渤海灣盆地歧口凹陷沙河街組三段一亞段地質(zhì)特征與頁(yè)巖油勘探實(shí)踐

周立宏，韓國(guó)猛，楊 飛，馬建英，牟連剛，周可佳，王昌麗,孟立娜

(中國(guó)石油 大港油田分公司，天津 300280)

致密油氣和頁(yè)巖油氣等非常規(guī)油氣已成為當(dāng)前乃至今后油氣工業(yè)發(fā)展的主要方向之一[1-2]，是現(xiàn)階段石油和天然氣勘探開發(fā)的重點(diǎn)領(lǐng)域[3]。在致密油氣領(lǐng)域，中國(guó)鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組[1]、準(zhǔn)噶爾盆地二疊系[4]、四川盆地侏羅系[5]等地層中均有發(fā)現(xiàn)并已建成重要的原油生產(chǎn)基地。頁(yè)巖油領(lǐng)域起步相對(duì)較晚，如鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組半深湖-深湖頁(yè)巖[6-7]，準(zhǔn)噶爾盆地二疊系半深湖-深湖頁(yè)巖、云質(zhì)泥巖等[8-9]均發(fā)育一定規(guī)模頁(yè)巖油儲(chǔ)量。近年來(lái)，渤海灣盆地滄東凹陷頁(yè)巖油勘探獲得較大突破，KN9和GD6x1等多口井相繼獲得工業(yè)油流[10]，以技術(shù)創(chuàng)新破解勘探盲區(qū)，打造甜點(diǎn)體識(shí)別評(píng)價(jià)、水平井鉆井提速、密切割體積壓裂增產(chǎn)等系列技術(shù)[11]率先實(shí)現(xiàn)陸相頁(yè)巖油的突破引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注[10]，截止到2020年1月8日，滄東凹陷孔店組二段(孔二段)頁(yè)巖油GD1702H水平井體積壓裂后連續(xù)自噴591 d，累計(jì)產(chǎn)油1.1×104t，實(shí)現(xiàn)了陸相頁(yè)巖油高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，目前滄東凹陷孔二段頁(yè)巖油已進(jìn)入工業(yè)化開發(fā)階段。

沙河街組泥頁(yè)巖是渤海灣盆地歧口凹陷主要烴源巖[12-14]，其中沙河街組三段一亞段[沙三一亞段，Es3(1)]、沙一段下亞段[Es1(下)][15-16]泥頁(yè)巖累計(jì)厚度大、平面分布廣、生烴條件優(yōu)越，具備頁(yè)巖油勘探潛力。2019年，借鑒滄東凹陷孔二段頁(yè)巖油勘探實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)歧口凹陷Es3(1)泥頁(yè)巖開展老井復(fù)查工作，先期實(shí)施的F38X1井和Bin60-56井在該層段均獲得工業(yè)油流：F38x1井試油井段3 978.8～4 227.0 m(垂深3 907.8～4 220.1 m)，分3段(15簇)共103.9 m壓裂改造，6 mm油嘴自噴，初期日產(chǎn)油50.1 t、日產(chǎn)氣17 240 m3；Bin60-56井射開3 902.6～3 992.5 m(垂深3 587.43～3 677.2 m)，分2段68.9 m壓裂后6 mm油嘴自噴，初期日產(chǎn)油23.59 t。2口大斜度井均具有初期產(chǎn)量高、遞減快的特點(diǎn)，為進(jìn)一步探索歧口凹陷Es3(1)頁(yè)巖油富集規(guī)律，本文利用F39x1，F(xiàn)39x1y，QY10-1-1和Bin56-1H等井資料針對(duì)歧口凹陷Es3(1)頁(yè)巖段沉積環(huán)境、巖性組合特征、生烴特征、儲(chǔ)層及含油性特征、甜點(diǎn)評(píng)價(jià)等方面展開論述，以期對(duì)古近系沙河街組頁(yè)巖油勘探評(píng)價(jià)具有一定的指導(dǎo)意義。

1 地質(zhì)背景

渤海灣盆地發(fā)育多個(gè)坳陷，黃驊坳陷于中生代末—新生代初開始拉張裂陷，新生代斷陷盆地出現(xiàn)，西、東邊界分別為滄東斷裂系和羊二莊斷裂系，二者構(gòu)成雙斷的地塹式結(jié)構(gòu)[17]。黃驊坳陷被滄縣隆起和埕寧-海中隆起夾持，具北寬南窄、東北深、西南淺的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。坳陷內(nèi)部以孔店凸起為界分為滄東凹陷和歧口凹陷2個(gè)不同的沉降單元，滄東凹陷發(fā)育古近系孔店組、沙河街組和東營(yíng)組，歧口凹陷孔店組不發(fā)育，沙河街組和東營(yíng)組相對(duì)較厚。近年勘探證實(shí)，滄東凹陷孔二段由于高豐度的泥頁(yè)巖發(fā)育，在泥頁(yè)巖及其夾層中頁(yè)巖油勘探取得良好勘探成效[10]。歧口凹陷古近系發(fā)育沙三段(Es3)、沙二段(Es2)、沙一段(Es1)和東營(yíng)組(Ed1)多套生烴層系，主力生烴層系以Es3(1)和Es1(下)為主(圖1)。

2 巖石學(xué)特征

2.1 沉積環(huán)境

沙三段是歧口凹陷古近系最先發(fā)育的一個(gè)完整三級(jí)層序單元，Es3(3)，Es3(2)，Es3(1)分別為低位體系域、湖泛體系域和高位體系域[15]。Es3(1)沉積時(shí)期，凹陷周緣大神堂地區(qū)、歧北、歧南-埕北斜坡高部位遭受大面積剝蝕，目前為殘留沉積狀態(tài)。西部滄縣隆起物源控制范圍內(nèi)繼承性發(fā)育沈青莊-增福臺(tái)、小站和葛沽3個(gè)扇體，葛沽和小站地區(qū)地形較陡，發(fā)育近岸水下扇沉積，而沈青莊-增福臺(tái)物源波及區(qū)水體較淺，發(fā)育扇三角洲沉積。歧北-歧南、埕北斜坡及埕海地區(qū)現(xiàn)存砂體規(guī)模相對(duì)較小，只在斜坡的中低部位保留了部分辮狀河三角洲前緣及遠(yuǎn)岸水下扇沉積。歧口主凹的深水區(qū)則繼承性發(fā)育遠(yuǎn)岸水下扇沉積與滑塌濁積透鏡體(圖1)。湖盆內(nèi)部物源供給能力相對(duì)較弱，僅在凸起周緣形成小型扇三角洲砂體，孔店-羊三木凸起周緣以湖浪改造型灘壩沉積為主。

板橋高斜坡、歧北中-低斜坡和歧南中-低斜坡區(qū)構(gòu)成的“C”環(huán)帶(圖1中藍(lán)色虛線限定范圍)由三級(jí)坡折逐漸過(guò)渡的多階撓曲斜坡[18-19]，總體上呈現(xiàn)西高東低、北深南淺且北翼陡南翼緩的不對(duì)稱結(jié)構(gòu)[20-21]。Es3(1)北部燕山褶皺帶、港西凸起物源砂體順斷層轉(zhuǎn)換帶匯入箕狀斷陷區(qū)形成遠(yuǎn)岸水下扇，扇體影響范圍至QS1井區(qū)。Es3(1)南部孔店-羊三木凸起物源砂體沿著斷槽在斜坡區(qū)形成扇三角洲，砂體縱向疊置，平面疊加連片，受重力因素影響，扇體前緣滑塌形成遠(yuǎn)岸水下扇沉積。“C”環(huán)帶處于碎屑巖沉積體系側(cè)緣和前緣相，碎屑巖砂體呈條帶狀產(chǎn)出，與半深湖-深湖區(qū)泥頁(yè)巖組成一套細(xì)粒沉積巖?？椎?羊三木物源和港西凸起等物源對(duì)Bin27和Bin60-56井區(qū)影響較弱，該區(qū)Es3(1)早期以泥頁(yè)巖沉積為主，Es3(1)晚期湖平面相對(duì)下降，該區(qū)形成一個(gè)相對(duì)閉塞的沉積環(huán)境，湖水蒸發(fā)量大于匯入量，生物化學(xué)沉積占優(yōu)勢(shì)，云灰質(zhì)成分增加，形成一個(gè)近東西向展布的灰云坪沉積體。

圖1 歧口凹陷區(qū)域位置(a)、Es3(1)沉積體系(b)及古近系地層綜合柱狀圖(c)Fig.1 Sketch map showing the location of the Qikou Sag (a) and Es3(1) sedimentary system (b),and composite stratigraphic column of the Paleogene strata (c)(圖中藍(lán)色虛線限定范圍為板橋高斜坡、歧北中-低斜坡和歧南中-低斜坡區(qū)構(gòu)成的“C”環(huán)帶。)

2.2 礦物成分

F39x1y井Es3(1)40.1 m取心段(87塊巖心樣品)和F39x1y(351個(gè)巖屑樣品)、QY10-1-1井(210個(gè)巖屑樣品)全巖X衍射分析數(shù)據(jù)顯示，Es3(1)泥頁(yè)巖段粘土礦物含量主體分布在20%～40%，采用三端元四組分命名方法[15]，Es3(1)泥頁(yè)巖巖性主要包括混合質(zhì)頁(yè)巖、長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖和碳酸鹽質(zhì)頁(yè)巖3種類型(圖2)。

圖2 歧口凹陷Es3(1)泥頁(yè)巖全巖X衍射礦物三端元圖Fig.2 Ternary diagram of X-ray diffraction minerals of whole shale rock from the Es3(1) in the Qikou Sag

“C”環(huán)帶平面面積約324 km2，根據(jù)礦物成分，可劃分為長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖區(qū)(約285 km2，半深湖-深湖相)和碳酸鹽質(zhì)頁(yè)巖區(qū)(約39 km2，灰云坪相)(圖1)。

長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖區(qū)面積相對(duì)較大，長(zhǎng)英質(zhì)礦物占優(yōu)勢(shì)，粘土礦物含量次之，碳酸鹽礦物含量較少。巖石礦物組成以F39x1y井(巖心全巖X衍射礦物成分)最具有代表意義，該井Es3(1)泥頁(yè)巖段長(zhǎng)英質(zhì)礦物含量為28.4%～70.4%(平均46%)、粘土礦物為12.9%～36.8%(平均29.7%)、碳酸鹽礦物為1.9%～45.4%(平均8.7%)。

碳酸鹽質(zhì)頁(yè)巖區(qū)面積相對(duì)局限，碳酸鹽礦物含量占優(yōu)勢(shì)，長(zhǎng)英質(zhì)礦物和粘土礦物含量次之。巖石礦物組成以歧頁(yè)10-1-1井(巖屑錄井全巖X衍射礦物成分)最具有代表意義，該井Es3(1)泥頁(yè)巖段長(zhǎng)英質(zhì)礦物含量為6%～53%(平均31%)、粘土礦物為7%～37%(平均23.5%)、碳酸鹽礦物為24%～81%(平均39%)。

2.3 巖性特征

長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖區(qū)主要受陸源碎屑控制，巖性主要包括長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖和以長(zhǎng)英質(zhì)礦物占優(yōu)勢(shì)的混合質(zhì)頁(yè)巖。巖心尺度下，粘土礦物、長(zhǎng)英質(zhì)紋層和粘土質(zhì)紋層呈韻律互層或厚層狀產(chǎn)出(圖3a)。長(zhǎng)英質(zhì)礦物占優(yōu)勢(shì)的層段，巖心較完整、層理不發(fā)育、以塊狀構(gòu)造為主，薄片視域下厚層狀長(zhǎng)英質(zhì)紋層相對(duì)較厚(圖3b，c)。長(zhǎng)英質(zhì)礦物大于75%的樣品，薄片視域下層理不發(fā)育、塊狀結(jié)構(gòu)，重力流成因砂質(zhì)條帶顆粒分選和磨圓較差(圖3d)，牽引流成因砂體顆粒分選和磨圓相對(duì)較高，局部可見鮞粒(圖3e)。粘土礦物含量較高的層段，紋層較發(fā)育，巖心層理縫、低角度裂縫和高角度裂縫較發(fā)育，巖心破碎。

云質(zhì)頁(yè)巖區(qū)處于濱淺湖區(qū)沉積環(huán)境，生物化學(xué)沉積作用占優(yōu)勢(shì)，水動(dòng)力較強(qiáng)，碳酸鹽礦物占優(yōu)勢(shì)，沙三段埋深一般大于3 000 m，白云巖化程度高。發(fā)育亮晶生物碎屑白云巖(圖3f，g)、泥晶白云巖(圖3h—j)、泥質(zhì)白云巖、含白云石泥巖、泥巖等多種巖性。薄片視域下，塊狀構(gòu)造占優(yōu)勢(shì)，亦見有層理構(gòu)造，水平層理少見，層理見有擾動(dòng)、軟沉積物變形等同沉積現(xiàn)象，總體為淺水高能沉積環(huán)境，受陸源碎屑影響較弱，以盆內(nèi)生物化學(xué)沉積為主，碳酸鹽礦物成分占優(yōu)勢(shì)，后期發(fā)生白云巖化，方解石含量較少，以白云石為主。湖泛期，陸源碎屑能夠影響到該區(qū)域，砂質(zhì)混染現(xiàn)象普遍(圖3j，k)，砂質(zhì)碎屑在高能環(huán)境下構(gòu)成鮞粒核心。湖泛期長(zhǎng)英質(zhì)紋層、碳酸鹽質(zhì)紋層和粘土質(zhì)紋層韻律互層，粘土質(zhì)紋層相對(duì)較薄。

圖3 歧口凹陷Es3(1)泥頁(yè)巖巖性特征Fig.3 Shale lithology of the Es3(1) in the Qikou Saga. F39x1井，埋深3 995.83～3 997.73 m，巖心照片，塊狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖夾紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)混合頁(yè)巖、沿層裂縫較發(fā)育；b. F39x1井，埋深3 983.85 m，普通薄片，長(zhǎng)英質(zhì)紋層與粘土質(zhì)紋層互層；c. F39x1井，埋深3 983.85 m，普通薄片，長(zhǎng)英質(zhì)紋層與粘土質(zhì)紋層互層；d. F39x1井，埋深3 891.54 m，普通薄片，長(zhǎng)英質(zhì)顆粒分散在泥質(zhì)基質(zhì)中；e. Bin28x1井，埋深3 532.8 m，普通薄片，長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖，見鮞粒，淺水低能環(huán)境；f.Bin27井，埋深3 455 m，普通薄片，白云巖，裂縫發(fā)育；g. QY10-1-1井，埋深3 700 m，普通薄片，白云巖裂縫泥質(zhì)充填物白云母化；h. Bin27井，埋深3 545.5 m，普通薄片，白云巖，裂縫發(fā)育，見長(zhǎng)英質(zhì)條帶；i. Bin27井，埋深3 652.8 m，普通薄片，白云巖層向長(zhǎng)英質(zhì)層過(guò)度，裂縫發(fā)育；j. Bin27井，埋深3 661.8 m普通薄片，長(zhǎng)英質(zhì)云層、粘土質(zhì)質(zhì)云層互層，裂縫；k. QY10-1-1井，埋深3 698 m，普通薄片，由下至上粘土質(zhì)層、長(zhǎng)英質(zhì)層、云質(zhì)層；l. QY10-1-1井，埋深 3 702 m，普通薄片，鮞粒生物灰?guī)r白云巖化，砂質(zhì)混染；m. Bin56x1H井，埋深3 642 m，普通薄片，鮞粒生物灰?guī)r白云巖化，砂質(zhì)混染

2.4 巖性組合特征

F39x1y井Es3(1)錄井資料顯示，細(xì)粒沉積區(qū)Es3(1)巖性以泥頁(yè)巖為主，夾有薄層(厚度<1m)泥質(zhì)粉砂巖、白云巖，具有高自然伽馬、低電阻特征(圖4)。不同巖性隨鉆測(cè)井曲線特征具有一定差異性，泥巖高自然伽馬、低電阻特征明顯，灰質(zhì)泥頁(yè)巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖具有低自然伽馬、高電阻特征。

現(xiàn)場(chǎng)巖屑錄井全巖X衍射分析技術(shù)在巖性識(shí)別過(guò)程中取得較好應(yīng)用效果[22-23]，實(shí)現(xiàn)泥頁(yè)巖巖性現(xiàn)場(chǎng)快速識(shí)別，彌補(bǔ)了常規(guī)巖心測(cè)試數(shù)據(jù)量較少的缺陷。根據(jù)垂向巖性組合關(guān)系，將該井Es3(1)劃分為6個(gè)相對(duì)低伽馬、高電阻組合段，由上至下依次命名為C1—C6，其中C6僅在F38x1井鉆遇。C段內(nèi)以長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖占優(yōu)勢(shì)，C段間以長(zhǎng)英質(zhì)混合頁(yè)巖為主。C1—C6內(nèi)部巖性組合特征亦具有一定差異性，其中C1段長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖為主，碳酸鹽礦物含量較低C2和C6段碳酸鹽質(zhì)混合頁(yè)巖含量相對(duì)增加；C3，C4和C5段長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖占優(yōu)勢(shì)(圖4)。

圖4 歧口凹陷Es3(1)巖性組合特征(F39x1y井)Fig.4 Lithological combination characteristics of the Es3(1) in the Qikou Sag(Well F39x1y)

Es3(1)沉積末期，湖平面進(jìn)一步退縮，QY10-1-1和Bin27井區(qū)C1段發(fā)育灰云坪沉積，巖性以混合質(zhì)頁(yè)巖和云(灰)質(zhì)頁(yè)巖為主，夾有少量薄層白云巖。整體上，Es3(1)以長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖和長(zhǎng)英質(zhì)混合頁(yè)巖為主，碳酸鹽分布范圍相對(duì)局限。

3 生烴特征

歧口凹陷經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，生烴環(huán)境優(yōu)越，歧口凹陷古近系烴源巖以沙三段和沙一段為主，其次是沙二段和東營(yíng)組，有效烴源巖總厚度為1 500～3 300 m[24]。Es3(1)有效烴源巖最大厚度達(dá)1 500 m，面積近4 000 km2，以Ⅱ型有機(jī)質(zhì)為主，Es3(1)埋藏深度2 800～5 500 m，熱演化序列完整，烴源巖在歧口凹陷基本都已進(jìn)入大量生油氣階段。

3.1 有機(jī)質(zhì)豐度

F39x1y井Es3(1)頁(yè)巖油C2，C3甜點(diǎn)段，長(zhǎng)度分別為9.5，17.6 m，共計(jì)87塊次進(jìn)行有機(jī)碳和熱解分析聯(lián)測(cè)樣品總有機(jī)碳豐度(TOC)分布在0.43%～2.59%(平均1.03%)，0.5%2%的樣品僅占1.1%。F38x1井3 870～4 291 m深度段14個(gè)巖屑樣品實(shí)驗(yàn)室熱解數(shù)據(jù)TOC分布在0.96%～2.37%(平均1.53%)，TOC>2%的樣品占28.6%。

Es3(1)有機(jī)質(zhì)豐度一般小于2%，TOC>2%區(qū)域分布相對(duì)局限，因此暫將TOC>1%作為歧口凹陷Es3(1)頁(yè)巖油優(yōu)質(zhì)源巖下限。

3.2 干酪根類型

F39x1y和F38x1井Es3(1)共101個(gè)熱解S2峰值對(duì)應(yīng)溫度(Tmax)分布在438～460 ℃，氫指數(shù)HI(S2/TOC×100%)分布在122.8～376.5 mg/g，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ型為主。

3.3 成熟度

歧口凹陷沙三段42口井125個(gè)樣品鏡質(zhì)體反射率及其對(duì)應(yīng)取樣深度數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示，有機(jī)質(zhì)成熟度Ro值為0.6%時(shí)對(duì)應(yīng)深度3 100 m左右，Ro值為1.1%時(shí)對(duì)應(yīng)深度4 400 m左右(圖5)。埋深在3 100～4 400 m，烴源巖處于大量生油階段，是頁(yè)巖油勘探的有利層段。

圖5 歧口凹陷Es3成熟度與深度關(guān)系曲線Fig.5 Maturity vs.depth curve of the Es3 in the Qikou Sag

4 儲(chǔ)集特征

歧口凹陷Es3(1)早成巖B期埋深在3 000～3 500 m，中成巖A期埋深在3 500～4 750 m，中成巖B期埋深大于4 750 m[25-26]。以往Es3(1)泥頁(yè)巖多集中在封閉能力評(píng)價(jià)，認(rèn)為Es3(1)泥頁(yè)巖厚度大、分布面積廣、排驅(qū)壓力大、封閉性好，是好的區(qū)域性蓋層[27-28]。從頁(yè)巖油參數(shù)出發(fā)，Es3(1)泥頁(yè)巖基質(zhì)孔和裂縫較為發(fā)育，具有一定儲(chǔ)集空間。

4.1 儲(chǔ)集空間類型

歧口凹陷中新生代經(jīng)歷多期構(gòu)造改造，斷裂特征復(fù)雜[29]，發(fā)育港東斷裂、港東斷裂分支、唐家河斷裂等主干斷裂及其兩側(cè)派生的一系列次級(jí)斷裂[30]。在斷裂活動(dòng)影響下，歧口凹陷Es3(1)裂縫系統(tǒng)十分發(fā)育，在巖心和薄片尺度下裂縫普遍存在。F39x1井40.1 m巖心中，見有12條高角度裂縫，裂縫長(zhǎng)度8.5～26 cm，開度1 mm左右，裂縫處于半充填狀態(tài)。巖心完整程度受巖性控制明顯，粘土礦物富集段巖心較為破碎，長(zhǎng)英質(zhì)礦物占優(yōu)勢(shì)段，巖心保存相對(duì)完整。薄片視域下，見有2條或多條裂縫相交構(gòu)成復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)。除構(gòu)造裂縫外，紋層縫是發(fā)育于紋層內(nèi)部的裂縫，主要存在于細(xì)粒長(zhǎng)英沉積巖和和細(xì)?；旌铣练e巖中，是由于富長(zhǎng)石和石英礦物層與富碳酸鹽或富含粘土礦物層在垂向上互層而產(chǎn)生的，是細(xì)粒沉積巖有利儲(chǔ)集空間和油氣運(yùn)移通道。

基質(zhì)孔隙和裂縫是歧口凹陷Es3(1)頁(yè)巖主要儲(chǔ)集空間類型，除此之外，有機(jī)質(zhì)孔亦占有一定比例。基質(zhì)孔類型主要包括粒間孔、晶間孔、溶蝕孔和晶內(nèi)孔4種類型(圖6)。泥頁(yè)巖主要由粒徑小于62.5 μm的細(xì)粒沉積物經(jīng)成巖轉(zhuǎn)化后形成，持續(xù)的壓實(shí)作用和間歇性膠結(jié)作用使得泥頁(yè)巖逐漸致密化。歧口凹陷Es3(1)處于中成巖階段，成巖演化程度高、壓實(shí)作用強(qiáng)，組成泥頁(yè)巖顆粒較細(xì)，粒間孔孔徑一般分布在0.2～2.3 μm，掃描電鏡下顆粒之間排列較為緊密，顆粒周緣被軟沉積物包圍，粒間孔呈長(zhǎng)條狀展布，形成粒間縫。伊利石、高嶺石和黃鐵礦等片狀或簇狀分布的礦物中多發(fā)于井內(nèi)孔，礦物在生長(zhǎng)過(guò)程中不緊密堆積而形成晶間孔，晶內(nèi)孔和晶間孔均以納米級(jí)孔為主。成巖演化過(guò)程中長(zhǎng)石、白云石和方解石等不穩(wěn)定礦物易被生烴作用產(chǎn)生的有機(jī)酸溶蝕，形成次生溶蝕孔，溶蝕孔是Es3(1)主要的孔隙類型，占比達(dá)50%以上，在掃描電鏡下可觀察到大量顆粒內(nèi)部溶蝕孔及粒間溶蝕孔，粒內(nèi)溶蝕孔孔徑一般分布在0.01～1.5 μm，粒間溶蝕孔孔徑一般分布在0.05～3.6 μm。在成巖演化過(guò)程中，膠結(jié)與溶蝕作用交替發(fā)生，部分溶蝕孔內(nèi)見有自生石英礦物，基質(zhì)孔之間的組合關(guān)系復(fù)雜。

圖6 歧口凹陷F39x1y井Es3(1)泥頁(yè)巖掃描電鏡照片F(xiàn)ig.6 SEM images of the Es3(1) shale in Well F39x1y,Qikou Saga.埋深3 891.18 m，黃鐵礦晶間孔、碎屑顆粒粒間孔、微裂縫；b.埋深3 891.18 m，溶蝕孔、殘余粒間孔、伊利石晶間孔；c.埋深3 891.18 m，溶蝕孔、殘余粒間孔、黃鐵礦晶間孔；d.埋深3 983.61 m，粒內(nèi)溶蝕孔內(nèi)充填次生石英，殘余粒間孔；e.埋深3 983.36 m，殘余粒間孔、粒內(nèi)溶蝕孔、黃鐵礦晶間孔；f.埋深3 990.35 m，顆粒溶蝕孔內(nèi)充填次生石英、殘余粒間孔、溶蝕孔；g.埋深3 988.06 m，碎屑顆粒粒間縫、顆粒碎裂縫、殘余粒間孔、溶蝕 孔；h.埋深3 991.73 m，微裂縫、殘余粒間孔、溶蝕孔

歧口凹陷Es3(1)泥頁(yè)巖是該區(qū)主要生烴源巖，普遍進(jìn)入生油階段，歧口主凹和板橋次凹已進(jìn)入大量生氣階段，有機(jī)質(zhì)在熱解生烴過(guò)程中形成孔隙亦是該區(qū)主要孔隙類型之一。

4.2 儲(chǔ)集物性特征

Es3(1)處于中成巖階段，長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖和碳酸鹽質(zhì)頁(yè)巖內(nèi)次生溶蝕基質(zhì)孔隙發(fā)育，且經(jīng)歷多期構(gòu)造改造，斷裂特征復(fù)雜，裂縫較發(fā)育，基質(zhì)孔、層理縫和構(gòu)造縫組成復(fù)雜孔縫網(wǎng)絡(luò)，改善了頁(yè)巖儲(chǔ)集物性，長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖和碳酸鹽質(zhì)頁(yè)巖為優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)集巖相。F39x1井4 371.95～4 386.23 m泥頁(yè)巖段巖石密度為2.51～2.72 g/cm3(平均2.59 g/cm3)，顆粒密度為2.6～2.76 g/cm3(平均2.66 g/cm3)，孔隙度為1.19%～4.27%(平均2.67%)，脈沖滲透率為(0.08～69.7)×10-3μm2(平均6.60 ×10-3μm2)(表1)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，巖石密度與巖石顆粒密度成正比，石英和長(zhǎng)石礦物含量增加，在一定程度上改善了泥頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙度。

表1 歧口凹陷F39x1井Es3(1)泥頁(yè)巖儲(chǔ)集物性Table 1 Physical properties of shale reservoirs in the Es3(1) in Well F39x1y,Qikou Sag

4.3 脆性特征

F39x1y井Es3(1)泥頁(yè)巖93塊次粘土礦物分析結(jié)果顯示，伊利石含量為17%～78%(平均50.2%)，伊/蒙混層含量為9%～39%(平均22.4%)，綠泥石含量為5%～43%(平均19.4%)，高嶺石含量為0～26%(平均7.6%)，綠/蒙混層含量為0～10%(平均0.4%)。Es3(1)伊利石、綠泥石和伊/蒙混層為主，高嶺石含量相對(duì)較少，個(gè)別樣品含有綠/蒙混層，總體以為膨脹性低的脆性頁(yè)巖。

工程力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果能夠直觀反映頁(yè)巖脆性特征，礦物成分與工程脆性指數(shù)之間滿足下列經(jīng)驗(yàn)公式：脆性指數(shù)=石英+0.63×白云石+0.52×長(zhǎng)石+0.25×方解石+0.2×黃鐵礦+0.18×方沸石+0.02×粘土[23]。F39x1井93塊全巖X衍射礦物成分顯示，該段樣品礦物脆性指數(shù)分布在63.2～87.1(平均70.3)。脆性指數(shù)為30時(shí)，易形成多縫，脆性指數(shù)大于40時(shí)易形成縫網(wǎng)和多縫過(guò)渡態(tài)[31]。Es3(1)礦物脆性指數(shù)均大于63.2，工程脆性指數(shù)大于47.6，壓裂易形成縫網(wǎng)和多縫過(guò)渡態(tài)。

5 含油性

歧口凹陷Es3(1)泥頁(yè)巖在巖心和薄片尺度下均見有不同程度熒光顯示：F39x1井4 380.15～4 380.52 m巖心段，白光下長(zhǎng)英質(zhì)紋層與粘土質(zhì)紋層呈互層狀產(chǎn)出，熒光下巖心發(fā)褐色熒光，薄互層段熒光相對(duì)較亮(圖7a)；巖心沿理縫破裂面滴水不滲(圖7b)，熒光下呈亮藍(lán)褐色熒光，裂縫內(nèi)殘留膠質(zhì)瀝青；薄片尺度下，在裂縫(圖7d)、層理縫(圖7e)和基質(zhì)孔中(圖7f，g)均見有較強(qiáng)的藍(lán)褐色熒光顯示，Es3(1)頁(yè)巖具有較好含油性。

圖7 歧口凹陷Es3(1)泥頁(yè)巖熒光顯示特征Fig.7 Fluorescence micrographs of the Es3(1) shale in Qikou Saga. F39x1井，埋深4 380.15 ～4 380.52 m，巖心普光照片，長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖與長(zhǎng)英質(zhì)混合頁(yè)巖韻律互層；b. F39x1井，埋深4 380.15 ～4 380.52 m，巖心熒光照片，有機(jī)質(zhì)紋層發(fā)黃褐色熒光；c. F39x1井，埋深3 891.45 m，巖心照片，斷裂面含油、滴水不滲；d. F39x1井，埋深3 891.45 m，巖心照片，斷裂面發(fā)藍(lán)褐色熒光；e. F39x1井，埋深3 891.54 m，熒光薄片，裂縫被有機(jī)質(zhì)充填，中-亮熒光；f. F39x1井，埋深3 983.85 m，熒光薄片，層理縫內(nèi)黃褐色熒光；g. QY10-1-1井，埋深3 707 m，熒光薄片，生物碎屑灰?guī)r白云巖化，基質(zhì)孔內(nèi)富含有機(jī)質(zhì)，黃褐色強(qiáng)—中亮熒光；h. Bin56-1H井，埋深 4 536 m，泥頁(yè)巖巖屑滴照試驗(yàn)，油跡顯示，亮熒光

利用MacroMR12-110H-1核磁共振成像巖心驅(qū)替系統(tǒng)，執(zhí)行SY/T 6490-2014《巖樣核磁共振參數(shù)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量規(guī)范》，對(duì)F39x1井Es3(1)密閉取心樣品進(jìn)行核磁共振分析，樣品深度4 380.22 m，直徑2.521 cm，長(zhǎng)度4.844 cm，測(cè)試溫度25 ℃，接受增益100%，等待時(shí)間6s，回波個(gè)數(shù)18 000，回波間隔0.12 ms，掃描次數(shù)32。試驗(yàn)結(jié)果：該泥頁(yè)巖樣品核磁孔隙度3.5%，含油體積0.04 ml，含水體積0.06 ml，含水飽和度52.4%，含油飽和度29.2%，可動(dòng)油率6.22%。

6 甜點(diǎn)評(píng)價(jià)

歧口凹陷Es3(1)半深湖-深湖區(qū)泥頁(yè)巖厚度大、平面分布范圍廣，泥巖蒙脫石含量低、長(zhǎng)英質(zhì)和碳酸鹽礦物含量較高，孔縫發(fā)育、儲(chǔ)集物性好，頁(yè)巖生烴條件優(yōu)越，含油氣性好。甜點(diǎn)分布主要受巖性和成熟度等條件控制。

1) 巖性組合條件控制頁(yè)巖油甜點(diǎn)垂向分布

長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖和碳酸鹽質(zhì)頁(yè)巖富集段具有低自然伽馬、高電阻、低聲波時(shí)差、高氣測(cè)異常特征，垂向甜點(diǎn)受巖性控制作用明顯。根據(jù)巖性組合特征，將Es3(1)劃分為C1—C6共6個(gè)頁(yè)巖油甜點(diǎn)段，單層厚度分布在7～96 m，累計(jì)厚度434 m，不同甜點(diǎn)段垂向厚度具有一定差異性：其中，C1甜點(diǎn)厚36～70 m，C2甜點(diǎn)厚55～86 m，C3甜點(diǎn)厚7～52 m，C4甜點(diǎn)厚22～77 m，C5甜點(diǎn)厚15～62 m，C6甜點(diǎn)厚13～96 m(圖8)。

2) 埋深和巖性條件控制頁(yè)巖油甜點(diǎn)平面分布

埋深在3 100～4 400 m(對(duì)應(yīng)Ro=0.6%～1.1%)，泥頁(yè)巖處于大量生油階段。平面上頁(yè)巖與常規(guī)砂巖和致密砂巖儲(chǔ)層相鄰，泥頁(yè)巖段粉砂巖、細(xì)砂巖、碳酸鹽巖單層厚度不大于5 m、累計(jì)厚度占頁(yè)巖層系總厚度比例小于30%(GB/T 38718—2020)。綜合上述條件，劃分Es3(1)頁(yè)巖油與頁(yè)巖氣有利勘探區(qū)：C1甜點(diǎn)面積188.9 km2，其中頁(yè)巖油有利勘探面積160.3 km2，頁(yè)巖氣有利勘探面積28.6 km2(圖8)；C2甜點(diǎn)面積187 km2，其中頁(yè)巖油有利勘探面積172.3 km2，頁(yè)巖氣有利勘探面積14.7 km2；C3甜點(diǎn)面積84.2 km2，其中頁(yè)巖油有利勘探面積73.4 km2，頁(yè)巖氣有利勘探面積10.8 km2；C4甜點(diǎn)面積142.3 km2，其中頁(yè)巖油有利勘探面積53.2 km2，頁(yè)巖氣有利勘探面積89.1 km2；C5甜點(diǎn)面積123.1 km2，其中頁(yè)巖油有利勘探面積31.2 km2，頁(yè)巖氣有利勘探面積91.9 km2；C6甜點(diǎn)面積194.3 km2，其中頁(yè)巖油有利勘探面積57.8 km2，頁(yè)巖氣有利勘探面積136.5 km2。利用體積含油率法[32]，計(jì)算歧口凹陷Es3(1)頁(yè)巖油資源量，預(yù)測(cè)資源量約4.1×108t。

7 勘探實(shí)踐

針對(duì)歧口凹陷Es3(1)頁(yè)巖油，按“直井-大斜度井定垂向甜點(diǎn)，水平井鉆探提產(chǎn)”的原則，尋求Es3(1)頁(yè)巖油勘探突破。

在F38x1井C3—C5甜點(diǎn)段老井試油獲得工業(yè)油流基礎(chǔ)上，針對(duì)長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育的C3甜點(diǎn)實(shí)施水平井F39X1，水平段長(zhǎng)416 m，綜合解釋Ⅰ類甜點(diǎn)186.4 m/22層，Ⅱ類甜點(diǎn)133.9 m/21層，壓裂液3 558.36 m3，加砂135.7 m3。2019年8月，油壓28.11 MPa，日產(chǎn)油27.7 t，日產(chǎn)氣4 944 m3；2021年3月間開生產(chǎn)，油壓1.21 MPa，日產(chǎn)油0.3 t，日產(chǎn)氣622 m3；截止到3月份，累計(jì)試采292 d，累產(chǎn)油679 t，累產(chǎn)氣37.97×104m3，反排率61.22%。

在Bin60-56井C1，C2甜點(diǎn)段老井試油獲得工業(yè)油流基礎(chǔ)上，針對(duì)灰云坪區(qū)C1甜點(diǎn)實(shí)施水平井QY10-1-1，水平段長(zhǎng)313 m，射開3 692～3 714 m(垂深3 470.7～3 474.8 m)，5 mm油嘴自噴，初期日產(chǎn)油115.2 m3，日產(chǎn)氣5 891 m3，油壓7.5 MPa，套壓9 MPa。原油密度0.881 g/cm3，粘度27.05 mPa·s(50 ℃)，凝固點(diǎn)23 ℃，含蠟量14.19%，含硫0.16%，壓力系數(shù)1.4。

Bin56-1H井C1甜點(diǎn)段，壓裂液26 214.25 m3，加砂1 467.19 m3，2020年9月12日2 mm油嘴放噴求產(chǎn)：9月12日，油壓32 MPa，日產(chǎn)液72.9 m3，日產(chǎn)油10.79 t；2021年2月24日，油壓0.82 MPa，日產(chǎn)液11.39 m3，日產(chǎn)油9.11 t；2021年3月7日鉆塞后，油壓恢復(fù)到21.11 MPa，日產(chǎn)液79.52 m3，日產(chǎn)油恢復(fù)到20.28 t；截止到4月5日，試采206 d，累產(chǎn)壓裂液2 036.55 m3，累產(chǎn)油3 043.11 t，反排率7.77%，Es3(1)頁(yè)巖油勘探獲得重要突破。

大港油田繼滄東凹陷孔二段頁(yè)巖油實(shí)現(xiàn)工業(yè)化開發(fā)突破后，歧口凹陷Es3(1)頁(yè)巖油勘探再獲重要突破，落實(shí)億噸級(jí)規(guī)模戰(zhàn)場(chǎng)。同時(shí)作為主力勘探層系之一的沙河街組在渤海灣盆地廣泛發(fā)育，歧口凹陷Es3(1)頁(yè)巖油研究認(rèn)識(shí)與勘探實(shí)踐對(duì)渤海灣盆地其他油田頁(yè)巖油勘探具有重要借鑒意義。

8 結(jié)論

1) 歧口凹陷Es3(1)發(fā)育穩(wěn)定湖盆，半深湖-深湖區(qū)泥頁(yè)巖廣泛發(fā)育，泥頁(yè)巖段孔縫發(fā)育，脆性指數(shù)高、儲(chǔ)層敏感性差、含油氣性好，具備頁(yè)巖油富集的生烴、儲(chǔ)集、含油和工程改造條件。

2) 歧口凹陷Es3(1)縱向劃分6個(gè)甜點(diǎn)段，由上至下依次為C1—C6，甜點(diǎn)段平面穩(wěn)定，單層厚度分布在7～96 m，累計(jì)厚度434 m，平面分布面積在87.4～194.3 km2，平面甜點(diǎn)疊加面積256 km2，初步計(jì)算資源量4.1×108t。

3) 按“老井控面、水平井提產(chǎn)”的原則，首先在Bin60-56和F38x1兩口大斜度井試油獲工業(yè)油流，針對(duì)直井-大斜度井鎖定垂向甜點(diǎn)段部署水平井勘探，QY10-1-1井獲得日產(chǎn)百噸高產(chǎn)油氣流，Bin56-1H井自噴試采206 d后，累產(chǎn)油3 043.11 t，反排率為7.77%，證實(shí)該區(qū)Es3(1)頁(yè)巖油具有較大勘探潛力。

4) 沙三段在渤海灣盆廣泛分布，歧口凹陷Es3(1)頁(yè)巖油勘探突破對(duì)渤海灣盆地頁(yè)巖油勘探具有重大意義。