三塘湖盆地二疊系蘆草溝組頁巖油地質(zhì)特征與勘探前景

范譚廣 徐雄飛 范 亮 馮亞琴 劉文輝 劉俊田 王美艷 賈國強(qiáng)

（中國石油吐哈油田公司勘探開發(fā)研究院 ）

0 引言

頁巖油是指賦存于富有機(jī)質(zhì)頁巖層系中的自生自儲(chǔ)、連續(xù)分布的石油聚集。近年來，作為非常規(guī)油氣勘探的重要類型，頁巖油在全球能源結(jié)構(gòu)中占比越來越大，已成為未來油氣資源的重要接替領(lǐng)域，目前已在美國、加拿大等國家得到了商業(yè)性開發(fā)[1-4]。中國頁巖油資源豐富，資源量約為397.5×108t，在準(zhǔn)噶爾、鄂爾多斯、松遼、渤海灣等盆地的多個(gè)中—新生代頁巖層系中均獲得了工業(yè)油流，展現(xiàn)出良好的發(fā)展前景[5-11]。

三塘湖盆地頁巖油勘探始于20世紀(jì)90年代初期，大致經(jīng)歷了勘探突破、風(fēng)險(xiǎn)合作和擴(kuò)展勘探3 個(gè)階段。早期按照正向構(gòu)造富集理論，在馬朗凹陷牛圈湖構(gòu)造帶、馬朗凹陷南緣推覆帶、馬中斜坡區(qū)發(fā)現(xiàn)裂縫型油藏。其中，馬6 井自1999 年生產(chǎn)至今，累計(jì)產(chǎn)量達(dá)1.5×104t，證明了二疊系蘆草溝組富有機(jī)質(zhì)頁巖中存在豐富的頁巖油資源；2012 年，中國石油吐哈油田公司（簡(jiǎn)稱吐哈油田公司）與美國Hess 公司開展風(fēng)險(xiǎn)合作，在馬朗凹陷斜坡—洼陷區(qū)部署ML1 井、ML2H 井，均獲得低產(chǎn)油流，證實(shí)了蘆草溝組頁巖油形成條件良好、分布不受構(gòu)造控制、大面積分布；2017 年，借鑒二疊系條湖組凝灰?guī)r致密油勘探思路及體積壓裂提產(chǎn)工藝技術(shù)，對(duì)ML1 井“下甜點(diǎn)”進(jìn)行壓裂改造，獲16.1m3/d 工業(yè)油流；2018—2020 年，條湖凹陷南緣斜坡區(qū)條34 井體積壓裂獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，自噴最高日產(chǎn)油25.87m3，試采9 個(gè)月產(chǎn)量穩(wěn)定在10.58m3/d，區(qū)塊目前累計(jì)產(chǎn)油達(dá)3.5×104t。馬朗凹陷牛圈湖構(gòu)造馬1 塊先導(dǎo)試驗(yàn)取得良好效果，馬L1-3H 井和馬LⅠ-1-9H 井初期日產(chǎn)油均超過20t，累計(jì)產(chǎn)油近3×104t，顯示出頁巖油良好的勘探開發(fā)前景。

目前已有學(xué)者對(duì)三塘湖盆地蘆草溝組沉積相、烴源巖及儲(chǔ)層特征、成藏條件等方面開展了相關(guān)研究[12-16]，對(duì)頁巖油勘探、評(píng)價(jià)方法等開展了一些探索性研究工作，但總體處于起步階段，對(duì)頁巖油甜點(diǎn)富集條件等認(rèn)識(shí)還不夠清晰。本文以近年來三塘湖盆地頁巖油地質(zhì)理論、技術(shù)攻關(guān)及勘探開發(fā)的成果與實(shí)踐為基礎(chǔ)，依據(jù)鉆井、錄井、測(cè)井、地震、樣品實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等資料，從巖相巖性、生烴潛力、儲(chǔ)集性能及原油可動(dòng)性等方面展開研究，探討各項(xiàng)地質(zhì)特征之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，以期為頁巖油甜點(diǎn)富集區(qū)評(píng)價(jià)及潛力區(qū)預(yù)測(cè)奠定基礎(chǔ)，從而有效指導(dǎo)下步勘探部署工作。同時(shí)，對(duì)勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)展的系統(tǒng)梳理和總結(jié)，也將為其他地區(qū)頁巖油勘探開發(fā)提供借鑒。

1 地質(zhì)背景

三塘湖盆地位于中國新疆東北部，與準(zhǔn)噶爾盆地相鄰，屬晚泥盆世—早石炭世褶皺基底上發(fā)育的多旋回疊加型殘留盆地。盆地呈北西—南東向條帶狀?yuàn)A持于莫?dú)J烏拉山與蘇海圖山之間，面積約為2.3×104km2，可分為中央坳陷帶、北部沖斷隆起帶和南緣逆沖推覆帶3 個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元（圖1），中央坳陷帶的馬朗凹陷、條湖凹陷是二疊系蘆草溝組頁巖油勘探的主要領(lǐng)域。蘆草溝組沉積時(shí)，水體鹽度高且火山活動(dòng)頻發(fā)，形成了一套以火山碎屑巖和碳酸鹽巖為主的湖相沉積，鉆井揭示厚度為100～700m，具有南厚北薄的特征；依據(jù)巖性及電性特征，縱向上可分為蘆一段（P2l1）、蘆二段（P2l2）、蘆三段（P2l3），其中蘆二段（P2l2）厚度為150～300m，既是一套優(yōu)質(zhì)烴源巖，也是頁巖油主要富集層段（圖1）。

圖1 三塘湖盆地區(qū)域構(gòu)造圖（左）及地層柱狀剖面圖（右）Fig.1 Regional structural division (left) and stratigraphic column (right) of Santanghu Basin

2 頁巖油地質(zhì)特征

三塘湖盆地蘆草溝組具有源儲(chǔ)一體、整體含油、局部富集的特征。在頁巖油勘探規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大的過程中，不斷形成新的地質(zhì)認(rèn)識(shí)，有效指導(dǎo)鉆探目標(biāo)優(yōu)選和油氣勘探部署，并明確了三塘湖盆地蘆草溝組頁巖油地質(zhì)特征與分布規(guī)律。

2.1 陸相咸化湖盆發(fā)育互層型細(xì)粒混積巖

三塘湖盆地經(jīng)歷了加里東期和海西期地槽演化階段。早二疊世末期，海西中期運(yùn)動(dòng)使三塘湖地區(qū)褶皺隆升，海水逐漸撤離；晚二疊世，盆地內(nèi)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度減弱，進(jìn)入穩(wěn)定沉降階段，受淡水注入影響，最終被改造成內(nèi)陸湖泊[17]。大量的古生物、典型礦物、地球化學(xué)資料分析表明，蘆草溝組為形成于溫濕氣候環(huán)境下的咸化湖盆沉積。通過巖心與薄片觀察，泥晶白云巖、古鱈魚化石、黃鐵礦等咸化湖盆還原標(biāo)志在蘆草溝組普遍分布。微量元素分析結(jié)果表明（圖2），蘆草溝組鍶鋇比（Sr/Ba）為0.04～8.0，平均為3.52；硼鎵比（B/Ga）為3.63～74.76，平均為17.48；釩鎳比[V/（V+Ni）]變化較穩(wěn)定，一般為0.40～0.93，平均為0.67；錳鐵比（Mn/Fe）變化快，一般為0.002～0.060。生物標(biāo)志化合物特征表現(xiàn)為姥植比低、β 胡蘿卜烷含量及伽馬蠟烷指數(shù)高的特點(diǎn)。說明研究區(qū)蘆草溝組沉積期，水體鹽度高、水深頻繁變化，屬于還原環(huán)境。

圖2 三塘湖盆地蘆草溝組微量元素特征Fig.2 Characteristics of trace elements of Lucaogou Formation in Santanghu Basin

咸化湖盆背景為互層型細(xì)?；旆e巖提供了有利的沉積條件。巖礦分析結(jié)果顯示（圖3），蘆草溝組巖石組分以碳酸鹽及火山碎屑為主，富含有機(jī)質(zhì)，陸源碎屑不發(fā)育。其中，碳酸鹽主要由泥晶白云石組成，平均含量為51.2%、局部層段含量大于78%，形成的碳酸鹽紋層在正交偏光鏡下為亮色（圖3a、b），厚度為0.1～20mm，晶間孔和微裂縫發(fā)育，具有較好的油氣儲(chǔ)集能力；火山碎屑以泥級(jí)的中基性火山灰為主[18]，石英、長(zhǎng)石含量高，形成的凝灰質(zhì)紋層多為毫米級(jí)，可見大量的淺綠色—黃色分散狀有機(jī)質(zhì)（圖3f），反映火山灰與有機(jī)質(zhì)富集有一定的關(guān)系[19-20]；有機(jī)質(zhì)以絲線狀、層狀藻類體為主，呈亮黃色—橙黃色（圖3d、e），形成的有機(jī)質(zhì)紋層在正交偏光鏡下為暗色，厚度小于100μm。在暗色有機(jī)質(zhì)紋層中可見大量順層分布的、形狀不規(guī)則的石英和長(zhǎng)石顆粒。受火山間歇性噴發(fā)及水體環(huán)境頻繁變化的影響，凝灰質(zhì)紋層、碳酸鹽紋層縱向上呈互層狀分布。按照紋層組合方式及巖層厚度，將蘆草溝組劃分為兩類4 種巖石類型。其中，紋層狀凝灰質(zhì)白云巖、白云質(zhì)凝灰?guī)r普遍分布，具有一定的韻律性，巖層厚度一般小于0.2m；塊狀凝灰質(zhì)白云巖、白云質(zhì)凝灰?guī)r局部發(fā)育，巖層厚度大于0.5m。這些互層狀組合不僅形成生產(chǎn)力較高的烴源巖，也形成致密背景下的“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層。

2.2 優(yōu)質(zhì)烴源巖廣覆式分布，生烴物質(zhì)基礎(chǔ)好

晚二疊世大型陸相湖盆為烴源巖發(fā)育提供了有利的沉積條件。同時(shí)，蘆草溝組沉積期火山噴發(fā)頻繁，火山灰落入咸化湖盆之后形成的Mg、Fe 等營(yíng)養(yǎng)元素，促進(jìn)了藻類葉綠素的合成、加速蛋白質(zhì)和碳水化合物的生成，使菌藻類低等水生生物勃發(fā)；下一次火山噴發(fā)，生物大量死亡，火山塵吸附有機(jī)質(zhì)沉入湖中，形成有機(jī)質(zhì)/凝灰質(zhì)紋層，缺氧環(huán)境則有利于有機(jī)質(zhì)的保存，低陸源碎屑供給促進(jìn)了有機(jī)質(zhì)的相對(duì)富集[21-22]，形成了蘆草溝組廣覆式分布的優(yōu)質(zhì)烴源巖。

鉆井揭示蘆草溝組烴源巖厚度大，縱向發(fā)育4 套烴源巖集中段，紋層狀白云質(zhì)凝灰?guī)r有機(jī)質(zhì)豐度最高，為主力烴源巖類型（圖4）。熱解參數(shù)和顯微組分分析結(jié)果表明，蘆草溝組有機(jī)質(zhì)母源以藻類為主，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ—Ⅱ2型，生油母質(zhì)條件好；總有機(jī)碳含量和生烴潛量均較高，其中，有機(jī)碳含量為2.87%～15.6%、生烴潛量為19.45～160.8mg/g、氯仿瀝青“A”主要在0.1%以上；最高熱解峰溫為425～465℃，實(shí)測(cè)鏡質(zhì)組反射率為0.59%～1.25%，處于低成熟—成熟階段，以生成液態(tài)烴為主。

圖4 蘆頁1 井蘆草溝組烴源巖綜合評(píng)價(jià)圖Fig.4 Comprehensive evaluation of source rock of Lucaogou Formation in Well Luye 1

從平面上看，4 套烴源巖在條湖凹陷—馬朗凹陷穩(wěn)定分布，厚度為20～160m，發(fā)育馬中洼陷、馬朗凹陷西緣、條湖凹陷南緣3 個(gè)主力生烴中心；條湖凹陷烴源巖熱演化程度相對(duì)較高。根據(jù)頁巖油氣分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并與中國東部渤海灣盆地對(duì)比[23]，研究區(qū)頁巖的有機(jī)質(zhì)類型、豐度、成熟度均達(dá)到或超過了頁巖油氣有利區(qū)的下限要求。

2.3 儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”發(fā)育，塊狀凝灰?guī)r、白云巖儲(chǔ)集條件好

蘆草溝組頁巖油儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”具有整體分散、局部集中分布的特征，縱向形成上、中、下3 套“甜點(diǎn)”集中段，厚度大且分布穩(wěn)定，其內(nèi)部發(fā)育多套薄層“甜點(diǎn)”。常規(guī)巖心分析及高壓壓汞、核磁共振測(cè)井結(jié)果表明，凝灰?guī)r、白云巖及過渡類巖性均能形成儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”，不同巖性儲(chǔ)層的物性及孔隙結(jié)構(gòu)存在明顯差異（圖5）。

圖5 三塘湖盆地蘆草溝組不同巖性儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征Fig.5 Reservoir pore structure of different lithology of Lucaogou Formation in Santanghu Basin

塊狀凝灰?guī)r為優(yōu)質(zhì)“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層類型。孔隙度為9%～13.6%、滲透率多大于0.08mD，發(fā)育長(zhǎng)英質(zhì)顆粒粒間孔、脫?；⒖椎任⒚住{米級(jí)孔隙，孔徑較小但孔隙數(shù)量眾多，孔徑主要分布在0.01～4μm 之間，與條湖組致密油儲(chǔ)層類似；核磁共振T2譜以明顯的右單峰、長(zhǎng)弛豫時(shí)間為主，主峰多介于1～100ms，大孔占比高（孔徑大于100nm 的超過60%）；高壓壓汞曲線平臺(tái)相對(duì)較長(zhǎng)，偏粗歪度，分選較好，排驅(qū)壓力相對(duì)較低，平均約為5MPa。

塊狀泥晶白云巖為次要的“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層類型，物性好。孔隙度為8%～12%、滲透率多大于0.08mD，發(fā)育白云石晶間孔、溶蝕孔洞及構(gòu)造縫，裂縫內(nèi)部多充填白云石或方解石，且后期多發(fā)生溶蝕作用導(dǎo)致裂縫進(jìn)一步加寬，對(duì)于改善物性具有重要意義；核磁共振T2譜與塊狀凝灰?guī)r類似，右單峰明顯，但T2弛豫時(shí)間更長(zhǎng)，整體大于10ms，即主要以大孔為主；高壓壓汞曲線平臺(tái)較長(zhǎng)，偏粗歪度，大喉道分布居多，分選較好，排驅(qū)壓力平均約為4.25MPa。

紋層狀凝灰質(zhì)白云巖分布范圍廣，也是該區(qū)“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層類型?？紫抖绕骄鶠?.4%、滲透率主體在0.03～0.05mD 之間；除了發(fā)育晶間孔、溶蝕孔等微孔隙外，研究認(rèn)為［24-26］，紋層間滑脫縫和破裂縫是構(gòu)成該類儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間的重要基礎(chǔ)；核磁共振T2譜呈雙峰型，并逐漸向左單峰型過渡，說明大孔和小孔皆有分布，且大孔逐漸減少；高壓壓汞曲線平臺(tái)較短，偏細(xì)歪度，分選中等—偏差，排驅(qū)壓力較高。雖然此類儲(chǔ)層物性較塊狀凝灰?guī)r、塊狀泥晶白云巖差，但是由于分布范圍廣，是研究區(qū)頁巖油勘探重點(diǎn)攻關(guān)對(duì)象。

紋層狀白云質(zhì)凝灰?guī)r物性較差，孔隙度平均為4.57%、滲透率多小于0.01mD；除了粒間微孔、脫?；⒖淄?，納米級(jí)有機(jī)質(zhì)生烴殘留孔也較發(fā)育，但對(duì)改善儲(chǔ)層物性意義不大；核磁共振T2譜以左單峰為主，小孔分布較多；高壓壓汞曲線平臺(tái)短，偏細(xì)歪度，分選偏差，排驅(qū)壓力高于7.5MPa，目前技術(shù)條件下，有效動(dòng)用難度較大。

2.4 滯留排烴，近源充注，原位聚集成藏

前人對(duì)烴源巖厚度與油氣的生排烴效果研究認(rèn)為，源外成藏過程中，烴源巖累計(jì)厚度小，油氣生排烴效率高［27-29］；烴源巖厚度大，生烴增壓形成的裂縫未能完全突破巖層，與之相對(duì)應(yīng)的幕式排烴作用不明顯［30-32］。地球化學(xué)指標(biāo)對(duì)比結(jié)果顯示，三塘湖盆地蘆草溝組頁巖油為烴源巖與“甜點(diǎn)段”緊鄰接觸的源內(nèi)成藏，不存在明顯的運(yùn)移效應(yīng)?！疤瘘c(diǎn)段”表現(xiàn)為氯仿瀝青“A”、可溶有機(jī)質(zhì)含量（S1）及S1/TOC 明顯較高，殘余有機(jī)碳含量（S2）較低，烴類主要以游離態(tài)形式賦存在粒間微孔、溶蝕微孔等儲(chǔ)集空間，可動(dòng)性好；烴源巖表現(xiàn)為殘余有機(jī)碳含量（S2）較高，氯仿瀝青“A”、可溶有機(jī)質(zhì)含量（S1）及S1/TOC 均較低，烴類主要以吸附態(tài)形式賦存在微裂縫、有機(jī)質(zhì)微孔等儲(chǔ)集空間。

2.5 原油物性復(fù)雜，局部發(fā)育高流度頁巖油

相比北美頁巖油輕質(zhì)、氣油比高的流體特征，三塘湖盆地蘆草溝組頁巖油原油品質(zhì)偏差，整體表現(xiàn)為成熟度低、密度大、黏度高、流度低的特點(diǎn)。原油樣品分析結(jié)果顯示，三塘湖盆地蘆草溝組原油密度為0.85～0.92g/cm3（溫度20℃），原油黏度為28.88～1200mPa·s（溫度50℃）；ββ/（ββ+αα）C29甾烷、ααα20S/（20S+20R）C29甾烷均小于0.4；原油抽提物具有有別于典型成熟原油的族組分特征，總體上表現(xiàn)為芳香烴及非烴含量相對(duì)較高、飽和烴含量相對(duì)低的特點(diǎn)。平面上，條湖凹陷原油性質(zhì)好，以輕質(zhì)—中質(zhì)油為主，原油流動(dòng)性高；馬朗凹陷馬中斜坡—洼陷區(qū)整體上以稠油為主，原油流動(dòng)性差，向西有變好的趨勢(shì)（圖6）；縱向上，下甜點(diǎn)原油性質(zhì)好于中、上甜點(diǎn)。造成原油性質(zhì)偏重及差異性的主要原因不僅與烴源巖成熟度不高有關(guān)，很大程度上還與母質(zhì)類型及源儲(chǔ)一體近距離運(yùn)移的成藏模式有關(guān)[33-34]。

圖6 三塘湖盆地蘆草溝組原油性質(zhì)平面分布圖Fig.6 Plane distribution of oil properties of Lucaogou Formation in Santanghu Basin

2.6 富含長(zhǎng)英質(zhì)、碳酸鹽等脆性礦物，對(duì)壓裂改造有利

全巖X 衍射分析結(jié)果顯示（表1），蘆1 井蘆草溝組礦物組分以長(zhǎng)英質(zhì)和碳酸鹽為主，二者含量超過80%。其中，石英含量為23.3%～67.6%、平均為41.6%，長(zhǎng)石含量為7.6%～42.8%、平均為25.7%；碳酸鹽組分以白云石為主，含量為5.7%～57.6%、平均為24.7%。黃鐵礦、菱鐵礦等自生礦物普遍發(fā)育，含量低于12%；黏土礦物總體較少，以伊利石、伊/蒙混層為主，含量低于10%。北美頁巖油氣的勘探開發(fā)經(jīng)驗(yàn)表明，富含石英等脆性礦物的頁巖具有較好的可壓裂性，在外力作用下有利于形成天然裂縫和誘導(dǎo)裂縫，對(duì)頁巖油開采有利[35-36]。以石英、碳酸鹽礦物作為主要脆性礦物，估算蘆草溝組頁巖層系脆性指數(shù)最高可達(dá)90%，平均為81.2%，表明蘆草溝組可壓裂性好，體積壓裂易于形成復(fù)雜縫網(wǎng)；巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示（表1），蘆草溝組頁巖層系硬度大、易碎，抗壓強(qiáng)度為118～392MPa、楊氏模量為6.34～45.14MPa、泊松比為0.21～0.28，總體表現(xiàn)為“高抗壓強(qiáng)度、高楊氏模量、低泊松比、低兩向應(yīng)力差”的特征，巖石的力學(xué)非均質(zhì)性較強(qiáng)，對(duì)裂縫擴(kuò)展延伸有一定的影響。

表1 蘆1 井蘆草溝組巖石全巖X 衍射及力學(xué)實(shí)驗(yàn)分析Table 1 X-ray diffraction and rock mechanics analysis of Lucaogou Formation in Well Lu 1

3 勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)展

3.1 勘探難點(diǎn)

目前三塘湖盆地蘆草溝組頁巖油勘探難點(diǎn)主要包括以下3 個(gè)方面：（1）巖性復(fù)雜，細(xì)?；旆e巖沉積模式尚不明朗，有利巖相分布規(guī)律不明確；（2）薄互層發(fā)育、儲(chǔ)層單層厚度?。ㄒ话阈∮?m）、物性及含油性縱橫向變化快，常規(guī)測(cè)井曲線及地震資料難以有效識(shí)別“甜點(diǎn)”；（3）原油品質(zhì)整體偏差，需開展不同儲(chǔ)集條件下烴類微觀賦存狀態(tài)及原油流動(dòng)機(jī)制實(shí)驗(yàn)研究，為頁巖油有效動(dòng)用提供理論依據(jù)。針對(duì)以上問題，需進(jìn)行系統(tǒng)的深入研究和技術(shù)攻關(guān)，打造頁巖油標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和配套技術(shù)系列，為頁巖油勘探和開發(fā)提供指導(dǎo)和支撐。

3.2 勘探開發(fā)技術(shù)

近年來，吐哈油田公司強(qiáng)化系統(tǒng)理論研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，通過科研生產(chǎn)一體化、地質(zhì)工程一體化、勘探開發(fā)一體化，不斷加大地質(zhì)、測(cè)井、地震、工程等多學(xué)科協(xié)同研究，勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)取得重要進(jìn)展，為三塘湖盆地蘆草溝組頁巖油規(guī)模發(fā)現(xiàn)及有效開發(fā)提供了有利支撐。

3.2.1 頁巖油儲(chǔ)層地震識(shí)別及含油性預(yù)測(cè)技術(shù)

針對(duì)三塘湖盆地蘆草溝組頁巖油儲(chǔ)層薄、變化快、地層傾角多變、井控程度低的現(xiàn)狀，利用疊前反演提高儲(chǔ)層分辨率，解決薄儲(chǔ)層的識(shí)別難題；利用相分析尋找有利巖相帶，優(yōu)選勘探開發(fā)領(lǐng)域；結(jié)合裂縫檢測(cè)和雙相介質(zhì)碳烴檢測(cè)，對(duì)儲(chǔ)層甜點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，同時(shí)對(duì)該區(qū)已鉆井樣本和特征數(shù)據(jù)的分布情況進(jìn)行分析，從全部特征中優(yōu)選出對(duì)分類最有益的特征。用核主成分分析降維，優(yōu)選出最大波谷振幅、功率譜的對(duì)稱性、縱橫波速度比（vp/vs）等，采用多屬性融合，進(jìn)一步提高甜點(diǎn)區(qū)預(yù)測(cè)精度，有效指導(dǎo)了井網(wǎng)的部署和水平井的設(shè)計(jì)（圖7）。

圖7 條34 塊縱橫波速度比平面屬性圖Fig.7 Plane attribute of P/S wave velocity ratio in Tiao 34 block

3.2.2 頁巖油“三品質(zhì)”測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù)

圍繞頁巖油地質(zhì)甜點(diǎn)評(píng)價(jià)和鉆完井及壓裂工程應(yīng)用需求，開展以巖性、烴源巖特性、物性、含油性、電性、脆性、地應(yīng)力各向異性等“七性”參數(shù)為代表的頁巖油儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)，建立了烴源巖、儲(chǔ)層、工程3 類品質(zhì)12 項(xiàng)參數(shù)的定量解釋模型，為頁巖油甜點(diǎn)預(yù)測(cè)提供依據(jù)。

烴源巖品質(zhì)評(píng)價(jià)：根據(jù)巖心分析數(shù)據(jù)的對(duì)比和標(biāo)定，建立有效烴源巖的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，利用改進(jìn)ΔlgR模型和經(jīng)驗(yàn)公式，進(jìn)行單井總有機(jī)碳含量和生烴潛量的計(jì)算與分類評(píng)價(jià)，通過多井對(duì)比厘清烴源巖特征和空間展布規(guī)律，搞清源儲(chǔ)配置關(guān)系，為尋找優(yōu)質(zhì)烴源巖提供依據(jù)。

儲(chǔ)層品質(zhì)評(píng)價(jià)：立足儲(chǔ)層微觀特征，以巖心分析及常規(guī)測(cè)井、核磁共振測(cè)井等測(cè)井資料為基礎(chǔ)，以巖性、物性和含油性為核心，建立儲(chǔ)層微觀、宏觀非均質(zhì)性定量表征參數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及重點(diǎn)參數(shù)解釋圖版；結(jié)合試油、試采資料，研究?jī)?chǔ)層含油性隨巖性、物性的變化規(guī)律，提高油水層識(shí)別精度。

工程品質(zhì)評(píng)價(jià)：在三軸應(yīng)力實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，加大陣列聲波等測(cè)井資料的工程應(yīng)用，開展巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算及地應(yīng)力研究，形成脆性指數(shù)與基于各向異性模型的地應(yīng)力計(jì)算方法，為鉆井工程和壓裂方案設(shè)計(jì)、優(yōu)化提供技術(shù)支持。

3.2.3 長(zhǎng)水平井優(yōu)快鉆井技術(shù)

針對(duì)凝灰?guī)r石英含量高、鉆頭磨損快的特點(diǎn)，自主研發(fā)耐磨導(dǎo)向PDC 鉆頭序列，鉆速提高80%以上；形成全井段可控斜全壓鉆進(jìn)鉆具組合，解決了水平井鉆井軌跡控制效率低的難題；應(yīng)用“雙探底”等手段建立長(zhǎng)水平段動(dòng)態(tài)油層頂?shù)装泻心Ｐ停鉀Q了油層著陸與千米長(zhǎng)水平段高效延伸難題；形成了以弱凝膠鉆井液體系配合減摩降阻工具為代表的安全鉆井技術(shù)，復(fù)雜事故時(shí)效由12.5%降至1.8%；形成了長(zhǎng)段水平井固井完井配套技術(shù)，固井質(zhì)量一次合格率由66.7%提高至100%。

3.2.4 水平井體積壓裂技術(shù)

針對(duì)早期部分直井壓裂施工排量低、改造規(guī)模小，導(dǎo)致初期產(chǎn)能低、穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間短，無法進(jìn)行效益建產(chǎn)的問題，探索“大排量、大液量、分段多簇”體積壓裂改造技術(shù)系列，大力推廣低成本材料應(yīng)用、持續(xù)優(yōu)化壓裂液配方，壓裂增產(chǎn)效果明顯。條3401H 井水平段長(zhǎng)702m，實(shí)施7 級(jí)27 簇密切割體積壓裂，入井液量為5825m3、排量為14m3/min，4mm 油嘴日產(chǎn)油44.4m3。

4 勘探前景

頁巖油資源規(guī)模主要受到烴源巖品質(zhì)（包括成熟度、有機(jī)質(zhì)豐度、有效烴源巖厚度）、“甜點(diǎn)”品質(zhì)（包括物性、厚度等）的控制。根據(jù)第四次油氣資源評(píng)價(jià)結(jié)果，三塘湖盆地蘆草溝組生油量約為104.05×108t；成熟頁巖油資源量近3.95×108t，可采資源量近0.2×108t。目前已發(fā)現(xiàn)馬中、牛圈湖、條湖凹陷南緣3 個(gè)儲(chǔ)量分布區(qū)，已發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量與資源規(guī)模存在較大差距，研究區(qū)蘆草溝組仍具備較大的潛力，勘探前景廣闊。

根據(jù)頁巖油形成的地質(zhì)條件分析，馬朗凹陷西緣—條湖凹陷南緣高成熟輕質(zhì)頁巖油、馬朗凹陷南緣近源砂巖頁巖油為三塘湖盆地陸相湖盆頁巖油未來勘探新領(lǐng)域。

（1）馬朗凹陷西緣—條湖凹陷南緣蘆草溝組烴源巖埋深大、演化程度高、異常高壓，具備形成高產(chǎn)頁巖油的地質(zhì)條件。結(jié)合已鉆井資料與熱演化史模擬結(jié)果，馬朗凹陷西緣—條湖凹陷南緣蘆草溝組4000m 以深區(qū)域鏡質(zhì)組反射率普遍大于1.1%，烴源巖處于高成熟演化階段，原油品質(zhì)較好，密度小于0.85g/cm3（溫度20℃）、黏度小于10mPa·s（溫度50℃），原油流度高；隨埋深增大，地層壓力系數(shù)增大，4000m 以深形成異常高壓帶，折算地層壓力梯度接近1.3MPa/100m。馬朗凹陷西緣—條湖凹陷南緣處于白依山逆沖推覆帶附近，受構(gòu)造擠壓影響，裂縫發(fā)育，儲(chǔ)層具備較好的滲流條件。

（2）馬朗凹陷南緣發(fā)育孔隙—裂縫雙孔介質(zhì)砂巖儲(chǔ)層，厚度大、物性好，是尋找近源砂巖頁巖油的有利領(lǐng)域?？碧阶C實(shí)，馬朗凹陷南緣發(fā)育扇三角洲前緣沉積相帶，砂巖普遍發(fā)育（圖8），單層厚度一般大于5m，油氣顯示豐富，縱向、橫向分布具有一定規(guī)模。其中，黑墩構(gòu)造帶鉆遇灰質(zhì)砂巖、砂屑灰?guī)r等兩類優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，發(fā)育溶蝕孔隙、裂縫等優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)集空間和滲流通道，處于蘆草溝組主力生烴中心范圍，油源條件好。馬6 井初期自噴日產(chǎn)油22m3，累計(jì)產(chǎn)油近1.5×104t，展示了馬朗凹陷南緣巨大的勘探潛力。

圖8 三塘湖盆地蘆二段巖相平面分布圖Fig.8 Lithofacies distribution map of Lu 2 member in Santanghu Basin

5 結(jié)論

（1）三塘湖盆地蘆草溝組陸相咸化湖泊發(fā)育互層型混合細(xì)粒沉積，源儲(chǔ)一體，不僅形成生產(chǎn)力較高的烴源巖，也發(fā)育多套薄互層型“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層，具備形成陸相湖盆頁巖油的有利地質(zhì)條件。

（2）蘆草溝組巖性、物性、含油性存在較強(qiáng)的非均質(zhì)性。塊狀凝灰?guī)r、白云巖原生孔隙、次生孔隙發(fā)育，含油性最好，壓裂改造后能獲得持續(xù)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)；條湖凹陷及馬朗凹陷西緣原油流動(dòng)性相對(duì)較好。

（3）通過實(shí)施科研生產(chǎn)一體化、地質(zhì)工程一體化、勘探開發(fā)一體化協(xié)同攻關(guān)，蘆草溝組頁巖油在地質(zhì)理論認(rèn)識(shí)、地震預(yù)測(cè)、測(cè)井評(píng)價(jià)、水平井鉆完井、壓裂改造等方面取得了系列進(jìn)展，推動(dòng)蘆草溝組頁巖油實(shí)現(xiàn)了有效勘探與開發(fā)，堅(jiān)定了吐哈油田頁巖油勘探開發(fā)信心。

（4）第四次油氣資源評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)三塘湖盆地蘆草溝組頁巖油地質(zhì)資源量近3.95×108t，是吐哈油田公司上產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要接替領(lǐng)域。未來三塘湖盆地頁巖油勘探的領(lǐng)域?yàn)轳R朗凹陷西緣—條湖凹陷南緣高成熟輕質(zhì)頁巖油、馬朗凹陷南緣近源砂巖頁巖油。