鄂爾多斯盆地頁巖儲層微觀原油空間分布類型
——以新安邊油田安83區(qū)塊長7為例

＊李建雄 張靜 張棟 白航航 師翔 師永民

（1.中國石油長慶油田分公司第四采油廠 陜西 710200 2.中國石油長慶油田分公司長慶實業(yè)集團有限公司 陜西 710200 3.中國石油長慶油田分公司第五采油廠 陜西 710200 4.中國石油長慶油田分公司第六采油廠 陜西 710200 5.華巍博大（北京）科技有限公司 北京 100083 6.北京大學 北京 100871）

因頁巖油巖性、物性和儲集空間類型不同，微觀原油賦存狀態(tài)差異較大。孫龍德等人對松遼盆地古龍頁巖儲層的巖性、微觀組構、儲集空間類型及成因等方面進行分析，認為古龍頁巖儲層以頁巖為主，其余為粉砂質、云質、灰質頁巖及粉砂巖和細砂巖，頁巖中紋層狀構造發(fā)育，紋層密度多達九條/mm，頁巖孔喉最為發(fā)育，發(fā)育有機質孔縫和粒間孔，形成的孔縫網絡系統(tǒng)是頁巖油運移和存儲的良好場所[1-5]。

滕建彬等人通過對濟陽坳陷頁巖油儲層物質組分對含油性的控制規(guī)律研究認為，頁巖油儲集空間的發(fā)育主要受控于巖石結構、構造、礦物組分和有機質熱演化等因素[6]?？滤佳芯苛嗣陉柊枷蓓搸r油賦存狀態(tài)及可動性，認為頁巖油具有微孔型與微縫型兩種儲集空間，賦存狀態(tài)有游離、吸附和溶解狀態(tài)三種，頁巖油可動性主要取決于泥頁巖的特殊孔喉結構、裂縫發(fā)育與地層壓力[9]。李卓文等人通過頁巖油氣儲集空間差異及賦存方式比較研究認為，與頁巖氣相比，頁巖油由于分子量較大，呈吸附狀態(tài)下的原油難以像頁巖氣一樣解析流動，有效儲集空間主要來自于無機孔隙和裂縫，賦存方式也主要為游離態(tài)[10-14]。

從以上頁巖油微觀賦存影響因素研究現狀看，在存儲空間和賦存狀態(tài)上千差萬別，各有各的情況，目前還沒有統(tǒng)一的分類和評價標準[6-8]?；诖?，本文在大量掃描電鏡和能譜分析的基礎上，從存儲成因類型和空間分布特征上，把原油賦存狀態(tài)劃分為殘余粒間孔中處于半束縛狀態(tài)的原油、粒內溶蝕孔中賦存的半束縛狀態(tài)原油和粘土礦物晶間孔中賦存的束縛油三種類型。有助于開發(fā)方式的優(yōu)選，鑒于研究區(qū)大部分原油處于半束縛狀態(tài)，水介質動用效果差，建議根據安83區(qū)塊頁巖油地下微觀原油賦存方式采取甲烷氣或減氧空氣驅。這一認識對今后長慶10億噸頁巖油規(guī)模開發(fā)具有一定的指導意義。

1.頁巖油地質特征

鄂爾多斯盆地新安邊油田長7屬三角洲前緣沉積體系，以水下分流河道微相為主。砂體走向為近北東～南西向，垂向上分流河道疊置，砂體厚度大（平均12-18m），連片性較好。主力油層長72為砂質和粘土礦物相對含量較高頁巖儲層，主砂體以細砂巖為主，孔隙度以6%～9%為主，平均8.9%，滲透率以0.05～0.15×10-3μm2為主，平均0.12×10-3μm2，大于0.2×10-3μm2的呈條帶狀，平面非均質性強。

8口井油層組100余塊樣品巖石薄片鑒定資料分析，巖石類型主要為中細粒—細粒巖屑長石砂巖，碎屑顆粒分選中等、磨圓度中等。與特低滲、超低滲油藏相比，長7致密油儲層可動流體飽和度較低，僅為35.6%，可動油飽和度則更低，大部分原油處于半束縛和完全束縛狀態(tài)。

2.頁巖油微觀原油分布類型

(1)殘余粒間孔中賦存的半束縛狀態(tài)原油

鄂爾多斯盆長7頁巖油儲層在成巖壓實致密化過程中顯著特點是成巖壓實膠結作用強，原生粒間孔大部分被粘土礦物、濁沸石和碳酸鹽膠結，僅留非常有限的殘余粒間（表1、圖1）孔。通過背散射掃描電鏡成像（圖3a）和二次電子成像（圖1b）對比，可以看出孔隙和骨架礦物之間被大量的粘土礦物等充填，這些礦物具有高比表面、表面功和吸附性，原油大部分被吸附在這些部位，形成半束縛狀態(tài)的油膜，僅有少部分賦存在大孔道中的原油以可動油形式存在（表1、圖1）。

圖1 安238-27井掃描電鏡與能譜打點殘余粒間孔中原油分布狀態(tài)

表1 安238-27井殘余粒間孔能譜打點元素含量分布表

續(xù)表

(2)粒內溶蝕孔中賦存的半束縛狀態(tài)原油

鄂爾多斯盆長7頁巖油儲層中長石和濁沸石溶蝕孔發(fā)育，成為主要的儲集空間類型，原油賦存其中（圖2）。由于粒內溶蝕孔空間大小一般在100nm～1000nm范圍內，在單個溶蝕顆粒內形成差異溶蝕，溶蝕孔定向排列。溶蝕顆粒周圍通常被綠泥石膜包裹，與外界連通性差。因此，粒內孔中原油往往處于半束縛狀態(tài)（表2、圖2）。

圖2 安238-27井掃描電鏡與能譜打點粒內溶蝕孔中原油分布狀態(tài)

表2 安238-27井粒內溶蝕孔能譜打點元素含量分布表

(3)粘土礦物晶間孔中賦存的束縛油

通過對鄂爾多斯盆地長7頁巖油巖心大量的背散射掃描電鏡（圖3a）和二次電子成像（圖3b）觀察統(tǒng)計，發(fā)現儲層中粘土礦物含量高，一般在12%～15%，主要為自生高嶺石、綠泥石和伊利石（圖3），這些自生粘土礦物晶間孔大小一般在50nm～500nm之間，二次電子成像結合能譜打點分析，發(fā)現原油以束縛狀態(tài)賦存其中，晶間孔狹窄，連通性差，原油流動性差，很難得到動用（表3、圖3）。

表3 安238-27井高嶺石晶間孔能譜打點元素含量分布表

圖3 安238-27井掃描電鏡與能譜打點高嶺石晶間孔束縛狀態(tài)分布的原油

3.頁巖油原油賦存狀態(tài)及有效動用對策討論

(1)不同賦存狀態(tài)的原油可動用程度討論

鄂爾多斯盆地新安邊油田是長慶油田頁巖油目前地層壓力保持水平低（定向井59.2%，水平井34.1%），定向井單井產量0.5t/d，水平井1.5t/d，含水率在45%～65%，其中40%井投產半年含水突升，注水開發(fā)適應性差。分析原因主要是殘余粒間孔中可動油占比較少，殘余粒間孔和粒內溶蝕孔中處于半束縛狀態(tài)的原油占比高，很難通過注水開發(fā)驅動大部分原油。表現在相滲曲線特征上，油水兩相共滲區(qū)僅24.3%（33.1%～57.4%），共滲區(qū)范圍窄（圖4），殘余油飽和度達到42.6%，理論采收率低?；|油相相對滲透率快速下降，殘余油時水相相對滲透率較低，理論水驅效果差。這與目前水介質開發(fā)效果差的現狀基本一致。

圖4 安83區(qū)長72相滲曲線

(2)頁巖油有效動用對策討論

雖然頁巖油開發(fā)難度大，但是儲量巨大，是目前中國頁巖油開發(fā)的主戰(zhàn)場，探索不同的開發(fā)方式，提高有效動用程度迫在眉睫。氣體能進入1000nm以下的原油主要賦存空間，因此選擇不同類型氣介質開發(fā)是今后開發(fā)方式發(fā)展的主要方向。鑒于長7頁巖油礦化度普遍在40000ppm以上，鈣鎂離子含量一般超過2000ppm，CO2結垢、在地層水中的溶解以及在巖石表面吸附普遍高于其他類型的油藏，應慎重考慮CO2驅。減氧空氣和甲烷氣屬于惰性氣體，也不容易與水和油混相，容易進入納米尺度的孔隙中，補充能量，驅替原油，是今后探索該地區(qū)頁巖油有效動用的一個重要方向。

4.結論

（1）頁巖中微觀原油賦存主要有3種類型：殘余粒間孔中處于半束縛狀態(tài)的原油、粒內溶蝕孔中賦存的半束縛狀態(tài)原油和粘土礦物晶間孔中賦存的束縛油。

（2）由于吼道狹窄，儲集空間一般在1000nm以下，大量的骨架顆粒被粘土礦物包裹著，孔喉連通性差，原油大部分處于半束縛狀態(tài)和束縛狀態(tài)。

（3）從鄂爾多斯盆地新安邊油田10余年開發(fā)試驗探索過程看，水介質動用程度低，開發(fā)效果不理想，CO2、減氧空氣和甲烷氣是今后探索該地區(qū)頁巖油有效動用的一個重要方向。