松遼盆地南部青山口組泥頁巖儲層地質(zhì)特征分析

滕洪達

（大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院地質(zhì)試驗研究室，黑龍江 大慶 163000）

1 概述

隨著油田進入開發(fā)后期，主力區(qū)塊勘探及開發(fā)程度較高，長時間開發(fā)地層能量下降，地層采出液中含水超過90%，原油開采成本不斷增加，資源儲量下降，需要尋找新的接替儲量，以維持原油持續(xù)高產(chǎn)，實現(xiàn)油田可持續(xù)發(fā)展。為此，油田加大了對非常規(guī)油氣資源的勘探與開發(fā)力度，頁巖油是被認為最有可能成為接替資源，美國在頁巖氣開發(fā)方面取得了突破，在頁巖油開發(fā)方面也取得了進展，國內(nèi)也加大了對頁巖油勘探開發(fā)力度[1-3]。松遼盆地嫩江組和青山口組含有豐富的頁巖油資源，其中松遼盆地南部青山口組頁巖厚度大，含油面積廣，有機質(zhì)豐度高，是該地區(qū)主要的烴源巖，研究表明，青山口組烴源巖中有機質(zhì)除一部分從運移通道富集到上部儲層外，大量的有機質(zhì)保存在烴源巖中，烴源巖具有可觀的資源潛力[4-5]。加強對青山口組泥頁巖儲層地質(zhì)特征研究，對于加深對頁巖油儲層地質(zhì)認識，提升頁巖油開發(fā)效果具有重要意義。

2 頁巖油概念

非常規(guī)油氣資源分為致密油氣和頁巖油氣，二者差別是儲集巖不同，油氣富集模式不同。其中頁巖油屬于自生自儲油氣藏，頁巖油本身即是烴源巖，也是儲集巖。目前頁巖油定義分為狹義和廣義的頁巖油[6-7]。其中，廣義的頁巖油涵蓋的范圍較廣，對頁巖油類型沒有細分，包括的狹義的頁巖油。而狹義的頁巖油只定義了泥頁巖地層中石油資源，針對性更強。我國學者明確了狹義的頁巖油定義是指儲層于頁巖地層中石油，頁巖油資源沒有經(jīng)過運移，屬于原位富集，頁巖油儲層具有有機質(zhì)豐度高、低孔低滲（納米級空）的特征[8-9]。陸相頁巖油常常與其它非常規(guī)油氣資源伴生，如頁巖氣、致密砂巖油氣等。頁巖油最典型的兩個特征，一是原位富集、自生自儲，另一個是頁巖油具有較好的有機質(zhì)類型，多為Ⅰ型干酪根或Ⅱ型干酪根?？傮w來說，頁巖油儲層具有厚度大、分布范圍廣、含油豐度低、開發(fā)難度大的特點。

3 松遼盆地南部青山口組泥頁巖地層特征

松遼盆地南部地理位置上橫跨黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古，總面積達到13萬多平方公里。松遼盆地南部地層自下而上依次為沙河子組、營城組、登婁庫組、泉頭組、青山口組、姚家組、嫩江祖、四方臺組、明水組。該地區(qū)頁巖油儲層主要分布在嫩江組和青山口組。

青山口組自下而上可以分為三段，分別為青一段、青二段、青三段。青一段巖性主要為黑色頁巖、黑色油頁巖、黑色泥巖，發(fā)育泥灰?guī)r夾層，泥灰?guī)r中含有少量黃鐵礦。青一段在松遼盆地南部分布差異較大，在王府凹陷以半深湖、深湖相為主，在凹陷邊緣以淺湖相為主。青山口組二段、三段，地層巖性主要為黑色頁巖、黑灰色泥巖為主，夾部分泥灰?guī)r及粉砂質(zhì)泥巖薄層，以三角洲相、深湖相沉積為主，含有機質(zhì)豐富，同時可見雙殼類、介形蟲化石。青山口組屬于陸相頁巖沉積，在盆地擴展和收縮過程中，地層沉積厚度出現(xiàn)變化，最厚可達400多米，最薄只有幾十米，松遼盆地南部青山口組大部分屬于湖相沉積。

4 松遼盆地南青山口組泥頁巖儲層特征

地化參數(shù)是評價烴源巖的重要指標，通常采用烴源巖厚度、有機質(zhì)豐度、有機質(zhì)類型、有機質(zhì)成熟度來評價頁巖油。

4.1 青山口組泥頁巖地層分布特征

青山口組在沉積過程中，松遼盆地經(jīng)歷了盆地擴張、沉積凹陷等構(gòu)造運動，在盆地擴張階段，伴隨著階段性升降運動，地層沉積不均勻。在凹陷中心，沉積厚度可達400m以上，泥巖占地層的比重為30%～50%，局部厚度較薄，厚度僅20多米。青一段地層沉積時，以水進沉積為主，沉積初期，松遼盆地擴張，以湖湘沉積為主。沉積巖性以黑色油頁巖、灰黑色泥巖為主，在青一段底部主要為黑灰色泥頁巖；青二段沉積時期，湖盆開始收縮，由青一段的水進式沉積變?yōu)樗耸匠练e，砂體分布范圍變廣，泥頁巖分布范圍相對減小。巖性主要為黑灰色泥巖、黑灰色粉砂質(zhì)泥巖為主，泥巖與粉砂質(zhì)泥巖不等厚互層，青二段底部主要為油頁巖，可作為區(qū)域標志層。青二段地層分布相對穩(wěn)定，地層厚度接近200m，以三角洲沉積體系為主；青三段沉積時期，松遼盆地以水退沉積為主，物源主要來自西部，砂體沉積由西往東沉積，巖性主要為紫紅色泥巖、灰色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，還有少量鈣質(zhì)粉砂巖。青三段沉積時期盆地進一步收縮，以水進沉積為主。

4.2 青山口組有機質(zhì)豐度

頁巖中有機質(zhì)豐度是反映巖石中有機質(zhì)含量的重要指標，通常有機質(zhì)豐度越高，頁巖生烴能力更強。頁巖中有機質(zhì)豐度是評價烴源巖的重要指標。目前評價有機質(zhì)豐度的參數(shù)主要有TOC（有機碳含量）、氯仿瀝青“A”、巖石熱解Pg（生烴勢）。這其中有機碳含量是表征存在于巖石中的有機質(zhì)中的碳，是評價頁巖油儲層有機質(zhì)豐度最理想的指標。通過分析松遼盆地南部青山口組已完鉆井巖芯、巖屑樣品樣，對試驗分析的TOC、生烴勢、氯仿瀝青“A”進行了統(tǒng)計，青一段、青二、三段有機質(zhì)豐度如圖1～圖6所示。從TOC分布直方圖上可以看出，松遼盆地南部青山口組青一段頁巖中TOC含量以大于1%的為主，表明青一段烴源巖較好。青二、三段泥頁巖中TOC含量主要分布在0.6%～2.0%之間，屬于較好的烴源巖類型；從青山口組氯仿瀝青“A”分布直方圖可以看出，青一段油頁巖氯仿瀝青“A”絕大部分大于0.5%，青二、三段氯仿瀝青“A”也普遍大于0.5%。以上結(jié)果表明，青一段、青二、三段泥頁巖中有機質(zhì)豐度較高，其中青一段有機質(zhì)比青二、三段高。生烴勢統(tǒng)計結(jié)果表明，青一段烴源巖生烴勢更高。

圖1 青一段TOC分布直方圖

圖2 青二、三段TOC分布直方圖

圖3 青一段氯仿瀝青“A”分布直方圖

圖4 青二、三段氯仿瀝青“A”分布直方圖

圖5 青一段生烴勢（S1+S2）分布直方圖

圖6 青二、三段生烴勢（S1+S2）分布直方圖

4.3 有機質(zhì)類型及成熟度

有機質(zhì)類型不僅能反映烴源巖的生烴能力，還能反映烴源巖是產(chǎn)氣為主還是產(chǎn)油為主，烴源巖母質(zhì)不同，決定了泥頁巖生烴的性質(zhì)。在區(qū)分有機質(zhì)類型方面，可以有三種方法，一種是觀察有機質(zhì)的顯微組分，一種是分析有機質(zhì)的來源，還有一種方法是分析有機質(zhì)中干酪根的元素組成。最常用的方法是分析樣品中干酪根的組成。通過分析青山口組泥頁巖巖芯樣品，青一段烴源巖類型主要為Ⅰ型和Ⅱ1型，青二、三段烴源巖主要為Ⅱ型和Ⅲ。

有機質(zhì)成熟度也是評價烴源巖的重要指標，能夠評價烴源巖熱演化階段，通常有機質(zhì)成熟度越高勘探效果好。準確分析烴源巖有機質(zhì)成熟度對于評價烴源巖具有重要意義。評價烴源巖成熟度通常使用干酪根鏡質(zhì)體反射率，有機質(zhì)熱演化程度不同，干酪根鏡質(zhì)體反射率大小有差別。通常鏡質(zhì)體反射率與烴源巖埋藏深度成正比。通過分析青山口組烴源巖鏡質(zhì)體反射率，青山口組鏡質(zhì)體反射率主要分布在0.5%～1.1%之間，根據(jù)頁巖油評價相關(guān)標準，青山口組頁巖油屬于成熟烴源巖。

5 結(jié)束語

隨著油田進入開發(fā)中后期，資源量日益枯竭，呈現(xiàn)資源儲量和油氣產(chǎn)量的雙下降，必須加大勘探開發(fā)力度，尋找可接續(xù)的資源量，以維持油田持續(xù)高產(chǎn)。在此局面下，非常規(guī)油氣資源成為勘探開發(fā)熱點，頁巖油有望成為較為理想的接替資源。松遼盆地具有豐富的頁巖油資源，加強對頁巖油儲層特征研究，厘清頁巖油富集規(guī)律，尋找有利儲層發(fā)育相帶進行布井，加強頁巖油儲層壓裂改造效果，提升頁巖油開發(fā)經(jīng)濟效益，對于實現(xiàn)油田可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。