陆相页岩与泥岩特征对比及其意义——以鄂尔多斯盆地延长组7段为例

鄂尔多斯盆地延长组7段富含大量页岩油,但由于对页岩与泥岩特征差异缺乏深入了解,阻碍了该层系页岩油的有效开发。为此,采用岩心观察、薄片鉴定等直接观察手段与XRD、Rock-Eval、TOC、氯仿沥青“A”抽提、主微量元素等实验相结合,对研究区长7段页岩和泥岩的岩石学、矿物学、有机地球化学与无机地球化学特征进行了深入研究。结果表明：长7段页岩的颜色较深,发育明显页理,切面光滑,而泥岩不具有纹层和页理,断口不整齐且切面粗糙;页岩的有机质以顺层富集为主,泥岩有机质以分散赋存为主;页岩的粘土矿物含量较高,泥岩的石英含量较高;页岩的TOC平均值为18.5%,约为泥岩的5倍,生烃潜量是泥岩的5～8倍;氯仿沥青“A”组分对比显示页岩含较多的芳烃,泥岩则含有较多的饱和烃;页岩沉积水体的盐度相对泥岩略低,且水深相对较浅。长7段页岩呈西北-东南走向分布,厚度主要为15～30 m,与泥岩呈互补式分布。页岩油“源内聚集”的特点使长7段的页岩油宏观分布受到页岩相控制。开展泥岩与页岩的对比研究,对准确预测富有机质页岩分布及指导页岩油气勘探具有重要意义。     

鄂尔多斯盆地中部地区三叠系延长组7段暗色泥岩烃源岩特征

鄂尔多斯盆地延长组7段（长7段）为典型的湖相沉积。在鄂尔多斯盆地中部地区,由于靠近湖泊的边缘,长7段泥页岩厚度偏薄,针对该地区的烃源岩研究尤其是泥岩的研究薄弱。基于15口探井开展了暗色泥岩的甄别工作并进行了采样,然后运用岩心观察、有机碳测定、岩石热解、色谱-质谱等分析手段,全面获得了暗色泥岩的烃源岩特征参数。研究表明,长7段暗色泥岩发育于弱还原-弱氧化的沉积环境。暗色泥岩的有机质丰度高,TOC平均值2.39%;有机质以Ⅱ₂型和Ⅲ型为主;生烃潜力好,S₁+S₂平均值7.65 mg/g;热演化适中,R_o平均值0.98%。暗色泥岩的生烃量总计7.93×10⁸ t,排烃量总计3.37×10⁸ t,残留烃量总计4.56×10⁸ t,综合排烃效率42.50%。暗色泥岩与页岩对研究区油气资源的贡献比为1：1.8。长7段暗色泥岩的生烃有机质包括陆源性输入来源和水体有机质来源。     

湖相泥岩、页岩的沉积环境和特征对比——以鄂尔多斯盆地延长组7段为例

泥质岩可分为泥岩和页岩两大类,二者在成因机制、有机质含量及赋存状态、矿物组成等方面存在显著差异。开展湖相泥岩、页岩的分布特征研究以及其差异特征的对比,有助于建立富有机质页岩的沉积模式。鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段（长7段）沉积时期为湖盆发展的鼎盛时期,湖盆中心沉积了大套的泥岩和页岩。该文应用典型剖面分析、岩心-薄片观察、地球化学分析等手段揭示了长7段泥岩和页岩在分布特征、地球化学特征、岩石组分、组构、主微量元素等五方面的差异。①分布特征：泥岩和页岩互补分布,泥岩主要发育在三角洲前缘、深湖-浊积岩相和半深湖相,页岩主要沉积于深湖相;②组构特征：页岩有页理,有机质顺层分布,泥岩无页理,有机质分散分布;③岩石组分：页岩更富集黄铁矿,是泥岩的11倍,泥岩的白云岩、菱铁矿含量更高;④有机地球化学指标：页岩TOC平均含量为6.6%,是泥岩的3倍,S₁值平均含量为3.1 mg/g,是泥岩的2.5倍;⑤主微量元素：页岩中U,Th,Mo,Co,Ni等微量元素显著高于泥岩且U/Th,V/Cr和P/Al的比值较高,泥岩中Ti/Al和K/Al比值更高。综合分析,鄂尔多斯盆地长7泥岩和页岩的形成主要受沉积相带、湖水深度和湖盆生产力控制。页岩沉积时,水体生产力更高,离物源更远,水体更为缺氧。     

压力对页岩原位加热产出油气特征的影响——以鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段3亚段页岩为例

鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段(长7段)页岩成熟度低、有机碳含量高、有机质类型较好,原位加热开发页岩油气的潜力巨大。为了探讨原位加热过程中压力对页岩产出油气特征的影响,为原位加热开发长7段页岩油气方案提供可靠依据,以长7段3亚段页岩为研究对象,对其典型样品以20℃/d的升温速率进行了4组不同压力(0 MPa、2 MPa、4 MPa、8 MPa)的原位加热模拟实验。实验结果表明：在相同加热条件下,压力变化对长7段页岩的最大产油量和产出油性质均有影响,对产出气体组成的影响更大。在4组不同压力下,长7段页岩原位加热的最大产油量为36.97～41.47 kg/t,产油量随压力增加有一定减少。随着压力增加,产出油中轻质组分增加,油品变好,其原因在于高压下有机质生成的重质油的裂解程度相对较高;当加热到450℃时,总产气量为14.28～21.05 m³/t,总产气量随压力增加而增加。4组实验序列产出页岩油气的气油比(289.70～427.04 m³/m³)随着压力增加而增大;不同气体组分随着压力增加产量变化差异较大,其中,烃类气体与CO...     

鄂尔多斯盆地延长地区山西组页岩储层特征及影响因素

利用氩离子抛光片进行SEM观测,从微观尺度分析了鄂尔多斯盆地延长地区山西组页岩储层中的储集空间类型及其对应孔径发育情况;采用氦气膨胀法、压汞法、低压氮气吸附、二氧化碳吸附、核磁共振等定量化的测试手段,利用全孔径孔隙结构定量表征方法,对该储层物性和孔隙结构进行了测试分析,确定了不同岩石类型的孔隙结构特征;进一步结合储层的岩石矿物学特征和地化特征,从不同尺度讨论了影响山西组储层孔隙发育和保存的各种地质因素。结果显示：山西组泥页岩层系中不同类型岩石的孔隙类型、孔径和孔隙度等均存在差异,同一类型岩石中不同类型孔隙的孔径及发育特征也有所不同。粉砂质页岩有机质含量（沥青含量）是决定其孔隙度和中大孔发育的决定性因素。在低TOC页岩中,石英长石含量是影响孔隙度的最主要的因素,呈正相关性。有机质含量对于高TOC黏土质页岩孔隙度具有正向的影响,而刚性颗粒粒径和黏土矿物含量则表现出明显的负向影响。     

安塞地区延长组层序地层特征

运用层序地层学原理,结合野外剖面和钻井资料,根据不同的层序界面,将安塞地区延长组划分为4个层序,自下而上为S1、S2、S3和S4。除了S4的高位体系域因剥蚀而缺失外,其它层序均由低位、水进和高位体系域组成。各层序呈现不同的堆砌样式。研究区的层序对于生储盖的组合及储层的展布以及储层的储集性能均有一定的控制作用。因此,位于最大湖进面的长7张家滩页岩成为主要的生油层;处于水进体系域的长9、长4+ 5和长1湖相泥岩既具有一定的生油能力,同时又可作为盖层;位于低位体系域的长6、长2和长3油层组是良好的储集层,而同处于低位体系域的长8油层组则是研究区的下一个勘探目的层.     

鄂尔多斯盆地东南部延长组7段页岩有机孔发育特征及其影响因素

近年来的研究发现,鄂尔多斯盆地东南部延长组7段(长7段)中-低成熟度页岩中发育有机孔,但是对于影响陆相页岩储层中有机孔发育的影响因素有待进一步深入研究。借助氩离子剖光和场发射扫描电镜分析等技术,研究了鄂尔多斯盆地东南部长7段页岩中不同类型固体有机质中有机孔发育特征,并统计分析了不同成熟度页岩样品中干酪根和运移固体有机质的有机孔径和有机孔面积占有机质面积的百分比(S_R),以此为基础讨论了影响有机孔发育的主要因素。结果表明,长7段中不同成熟度页岩(R_o:0.50%～1.25%)中有机质均发育有机孔,但是干酪根和运移固体有机质中的有机孔发育程度具有明显差异。沉积有机质(干酪根)主要以顺层富集、孤立分散及与粘土矿物共生3种形式赋存在页岩中,有机孔发育程度相对较低,有机孔面积占有机质面积的百分比介于0～44.13%,一般小于10%,平均6.03%;有机孔孔径主要在10～40 nm。运移固体有机质主要赋存在刚性颗粒粒间孔/粒间溶蚀孔、刚性颗粒与粘土矿物间粒间孔/粒间溶蚀孔和黄铁矿晶间孔等无机矿物孔中,有机孔发育程度较高,有机孔面积占有机质面积的百分比介于...     

鄂尔多斯盆地南部延长组7段页岩孔隙特征及页岩油赋存方式

鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段(长7段)页岩油勘探潜力巨大,开展页岩储层特征研究对于明确优势储层、指导下一步页岩油勘探部署具有重要意义。基于露头及岩心观察、岩石薄片鉴定、地球化学特征和孔隙度、渗透率等测试资料,系统分析了鄂尔多斯盆地南部长7段页岩的孔隙特征,并探讨了长7段页岩油的赋存方式。盆地南部地区长7段发育隐纹层型、粒序纹层型、波状纹层型、平直纹层型和断续纹层型5类页岩,储集空间类型包括有机储集空间、无机孔隙和裂缝。平直纹层型页岩是最好的页岩油储集岩性,主要发育超压破裂缝、有机质孔和弯曲—平直狭长缝状粒间孔等储集空间,以平行板状宏孔和中孔为主。页岩油储层中孔和宏孔的复杂程度会影响孔隙结构分形维数D₁和孔隙表面分形维数D₂的相对关系,而大量发育的微孔可能会提高孔隙结构的复杂性。结合页岩类型和孔隙特征,认为长7段页岩油具有"自生自储"、"近源聚集"和"短距离聚集"3类富集模式特征,受控于连续沉积的页岩岩相沉积序列,表现为连续成藏—富集。     

鄂尔多斯盆地中部三叠系延长组7段湖相页岩油勘探潜力

鄂尔多斯盆地中部延长组7段页岩为浅湖-半深湖相沉积,页岩厚度薄且交互发育砂质纹层甚至薄砂层。在压裂改造层面上,该地区页岩由于砂质含量高似乎是更理想的开发目标。但是,尚没有对该地区的页岩油勘探目标进行过剖析与对比。为了探索浅湖-半深湖相的页岩油勘探目标,基于地球化学测试与分析,开展了两类岩性的生、排烃能力对比,综合判断页岩油资源的勘探潜力。研究表明,页岩的有机质丰度高于砂质纹层页岩;页岩主要由偏腐泥型的有机质构成,砂质纹层页岩由混合型有机质构成;页岩和砂质纹层页岩均处于低-中等成熟的热演化阶段;砂质纹层页岩的生烃能力弱于页岩;页岩与砂质纹层页岩均能有效排烃;砂质纹层页岩、页岩的页岩油含量分别为7.22和9.42 mg/g;砂质纹层页岩与页岩的油饱和度指数相当,且两者都具有可动用性;页岩和砂质纹层页岩均具有页岩油勘探潜力。     

安塞地区延长组沉积微相研究

通过对野外剖面及岩芯的观察和描述,将鄂尔多斯盆地安塞地区延长组划分出9个岩石相和6个岩石相组合。在建立岩-电模式的基础上,根据测井曲线,对沉积相的电性特征进行了分析。结合岩石相和测井相,分析了安塞地区延长组的沉积相类型及特征,同时对沉积相与油气的关系进行了分析。结果表明,延长组长2油层组为辫状河沉积,长3和长10油层组为曲流河沉积,长9、长7及长4+5油层组为湖相沉积,而长6和长8油层组为三角洲前缘沉积。认为河道砂坝沉积微相及水下分流河道沉积微相为区内良好的储集层,是油气开发的方向。     

湖盆细粒沉积特征与富有机质页岩分布模式——以鄂尔多斯盆地延长组长7油层组为例

基于对细粒沉积学发展趋势的分析,指出完善针对性的研究方法、重建古沉积环境、建立细粒沉积岩分类体系与成因模式是目前学科研究的前沿。以鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7油层组为例,应用岩心描述、薄片观察、X衍射、地球化学测试、有机碳测井定量计算等方法研究湖盆细粒沉积体系分布规律及主控因素。长7油层组富有机质页岩以湖侵—水体分层沉积模式为主。"沉积相带、水体深度、缺氧环境、湖流"是富有机质页岩形成与分布的主控因素。长73沉积期快速湖侵,湖水深度和范围急剧增加,湖泊表层水体与下层水体由于温度差异导致循环受阻,形成了深湖区大面积的缺氧环境,有利于富有机质页岩的大规模发育。远离三角洲前缘的宁静深湖区,富有机质页岩发育,有机碳含量高,干酪根以Ⅰ型为主;发育砂质碎屑流的深湖区,富有机质页岩与砂岩互层,富有机质页岩有机碳含量高,干酪根以Ⅰ—Ⅱ1型为主;邻近三角洲前缘的半深湖区,波状—块状粉砂质泥岩发育,干酪根以Ⅱ型为主。图7表2参42     

鄂尔多斯盆地东南部延长组页岩储层特征及控制因素

鄂尔多斯盆地东南部延长组富有机质页岩形成于陆相湖盆环境,属于典型的陆相页岩地层,在目前的页岩气地质评价和研究中,尚无系统方法及相关标准,国外评价方法也差异较大。通过对研究区延长组长7段和长9段富有机质黑色页岩的一系列测试,总结出目标层位的有机质特征、矿物组成、孔隙结构和分布特征,并讨论了上述特征之间的相互关系,明确了影响孔隙发育的主要因素。最后,讨论饱和吸附量与上述特征的相关性,探明了控制该页岩储层吸附量的因素。     

鄂尔多斯盆地西部延长组烃源岩地化特征

鄂尔多斯盆地延长组长7段湖盆发育最为成熟,是三叠系油藏主力烃源岩层,页岩油层具有低渗致密、含油性较好、开发潜力大及源岩品质高等特点。以鄂尔多斯盆地西缘姬塬油田为例,通过有机质丰度、有机质类型及有机质成熟度3个方面评价该区烃源岩地化特征。结果表明：姬塬地区总有机碳(TOC)平均含量为6.11%,氯仿沥青“A”平均含量为0.86%,氯仿沥青“A”中总烃(HC)平均值为585.5μg/g,生烃潜量(S₁+S₂)平均值为20.39 mg/g。根据烃源岩有机质丰度评价标准,姬塬地区长7层烃源岩属于好-最好级别;干酪根类型主要为Ⅱ₁～Ⅱ₂型,富含大量腐泥型和腐殖-腐泥型有机质;镜质体反射率(R_o)平均为0.697%,最大热解峰温T_max平均为447.37℃,热演化处于较成熟阶段,开始进入生油高峰阶段;烃源岩生烃强度平均为2.903×10⁶t/km²,排烃强度平均为2.032×10⁶t/km^2<...     

鄂尔多斯盆地定边—安塞地区延长组下组合储层特征

根据普通薄片、铸体薄片、扫描电镜和岩心分析等资料,对定边—安塞地区（包括定边、吴起、志丹、安塞4个地区）储层岩石学特征、物性特征及影响因素进行了分析.结果表明：吴起与安塞地区为单物源沉积,岩石类型主要为长石砂岩,定边与志丹地区为多物源沉积,岩石类型多样,主要为长石砂岩和岩屑长石砂岩;储层以原生粒间孔和次生溶孔为主,具有低—特低孔隙度和低—超低渗透率特征;受沉积微相和成岩作用的影响,在平面上吴起与定边地区物性最好,志丹地区物性次之,安塞地区物性较差,纵向上长10物性最好,长9物性次之,长7和长8物性均较差.     

鄂尔多斯盆地延长组7段Ⅱ类页岩油风险勘探突破及其意义

2019年长庆油田分公司针对鄂尔多斯盆地延长组73段(长73段)厚层泥页岩夹薄层粉—细砂岩类型的页岩油(Ⅱ类页岩油),部署城页1井和城页2井两口水平井开展风险勘探攻关试验,两口水平井试油分获121.38t/d和108.38t/d的高产油流,有力推动了Ⅱ类页岩油的勘探进程。重点利用城页1、城页2两口水平井及城页1井导眼井的岩心、薄片、测井及地球化学资料,对长73段Ⅱ类页岩油储层储集条件及资源潜力进行研究。研究表明,两口水平井水平段储层类型主要为厚层泥页岩夹多层薄层粉—细砂岩,单砂体的垂向单层厚度主要为1~5m、水平段砂体横向延伸长度主要分布在25~50m、侧向宽度主要为100~300m,单砂体规模较小。储层储集空间类型有粒间孔、溶蚀孔、粒内孔、晶间孔、有机质孔及裂缝等,其中粒间孔孔隙半径集中分布在0.1~3μm,最大可达21μm,导眼段和水平井段的储层中高导缝、裂缝发育且呈东西向展布。砂岩储层的孔隙度主要为6%~12%,渗透率一般小于0.3mD;泥页岩储层储集性能差,孔隙度一般小于2%,渗透率小于0.01mD。综合利用岩石热解法、石油醚抽提法、二氯甲烷萃取法等方法,对城80区块220km2范围内长73段泥页岩及砂岩可动烃页岩油资源量进行评价,初步评价结果约为(0.692~0.783)×10^8t。鄂尔多斯盆地长73段Ⅱ类页岩油分布面积约为1.5×10^4km^2,综合评价长73段Ⅱ类页岩油远景资源量达33×10^8t。     

鄂尔多斯盆地中南部延长组7段页岩有机碳含量解释模型

鄂尔多斯盆地中南部延长组大多数井缺少自然伽马能谱、中子和密度等测井资料,如何利用自然伽马、声波时差和电阻率等常规测井资料提高页岩有机碳含量测井解释的精度显得尤为重要。通过分析鄂尔多斯盆地中南部延长组7段页岩有机碳含量及其常规测井响应特征,建立合适的有机碳含量解释模型,并根据解释结果分析页岩有机碳含量(TOC)、厚度(H)和(TOC×H)参数的平面分布特征。研究表明,有机碳含量与自然伽马、声波时差、电阻率和ΔLogR参数的相关性不明显,考虑不同井不同深度泥岩基线段对应的自然伽马值的相对变化,选取自然伽马相对值(ΔGR)代替自然伽马,并结合声波时差与有机碳含量进行多元线性回归分析建立相应的测井解释模型,其计算值与实测值吻合程度较高。该多元线性回归有机碳含量解释模型在鄂尔多斯盆地中南部延长组7段的应用效果较好,通过页岩有机碳含量、厚度及(TOC×H)参数的分布特征分析认为,该区富有机质页岩对页岩气储层具有较强的持续供气能力。     

湖相页岩液态烃对页岩吸附气实验的影响——以鄂尔多斯盆地延长组页岩为例

通过全岩和黏土矿物X-衍射、索氏抽提、离子抛光、扫描电镜、低温氮气吸附、等温吸附等实验分析,研究了鄂尔多斯盆地延长组湖相页岩储层中的液态烃对吸附气含量的影响。结果表明,延长组湖相页岩储层正处于中成岩阶段A期;有机质演化程度相对较低,不足以形成大量的有机质孔隙,却足以形成大量的液态烃,液态烃占据了页岩中直径约4 nm左右的孔隙。由于氮气不溶于液态烃,而甲烷易溶解于液态烃,使得抽提前后样品低温氮气吸附实验得到的比表面积和吸附量变化大,但抽提前后样品等温吸附实验测得的甲烷"吸附"量变化不大,这表明等温吸附实验中有一部分甲烷以溶解态赋存于页岩样品中。因此在用等温吸附实验研究低成熟度页岩吸附气含量的过程中,必须注意液态烃的影响。     

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。     

鄂尔多斯盆地延长组长7段页岩油形成富集机理

页岩油是亟待开发利用的一种非常规油气资源。利用岩石地球化学和烃源岩地球化学的方法对鄂尔多斯盆地延长组长7段页岩油形成的基本条件和富集机制进行了系统分析。长7段沉积了平均残余有机碳丰度达7.4%的特高丰度富有机质泥页岩,该套泥页岩中发育丰富的微纳米孔隙,为页岩油的富集创造了良好的条件。长7段页岩油富集的主要机制包括:①高有机物生产力和强还原水体令长7段沉积期的超富营养化湖盆中的有机质得以有效保存,形成高有机质丰度的泥页岩,为页岩油形成提供了物质基础;②长7段富有机质泥页岩生油能力强、转化效率高、排油强度大,为页岩油的规模形成提供了良好条件;③有机质吸附与孔隙容留双机制的页岩油赋存方式,为页岩油的富集提供了多种方式。     

鄂尔多斯盆地三叠系延长组陆相页岩测井评价

探究页岩的空间分布及有机质丰度特征是评价页岩气资源潜力的一项重要任务,但由于实验分析的局限性,需借助测井信息对页岩的空间分布进行精细刻画。总结前人提出的各种评价模型的基础上,应用这些方法对研究区长7、长9段页岩的有机碳含量(TOC)进行了拟合。通过将拟合结果与岩心样品实测TOC进行对比,发现大多数模型驱动方法具有经验性与局限性。结合研究区实际条件,优选出Δlog R作为该区陆相页岩评价的主要方法。评价结果显示长7段富有机质页岩(TOC2.0%)在研究区西南部最为富集,厚度80m,TOC主要分布在3.5%~6.5%;长9段分布中心位于研究区中部,富有机质页岩主要分布于长9段顶部,厚度范围在10~30m。