鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段页岩油勘探发现与资源潜力

在梳理总结"十三五"期间鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段页岩油勘探成果、理论技术进展的基础上,分析长7段页岩油的资源潜力,提出了"十四五"页岩油发展方向。鄂尔多斯盆地发育重力流夹层型、三角洲前缘夹层型、纹层页岩型、页理页岩型4类页岩油,其中在湖盆中部发现10亿吨级庆城大油田,在湖盆周边初步落实5×108t规模储量;纹层页岩型页岩油风险勘探展现出新苗头。研究表明,优质烃源岩为页岩油富集提供了大量富烃优质流体,多类型的储集空间和源内生烃增压形成的持续高压充注是长7段页岩油规模成藏、甜点高产的核心,深水区广泛发育的砂质沉积构成了页岩油的勘探甜点;攻关形成的地质工程甜点综合评价技术、丛式水平井防塌优快钻完井技术和水平井"超前蓄能、细分切割"体积压裂技术等配套勘探技术系列是发现页岩油规模储量的重要保障。"十三五"期间丰硕的勘探成果,更加坚定了在湖盆中部扩大重力流夹层型页岩油规模含油富集区,以及在湖盆周边开拓三角洲前缘夹层型页岩油勘探新领域的信心,同时积极探索页岩型页岩油新类型技术攻关试验,为长庆油田页岩油高质量快速发展提供雄厚的资源基础。     

鄂尔多斯盆地长7段多类型页岩油特征及勘探潜力

鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段（长7段）沉积期为湖盆发育鼎盛阶段,发育一套以富有机质泥页岩为主夹砂质沉积的烃源岩层系。多年来,针对这套烃源岩层系的地质特征与勘探开发潜力,开展了一系列理论研究与技术攻关,结果表明：长7段主要发育夹层型和页岩型2类页岩油,其中夹层型页岩油可进一步细分为重力流夹层型和三角洲前缘夹层型,页岩型页岩油可进一步细分为纹层页岩型和页理页岩型。重力流夹层型页岩油受到湖盆中部优质烃源岩的高强度充注影响,砂质储层长英质含量高,可压裂性好,微米级孔隙众多,连通性好,目前在庆城油田已实现规模效益开发。三角洲前缘夹层型页岩油厚层砂岩储层横向连续性好,油气侧向运移成藏,砂质储层孔隙度较大,目前水平井试验攻关已获得突破,是现实的后备领域。纹层页岩型页岩油单砂体厚度薄、泥质含量高,致使优质储层钻遇率低,但油气充注程度高,“甜点”评价标准的确定与开发技术的突破是下一步的攻关方向,远景资源量巨大。页理页岩型页岩油储层长英质矿物含量高,纹层发育,孔隙度小于2%,储集空间小,结构复杂,烃类恢复预测资源量巨大,目前泥页岩储层的风险勘探与原位转化技术攻关都在稳步推进。     

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...     

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...     

庆城油田成藏条件及勘探开发关键技术

2019年中国石油长庆油田公司在鄂尔多斯盆地中生界延长组长7油层组烃源岩层系内发现了中国最大的页岩油田——庆城油田,新增探明地质储量为3.58×10⁸t、预测地质储量为6.93×10⁸t,合计为10.51×10⁸t,实现了长7油层组页岩油勘探的历史性突破。近年来,围绕生油层内是否发育甜点区、能否形成工业产能和能否实现规模效益开发等关键难题,中国石油长庆油田公司通过持续深化成藏地质研究和不断探索关键配套技术,实现了烃源岩内油藏勘探的一系列理论认识创新和技术突破。研究结果表明,长7油层组中页岩油的成藏主要受以下因素控制:①广覆式细粒沉积组合具有整体生烃的特征,其中,黑色页岩和暗色泥岩等湖相优质烃源岩奠定了页岩油形成的物质基础;②泥页岩层系所夹持的砂质沉积物为勘探甜点段,而砂体组合的类型主要受控于湖底地形;③微米孔隙和纳米喉道的互补使得储层具有较好的储集性能;④高强度的源内充注形成了具有高含油饱和度、高气油比的油藏。这4个因素的有效组合是鄂尔多斯盆地长7油层组页岩油形成规模富集的关键。目前,通过创新关键配套技术,打造页岩油勘探...     

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     

鄂尔多斯盆地中生界延长组陆相页岩油富集特征与资源潜力

鄂尔多斯盆地中生界延长组长7段主要发育半深湖—深湖相泥页岩，是盆地中生界油藏的主力烃源岩层，源内页岩油资源丰富。与北美海相页岩油相比，长7页岩油沉积相变化快、地层连续性差、非均质性强，其富集特征和分布规律更为复杂。基于盆地30余口长7段全取心井开展精细岩心描述和3万余块次实验分析测试，明确了长7烃源岩层系页岩油基本地质特征和富集主控因素，客观评价了页岩油资源潜力，2019年发现了10亿吨级庆城页岩油大油田。长7段泥页岩层系发育源储分异型（Ⅰ类）、源储一体型（Ⅱ类）及纯页岩型（Ⅲ类）三种页岩油类型。高有机质丰度烃源岩是页岩油富集的物质基础，多成因类型砂岩储层发育数量众多的微纳米孔喉单元，是页岩油赋存的主要空间与渗流通道，多类型细粒沉积岩间互分布构成了良好的源储共生配置，高强度生烃和异常高压持续充注形成了源内高含油饱和度页岩油。长7段页岩油发育陇东、陕北两大含油区带，初步落实页岩油储量规模30~50亿吨，2025年有望建成500万吨页岩油生产基地。      

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。     

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。     

鄂尔多斯盆地延长组7段3亚段页岩油风险勘探突破与意义

2022年3月,针对鄂尔多斯盆地湖盆中部地区的延长组7段3亚段(长7₃亚段)的泥页岩层系实施的LY1H风险探井试油获得116.8 t/d的高产油流,试采期平均原油产量达15.8 t/d,实现了页岩油新类型和新层系的重大勘探突破。基于LY1H井钻探成果,系统梳理了长7₃亚段页岩油成藏地质条件及试油试采特征,分析了页岩油富集高产的主控因素,以期为下一步落实规模储量提供指导。研究表明:长7₃亚段的砂质岩类具有单层厚度薄、砂体横向延伸短、粒度细、泥质含量高的特征,且受长7₃亚段高有机质丰度的厚层状泥页岩强生、排烃作用的影响明显,含油饱和度高。长7₃亚段富有机质泥页岩与其夹持的多套薄层状粉—细砂岩组合具有有利的源-储配置关系,高含油性、微裂缝发育、高气油比均有利于砂质岩夹层内页岩油的富集高产。LY1H井水平段油层表现为强非均质性,为提高页岩油的动用程度,设计了"前端可溶球座细分切割+后端连续油管水力喷砂精准压裂+新型绳结暂堵剂"的一体化组合式差异化压裂改造工艺,采用纳米驱油变黏滑溜水,促进了油水充分置换,缩短了试油周期,并制定了合理的排采制度,有效提高了试油效率。LY1H井的勘探突破证实,鄂尔多斯盆地湖盆中部地区的长7₃亚段厚层状泥页岩所夹持的薄层状砂质岩类具备页岩油规模富集的地质基础,通过水平井大规模压裂改造工艺可提高其开发效率,是长庆油田下一步增储上产的重要接替领域和勘探重点。     

鄂尔多斯盆地致密油、页岩油特征及资源潜力

长庆油田对渗透率为0.3～1mD的超低渗透油藏已实现了规模有效开发。考虑到鄂尔多斯盆地石油勘探开发实际,将储集层地面空气渗透率小于0.3mD,赋存于油页岩及其互层共生的致密砂岩储层中,石油未经过大规模长距离运移的油藏称为致密油,包括致密砂岩油和页岩油2大类。延长组致密油主要发育于半深湖-深湖相区,以延长组7段（简称长7）油层组油页岩、致密砂岩和湖盆中部的延长组6段（简称长6）油层组致密砂岩最为典型。致密油具有分布范围广,烃源岩条件优越,砂岩储层致密,孔喉结构复杂,物性差,含油饱和度高,原油性质好,油藏压力系数低的特点。纳米级孔喉系统广泛发育是致密油储集体连续油气聚集的根本特征,延长组致密砂岩储层中大多数连通的孔喉直径大于临界孔喉直径,满足油气在致密储层中运移的条件。根据致密油层与生油岩层的接触关系,确定了3种致密油储集层类型：①致密块状砂岩储层;②砂岩-泥岩互层型储层;③油页岩型致密储层。鄂尔多斯盆地长6和长7油层组致密油分布广泛,初步预测致密油总资源量约30×10⁸t,其中长7油层组页岩油资源量超过10×10⁸t,长7油层组致密砂岩油资源量约9×10⁸t,长6油层组致密砂岩油资源量约11×10⁸t。致密油资源是长庆油田实现年产油气当量5000×10⁴t并长期稳产较为现实的石油接替资源。     

鄂尔多斯盆地南部三叠系油页岩地质特征及富集规律

通过对鄂尔多斯盆地南部地区长7段油页岩样品分析,结合盆地南部地区三叠系油页岩沉积时期的地质特征,认为该区长7段富集的油页岩为古气候、古构造、古沉积环境共同影响下形成的。温暖、潮湿的古气候有利于提高沉积盆地中湖泊初始生产力。长8段沉积末期,盆地西缘和西南缘发生的火山喷发事件导致长7沉积期形成以深湖相为主的沉积格局,有利于有机质的富集;在长7段底部由火山喷发产生的凝灰物质形成的凝灰岩的纹层可起到隔氧的作用,有利于油页岩的保存。深湖相沉积环境发育的油页岩总厚度最大,含油率较高,其次为半深湖—浅湖相,表明长7段油页岩发育的厚度明显受沉积相控制。