大面積連續(xù)分布是頁巖層系油氣的標(biāo)志特征
——以鄂爾多斯盆地為例

楊 智,鄒才能,付金華,吳松濤,林森虎,潘松圻,王 嵐,劉新社,牛小兵

(1.中國石油勘探開發(fā)研究院,北京 100083；2.中國石油長慶油田分公司，陜西 西安 710018)

0 引 言

近20年來，大型常規(guī)-非常規(guī)“共生盆地”致密油氣、頁巖油氣等資源日益引起關(guān)注，正逐漸成為油氣儲量和產(chǎn)量增長的重要組成部分[1-9]。1995年，美國地質(zhì)勘探局(USGS)提出了“連續(xù)油氣聚集”的概念[10]，對致密砂巖氣、頁巖氣等非常規(guī)資源進(jìn)行評價(jià)[11]。2002年，Law等提出非常規(guī)油氣系統(tǒng)的概念[12]。2007年，《油氣資源管理系統(tǒng)》發(fā)布，規(guī)范了相關(guān)非常規(guī)油氣資源的術(shù)語和概念[13]。2009年以來，鄒才能等在國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃、國家科技重大專項(xiàng)等科研項(xiàng)目資助下，在廣泛調(diào)研全球非常規(guī)頁巖層系油氣地質(zhì)研究和勘探實(shí)踐的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)結(jié)合中國特殊地質(zhì)條件及頁巖層系油氣勘探實(shí)踐，率先引進(jìn)并發(fā)展了“連續(xù)型油氣聚集”內(nèi)涵[14-15]；圍繞頁巖層系油氣規(guī)模效益利用核心問題，基于對國內(nèi)外致密油氣、頁巖油氣的持續(xù)解剖評價(jià)，系統(tǒng)對比了頁巖層系油氣明顯不同于常規(guī)油氣的10 項(xiàng)特征，包括源儲共生、孔滲較低、納米級孔隙廣泛、油氣連續(xù)分布、沒有明顯圈閉界線、浮力和水動力作用弱、相態(tài)分異差、沒有統(tǒng)一油氣水邊界或壓力系統(tǒng)、油氣飽和度變化大等[6,9,15-16]，明確了創(chuàng)建非常規(guī)頁巖層系油氣地質(zhì)理論的必要性；從是否具有工業(yè)開采條件的角度，系統(tǒng)解剖了不同類型頁巖層系油氣的地質(zhì)內(nèi)涵和主要特征，如致密油的4 個基本條件[17]、致密氣的3個基本條件[18]、頁巖油的6 點(diǎn)基本特征[19]、頁巖氣的7 點(diǎn)基本特征[6]等，初步構(gòu)建了非常規(guī)頁巖層系油氣地質(zhì)的理論框架，提出了非常規(guī)頁巖層系油氣工業(yè)選區(qū)選帶的基本要素，針對性提出并實(shí)踐了頁巖層系油氣資源評價(jià)、“甜點(diǎn)區(qū)(段)”評價(jià)、“人工油氣藏”等創(chuàng)新理念，促進(jìn)了頁巖層系油氣的理論研究和技術(shù)研發(fā)[9,14-15]。

連續(xù)型頁巖層系油氣聚集與常規(guī)圈閉型油氣聚集在形成機(jī)理和分布規(guī)律上明顯不同，突破了常規(guī)儲層物性下限與傳統(tǒng)油氣地質(zhì)學(xué)“圈閉找油”的理念[14-15]。結(jié)合室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、物探成像、鉆試結(jié)果等大量信息，發(fā)現(xiàn)頁巖層系油氣分布于大面積連片的致密儲集體內(nèi)，廣泛發(fā)育的微米—納米級孔喉網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(孔喉半徑主要為20～500 nm)起著溝通和連接作用，控制著頁巖層系油氣連續(xù)型分布，油氣分布不受圈閉控制，具有巨量的資源規(guī)模[16]。含油氣頁巖層系致密儲層大面積連續(xù)分布，是頁巖層系油氣的標(biāo)志特征，打破了圈閉局部成藏的傳統(tǒng)概念，為頁巖層系油氣大規(guī)?？碧讲渴鹛峁┝死碚撘罁?jù)。隨著頁巖層系油氣的深入勘探開發(fā)，以大面積連續(xù)分布為標(biāo)志特征的頁巖層系油氣地質(zhì)學(xué)理論將深入發(fā)展成為石油天然氣地質(zhì)學(xué)的下一次大飛躍。

頁巖層系油氣是烴源層系生成、滯留或就近聚集在生烴層系內(nèi)部或緊鄰生烴層系的致密儲層中，利用新技術(shù)可實(shí)現(xiàn)工業(yè)開采的連續(xù)分布油氣資源，包括頁巖油、頁巖氣等源儲一體型，以及致密油、致密氣等源儲緊鄰型兩種資源類型。其中，致密油、致密氣、頁巖氣、中高成熟度頁巖油是連續(xù)型油氣聚集的重要組成部分，是中國當(dāng)前頁巖層系油氣中最現(xiàn)實(shí)和最重要的勘探領(lǐng)域[20-23]。致密油現(xiàn)已進(jìn)入儲量序列，落實(shí)了鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)、松遼盆地上白堊統(tǒng)、準(zhǔn)噶爾盆地中二疊統(tǒng)等3套規(guī)模致密油層系，2018年致密油產(chǎn)量約150×104t；致密砂巖氣勘探開發(fā)的進(jìn)展也非常大，已發(fā)現(xiàn)了鄂爾多斯盆地石炭系—二疊系、四川盆地上三疊統(tǒng)2套萬億方級致密氣層系，2018年致密砂巖氣產(chǎn)量380×108m3；南方海相頁巖氣也取得突破進(jìn)展，探明了四川盆地及周緣上奧陶統(tǒng)—下志留統(tǒng)萬億方級儲量規(guī)模區(qū)，發(fā)現(xiàn)了重慶涪陵、上海長寧、四川威遠(yuǎn)等3個千億方級頁巖氣田，2018年頁巖氣產(chǎn)量108×108m3。中國陸上陸相頁巖油資源潛力巨大，目前重點(diǎn)在富有機(jī)質(zhì)頁巖段開展水平井體積壓裂、原位加熱轉(zhuǎn)化、非水壓裂等科學(xué)探索，有望在中國率先實(shí)現(xiàn)陸相“頁巖油革命”[21,24-25]。

鄂爾多斯盆地是中國最典型的非常規(guī)頁巖層系油氣資源的大型“共生盆地”，百年地質(zhì)研究和生產(chǎn)實(shí)踐形成了上古生界天然氣和上三疊統(tǒng)石油兩套頁巖層系豐富的理論技術(shù)成果，對推進(jìn)中國大面積頁巖層系油氣發(fā)展具有重要的引領(lǐng)作用。本文基于鄂爾多斯盆地頁巖層系油氣區(qū)域地質(zhì)和勘探歷程，細(xì)致分析了頁巖層系烴源巖、儲集層、源儲配置、流體等地質(zhì)要素基本特征，深入探討了頁巖層系油氣的形成過程，明確了“甜點(diǎn)區(qū)(段)”分布的主要控制因素，以期對大面積頁巖層系油氣地質(zhì)研究和勘探部署提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地位于中國中北部地區(qū)，是中國內(nèi)陸第二大沉積盆地，面積約25×104km2，其中，中生界三疊系長7段分布面積為10×104km2，上古生界石炭系—二疊系煤系地層全盆地分布，屬于“半盆油滿盆氣”型盆地(圖1)。中生界油田群主要分布于伊陜斜坡中南部，上古生界氣田群主要分布于伊陜斜坡中北部(圖1)。

K為白堊系；J為侏羅系；T3為上三疊統(tǒng)；T1-2為中—下三疊統(tǒng)；C—P為石炭系—二疊系；O為奧陶系；圖件引自文獻(xiàn)[6]和[15]圖1 鄂爾多斯盆地致密油氣勘探現(xiàn)狀Fig.1 Current Exploration Situation of Tight Oil and Gas in Ordos Basin

鄂爾多斯盆地致密油、頁巖油資源豐富，主要分布在湖盆中部三疊系長7段源儲共生層系，生油條件優(yōu)越，構(gòu)造和儲層相對穩(wěn)定，埋藏深度適中，含油飽和度高，油質(zhì)較輕，大面積連續(xù)分布，儲量規(guī)模大，具備形成頁巖層系石油的有利地質(zhì)條件，有利勘探面積超過3×104km2[26-28]。致密油勘探可追溯到20世紀(jì)70年代[26-28]，通過堅(jiān)持“水平井+體積壓裂”聯(lián)合攻關(guān)，已建成安83井、西233井、莊183井、寧89井等4個工業(yè)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)，初期單井平均產(chǎn)量為8～15 t·d-1，含水量為8%～18%，2018年底已建成產(chǎn)能超過130×104t。頁巖油的探索近年來取得積極進(jìn)展，中—高成熟度頁巖油正在進(jìn)行水平井組風(fēng)險(xiǎn)勘探試驗(yàn)，中—低成熟度頁巖油將進(jìn)行水平井電加熱原位轉(zhuǎn)化試驗(yàn)。

鄂爾多斯盆地致密砂巖氣、頁巖氣、煤層氣資源豐富，主要分布在盆地中北部石炭系—二疊系海陸交互相帶，煤系源巖生氣條件優(yōu)越，砂體疊置發(fā)育，埋藏深度適中，含氣飽和度較高，甲烷含量占絕對優(yōu)勢，大面積連續(xù)分布，儲量規(guī)模大，具備頁巖層系天然氣形成的有利地質(zhì)條件，有利勘探面積超過10×104km2[29]。

2 頁巖層系油氣地質(zhì)特征

2.1 泥頁巖生烴層系

晚三疊世延長組沉積期受印支運(yùn)動的影響，鄂爾多斯盆地形成了面積大、水域?qū)挼拇笮蛢?nèi)陸淡水湖盆，湖盆在長7段沉積期達(dá)到鼎盛，形成了盆地主要的生油母質(zhì)，以頁巖、暗色泥巖為主[30-33]。盆地頁巖主要發(fā)育在長7段底部，呈NW—SE向展布，分布范圍較廣，厚20～60 m，優(yōu)質(zhì)烴源巖分布面積達(dá)5×104km2[26]。泥頁巖生烴層系包括紋層狀頁巖和塊狀泥巖兩種巖石類型，都具有規(guī)模生烴能力。生烴層系有機(jī)質(zhì)類型好，以低等水生生物為主，以Ⅰ、Ⅱ1型干酪根為主；有機(jī)質(zhì)豐度較高，總有機(jī)碳(TOC)平均值為6.7%(其中頁巖平均值為11.7%)，S1+S2平均值為19.9×10-3(其中頁巖平均值為35.6×10-3)，氫指數(shù)(HI)平均值為211×10-3(其中頁巖平均值為271×10-3)(表1)。早白堊世處于最大埋深階段(2 400～3 200 m深度)，成熟度適中，鏡質(zhì)體反射率(Ro)一般為0.7%～1.1%，熱解峰值溫度(Tmax)一般為435 ℃～465 ℃，進(jìn)入生排烴高峰階段[28]。烴類組成以高飽和烴含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)為特征，一般大于60%，全油或氯仿瀝青“A” δ13C值一般在-32‰左右，飽和烴δ13C值主要為-33‰～-32‰(表2)。

鄂爾多斯盆地上古生界的主要生氣巖為煤系源巖，包括煤巖、暗色泥巖和碳質(zhì)泥巖，鏡質(zhì)體反射率一般大于1.5%。上古生界煤系分布穩(wěn)定，是大面積煤成氣生成的氣源基礎(chǔ)，從本溪組、太原組到山西組煤系累計(jì)厚度為6～16 m，有機(jī)碳含量高于70%；暗色泥巖在全盆地也廣泛分布，厚度為20～80 m，有機(jī)碳含量為2.0%～3.0%[18,34](表1)。烴類組分是上古生界致密氣、頁巖氣最主要的氣體成分，含量大多在95%以上。烴類組成以高CH4含量為特征，重?zé)N(C2+)組分含量一般小于10%，凝析油含量低—極低[18,34]。上古生界天然氣的C同位素具有明顯煤成氣特征(表3)。

2.2 致密儲集層系

長7段沉積期，鄂爾多斯盆地東北部、西南部、西部等物源在湖盆沉積中心深水區(qū)匯聚，砂體大面積復(fù)合連片，呈NW—SE向沿湖盆軸向分布[35]，砂體延展約150 km，寬25～80 km，砂巖厚度大，單砂層厚度一般為5～30 m，累計(jì)厚度一般為20～70 m，局部地區(qū)連續(xù)砂巖厚度達(dá)百米。致密砂巖儲層剛性組分的體積分?jǐn)?shù)一般為70%～80%(其中石英平均為46.7%，長石平均為19.2%)。致密砂巖儲層巖性主要為細(xì)砂巖和粉砂巖，顆粒間主要為線接觸和點(diǎn)-線接觸，孔隙類型一般為溶孔型或粒間孔-溶孔型[28](圖2)，孔喉細(xì)小，孔隙度一般為6%～12%(圖3)。儲層以納米級孔喉為主，主要為小孔微喉型，孔喉分布不均勻，呈網(wǎng)狀，連通性差，高壓壓汞法測定的粉細(xì)砂巖孔喉半徑80%以上為0.01～0.40 μm(圖4)。復(fù)雜的孔喉結(jié)構(gòu)導(dǎo)致儲層的滲流能力差，儲層空氣滲透率一般為(0.001～1.000)×10-3μm2(圖3)。黑色頁巖沉積環(huán)境為半深湖—深湖亞相，主要發(fā)育在長7段底部，連續(xù)厚度大，隔層砂巖或凝灰?guī)r厚度較小，厚度一般為30～60 m，最厚可達(dá)130 m。頁巖頁理、砂質(zhì)紋層和顯微紋層構(gòu)造發(fā)育，發(fā)育有黏土礦物片狀結(jié)構(gòu)、碳酸鹽片狀結(jié)構(gòu)、有機(jī)質(zhì)片狀結(jié)構(gòu)、黃鐵礦草莓狀結(jié)構(gòu)等多種類型，頁巖油廣泛賦存于這些片狀層理面或與其平行的微裂縫中。

表1 上三疊統(tǒng)、上古生界部分源巖主要參數(shù)Tab.1 Main Parameters of Some Upper Triassic and Upper Paleozoic Source Rocks

表2 上三疊統(tǒng)部分致密油樣品主要地球化學(xué)參數(shù)Tab.2 Main Geochemistry Parameters of Some Upper Triassic Tight Oil Samples

表3 上古生界部分致密砂巖氣樣品主要地球化學(xué)參數(shù)Tab.3 Main Geochemistry Parameters of Some Upper Paleozoic Tight Sandstone Gas Samples

伊陜斜坡北部地區(qū)從太原組到下石盒子組發(fā)育河流-三角洲沉積體系，沉積穩(wěn)定。北部物源供給充足，在平緩的地形上，河道側(cè)向遷移迅速且頻繁，導(dǎo)致形成的砂體側(cè)向上頻繁疊覆，在平面上連片分布，展布范圍廣，縱向上多層位砂體疊置，砂層厚度大，儲集砂體SN向延伸距離較長，為150～200 km[34]。下二疊統(tǒng)山西組和下石盒子組儲層類型主要有石英砂巖、巖屑石英砂巖和巖屑砂巖，以粗、中粒砂巖為主；砂巖分選中等，顆粒間以線或凹凸緊密接觸為主；填隙物主要有各種黏土礦物、硅質(zhì)和鈣質(zhì)膠結(jié)等[34](圖2)?？紫抖纫话阈∮?0%，滲透率為(1～1 000)×10-6μm2，整體屬一套致密儲層(圖3)。儲層以納米級孔喉為主，半徑小于0.1 μm的孔喉約占孔喉總體的51.1%，半徑為0.1～1.0 μm的孔喉約占孔喉總體的34.5%(圖4)。山西組海陸過渡相三角洲前緣-潮坪-瀉湖相沉積形成了多套黑色頁巖、碳質(zhì)頁巖夾泥質(zhì)粉砂巖等，是頁巖氣的主要賦存層系。頁巖厚度為30～85 m，夾層少，主要發(fā)育無機(jī)礦物孔隙、有機(jī)質(zhì)孔隙及微裂縫3類儲集空間，以無機(jī)礦物孔隙為主；石英體積分?jǐn)?shù)為35%～50%，黏土礦物體積分?jǐn)?shù)為45%～55%；富有機(jī)質(zhì)頁巖段水平、垂直縫發(fā)育。

圖3 致密砂巖儲層孔滲分布Fig.3 Distribution of Porosity and Permeability of Tight Sandstone Reservoirs

2.3 儲層流體

湖盆中部長7段致密砂巖石油充注程度較高，密閉取芯分析儲層含油飽和度主要為60%～80%[28]。長7段致密油地表?xiàng)l件下的原油密度一般為0.84 g·cm-3，地層條件下原油密度為0.70～0.75 g·cm-3，黏度平均為6.0 mPa·s左右，凝固點(diǎn)為18 ℃，可動流體飽和度為46%[28]。長7段埋深主要為1 000～2 800 m，現(xiàn)今地層壓力為7～23 MPa，地層壓力系數(shù)一般為0.6～0.8，多為低壓油藏(圖5)。

上古生界致密砂巖普遍含氣，局部存在滯留水。天然氣組分中CH4含量在95%以上，以干氣為主，含氣飽和度一般為40%～60%。地層水組分以K+、Na+、Cl-為主，地層水礦化度為29.12～101.40 g·L-1，平均為45.70 g·L-1，水型均為CaCl2型，主要離子濃度差異明顯，反映了地層水分布相對獨(dú)立，互不連通，為局部滯留水[26]。氣藏壓力系數(shù)一般為0.83～1.00(圖5)。

圖(a)致密油儲層樣品數(shù)為31；圖(b)致密氣儲層樣品數(shù)為79；圖件引自文獻(xiàn)[24]和[27]圖4 致密油氣儲層孔喉分布Fig.4 Pore-throat Distributions of Tight Oil and Gas Reservoirs

2.4 源儲組合

長7段主要分為厚層頁巖-塊狀致密砂巖夾互型組合、厚層頁巖-塊狀致密砂巖底生型組合、薄層砂巖-泥巖互層型組合3種不同類型。厚層頁巖-塊狀致密砂巖夾互型組合主要分布在湖盆中部西南物源體系砂質(zhì)碎屑流砂體中，成藏條件優(yōu)越，利于近源充分捕獲石油，充注程度高，西233井是其代表。厚層頁巖-塊狀致密砂巖底生型組合主要分布在水下三角洲前緣砂體、砂質(zhì)碎屑流砂體中，成藏條件好，充注程度高，莊183井、寧89井是其代表。薄層砂巖-泥巖互層型組合主要分布在水上三角洲前緣砂體中，是運(yùn)移型石油聚集，充注程度相對較低，新安邊致密油田是其代表。

上古生界天然氣有3種成藏組合，即源內(nèi)組合型、近源組合型和遠(yuǎn)源組合型[30,36-37]。源內(nèi)組合型儲層主要為山2段、太原組致密砂巖，有利于聚集不同時期形成的天然氣，榆林氣田是其代表。近源組合型以下生上儲為主，儲層主要為山1段—盒8段致密砂巖，次生孔隙形成期與天然氣大量生氣期匹配關(guān)系的優(yōu)劣控制了氣田形成規(guī)模，蘇里格氣田、烏審旗氣田、大牛地氣田是其代表[30,36-37]。遠(yuǎn)源組合型指天然氣藏分布于區(qū)域蓋層之上，已發(fā)現(xiàn)氣藏的主要儲層為石千峰組，氣藏特點(diǎn)是通過斷裂-裂縫體系溝通深、淺層[38]，通過二次運(yùn)移形成次生氣藏。這類氣藏以淺層原生粒間孔隙儲氣為特征，石千峰組洪泛湖相泥巖為次生氣藏的直接蓋層及區(qū)域蓋層，主要發(fā)育于東部地區(qū)，成藏主控因素是有無溝通氣源與上覆儲層的通道，這類成藏組合以神木氣田為代表[30,36-37]。

整體上，鄂爾多斯盆地廣覆式優(yōu)質(zhì)烴源巖和大面積致密砂巖儲集體是致密油氣連續(xù)分布的基本條件，廣泛發(fā)育的微納米級孔喉網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)使得儲集體中的油氣水重力分異差，含油氣飽和度差異較大，整體表現(xiàn)為低豐度聚集特征，新安邊致密油儲量豐度僅為45×104t·km-2，致密砂巖氣儲量豐度一般為(1.0～1.3)×108m3·km-2(圖6)。

3 大面積連續(xù)分布的主要依據(jù)

3.1 聚集機(jī)制

鄂爾多斯盆地上古生界和中生界大范圍源儲疊置，特殊地質(zhì)背景下的油氣聚集和調(diào)整過程決定了頁巖層系油氣大面積連續(xù)分布。鄂爾多斯盆地頁巖油氣、致密油氣生排烴集中在構(gòu)造熱事件期間(95～140 Ma)[39-41](圖7)。山西組到下石盒子組沉積期，伊陜斜坡北部發(fā)育大型河流-三角洲相沉積體系，河道側(cè)向遷移迅速且頻繁，縱向上多層位砂體疊置，平面上連片分布。長7段沉積期，伊陜斜坡中南部發(fā)育河流-三角洲-湖泊相沉積體系，多物源體系在湖盆沉積中心深水區(qū)匯聚，砂體大面積復(fù)合連片，其中西南陡坡物源體系在湖盆中部廣泛發(fā)育砂質(zhì)碎屑流厚層塊狀砂體，東北緩坡物源體系主要發(fā)育大面積三角洲前緣砂體。隨后深埋藏階段，由于強(qiáng)烈壓實(shí)作用、自生黏土礦物大量生成、石英加大和碳酸鹽膠結(jié)作用、中生界構(gòu)造熱事件等的綜合影響，上古生界砂巖儲層在晚侏羅世—早白堊世油氣大量充注之前，已演化成為一套非常規(guī)致密砂巖儲層，界線模糊的巖性-成巖圈閉普遍發(fā)育。延長組砂巖儲層發(fā)生差異致密化作用，一般湖盆內(nèi)砂巖儲層較早完成致密化，湖盆外河流-三角洲體系完成致密化作用較晚。油氣充注的主成藏期(早白堊世晚期到抬升初期)，天然氣從大面積的煤系源巖和致密砂巖接觸面大范圍排烴，近源運(yùn)移進(jìn)入山西組和下石盒子組致密砂巖儲集體，形成連續(xù)型致密氣區(qū)(圖7)；石油從湖盆中部厚層頁巖、泥巖大范圍且高強(qiáng)度排烴，湖盆內(nèi)致密砂巖儲集體充注程度較高，屬于先致密后成藏類型，湖盆外河流-三角洲儲集體邊致密邊成藏，形成連續(xù)型致密油區(qū)。晚白堊世開始，盆地整體構(gòu)造抬升，演化為低溫低壓盆地，微裂縫較為發(fā)育，致密油氣緩慢調(diào)整，但并未改變主成藏期的油氣分布格局(圖7)。

3.2 生產(chǎn)資料

鄂爾多斯盆地上古生界和中生界地質(zhì)、地球物理、鉆井、壓裂、開發(fā)等生產(chǎn)資料云數(shù)據(jù)，不斷地證實(shí)致密油氣大面積連續(xù)分布的事實(shí)。近20年來，針對致密油氣開展了全盆地大規(guī)模的勘探開發(fā)。截至2017年底，上古生界致密氣、頁巖氣已鉆井約1 600口，提交致密氣探明地質(zhì)儲量約1.6×1012m3，實(shí)現(xiàn)致密氣年產(chǎn)量212×108m3，中生界致密油已鉆井約5 000口，其中水平井約600口，頁巖油已鉆井約30口，提交長7段致密油探明地質(zhì)儲量1×108t，實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)量約60×104t。其主要依據(jù)如下：①幾乎所有鉆井均鉆遇上古生界致密氣層和中生界長7段致密油層，均有非常豐富的油氣顯示；②基于蘇里格致密氣區(qū)約1.4×104km二維全數(shù)字地震資料和約1 400 km2三維全數(shù)字地震資料、姬源致密油區(qū)約6 000 km二維全數(shù)字地震資料和約200 km2、少量“兩寬一高”三維全數(shù)字地震資料，已較清晰地呈現(xiàn)出致密油氣大面積連續(xù)分布的宏觀特點(diǎn)，有效支撐了水平井的鉆探，致密油氣目的層水平段鉆遇率超過90%；③頁巖油儲層“三品質(zhì)”測井評價(jià)、時頻分析，及高亮體含油性地震預(yù)測、黃土塬三維可控震源采集處理、長水平段地質(zhì)導(dǎo)向及快速鉆井、細(xì)分切割多段壓裂等創(chuàng)新技術(shù)，有力支持頁巖油生產(chǎn)探索，從而進(jìn)一步證明頁巖油大面積連續(xù)分布的基本特征和巨大資源潛力。

圖5 致密油氣儲層地層壓力隨深度變化Fig.5 Changes of Formation Pressure of Tight Oil and Gas Reservoirs with Depth

4 “甜點(diǎn)區(qū)(段)”評價(jià)

相比較于常規(guī)油氣勘探尋找“甜點(diǎn)”的主要任務(wù)，非常規(guī)頁巖層系油氣勘探的主要任務(wù)是尋找“甜點(diǎn)區(qū)(段)”。一字之差，但深刻體現(xiàn)了常規(guī)油氣和非常規(guī)頁巖層系油氣的本質(zhì)區(qū)別，常規(guī)油氣尋找局部分布的含油氣圈閉，而非常規(guī)頁巖層系油氣尋找大面積連續(xù)分布的、無明顯圈閉界限的、資源豐度相對較低的油氣區(qū)。評價(jià)優(yōu)選“甜點(diǎn)區(qū)(段)”是實(shí)現(xiàn)頁巖層系油氣整體勘探開發(fā)的關(guān)鍵一環(huán)。頁巖層系油氣“甜點(diǎn)區(qū)”，是指在平面上有利頁巖層系分布范圍內(nèi)，經(jīng)人工改造可形成工業(yè)價(jià)值的相對高產(chǎn)富集區(qū)；頁巖層系油氣“甜點(diǎn)段”，是指剖面上油氣相對富集或潛力相對較大的頁巖層系內(nèi)部，經(jīng)人工改造可形成工業(yè)價(jià)值的高產(chǎn)層段。

鄂爾多斯盆地頁巖層系油氣大面積連續(xù)分布于構(gòu)造穩(wěn)定的伊陜斜坡。針對連續(xù)型頁巖層系油氣源內(nèi)及近源運(yùn)聚的典型特點(diǎn)，鄂爾多斯盆地頁巖層系油氣的勘探開發(fā)應(yīng)堅(jiān)持“整體評價(jià)、整體部署”，理論上應(yīng)突破“圈閉”的概念束縛，以生烴中心區(qū)的刻畫為基礎(chǔ)，以源內(nèi)及近源有利儲層的刻畫為核心，劃定油氣區(qū)邊界，對供烴范圍內(nèi)的儲集體進(jìn)行分級評價(jià)，尋找“甜點(diǎn)區(qū)”、鎖定“甜點(diǎn)段”，分階段、分層次地有效開發(fā)，最大限度地動用。

圖6 鄂爾多斯盆地致密油氣儲量豐度與國內(nèi)其他常規(guī)油氣田對比Fig.6 Comparisons of Reserve Abundance of Tight Oil and Gas in Ordos Basin with Other Conventional Oil and Gas Fields

圖件引自文獻(xiàn)[34],有所修改圖7 致密油氣聚集機(jī)理Fig.7 Accumulation Mechanism of Tight Oil and Gas

圖件引自文獻(xiàn)[17]和[26]，有所修改圖8 致密油“甜點(diǎn)區(qū)(段)”綜合評價(jià)平面圖Fig.8 Comprehensive Evaluation Plane of “Sweet Area (Section)” of Tight Oil

剖面位置見圖8;圖件引自文獻(xiàn)[26]、[28]和[32]，有所修改圖9 致密油“甜點(diǎn)區(qū)(段)”綜合評價(jià)剖面Fig.9 Comprehensive Evaluation Profiles of “Sweet Area (Section)” of Tight Oil

圖件引自文獻(xiàn)[34]，有所修改圖10 致密氣“甜點(diǎn)區(qū)”綜合評價(jià)平面圖Fig.10 Comprehensive Evaluation Plane of “Sweet Area” of Tight Gas

GR值為自然伽馬，單位為API;AC值為聲波時差，單位為μs·m-1圖11 致密氣“甜點(diǎn)區(qū)”綜合評價(jià)剖面Fig.11 Comprehensive Evaluation Profile of “Sweet Area” of Tight Gas

鄂爾多斯盆地中生界長7 段頁巖層系液態(tài)烴大面積分布，勘探面積為10×104km2，儲量規(guī)模大于20×108t(圖8、9)?？v向上，延長組頁巖層系下部為頁巖油段，上部為致密油段，源儲接觸面積可達(dá)5×104km2，油氣主要在源巖上、下大面積連續(xù)分布。致密油“甜點(diǎn)區(qū)(段)”主要受富有機(jī)質(zhì)頁巖生烴中心和均質(zhì)塊狀砂體分布聯(lián)合控制[17]，頁巖油“甜點(diǎn)區(qū)(段)”主要受控于富有機(jī)質(zhì)頁巖厚度、熱演化程度、天然裂縫等因素。

鄂爾多斯盆地上古生界致密砂巖氣廣泛分布，勘探面積為20×104km2，儲量規(guī)模大于5×1012m3(圖10、11)?？v向上，上古生界下部山西組、太原組頁巖層系為煤層氣、頁巖氣段，上古生界致密砂巖層段為致密砂巖氣段，主要分布在上部的下石盒子組和山西組上段，源儲接觸面積為18×104km2，宏觀上呈下生上儲結(jié)構(gòu)。致密砂巖氣“甜點(diǎn)區(qū)”主要受控于生氣強(qiáng)度大于15×108m3·km-2和規(guī)模砂體疊置區(qū)；頁巖氣“甜點(diǎn)區(qū)”主要受控于黑色頁巖厚度、碳質(zhì)頁巖厚度、天然裂縫、保存條件等因素，主要位于厚度大于15 m、鏡質(zhì)體反射率大于0.9%的區(qū)域。

5 結(jié) 語

隨著頁巖層系油氣的深入勘探開發(fā)，以大面積連續(xù)分布為標(biāo)志特征的頁巖層系油氣地質(zhì)學(xué)理論將深入發(fā)展，成為石油天然氣地質(zhì)學(xué)的下一次大飛躍。鄂爾多斯盆地中生界三疊系延長組、古生界石炭系—二疊系頁巖層系油氣源儲接觸面積大，主要在源內(nèi)或近源大面積連續(xù)分布，具有“多層含油氣、儲層致密、低壓、低豐度”的典型地質(zhì)特征，具有穩(wěn)定平緩的構(gòu)造面貌、較高成熟源巖廣布式生排烴和大面積致密砂巖儲層疊置分布的有利成藏地質(zhì)背景。致密油氣“甜點(diǎn)區(qū)(段)”主要受生烴中心和厚層砂巖分布共同控制，頁巖油氣“甜點(diǎn)區(qū)(段)”主要受富有機(jī)質(zhì)頁巖、熱演化程度、天然裂縫等共同控制。

謹(jǐn)以此文紀(jì)念“連續(xù)型油氣聚集理論”引進(jìn)并創(chuàng)新發(fā)展十周年！本文在研究和撰寫中得到中國石油勘探開發(fā)研究院非常規(guī)油氣地質(zhì)團(tuán)隊(duì)、中國石油長慶油田分公司領(lǐng)導(dǎo)和同事們的支持和幫助，在此一并致謝。