三水盆地布二段灰?guī)r夾層型頁(yè)巖油地質(zhì)特征

唐鑫萍，許 泓，曹宇暢，林火養(yǎng)，李 敏，曾濟(jì)楚

（1.中國(guó)石油大港油田公司，天津 300280；2.中國(guó)石油南方石油勘探開發(fā)有限責(zé)任公司，海南 ?？?570216；3.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司北京測(cè)井技術(shù)開發(fā)公司，北京 102206）

根據(jù)頁(yè)巖層系的巖性組合、頁(yè)巖油賦存方式，頁(yè)巖油可分為單一型、夾層型、互層型和厚層型4 種[1]。夾層型頁(yè)巖油的巖性組合以暗色厚層泥頁(yè)巖夾薄層碳酸鹽巖或粉砂巖為特征，泥頁(yè)巖生成的烴類“就近”運(yùn)移至“夾層型”的碳酸鹽巖或粉砂巖中，形成頁(yè)巖油富集層段[2-3]。近年來，在“源內(nèi)找油”思路指導(dǎo)下，準(zhǔn)噶爾盆地蘆草溝組、松遼盆地青白口組、渤海灣盆地沙河街組等層系均在夾層型頁(yè)巖中獲得了工業(yè)油流，開拓了一個(gè)廣闊的油氣勘探領(lǐng)域[4-5]。

三水盆地古近系布心組二段是該盆地主要的烴源巖發(fā)育層段，以往常規(guī)油氣研究通常僅將布二段作為烴源巖研究的對(duì)象[6]。雖然前人的沉積研究明確了該段“富泥”地層內(nèi)、沿湖盆邊緣發(fā)育大面積的碳酸鹽巖，但局限于常規(guī)油氣的勘探開發(fā)手段，這套碳酸鹽巖單層厚度小、物性差、無自然產(chǎn)能的特征使其被貼上了“成藏條件差”的標(biāo)簽，長(zhǎng)期未受重視[7-9]。如果這套薄層的碳酸鹽巖能從頁(yè)巖油“儲(chǔ)集甜點(diǎn)”的角度被重新認(rèn)識(shí)、重新開發(fā)，非常有望打開三水盆地勘探開發(fā)的新局面。

1 沉積背景

在三水?dāng)嘞莺柩莼^程中，布二段沉積時(shí)期為湖盆發(fā)育的鼎盛時(shí)期，該時(shí)期盆地僅發(fā)育西北部物源，且物源波及范圍僅占盆地面積10%左右[7-9]。在此背景下，東部斜坡為貧物源環(huán)境，發(fā)育湖相泥巖-灰?guī)r間互沉積。該沉積背景一方面沉積形成了布二段厚層的暗色泥巖，形成該盆地主要的烴源巖；另一方面形成了東部斜坡區(qū)泥巖-灰?guī)r間互沉積，灰?guī)r在宏觀上呈條帶狀分布于盆地的斜坡區(qū)，形成了烴源巖內(nèi)疊置分布的薄夾層型灰?guī)r儲(chǔ)層（圖1）。

圖1 三水盆地布二段東西向連井沉積相分析

依據(jù)頁(yè)巖油定義[1]，發(fā)育于泥頁(yè)巖烴源巖層系內(nèi)、儲(chǔ)層單層厚度小于5 m 且儲(chǔ)層累計(jì)厚度占泥頁(yè)巖層系總厚比小于30%的原油屬于頁(yè)巖油范疇。為此，本文轉(zhuǎn)變以往常規(guī)油氣研究思路，以頁(yè)巖油“源內(nèi)找油”的思路，開展對(duì)頁(yè)巖油成藏至關(guān)重要的烴源巖、儲(chǔ)層研究。

2 烴源巖條件

三水盆地布二段暗色泥巖一般厚度為60～120 m，分布面積816 km2，廣覆式分布于整個(gè)盆地；干酪根類型為Ⅱ1-Ⅱ2型；鏡質(zhì)體反射率（Ro）介于0.8%～1.6%，整體處于成熟階段。烴源巖殘余有機(jī)碳（TOC）一般為0.80%～1.80%，平均1.45%；總烴（HC）的含量一般為500×10-6～800×10-6，平均643×10-6；生烴潛量（S1+S2）一般為8.00～16.00 mg/g，平均為10.54 mg/g（表1）；有機(jī)質(zhì)豐度較高，依據(jù)烴源巖劃分標(biāo)準(zhǔn)[10]，為好烴源巖。本文統(tǒng)計(jì)結(jié)果與前人研究大體相符。

表1 三水盆地布二段烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度統(tǒng)計(jì)

為研究碳酸鹽巖發(fā)育區(qū)（東部斜坡）的烴源巖發(fā)育情況，將TOC等值線與暗色泥巖厚度進(jìn)行疊合成圖分析（圖2），結(jié)果表明，泥巖厚度的分布大體與沉積中心的分布相吻合，即盆地中心的泥巖最厚，向湖盆邊緣減薄。TOC高值區(qū)集中分布于盆地兩個(gè)區(qū)域：北部凹陷SS1 井-Z1-井-SS21 井一帶、東部斜坡SJ-1井-NQ2井-SS38井一帶。由此可見，TOC分布呈現(xiàn)出高值區(qū)靠東的規(guī)律。正因如此，東部斜坡所對(duì)應(yīng)的淺湖斜坡區(qū)與TOC高值區(qū)大部分重疊。這一規(guī)律與該區(qū)早期烴源巖系統(tǒng)研究較為吻合：一方面，咸化湖的水體分層環(huán)境有利于有機(jī)質(zhì)保存；另一方面，斜坡區(qū)較集中的晚期火山熱活動(dòng)有利于原始有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化，使得斜坡區(qū)大面積發(fā)育TOC值大于1%的“好烴源巖”[10]。

圖2 三水盆地布二段暗色泥巖厚度與TOC 等值線疊合

綜合分析可知，三水盆地布二段富有機(jī)質(zhì)烴源巖大面積分布，TOC高值區(qū)與東部斜坡較為匹配，東部斜坡具備較好的頁(yè)巖油烴源基礎(chǔ)。

3 儲(chǔ)層特征

研究區(qū)碳酸鹽巖儲(chǔ)層巖性主要為灰泥灰?guī)r（亦稱泥晶灰?guī)r）和泥灰?guī)r（圖3a、b）?；夷嗷?guī)r的礦物成分主要為方解石，含量85%以上（圖3c）；泥灰?guī)r的礦物成分主要為方解石和黏土礦物（伊利石為主），部分泥灰?guī)r發(fā)生白云石化（圖3d），形成白云質(zhì)泥灰?guī)r。巖石結(jié)構(gòu)組分主要為灰泥、生物化石碎片、粉砂級(jí)別的內(nèi)碎屑等。碳酸鹽巖顆粒含量較低，膠結(jié)物以灰泥為主，顏色為較暗的灰色-深灰色，結(jié)合其單層較薄、與泥巖互層的特征，可知碳酸鹽巖總體形成于較弱的水動(dòng)力沉積環(huán)境。

三水盆地布二段巖心常見裂縫發(fā)育，在巖石薄片、掃描電鏡中常見基質(zhì)孔隙，儲(chǔ)集空間以裂縫、晶間孔為主，孔隙結(jié)構(gòu)為“基質(zhì)孔-裂縫型”。常規(guī)物性分析測(cè)試的孔隙度為2.8%～8.4%，滲透率一般小于1×10-3μm2。雖然巖石較為致密，但油氣顯示較好，以油跡-油斑為主，總體顯示活躍。針對(duì)這一特征，本次研究對(duì)儲(chǔ)層開展了巖心分析、薄片觀察、掃描電鏡分析，結(jié)果表明，灰?guī)r裂縫發(fā)育段具有裂縫含油的特征，取心時(shí)常見原油從裂縫中滲出（圖3a）；薄片觀察可見巖石中較發(fā)育裂縫、基質(zhì)孔，且多被黑色有機(jī)質(zhì)充填（圖3e、f）；掃描電鏡下可見，巖石基質(zhì)孔主要為微米級(jí)別的方解石晶間孔，多為2～6 μm。

圖3 三水盆地布二段碳酸鹽巖儲(chǔ)層圖像特征

綜合分析表明，油氣顯示好的層段，往往也是基質(zhì)孔、裂縫較為發(fā)育的層段，這種良好的響應(yīng)關(guān)系，說明孔縫網(wǎng)絡(luò)對(duì)于頁(yè)巖油成藏的重要作用。

4 頁(yè)巖油“甜點(diǎn)”特征

綜合烴源巖和儲(chǔ)層分析，可以明確，三水盆地布二段優(yōu)質(zhì)烴源巖內(nèi)灰?guī)r儲(chǔ)層疊置連片發(fā)育，組成源儲(chǔ)互層型的源儲(chǔ)配置關(guān)系，形成連續(xù)分布的夾層型頁(yè)巖油藏；“基質(zhì)孔-裂縫”組成的孔縫網(wǎng)絡(luò)既是儲(chǔ)集空間又是源儲(chǔ)輸導(dǎo)體系，利于油氣富集形成儲(chǔ)集甜點(diǎn)，源內(nèi)夾層型頁(yè)巖油儲(chǔ)層具有“物性決定含油氣”的特征。

鑒于研究區(qū)缺乏頁(yè)巖油針對(duì)性的鉆井和實(shí)驗(yàn)分析資料，本文在充分利用前期資料基礎(chǔ)上，開展初步的頁(yè)巖油甜點(diǎn)特征綜合分析。根據(jù)本區(qū)夾層型頁(yè)巖油特征，以物性為突破點(diǎn)，結(jié)合電性、巖性、含油氣性、烴源巖性、脆性等特征，建立“六性”綜合柱狀圖，劃分五套頁(yè)巖油儲(chǔ)集甜點(diǎn)（圖4）。

圖4 三水盆地布二段碳酸鹽巖夾層型頁(yè)巖油甜點(diǎn)評(píng)價(jià)

縱向上的烴源巖TOC規(guī)律為：布二段中上部TOC值較高，一般為1.2%～1.8%；布二段下部TOC值相對(duì)較低，一般為0.8%～1.4%。從優(yōu)中選優(yōu)的角度，布二段中上部為烴源巖條件更好的層段。與上下泥巖圍巖較高的烴源巖指標(biāo)相比，灰?guī)r儲(chǔ)層甜點(diǎn)的烴源巖指標(biāo)較低，這一特點(diǎn)與渤海灣盆地沙河街組等地的夾層型頁(yè)巖油儲(chǔ)層相似[1-3]，但與單一型頁(yè)巖油儲(chǔ)層較高的烴源巖指標(biāo)明顯不同[11-12]，這也正是夾層型頁(yè)巖油與單一型頁(yè)巖油最大的區(qū)別。本區(qū)夾層型頁(yè)巖油甜點(diǎn)具有物性較好、含油性好、脆性好的特點(diǎn)，且縱向厚度大、發(fā)育相對(duì)集中，單井最大累計(jì)厚度70 m。

因?yàn)楸緟^(qū)頁(yè)巖油甜點(diǎn)本質(zhì)為優(yōu)質(zhì)烴源巖內(nèi)的灰?guī)r儲(chǔ)層集中發(fā)育區(qū)，因此甜點(diǎn)的預(yù)測(cè)實(shí)質(zhì)上即是灰?guī)r儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)，通常泥巖層系內(nèi)灰?guī)r集中發(fā)育段均具“強(qiáng)振幅、較連續(xù)”的地震反射特征，這方面可充分借鑒祝圣賢等[13]對(duì)于三水盆地前期的地震相研究與儲(chǔ)層預(yù)測(cè)成果?？紤]到夾層型灰?guī)r儲(chǔ)層在研究區(qū)斜坡內(nèi)具有大面積發(fā)育、疊置連片的特征，本區(qū)夾層型頁(yè)巖油的勘探開發(fā)潛力不容小覷，非常有望成為一個(gè)新的油氣增產(chǎn)點(diǎn)。

5 結(jié)論

（1）三水盆地布二段在貧物源背景下形成泥巖-灰?guī)r間互沉積；富有機(jī)質(zhì)烴源巖大面積分布、TOC高值區(qū)與東部斜坡較為匹配，使東部斜坡具備較好的頁(yè)巖油烴源巖基礎(chǔ)；碳酸鹽巖儲(chǔ)層巖性主要為灰泥灰?guī)r和泥灰?guī)r，孔隙結(jié)構(gòu)為“基質(zhì)孔-裂縫型”，油氣顯示活躍。

（2）三水盆地布二段優(yōu)質(zhì)烴源巖內(nèi)的灰?guī)r儲(chǔ)層疊置連片發(fā)育，形成連續(xù)分布的夾層型頁(yè)巖油；油氣顯示好的層段，基質(zhì)孔、裂縫較為發(fā)育，“基質(zhì)孔-裂縫”組成的孔縫網(wǎng)絡(luò)既是儲(chǔ)集空間又是源儲(chǔ)輸導(dǎo)體系，利于油氣富集形成儲(chǔ)集甜點(diǎn)。

（3）三水盆地布二段夾層型頁(yè)巖油儲(chǔ)集甜點(diǎn)段具有“灰?guī)r集中、物性較好、脆性好、含油性好”的特征，表明該區(qū)具備良好的夾層型頁(yè)巖油“源內(nèi)成藏”條件，改變了對(duì)該套薄層、致密灰?guī)r“成藏條件差”的固有認(rèn)識(shí)。