蘇北盆地高郵凹陷古近系阜寧組二段頁巖油成藏條件分析

付 茜，劉啟東，劉世麗，段宏亮

(中國石化 江蘇油田分公司 勘探開發(fā)研究院，江蘇 揚州 220009)

隨著頁巖油氣勘探開發(fā)的成功、經(jīng)濟的高速發(fā)展以及常規(guī)油氣資源的逐漸減少，非常規(guī)—常規(guī)油氣時期已經(jīng)到來，頁巖油氣革命已拉開序幕[1-6]。傳統(tǒng)理論認為，頁巖作為生油氣烴源巖，而非儲層，但隨著以連續(xù)型“甜點區(qū)”為核心的非常規(guī)油氣理論的革新，打破了這一“禁區(qū)”，頁巖油作為非常規(guī)油氣資源之一受到世界各國的廣泛關注。目前，國內(nèi)外對頁巖油的范疇有不同理解，存在一定爭議[7-8]，頁巖油有廣義和狹義之分。本文所述的頁巖油為廣義的概念[9-15]，主要是指以游離態(tài)和吸附態(tài)賦存于富有機質(zhì)頁巖及其碳酸鹽巖、砂巖薄夾層中的液態(tài)烴，為富有機質(zhì)泥頁巖生成但未能完全排出而滯留或僅經(jīng)過極短距離運移而就地聚集的產(chǎn)物，屬于自生自儲型油氣類型。

針對頁巖油國內(nèi)外諸多學者開展了研究，在基質(zhì)型或者裂縫型頁巖油的儲層物性、形成機理和富集條件等方面研究較為深入[16-23]，但針對夾層型頁巖油研究較少，對其地質(zhì)特征、成藏條件等尚不明確。本文通過對蘇北盆地高郵凹陷深凹—內(nèi)坡帶E1f2碳酸鹽巖夾層型頁巖油開展地質(zhì)評價，研究夾層型頁巖油成藏條件，明確頁巖油勘探有利層段，為下一步頁巖油勘探提供參考。

1 地質(zhì)概況

蘇北盆地位于蘇北—南黃海盆地陸上部分，其南北分別以蘇南隆起和魯蘇古陸為界，西至郯廬斷裂，東與南黃海盆地相接，面積3.8×104km2[24]。盆地內(nèi)發(fā)育上白堊統(tǒng)泰州組二段(K2t2)、古近系阜寧組二段(E1f2)和四段(E1f4)等多套湖相泥頁巖層，E1f2和E1f4泥頁巖厚度大、分布廣、豐度較高、脆性礦物含量高，生烴指標優(yōu)于K2t2。從油氣顯示來看，在蘇北盆地金湖凹陷和高郵凹陷E1f2和E1f4頁巖層系見200余井次油氣顯示，有13口井試獲原油，累計產(chǎn)油在1 000 t以上的井有4口，豐富的油氣顯示及試油成果證實蘇北盆地E1f2和E1f4具備形成、聚集頁巖油氣的條件[25]。盆內(nèi)發(fā)育碳酸鹽巖夾層型頁巖油和砂巖夾層型2種類型頁巖油，其中E1f2碳酸鹽巖夾層型頁巖油油氣顯示更為豐富。E1f2碳酸鹽巖夾層型頁巖油勘探的有利區(qū)在金湖凹陷和高郵凹陷的深凹—內(nèi)坡帶，本文主要探討高郵凹陷深凹—內(nèi)坡帶E1f2碳酸鹽巖夾層型頁巖油的成藏條件。

2 成藏條件分析

2.1 沉積環(huán)境分析

圖1 蘇北盆地高郵凹陷阜寧組二段富有機質(zhì)頁巖沉積環(huán)境

2.2 源巖品質(zhì)分析

2.3 儲層品質(zhì)分析

2.3.1 碳酸鹽巖夾層厚度

2.3.2 儲集空間和性能

圖2 蘇北盆地高郵凹陷深凹—內(nèi)坡帶阜寧組二段各頁巖段儲集空間及類型

圖3 蘇北盆地高郵凹陷深凹—內(nèi)坡帶阜寧組二段各頁巖段孔徑大小及孔隙類型

3 工程條件

3.1 脆性礦物含量

表1 蘇北盆地高郵凹陷深凹—內(nèi)坡帶阜寧組二段綜合評價

3.2 巖石力學參數(shù)

3.3 黏土礦物組成

頁巖在不同的成巖作用階段，黏土礦物組成有所不同，從而使頁巖可壓裂性不同[27]，但隨著成巖演化作用的增強，頁巖的脆性和可壓裂性也會增強。

黏土礦物主要由蒙脫石、伊利石、綠泥石和高嶺石組成，黏土礦物遇水易膨脹，黏土礦物膨脹能力蒙脫石最強，其次是伊蒙混層，再次是伊利石和綠泥石，高嶺石最不易膨脹。高郵凹陷深凹—內(nèi)坡帶E1f2碳酸鹽巖夾層黏土礦物以伊/蒙混層和伊利石為主，各頁巖段夾層伊/蒙混層和伊利石含量均大于80%，高嶺石和綠泥石含量很少，含量均小于10%(圖4a)。當埋深大于3 500 m，頁巖成巖程度達中成巖期末，黏土礦物中伊蒙混層含量明顯減少，伊利石含量幾乎增加了一倍。由此可見，隨著埋深加大，成巖演化程度增強，頁巖的成巖程度增加，黏土礦物中伊蒙混層向伊利石轉(zhuǎn)化更加明顯，頁巖脆性及可壓裂改造條件變好[27](圖4b)。

圖4 蘇北盆地高郵凹陷深凹—內(nèi)坡帶阜組二段頁巖黏土礦物組成

3.4 可動性評價

可動性分析主要評價含油率和可動系數(shù)2個關鍵指標[32]。含油率參數(shù)OSI值[OSI=S1×100/w(TOC)]大于75 mg/g時，頁巖油開始可動，具有產(chǎn)出能力；OSI>100 mg/g時，頁巖層產(chǎn)出頁巖油的能力良好。高郵凹陷深凹—內(nèi)坡帶阜二段OSI值多小于50 mg/g，平均為5～36 mg/g，僅有9個數(shù)據(jù)點大于100 mg/g，可見該區(qū)可動潛力不高[33]。

4 “甜點”層段優(yōu)選

5 結(jié)論