)油流，附近有7 口井獲低產(chǎn)油流。2012年1月，在濮衛(wèi)次洼西南翼，為探明鹽下沙三中8 頁巖含油情況，鉆探了衛(wèi)68-FP1 井，2012年3月15日完鉆。該井A 靶垂深為3 117.6 m，B 靶垂深為3 122.3 m，水平段長為1 300.0 m，目的層沙三中8 氣測異常明顯，全烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.151%～0.805%（周圍鉆井的沙三中8 全烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.010%～0.260%），電測解釋油層710.1 m/8層、干層577.4 m/8 層。該井分11 段進(jìn)行壓裂，總液量5 747.0 m3，加砂685.0 m3，平均砂比20%，4月22日開始排液，截至2012年6月27日，累計排液2 954.7 m3，返排率51.4%，日產(chǎn)液18.0～20.0 m3，日產(chǎn)油3.0～4.0 t。2012年5月對老井衛(wèi)42-8 井沙三上2 泥頁巖連續(xù)油斑顯示段（（3 023.6～3 067.2 m）/5 層，8.8 m 干層、未解層）壓后抽吸，日產(chǎn)油6.3 t，無水。

這2 口井的試油情況表明，濮衛(wèi)次洼沙三段具有頁巖油聚集成藏的有利條件，是非常規(guī)油氣資源的富集區(qū)。頁巖油是實(shí)現(xiàn)東濮資源接替的重要領(lǐng)域，應(yīng)進(jìn)一步深化地質(zhì)評價，加大頁巖室內(nèi)分析測試，著重分析頁巖的地化、巖礦、物性、油氣性質(zhì)等，深化頁巖油儲集空間與成藏規(guī)律的認(rèn)識，發(fā)展與之相適應(yīng)的井筒工藝技術(shù)［11］，提高經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)束語

濮衛(wèi)次洼沙三段長期處于沉積中心，周邊有多個物源，發(fā)育多套厚層鹽巖段，鹽間、鹽下泥頁巖富含有機(jī)質(zhì)，易于形成頁巖油藏。這些曾經(jīng)被認(rèn)為是無勘探價值的區(qū)域，已有大量鉆井在泥頁巖段的錄井中連續(xù)見油氣顯示，還有的氣測顯示異常強(qiáng)烈。盡管目前對其儲集空間的有效性與含油性還難以判斷，但這些領(lǐng)域蘊(yùn)藏著比較可觀的油氣資源，是東濮凹陷十分重要的增儲領(lǐng)域，需要利用新技術(shù)、新方法，挖掘這部分資源潛力，拓寬勘探領(lǐng)域。

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