鄂尔多斯盆地三叠系延长组8段非常规油藏成因与成藏模式——以盆地东南部甘泉西区为例

鄂尔多斯盆地延长组8段（长8段）剩余油资源量约为21.5×10⁸t,页岩油、致密油复合成藏控因与分布规律等研究较为薄弱,制约着盆地非常规油藏的勘探与发现。通过鄂尔多斯盆地东南部甘泉西区岩心、测井、烃源岩评价、实验模拟等测试资料,深化了生-储-盖组合、输导体系与成藏机理等研究。甘泉西区烃源岩总排烃量为14.1×10⁸t,构造演化控制了多套烃源岩与多类型砂岩储层的交互分布。发育长8段源内砂岩薄夹层型、长8段-长7段源内砂岩薄夹层型、长8₂小层源储近邻型与长8₁小层源储近邻型4种有利生-储-盖组合,其中页岩油藏以"源储一体式"Ⅰ、Ⅱ型配置为主,致密油藏以"源储近邻式"Ⅲ、Ⅳ型配置为主。储层品质与原油充注程度控制着地质储量及可采储量规模,是形成非常规油藏地质"甜点"的关键。建立了非常规油藏多源多储有序复合成藏模式,即"多源生烃增压,驱动多向供烃,裂隙网络联合输导,多储差异充注"。页岩油主要以游离态聚集于烃源岩层系储集性能优良的滩坝砂岩薄夹层,属烃源岩层系内一次运聚成藏;少量页岩油以吸附态滞留于源内粉砂质纹层或以游离态赋存于页理缝孔隙中,属原位成藏。致密油以游离态聚集于烃源岩层系外储-盖配置优越的砂体中,属近源短距离二次运聚成藏。页岩油与致密油时空有序运聚、连续复式成藏,呈局部"甜点"富集、垂向叠置发育、区域集群分布。在有序复合成藏模式的指导下,发现了甘泉西区亿吨级大油田,表明鄂尔多斯盆地长8段非常规石油潜力巨大。陆相坳陷型湖盆沉降中心周缘的三角洲前缘水下分流河道砂岩与湖相泥页岩及滩坝砂岩交互沉积区是页岩油、致密油的有利发育区带。     

鄂尔多斯盆地陆相页岩油富集条件及有利区优选

中国石油长庆油田公司在鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段(长7段)湖相烃源岩层系探明十亿吨级庆城页岩油大油田,盆地累计提交页岩油探明地质储量11.53×10⁸t,并在陇东地区建成中国第一个百万吨级整装页岩油开发示范区。系统回顾了鄂尔多斯盆地长7段 页岩油勘探开发历程,总结页岩油富集条件及甜点区优选,分析了页岩油勘探开发的资源前景。长7段沉积期,鄂尔多斯盆地为宽缓的大型内陆坳陷湖盆,高生产力、强还原的湖盆环境利于富有机质泥页岩沉积,多级坡折带的发育和频繁的地震火山活动利于多种深水重力流沉积的发育,细粒砂岩与泥页岩盆地范围内大面积接触,页岩油源储共生富有机质烃源岩的强生、排烃作用为长7段页岩油源内运移、富集提供动力;由粒间孔、溶蚀孔、黏土矿物晶间孔和微裂缝构成的微—纳米级孔喉—缝网耦合系统是页岩油的主要富集单元,控制了页岩油的最终富集。烃类由泥页岩运移至砂岩夹层的过程中,泥页岩的层析作用使砂岩夹层富集油质轻、黏度小、流动好的优质烃类,形成长7段低压页岩油效益开发的关键甜点。湖盆中部可效益开发的运移型页岩油是页岩油增储上产的现实目标,湖盆边缘可效益开发的运移型页岩油是长7段页岩油稳产上产的后备领域。围绕庆城油田及其外围,扩大运移型页岩油勘 探成果,并积极探索滞留型页岩油开发潜力,是助推长庆油田二次加快发展和保障国家能源安全的重要举措。     

鄂尔多斯盆地中生界延长组长7段页岩油地质特征及勘探开发进展

鄂尔多斯盆地中生界三叠系延长组长7段发育丰富的非常规石油资源,目前对于其属于致密油还是页岩油尚存在争议。结合国内外现状及其地质特征,文章将其统称为页岩油,即鄂尔多斯盆地延长组长7段页岩油指长7段烃源岩层系内致密砂岩和泥页岩中未经过长距离运移而形成的石油聚集,并根据岩性组合等因素将其分为多期叠置砂岩发育型(Ⅰ类)、页岩夹薄层砂岩型(Ⅱ类)和纯页岩型(Ⅲ类)共3种类型。综合地质研究认为,长7段页岩油具有砂泥储层大面积分布、储层致密但流体可动性较好、含油饱和度高、油质轻、气油比较高、埋藏较浅、资源量大等特点。近年来通过地震、测井、工程及开发技术攻关,推动长7段页岩油勘探开发取得良好成效:落实了I类页岩油整装规模储量区,建成3个Ⅰ类页岩油水平井攻关试验区;Ⅱ、Ⅲ类页岩油直井勘探突破出油关;Ⅰ类页岩油规模开发成效显著,长7段页岩油已成为长庆油田"二次加快"发展的重要资源保障。     

鄂尔多斯盆地三叠系长7段页岩油地质特征与勘探实践

鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段是晚三叠世湖盆发育鼎盛时期所形成的一套以泥页岩类为主的烃源岩层系,地层厚度约110 m,针对这套层系能否形成规模性含油富集和能否形成工业产能,开展了多年的综合地质研究和勘探实践,取得了重要地质认识。①广泛分布的黑色页岩和暗色泥岩构成了页岩油丰富的油源物质基础,其中黑色页岩平均有机质丰度为13.81%,暗色泥岩平均有机质丰度为3.74%;②夹持于厚层富有机质泥页岩层系内的薄层砂质岩类构成了含油富集的甜点段,薄砂岩平均厚度为3.5 m;③细砂岩及粉砂岩储集层孔喉尺度小,孔隙半径集中在2～8μm,喉道半径主要为20～150 nm,微米孔隙纳米喉道多尺度分布,数量众多,通过压裂改造,其内部流体可形成良好流动性;④地质历史时期持续高强度生烃,使烃源岩与薄层储集体之间的源储压力差达8～16MPa,强大的动力充注形成了大面积含油饱和度高达70%以上的页岩油富集。在以上理论认识指导下,通过实施规模整体勘探部署,并结合水平井体积压裂提产,2019年中国石油长庆油田分公司在长7段源内多期叠置砂岩型Ⅰ类页岩油中探明了10×108 t级庆城大油田,并针对长73亚段厚层泥页岩夹薄层粉—细砂岩型Ⅱ类页岩油部署了两口风险勘探水平井,试油均获日产百吨以上高产油流,取得了烃源岩层系内Ⅰ类页岩油勘探开发的重大突破和Ⅱ类页岩油的新发现,推动非常规石油领域实现了新的发展。图13表1参30     

鄂尔多斯盆地长7段纯泥页岩型页岩油研究中的若干问题与思考

鄂尔多斯盆地延长组7段（长7段）蕴藏着丰富的页岩油资源,其中长7段砂岩夹层型页岩油的勘探开发已经取得了实质性突破,泥页岩型页岩油的勘探开发潜力巨大,是长庆油田未来重要的油气接替资源,但其相关地质基础性研究相对薄弱。在对鄂尔多斯盆地长7段泥页岩特征及页岩油勘探意义、形成古环境恢复、凝灰岩的有机质富集效应和生烃催化作用等相关问题进行阐述与思考的基础上,认为应持续重视纯泥页岩型页岩油等相关地质基础研究,现代湖泊半深湖-深湖相沉积考察研究可为泥页岩形成古环境恢复以及形成机理等研究提供可借鉴的思路和方法;重视凝灰岩对烃源岩生烃催化方面的研究,并开展一系列的凝灰岩中富集元素催化作用的热模拟实验研究,为长7段纯泥页岩型页岩油的勘探开发提供重要的地质基础参数。     

鄂尔多斯盆地延长组7段从致密油到页岩油认识的转变及勘探开发意义

2019年中国石油长庆油田公司在鄂尔多斯盆地发现庆城10亿吨级页岩油田,但其石油资源属于致密油还是页岩油尚存争议.基于延长组7段(长7段)烃源岩层系非常规油藏地质特征的系统分析,长7段整体为一套细粒沉积,单期砂体厚度小、砂地比低、源-储一体,认为其内部发育典型的页岩油藏.页岩油富集机理与成藏特征的深化认识带动长庆油田转...     

陆相页岩油富集机理探讨

通过对中国陆相湖盆富有机质页岩形成的构造和沉积环境分析，明确不同湖盆类型陆相优质烃源岩发育条件存在巨大差异性，淡水湖盆形成的泥页岩层系以长英质-黏土质页岩为主要岩相，松辽盆地上白垩统青一段和鄂尔多斯盆地三叠系长7段为典型代表；而咸水湖盆陆相页岩以富碳酸盐-蒸发岩类岩相为主，济阳坳陷古近系沙河街组是典型的实例。中国陆相页岩层系具有互层/夹层、混积页岩和黏土质页岩等3种主要岩相组合类型，它们控制了陆相富有机质泥页岩的源-储耦合特征、烃类差异演化和流体性质多样性。互层/夹层型页岩源-储分离、近源运移；混积页岩宏观上源-储一体，微观上源-储分离；黏土质页岩源-储一体，整体含油。多重证据揭示，无机孔是中-低成熟陆相页岩油最有利的储集空间类型，它们与多类型、多级次微裂缝耦合形成有效的孔缝网络系统，自封闭作用有利于页岩油气原位或近源保存。在典型盆地陆相页岩层系对比分析的基础上，提出良好的源-储耦合关系、适宜的热演化程度和自封闭性是陆相页岩油富集的主控因素，初步建立了中国陆相页岩油差异富集模式。断陷湖盆陆相页岩油勘探应重视缓坡带中-低成熟纹层状页岩和深洼区中-高成熟富黏土质页岩层系，而互层/夹层型和中...     

鄂尔多斯盆地延长组长73亚段页岩油特征及勘探方向

通过对鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段3亚段(简称长7₃亚段)岩心观察、实验分析测试、测-录井等资料分析,揭示长7₃亚段多类型页岩油发育的地质特征及富集规律,探讨多类型页岩油勘探潜力及攻关方向。研究表明：(1)长7₃亚段发育运移-滞留复合型和滞留型2类页岩油,运移-滞留复合型储集层为砂质碎屑流、低密度浊流成因的砂质纹层和半深湖—深湖富有机质泥页岩纹层频繁互层叠置的组合段,滞留型页岩油储集层为页理及显微纹层频繁发育的黑色页岩,运移-滞留复合型页岩油品质略好于滞留型页岩油。(2)优质烃源岩提供大量高势能富烃优质流体;源储压差为渗流条件较好的贫有机质砂岩类薄夹层和页岩中的长英质纹层、凝灰质纹层及页理缝原油聚集提供动力;生烃增压缝-页理缝-微裂缝为原油微运移提供高速通道;频繁发育的砂岩夹层及长英质纹层不仅为烃类规模聚集提供有效的储集空间,还能有效提高烃类的可动性。(3)环洼富砂区是运移-滞留复合型页岩油规模勘探的主要方向,成熟深洼区是中高成熟度滞留型页岩油风险勘探的主要方向,围绕低熟深洼区积极推进原位转化研究和现场实施是中低成熟度滞...     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷陆相页岩油地质特征与聚集机理

综合利用岩心、测井、烃源岩热解、铸体薄片、场发射扫描电镜、激光共聚焦显微镜与高压压汞等分析测试的结果，对准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组陆相页岩油地质特征与聚集机理进行了研究。结果表明：吉木萨尔凹陷咸化湖盆型沉积地层富含有机质，是烃源岩层也是储层，页岩油藏具有“源储一体”的地质特征，存在粉砂岩类与泥岩类和白云岩类与泥岩类两类岩性组合类型。芦草沟组大面积整体含油、“甜点”富集且原油成熟度较低。页岩油赋存岩石的润湿性为亲油性，生烃增压是页岩油运聚的主要动力。微纳米孔喉、层理缝与构造裂缝形成页岩油的有利储集空间与渗流通道。页岩油整体为源内或近源聚集，并以游离态和吸附态赋存于芦草沟组“甜点”段与泥页岩层段中。     

鄂尔多斯盆地陕北地区长7段页岩油富集主控因素及甜点区预测

鄂尔多斯盆地陇东地区延长组7段（长7段）页岩油勘探取得重大突破,实践表明陕北地区长7段也发育丰富的页岩油,成为该盆地非常规石油勘探新的接替目标。通过对烃源岩品质、类型、储集层、隔夹层及源储配置关系等开展定量刻画,表明：①广泛分布的黑色页岩（TOC值为13.81%）、暗色泥岩（TOC值为3.74%）,及与之互层共生的砂岩薄层,构成了页岩油形成的有利地质条件。②陕北地区长7段页岩油砂地比平均值为20.1%,单层砂体厚度平均值为3.8 m,长7段源内油藏为典型的页岩油,储集层甜点以“夹层型”为主,源储有效配置为页岩油的形成提供了保障。③地质工程一体化综合研究表明：有利储集层、隔夹层及裂缝的发育规模,共同控制了页岩油“甜点”分布规律和富集高产能力。在页岩油富集主控因素分析的基础上,建立了陕北地区长7段“甜点区”的评价标准,共评价甜点21个,为下一步勘探开发提供了重要依据。     

鄂尔多斯盆地东南部延长组致密油成藏条件及主控因素

鄂尔多斯盆地东南部延长组致密油成藏条件研究程度较低,致密油勘探未取得大的突破。为了评价盆地东南部延长组致密油的勘探前景,通过对沉积、储层、盖层、油气运移等方面的研究,深入分析了盆地东南部延长组致密油成藏条件。研究结果表明盆地东南部延长组长7段优质烃源岩大面积分布,延长组储层致密,源储配置好,具有形成致密油的良好地质条件。长6、长7、长8油层组是鄂尔多斯盆地东南部延长组致密油主力勘探层系。延长组致密油藏的形成和富集主要受沉积微相、优质储层的控制。通过包裹体测温、盆地热史、伊利石测年、饱和压力等多种方法确定的致密油藏主成藏期为早白垩世,致密油成藏期受中生代晚期构造热事件的控制,具有晚期成藏的特点。     

鄂尔多斯盆地延长组多烃源层生排烃定量及成藏贡献厘定

鄂尔多斯盆地中生界延长组发育多套烃源层,目前认为长7段烃源层为延长组产油层的主力烃源层,但对其他烃源层的生排烃以及烃源层的成藏贡献缺少评价手段。通过盆地模拟手段,依据大量基础地质资料和勘探成果,建立地质体模型和热史模型,开展基于地质约束下的延长组多烃源层生排烃以及成藏模拟研究。结果表明延长组各烃源岩生烃转换率主体分布于45%~75%之间,仍具有较大生烃潜力,具备开展页岩油原位开采的地质条件。当前累计生烃量达1 233×10⁸ t、排烃900×10⁸ t,主要以{\mathrm{C}}_{{\mathrm{14}}^{+}}的重质烃类为主。烃类大量生成期和排烃期均集中在早白垩世,占总生排烃量的68%~82%。成藏模拟结果揭示白垩系沉积之前延长组各地层只有少量烃类充注,早白垩世为烃类充注成藏的关键时期。各烃源层上下呈“近源成藏”的特征,盆地模拟结果与盆地探明油藏和预测油藏分布范围具有较高的吻合程度。研究提出将“长7段主力烃源层多层系立体勘探”模式跨越到“多烃源层近源成藏”模式,助推鄂尔多斯盆地中生界延长组页岩油和新区新层系的石油勘探。     

源-储分离型凝灰岩致密油藏形成机理与成藏模式

由于致密油藏储层致密,原油充注的阻力较大,烃源岩的高剩余压力是致密油藏原油充注的主要动力,因此,致密油藏一般为源内型和近源型。与以往已发现的大多数致密油藏不同,三塘湖盆地马朗凹陷条湖组凝灰岩致密油藏属于源-储分离型致密油藏。通过油源对比、压汞、岩石润湿性和油水驱替实验等方法,结合地质条件综合分析了条湖组凝灰岩致密油藏的类型、原油的来源、原油充注机理和成藏模式。研究表明：凝灰岩致密油藏的原油主要来自下伏芦草沟组二段烃源岩,属于源-储分离型致密油藏;条湖组凝灰岩中沉积有机质生成原油的极性组分优先吸附在孔隙表面,使得岩石润湿性转为偏亲油,加之凝灰岩孔喉比小,从而导致油驱水启动压力梯度较小,这是远源的凝灰岩致密储层内原油能够得以充注成藏和富集的主要原因。凝灰岩内致密油的成藏与富集主要受控于凝灰岩储层质量和芦草沟组二段良好的排烃条件及断裂-裂缝输导体系,其成藏模式为：“自源润湿、它源成藏、断-缝输导、多点充注、有效凝灰岩储层大面积富集”。     

近源成藏——来自鄂尔多斯盆地延长组湖盆东部“边缘”延长组6段原油的地球化学证据

延安以东和以北的鄂尔多斯盆地东北部地区曾被认为位处三叠纪延长组7段（长7段）沉积期古湖盆的"边缘"，一些学者认为该区延长组烃源岩不发育，因而其油藏原油系湖盆中心生成的原油经长距离侧向运移而来；但也有研究认为，包括盆地边缘在内的整个鄂尔多斯盆地致密油藏均为近源成藏。为明确盆地东部地区延长组原油来源，对三叠纪湖盆"东缘"七里村油田的主力油层延长组6段（长6段）原油开展了原油地球化学和油源对比研究。七里村油田长6段原油具有高饱和烃、高饱芳比、低非烃和低沥青质的特征，正构烷烃呈前高单峰型，主峰碳为C₁₉，生物标志化合物分析显示长6段原油为同源成熟原油，生油母质以藻类等低等水生生物为主，混有陆源高等植物，母源沉积环境为偏还原性的淡水湖泊。七里村油田长6段原油与本地区长7段黑色泥页岩和暗色泥岩2种烃源岩均具有明显亲缘关系，而与志丹、富县等湖盆中心地区的长7段烃源岩在族组成、生物标志化合物和稳定碳同位素特征上均存在明显区别。综合分析认为七里村油田长6段原油并非湖盆中心长7段优质烃源岩所生油气经长距离运移而来，而主要为原位长7段烃源岩生成的原油经垂向运移和短距离侧向运移在长6段等储层中聚集成藏，属于近源成藏。     

近源成藏——来自鄂尔多斯盆地延长组湖盆东部“边缘”延长组6段原油的地球化学证据

延安以东和以北的鄂尔多斯盆地东北部地区曾被认为位处三叠纪延长组7段（长7段）沉积期古湖盆的"边缘"，一些学者认为该区延长组烃源岩不发育，因而其油藏原油系湖盆中心生成的原油经长距离侧向运移而来；但也有研究认为，包括盆地边缘在内的整个鄂尔多斯盆地致密油藏均为近源成藏。为明确盆地东部地区延长组原油来源，对三叠纪湖盆"东缘"七里村油田的主力油层延长组6段（长6段）原油开展了原油地球化学和油源对比研究。七里村油田长6段原油具有高饱和烃、高饱芳比、低非烃和低沥青质的特征，正构烷烃呈前高单峰型，主峰碳为C₁₉，生物标志化合物分析显示长6段原油为同源成熟原油，生油母质以藻类等低等水生生物为主，混有陆源高等植物，母源沉积环境为偏还原性的淡水湖泊。七里村油田长6段原油与本地区长7段黑色泥页岩和暗色泥岩2种烃源岩均具有明显亲缘关系，而与志丹、富县等湖盆中心地区的长7段烃源岩在族组成、生物标志化合物和稳定碳同位素特征上均存在明显区别。综合分析认为七里村油田长6段原油并非湖盆中心长7段优质烃源岩所生油气经长距离运移而来，而主要为原位长7段烃源岩生成的原油经垂向运移和短距离侧向运移在长6段等储层中聚集成藏，属于近源成藏。     

鄂尔多斯盆地马岭地区上三叠统长7油层组油气富集规律

鄂尔多斯盆地马岭地区长7油层组具有良好的油气资源潜力,但随着油气勘探开发的深入,其勘探难度越来越大。致密砂岩型岩性油气藏的成藏富集机理是制约鄂尔多斯盆地延长组长7油层组深入勘探的核心问题。为了更好地指导油气勘探工作,从烃源岩、沉积相、储集层及构造特征等方面入手,总结了该区长7油层组油气藏分布特征和规律,并分析了油气富集成藏的主控因素。结果表明:马岭地区长7油层组主要为岩性油气藏,深湖浊积岩为主要沉积类型,油气富集主要受烃源岩、沉积相及储层等因素的控制。     

鄂尔多斯盆地西南部延长组7段致密油充注影响因素分析

通过岩心观察、试油资料分析、岩石薄片鉴定、CT三维成像与主控因子分析等技术手段,研究了鄂尔多斯盆地延长组7段(长7段)致密油的源—储组合特征,明确了致密油充注的主控因素。结果表明:鄂尔多斯盆地长7段发育源夹储、源—储互层与储夹源3种源—储岩性组合类型;不同源—储岩性组合内部发育薄层、中厚层与厚层3类烃源岩;构造裂缝、层理缝与微观孔喉网络为长7段主要的源—储通道。烃源岩厚度与源—储岩性组合是影响致密油充注的主要因素,源—储通道的影响相对较弱。厚层优质烃源岩是致密油充注的物理基础,剩余压力为致密油充注的主要动力,源—储岩性组合是致密油充注的空间场所。中厚层烃源岩与源夹储及源—储互层型岩性组合发育的区域为致密油有利的充注区。