準(zhǔn)噶爾盆地南緣烏魯木齊一帶蘆草溝組含油氣頁(yè)巖儲(chǔ)層特征

雷國(guó)明 梁斌 史美超 嚴(yán)貞鳳

摘? 要：以鉆探、地質(zhì)綜合錄井、綜合測(cè)井、核磁共振測(cè)井、電成像測(cè)井技術(shù)及實(shí)驗(yàn)測(cè)試為手段，以巖石礦物學(xué)特征、儲(chǔ)層物性、儲(chǔ)集空間類(lèi)型和儲(chǔ)集性能研究為重點(diǎn)，開(kāi)展準(zhǔn)南沖斷帶東段烏魯木齊一帶蘆草溝組含油氣頁(yè)巖儲(chǔ)層特征研究，結(jié)果表明：蘆草溝組含油氣頁(yè)巖總厚23.8 m，其中油層2層，累計(jì)厚13.4 m，為中等含油飽和度頁(yè)巖油氣藏;薄片鏡下顯示頁(yè)巖中油跡（油層）呈層狀、條帶狀，垂直頁(yè)巖層面浸染頁(yè)巖層，浸染強(qiáng)度中等;頁(yè)巖儲(chǔ)層礦物成分以脆性礦物為主;含油氣頁(yè)巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類(lèi)型由納米-微米級(jí)孔隙和兩期構(gòu)造裂縫構(gòu)成，第二期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制了蘆草溝組的油氣運(yùn)聚，縫隙和溶蝕孔洞為主要油氣儲(chǔ)集空間，含油層段發(fā)育高角度高導(dǎo)縫隙。

關(guān)鍵詞：準(zhǔn)南沖斷帶;烏魯木齊一帶;蘆草溝組;頁(yè)巖儲(chǔ)層

準(zhǔn)噶爾盆地南緣位于天山北緣山前褶皺帶上，呈長(zhǎng)條狀分布，構(gòu)造復(fù)雜， 分東西兩段[1-4]。東段阜康斷裂帶西起烏魯木齊，東至吉木薩爾，南接博格達(dá)山北麓。準(zhǔn)南沖斷帶常規(guī)油氣勘探成果顯著，先后發(fā)現(xiàn)獨(dú)山子油田、齊古油田、三臺(tái)油田、瑪納斯氣田、呼圖壁氣田等，油氣藏賦存層位為上三疊統(tǒng)、下中侏羅統(tǒng)，油源主要為上二疊統(tǒng)[5]。近年來(lái)，隨著國(guó)家非常規(guī)油氣勘探特別是頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)取得重大突破，準(zhǔn)南地區(qū)巨厚的含油頁(yè)巖油氣勘查日益受到重視[6]，該地區(qū)非常規(guī)油氣勘查研究尚處于探索階段，2013—2015年新疆地礦局地質(zhì)九隊(duì)烏魯木齊至阜康一帶開(kāi)展頁(yè)巖氣遠(yuǎn)景區(qū)調(diào)查，優(yōu)選烏魯木齊米東區(qū)、吉木薩爾泉子街頁(yè)巖油氣有利區(qū)，有利層位為上二疊統(tǒng)蘆草溝組頁(yè)巖層系。2016—2018年在烏魯木齊米東區(qū)、吉木薩爾泉子街有利區(qū)開(kāi)展頁(yè)巖氣戰(zhàn)略選區(qū)調(diào)查工作，估算頁(yè)巖氣資源量1 700×108 m3?。含油氣頁(yè)巖作為致密的非常規(guī)能源層段，其巖性垂向變化快、儲(chǔ)層類(lèi)型多樣、較強(qiáng)的非均質(zhì)性和各向異性，有利儲(chǔ)層識(shí)別難度大。因此，開(kāi)展準(zhǔn)南沖段帶東段含油氣頁(yè)巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)，對(duì)該地區(qū)頁(yè)巖油氣勘探取得突破奠定了重要地質(zhì)依據(jù)。

1? 地質(zhì)概況

研究區(qū)位于準(zhǔn)南沖段帶東段阜康斷裂帶烏魯木齊一帶（圖1）。上二疊統(tǒng)蘆草溝組頁(yè)巖為區(qū)內(nèi)含油氣目標(biāo)層段，地層平均厚1 057 m。沉積相自下而上由扇三角洲過(guò)渡為湖泊-扇三角洲相，巖性自底向上由暗色泥巖、粉砂巖互層向上過(guò)渡為暗色富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖夾透鏡狀碳酸鹽巖[5-6]。含油氣有利目標(biāo)層段為蘆草溝組上部，暗色頁(yè)巖厚253～555 m，平均厚350 m（圖2）[5]，有機(jī)碳（TOC）含量平均為4.31%，有機(jī)質(zhì)成熟度（Ro）平均為0.8%，干酪根類(lèi)型以Ⅱ型為主，含油氣51層總厚229.1 m，單層厚度0.7～21.0 m1。

2? 含油氣頁(yè)巖層段特征

頁(yè)巖作為非常油氣儲(chǔ)層，具較強(qiáng)的非均質(zhì)性和各向異性[7-9]，其含油氣特征遠(yuǎn)異于常規(guī)油氣儲(chǔ)層。

2.1? 含油氣頁(yè)巖層厚度及測(cè)井響應(yīng)

含油氣層有效厚度是油氣評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)之一。研究區(qū)米參1井鉆探顯示，蘆草溝組含油巖心一般裂隙較發(fā)育，油跡沿裂隙分布，局部沿裂縫滲出（圖3-a-f）。共鉆遇7層含油氣層，單層厚1.0～9.7m，總厚23.8 m。其中油層2層（累計(jì)厚13.4 m，）、差油層4層、差氣層1層。測(cè)井綜合解釋含油氣層段：電阻率平均值為1 945～5 211 Ω·m、聲波時(shí)差平均值為55～65 μs/ft、密度平均值為2.37～2.50 g/cm3、中子平均為7.1%～17.9%。頁(yè)巖含油層測(cè)井結(jié)果：電阻率為1 945.6～2 287.4 Ω·m、聲波時(shí)差平均為61.6～62.2 μs/ft、密度平均為2.4～2.5 g/cm3、中子平均為16.1%～17.2%，中高伽馬、自然電位無(wú)明顯異常，與油氣顯示層相比，油層具相對(duì)低電阻率、高聲波時(shí)差、高中子特征（圖4）。

2.2? 含油飽和度

含油飽和度反映了儲(chǔ)層油氣量的大小，是油氣藏評(píng)價(jià)的參數(shù)之一[11]。鉆井巖心顯示，64、66油層巖心沿微裂縫有明顯油跡滲出，斷面含油面積超過(guò)50%，屬富含油層（圖4）。測(cè)井綜合解釋?zhuān)禾J草溝組含油氣7層，含油飽和度為10.5%～33.7%，平均19.3%，其中64、66含油層的含油飽和度為16.3%～33.7%，平均25%，最高為66層，含油飽和度為33.7%，為中等含油飽和度非常規(guī)油氣藏。

3? 含油氣頁(yè)巖儲(chǔ)層特征

3.1? 頁(yè)巖儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

蘆草溝組頁(yè)巖油氣儲(chǔ)層以粉砂質(zhì)泥巖為主，含有機(jī)質(zhì)泥晶白云巖、泥微晶白云巖。薄片顯示暗色泥質(zhì)與泥晶白云石、泥微晶白云石呈條帶狀互層產(chǎn)出;油跡（油層）呈暗色層狀、條帶狀，垂直頁(yè)巖層面浸染頁(yè)巖層，浸染強(qiáng)度中等;白云石呈他形粒狀、似斑狀、泥晶集合體產(chǎn)出;局部被油跡浸染，呈黃褐色，油浸深度0.05～0.1 mm（圖3-g，h）。

3.2? 頁(yè)巖儲(chǔ)層脆性礦物含量

脆性礦物含量是頁(yè)巖等致密低滲油氣儲(chǔ)層改造的關(guān)鍵指標(biāo)[10-12]。研究區(qū)蘆草溝組含油氣頁(yè)巖脆性礦物主要為石英、鉀長(zhǎng)石、方解石、白云石及黃鐵礦，石英、長(zhǎng)石為主，碳酸鹽礦物次之。粘土礦物以伊利石及伊-蒙間層為主，含量均值30%。整體上屬高脆性礦物層，利于頁(yè)巖油氣儲(chǔ)層改造（表1）。

3.3? 頁(yè)巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類(lèi)型

含油氣頁(yè)巖儲(chǔ)集空間類(lèi)型研究是油氣存儲(chǔ)評(píng)價(jià)的重要依據(jù)[13-16]。研究區(qū)蘆草溝組含油氣頁(yè)巖儲(chǔ)集空間類(lèi)型多樣[17]，主要包括宏觀尺度孔洞、裂縫及微觀尺度孔隙與縫隙。其中鉆探顯示縫隙和溶蝕孔洞為有利油氣儲(chǔ)集空間，孔隙含油氣較一般。

3.3.1? 孔隙及發(fā)育規(guī)律

研究區(qū)頁(yè)巖油氣儲(chǔ)層孔隙較發(fā)育，包括宏觀尺度的溶蝕孔洞（肉眼可見(jiàn)的毫米級(jí)至厘米級(jí)）及微觀尺度（肉眼不可見(jiàn)的微米級(jí)）的粒間溶孔、粒間孔、粒內(nèi)孔、晶間孔、鑄?？准坝袡C(jī)質(zhì)微孔（圖5-a-i）。各類(lèi)孔隙均可形成良好的頁(yè)巖油氣儲(chǔ)集空間[11-13]。研究區(qū)頁(yè)巖儲(chǔ)層溶蝕孔洞主要發(fā)育在碳酸鹽巖夾層中的鮞粒或裂縫發(fā)育部位，通常形成鮞粒粒內(nèi)溶孔和粒間溶孔，宏觀上可見(jiàn)這類(lèi)孔洞沿層理面方向呈定向分布、垂向上呈蜂窩狀分布（圖5-a，b，c））。在碳酸鹽巖夾層較多的蘆草溝組上段，該類(lèi)儲(chǔ)集空間較為發(fā)育;在碳酸鹽巖不發(fā)育的中段與下段，該類(lèi)儲(chǔ)集空間很少發(fā)育。納米-微米級(jí)微孔以有機(jī)質(zhì)孔為主。蘆草溝組上段含碳質(zhì)頁(yè)巖層系連續(xù)厚度及累積厚度均較大，有機(jī)質(zhì)豐度高，有機(jī)質(zhì)孔最發(fā)育（圖4）。

3.3.2? 縫隙及發(fā)育規(guī)律

縫隙系統(tǒng)對(duì)提高儲(chǔ)層孔隙連通性及滲透率、改善儲(chǔ)層， 提供有效儲(chǔ)集空間起關(guān)鍵作用。研究區(qū)縫隙包括了宏觀尺度（肉眼可見(jiàn)）的裂縫（直立縫、斜裂縫）、溶蝕縫、縫合線及微觀尺度（肉眼不可見(jiàn)）的層間微裂縫、粒間縫、微裂縫、粒間孔縫、紋層縫、有機(jī)質(zhì)碎屑邊緣的微裂縫及黏土礦物內(nèi)部縫（圖5-j-r）。

對(duì)于油氣而言，縫隙具雙重作用，它既可成為油氣運(yùn)移通道，又可成為有效的儲(chǔ)集空間;既可破壞油氣藏，導(dǎo)致油氣散失，又可改善儲(chǔ)層，提高儲(chǔ)層孔隙連通性及滲透率。米參1井井下巖石縫隙中含油較普遍（圖5-j-m）。從構(gòu)造裂縫發(fā)育的期次來(lái)看，在準(zhǔn)南烏魯木齊一帶存在 2 期構(gòu)造留下的痕跡，其中第2期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制了研究區(qū)蘆草溝組中的油氣運(yùn)聚。第1期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所形成的裂縫是在擠壓背景下所產(chǎn)生的共軛剪節(jié)理，多被碳酸鹽巖礦物半充填或全充填，之后局部被溶蝕，未有油氣充注。推斷該期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及伴生裂縫的形成早于蘆草溝組生排烴期。該期共軛剪節(jié)理形成兩組裂縫，裂縫呈低角度斜交或近于平行層面（圖5-k-i）。

第 2 期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在蘆草溝組中產(chǎn)生強(qiáng)烈的擠壓、該期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在脆性巖石中形成兩組裂縫，一組垂直或近于垂直層面的裂縫（圖5-j），一組高角度斜交層面的裂縫（圖5-m）。兩組裂縫中無(wú)碳酸鹽巖脈充填，通常為油氣充填;同時(shí)在第1期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)后形成的碳酸鹽巖脈中未被填充的縫隙及溶蝕孔洞里見(jiàn)到油氣充注（圖5-l），這些縫隙成為研究區(qū)良好的頁(yè)巖油氣儲(chǔ)集空間。推斷該期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及伴生的裂縫與蘆草溝組生排烴高峰期大致相當(dāng)。

第2期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)均控制了準(zhǔn)南沖段帶東段蘆草溝組的油氣運(yùn)聚。其構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的無(wú)脈充填縫及第 1 期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)后的碳酸鹽巖脈溶蝕縫均成為研究區(qū)良好儲(chǔ)集空間。

3.4? 頁(yè)巖油氣儲(chǔ)層測(cè)井識(shí)別

研究區(qū)米參1井鉆探表明，蘆草溝組含油氣頁(yè)巖儲(chǔ)層段發(fā)育一組高角度裂隙，裂隙一般為未充填或半充填，沿裂隙面見(jiàn)無(wú)色輕質(zhì)油滲出的油跡，鏡下顯示藍(lán)色熒光（圖3-a-f）。電成像測(cè)井顯示該層段高導(dǎo)縫隙較發(fā)育，測(cè)井像圖上裂縫特征顯示為低阻暗色的正弦條紋曲線，裂縫呈垂直或高角度斜交層理面（圖4）。

4? 結(jié)論

（1）蘆草溝組含油氣頁(yè)巖總厚23.8 m，其中油層2層，厚13.4 m，為中等含油飽和度頁(yè)巖油氣藏。

（2）含油頁(yè)巖儲(chǔ)層以脆性礦物為主，薄片鏡下顯示油跡（油層）呈層狀、條帶狀，垂直頁(yè)巖層面浸染頁(yè)巖儲(chǔ)層，浸染強(qiáng)度中等。

（3）含油頁(yè)巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類(lèi)型由孔隙和縫隙兩大類(lèi)構(gòu)成， 孔隙包括宏觀尺度的溶蝕孔洞及微觀尺度的粒間溶孔、粒間孔、粒內(nèi)孔、晶間孔、鑄模孔及有機(jī)質(zhì)微孔，孔隙多以微觀尺度的納米-微米級(jí)孔隙為主，宏觀尺度的孔隙多發(fā)育于碳酸鹽巖夾層中。縫隙包括宏觀尺度的裂縫、溶蝕縫、縫合線及微觀尺度的層間微裂縫、粒間縫、微裂縫、粒間孔縫、紋層縫、有機(jī)質(zhì)微裂縫，縫隙的發(fā)育分兩期， 第一期形成低角度斜交共軛剪節(jié)理，被方解石脈充填，第二期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制了研究區(qū)蘆草溝組的油氣運(yùn)聚，其構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的高角度斜交層面的裂縫及第一期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)后的碳酸鹽巖脈溶蝕縫被油氣充注。

（4）縫隙和溶蝕孔洞為主要油氣儲(chǔ)集空間，含油層段發(fā)育高角度高導(dǎo)縫隙。

參考文獻(xiàn)

[1]? ? 況軍，賈希玉.喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)與準(zhǔn)噶爾盆地南緣油氣成藏[J].新疆石油地質(zhì)，2005，26（2）：129-133.

[2]  ? 況軍，齊雪峰.準(zhǔn)噶爾前陸盆地構(gòu)造特征與油氣勘探力向[J].新疆石油地質(zhì)， 2006，27（1）：5-9.

[3]? ? 陳書(shū)平，漆家福，于福生，等.準(zhǔn)噶爾盆地南緣構(gòu)造變形特征及其主控因素[J].地質(zhì)學(xué)報(bào)，2007，81（2）：151-157.

[4]? ? 郭召杰，吳朝東，張志誠(chéng)，等.準(zhǔn)噶爾盆地南緣構(gòu)造控藏作用及大型油氣藏勘探力向淺析[J].高校地質(zhì)學(xué)報(bào)，2011，17 （2）：185-195.

[5]? ? 王正和，丁邦春，閆劍飛等，準(zhǔn)南蘆草溝組沉積特征及油氣勘探前景[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)（ 自然科學(xué)版），2016，31（2）25-32.

[6]? ? 陳建平，王緒龍等. 準(zhǔn)噶爾盆地南緣油氣生成與分布規(guī)律—典型油藏油源解剖與原油分布規(guī)律[J]. 石油學(xué)報(bào)，2016，37 （4）：415-429.

[7]? ? Curtis J B. Fractured shale-gas systems[J]. AAPG Bulletion，2002， 88 （11）：1921-1938.

[8]? ? 王祥，劉玉華，張敏，等.頁(yè)巖形成條件及成藏影響因素研究[J].天然氣地球科學(xué)，2010，21（2）：350-356.

[9]? ? 王飛宇，賀志勇，孟曉輝，等.頁(yè)巖氣賦存形式和初始原地氣量預(yù)測(cè)技術(shù)[J].天然氣地球科學(xué)，2011，22（3）：501-510.

[10]? Loucks R U，Reed R M，Ruppel S C，et al. Morphology，gene-sis， and? distribution? of? nanometet-scale? pores in siliceous mud? ? ? ? ?stones of the Mississippian Barnett Shale[J].Journal of Sedimenta? ry Research，2009，79（12）：848-861.

[11]? ?Loucks R U，Ruppel S C.Mississippian Barnett Shale; Litho-facier and depositional setting of a deep-water shale-gas succession in the Fort Worth Basin Texa [J].AAPG Bulletin，2007，91（4）：579-601.

[12]? 陳吉，肖賢明.南方古生界3套富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖礦物組成與脆性分析[J].煤炭學(xué)報(bào)，2013，38（5）：822-826.

[13]? Ambrose Ray J，Hartman Robert C，Diaz-Campos? Mery， etal. New Pore-scale Considerations for Shale Gas in Place Cal-culation[C].SPE 131772，2010：1-17.

[14]? 魏祥峰，劉若冰，張廷山，梁興.頁(yè)巖氣儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征及發(fā)育控制因素——以川南一黔北XX地區(qū)龍馬溪組為例[J].天然氣地球科學(xué)，2013，24（5）：1048-1059.

[15]? 李臣臣， 劉大錳， 蔡益棟，等.新疆準(zhǔn)南地區(qū)煤儲(chǔ)層顯微裂隙特征及礦物控因分析[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù)，2015，43（12）144-151.

[16]? 于炳松.頁(yè)巖氣儲(chǔ)層孔隙分類(lèi)與表征[J].地學(xué)前緣，2013，20（4）;211-220.

[17]? 王正和，余謙.準(zhǔn)南上二疊統(tǒng)蘆草溝組非常規(guī)油氣儲(chǔ)層特征[J].巖性油氣藏，2017，29（5）：28-35.

Oil-bearing Shale Reservoirs Characteristics of Lucaogou Formation in Urumqi Region，Southern Margin of Junggar Basin

Lei Guoming1，2， Liang Bing2， Shi Meichao2，Yan Zhenfeng2

（1.Geology and Mineral Resources Office，Xinjiang Bureau of Geological and Mining Resources， Urumqi，830000，China;2.No.9 Geological Party， Xinjiang Bureau of Geological and Mining Resources， Urumqi 830000，China）

Abstract：Based on the results of the drilling，geological comprehensive logging，comprehensive logging，nuclear magnetic resonance logging，electrical imaging logging technology and experimental testing technology，the paper focuses on the study of the Petrological Mineralogical Characteristics，Reservoir Physical Properties，Reservoir Space Types and Reservoir Performance. The results show that the oil-bearing shale has a total thickness of 23.8 m，of which 2 layers， cumulative thickness of 13.4 m，are moderately oil-saturated shale reservoirs in Lucaogou Formation，and the Petroleum slices show that oil traces （reservoirs） in shale are layered，striped and vertical shale layers，and medium intensity of the dissemination;and the mineral composition of shale reservoirs is mainly brittle minerals;the reservoir space type of oil-gas shale reservoir is composed of nano-micron pore and two stages of structural fracture.The second stage of structural movement controls the oil-gas migration and accumulation of Lucaogou Formation in the study area.The main reservoir space is crevice and dissolution hole，and which shows that oil-bearing layers are characterized by high angle and high conductivity fractures.

Key words： Southern margin of Junggar Basin;Urumqi region;Lucaogou Formation;Shale reservoirs