彭 寧 何應(yīng)生 張南軍 宋競(jìng)松

(中國(guó)石油華北油田公司技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)處)

0 引 言

隨著陸相斷陷盆地油氣勘探開(kāi)發(fā)程度的提高，為了滿足不斷增長(zhǎng)的油氣消費(fèi)需求，油氣勘探的重點(diǎn)由構(gòu)造圈閉逐漸轉(zhuǎn)向巖性-地層圈閉的油氣藏，同時(shí)趨向孔滲性能較差的儲(chǔ)集層，進(jìn)而轉(zhuǎn)向致密儲(chǔ)集層的開(kāi)發(fā)，儲(chǔ)集層巖性已由傳統(tǒng)意義的砂巖、碳酸鹽巖轉(zhuǎn)向火成巖、變質(zhì)巖乃至頁(yè)巖、泥(灰)巖。致密油氣是一種非常規(guī)的油氣資源，不僅指致密砂巖油氣和致密灰?guī)r油氣，而且包括頁(yè)巖油氣，致密油氣儲(chǔ)集層滲透率界定為1 mD以下[1-3]。近年來(lái)，世界各國(guó)都致力于致密油氣的勘探開(kāi)發(fā)，美國(guó)2012年致密油產(chǎn)能超過(guò)9 500×104t，大港油田在孔南地區(qū)發(fā)現(xiàn)了孔二段頁(yè)巖油藏，西南油氣田深層龍馬溪組頁(yè)巖氣也獲高產(chǎn)氣流。冀中坳陷蠡縣斜坡在沙一下期間發(fā)育濱淺湖亞相的深灰色、灰色泥巖、油頁(yè)巖、頁(yè)巖、生物碎屑灰?guī)r等和半深湖亞相的深灰色泥巖、油頁(yè)巖、頁(yè)巖夾灰色、深灰色白云巖、泥灰?guī)r等碳酸鹽巖沉積，即“特殊巖性段”，其與大港油田孔南地區(qū)頁(yè)巖油氣藏形成條件相似，緊鄰烴源巖或本身就是烴源巖，裂縫型儲(chǔ)集空間發(fā)育，可聚集成無(wú)油氣水界面、大面積連續(xù)成藏，具有源儲(chǔ)一體的致密油氣成藏特征。通過(guò)研究蠡縣斜坡沙一下亞段“特殊巖性段”的致密油氣成藏的主控因素，為優(yōu)選有利區(qū)帶和優(yōu)化鉆井施工設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

冀中坳陷位于渤海灣盆地西北部，是一個(gè)發(fā)育在華北克拉通之上的中新生代斷坳盆地，主要有廊固凹陷、霸縣凹陷、饒陽(yáng)凹陷等六大凹陷。蠡縣斜坡位于饒陽(yáng)凹陷西部，西臨高陽(yáng)斷層，東接任丘-肅寧-大王莊構(gòu)造帶，北與雁翎潛山相鄰，南為劉村-深澤低凸起，為南高北低、西抬東斜的北東走向的大型寬緩繼承性沉積斜坡，勘探面積約2 000 km2[4]。

蠡縣斜坡古近系地層從老到新可分為孔店組，沙河街組沙四段、沙三段、沙二段、沙一段和東營(yíng)組，其中沙河街組沙一段可細(xì)分為沙一下亞段和沙一上亞段兩個(gè)亞段。沙一下亞段呈下粗上細(xì)的正旋回，分為“尾砂巖段”和其上的“特殊巖性段”。沙一下亞段“特殊巖性段”分布比較穩(wěn)定，也是冀中坳陷沙一下亞段的標(biāo)準(zhǔn)層，為一套黑褐色油頁(yè)巖，灰色、深灰色泥巖、頁(yè)巖、生物灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r等沉積，其最大厚度70 m，一般20～54 m。從古地形來(lái)說(shuō)，沙一下時(shí)期蠡縣斜坡呈西南高且寬緩，距沉積中心遠(yuǎn)，東北低且陡，距沉積中心近，由于所處沉積環(huán)境不同，其巖性組合也不同。沙一下時(shí)期發(fā)育濱淺湖亞相和半深湖亞相沉積(圖1)，濱淺湖亞相巖性以鮞狀灰?guī)r-生物碎屑灰?guī)r為主，半深湖亞相巖性以頁(yè)巖-油頁(yè)巖為主。

圖1 蠡縣斜坡沙一下亞段沉積相分布

2 致密油氣成藏的主控因素

2.1 烴源巖

蠡縣斜坡沙一下亞段巖性為灰色、深灰色泥巖、頁(yè)巖和黑褐色油頁(yè)巖，為優(yōu)質(zhì)烴源巖，干酪根類型大多為Ⅱ1型，有機(jī)質(zhì)豐度高，具有良好的生油潛力，為致密油氣藏提供充足的油源。

2.1.1 烴源巖厚度

蠡縣斜坡沙一下亞段“特殊巖性段”為沙一段最大湖泛面沉積，通過(guò)對(duì)沙一下亞段沉積相和烴源巖厚度展布分析可知，西柳地區(qū)XL 2-XL 15井區(qū)處于半深湖亞相，烴源巖厚度大，最厚可達(dá)70 m，一般為40～50 m，G 36-G 23井區(qū)處于濱淺湖亞相，烴源巖厚度相對(duì)較薄，一般為20～40 m。

2.1.2 烴源巖生油指標(biāo)

蠡縣斜坡沙一下亞段泥巖、頁(yè)巖、油頁(yè)巖非常發(fā)育，其巖石熱解S0、S1、S2、Pg、TOC等指標(biāo)顯示本區(qū)烴源巖均為成熟的烴源巖，有機(jī)質(zhì)豐度高，干酪根類型多為Ⅱ1型，個(gè)別為Ⅲ型，多為優(yōu)質(zhì)烴源巖(表1)。

如XL 10-17x井：黑褐色油頁(yè)巖S0為0.012 mg/g，S1為0.340 mg/g，S2為13.116 mg/g，Pg為13.47 mg/g，TOC為2.141%，有機(jī)質(zhì)豐度高，干酪根類型為Ⅱ1型。

2.2 裂縫發(fā)育程度

蠡縣斜坡沙一下時(shí)期由于發(fā)育濱淺湖亞相和半深湖亞相沉積從而導(dǎo)致巖性、儲(chǔ)集性能的分異，使得儲(chǔ)集層儲(chǔ)集性能北差南好(圖1),西北部地區(qū)巖石裂縫不發(fā)育，儲(chǔ)集層物性差導(dǎo)致油氣顯示弱，多為熒光；東南部地區(qū)巖石裂縫發(fā)育，儲(chǔ)集層物性好，油氣顯示較好，多為油跡-油斑，故東南部油氣成藏可能性較高。

2.2.1 西北部?jī)?chǔ)集層特征

蠡縣斜坡西北部為濱淺湖亞相沉積，湖泊水體相對(duì)較淺，有利于生物繁殖和碳酸鹽巖沉淀，發(fā)育多種類型的碳酸鹽巖沉積，主要發(fā)育區(qū)在G 36-G 23井區(qū)。巖性主要是深灰色、灰色泥巖、油頁(yè)巖、頁(yè)巖以及灰色鮞狀灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r等[5]，以鮞狀灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r為主。泥巖呈灰色和深灰色，性硬、脆，巖心出筒后多風(fēng)化破碎，裂縫不發(fā)育，儲(chǔ)集性能差，油氣顯示為無(wú)-熒光，個(gè)別為油跡。如G 26 井巖心為灰色生物碎屑灰?guī)r，礦物成分以灰質(zhì)為主，生物骨架結(jié)構(gòu)，亮晶膠結(jié)，裂縫不發(fā)育，與鹽酸反應(yīng)強(qiáng)烈，熒光顯示弱；G 29 井巖心見(jiàn)褐灰色鮞狀灰?guī)r，性硬、脆，魚(yú)籽狀鮞粒結(jié)構(gòu)，裂縫不發(fā)育，與鹽酸反應(yīng)強(qiáng)烈[5]。

表1 西柳地區(qū)巖石熱解分析數(shù)據(jù)

2.2.2 東南部?jī)?chǔ)集層特征

圖2 G 45井巖心魚(yú)類化石

圖3 XL 25x井頁(yè)巖

蠡縣斜坡東部主要為半深湖亞相沉積，湖泊水體相對(duì)較深，水體平靜，為還原環(huán)境，巖石顏色多為深灰色或褐黑色，巖石發(fā)育一定數(shù)量的高角度縱向裂縫，包括其自身的頁(yè)理縫，多為Ⅱ類儲(chǔ)集層，儲(chǔ)集層較發(fā)育，油氣顯示多為油跡-油斑。XL 2-XL 15井區(qū)為其沉降中心，巖性主要是深灰色泥巖、頁(yè)巖，褐黑色油頁(yè)巖夾灰色、深灰色灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r等。泥巖多為深灰色，性硬、脆，巖心出筒后破碎嚴(yán)重，個(gè)別泥巖含灰質(zhì)，發(fā)育水平層理，有的頁(yè)理面可見(jiàn)魚(yú)類化石(圖2)。頁(yè)巖在“特殊巖性段”總長(zhǎng)度一般20～30 m，為深灰色，頁(yè)理發(fā)育，頁(yè)理面偶見(jiàn)原油，巖心破碎較嚴(yán)重，裂縫較發(fā)育，多為縱向裂縫，裂縫面與水平面夾角為45°～75°，縫內(nèi)無(wú)充填，縫寬0.1～1.0 mm，巖石性較硬，個(gè)別頁(yè)巖間混有粉砂質(zhì)條帶(圖3)。油頁(yè)巖在本區(qū)分布有限且數(shù)量少，在“特殊巖性段”總長(zhǎng)度一般5～15 m，顏色為黑褐色，頁(yè)理發(fā)育，點(diǎn)燃具有原油味，縱向裂縫不發(fā)育，裂縫面與水平面夾角多為60°，縫內(nèi)無(wú)充填，縫寬0.1～1.0 mm，巖石較硬、脆，熒光干照暗黃色，滴照呈乳白色-亮黃色擴(kuò)散。測(cè)井解釋分析沙一下亞段頁(yè)巖、油頁(yè)巖多為Ⅱ類儲(chǔ)集層，少數(shù)為Ⅲ類儲(chǔ)集層，地層電阻率12～20.1 Ω·m，聲波時(shí)差211.5～295.3 μs/m，有效孔隙度8%～13.3%，滲透率33.7～39.2 mD，可視為致密油氣藏良好儲(chǔ)集層。

2.3 含油性

氣測(cè)錄井是一種隨鉆地面測(cè)試技術(shù)，可以計(jì)算地下烴類氣體的含量，氣測(cè)值的高低反映了儲(chǔ)集層含油性的好壞和地層中油氣富集程度。對(duì)蠡縣斜坡25口井沙一下亞段的氣測(cè)資料進(jìn)行分析，結(jié)果表明，處于高陽(yáng)、肅寧地區(qū)的井氣測(cè)顯示低，全烴值最大為3.796%，一般在0.071%～1.433%之間，巖性主要為頁(yè)巖、生物灰?guī)r和鮞狀灰?guī)r等；在西柳、趙皇莊地區(qū)氣測(cè)值偏高，特別是西柳地區(qū)尤為突出，全烴值最大為51.465%，一般在0.582%～8.103%之間，巖性主要為頁(yè)巖、油頁(yè)巖，后效顯示不明顯,持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，槽面見(jiàn)大量氣泡，油花呈零星分布。

3 結(jié) 論

西柳地區(qū)沙一下亞段處于半深湖亞相，烴源巖發(fā)育，生烴強(qiáng)度大，作為源儲(chǔ)一體的油頁(yè)巖和頁(yè)巖也是儲(chǔ)集層，發(fā)育一定數(shù)量裂縫和頁(yè)理縫，錄井見(jiàn)良好的油氣顯示，控制了致密油氣藏形成，油頁(yè)巖和頁(yè)巖儲(chǔ)集層是裂縫型儲(chǔ)集層，單層厚度小，多層疊加，延伸遠(yuǎn)，分布范圍大，有形成致密油氣藏的潛力。優(yōu)先利用先進(jìn)的水平井鉆井技術(shù)鉆遇足夠長(zhǎng)度的(油)頁(yè)巖，在后期的試油作業(yè)中采取水力壓裂技術(shù)溝通產(chǎn)層以及改善產(chǎn)層儲(chǔ)集性能，有望在西柳地區(qū)獲得規(guī)模產(chǎn)能。