鄂尔多斯盆地三叠系长7油层组页岩储层特征

张烨毓, 周 文, 唐 瑜, 邓虎成, 彭先锋, 陈文玲, 王勃力, 肖 睿

(1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学)，成都 610059;2.中国石油西南油气田公司 川西北气矿 开发科，四川 江油 621709)

鄂尔多斯盆地三叠系长7油层组页岩储层特征

张烨毓1, 周 文1, 唐 瑜2, 邓虎成1, 彭先锋1, 陈文玲1, 王勃力1, 肖 睿1

(1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学)，成都 610059;2.中国石油西南油气田公司 川西北气矿 开发科，四川 江油 621709)

以单井储层地质分析为基础，结合样品实验测试分析、露头资料和前人研究成果，从页岩地球化学特征、岩矿特征和储层条件等方面对鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7油层组页岩储层特征进行了研究。长7油层组主要为深湖-半深湖沉积相；富有机质页岩主要分布在盆地南部，在下寺湾-富县一带和盐池-姬塬一带厚度最大；自南缘渭北隆起向西北埋深逐渐加大，埋深<2.5 km。有机质类型以Ⅰ型为主，其次为Ⅱ型， 有机碳质量分数为0.51%～22.6%，Ro分布于0.7%～1.2%。岩性以黑色纹层状页岩、粉砂质页岩为主。页岩储层储集空间分为基质微孔和有机质微孔，其中基质微孔主要由粒间微孔、晶间溶孔和黏土矿物晶间孔构成，有机质微孔主要为有机质演化过程中形成的油孔和气孔；物性表现为低孔、特低渗的特征。综合该套页岩储层的地化品质、岩矿组成、储集条件等，认为其具有一定的页岩油气勘探开发潜力。

鄂尔多斯盆地;延长组;长7油层组;页岩储层

页岩气因其资源量丰富和在北美地区获得成功开采而成为非常规油气的首选。目前中国相继在海相、陆相、过渡相沉积的富有机质页岩储层中发现页岩气[1]。鄂尔多斯盆地中生界生油岩层系主要为三叠系延长组，属于大型内陆湖盆的湖相页岩[2]。延长组页岩储层是典型的陆相页岩储层[3]，该储层在鄂尔多斯盆地南部多个区块都有气显示，其中下寺湾区块获得了工业气流，被证实具有页岩油气勘探开发前景[4,5]。因此，对该套页岩储层的研究及评价工作具有现实意义。

1 地质背景

鄂尔多斯盆地是华北板块、秦岭板块、扬子板块相互俯冲碰撞且又经历了复杂的大陆内多期次造山及成盆作用而形成的[6]。晚三叠世印支运动时期华北内陆盆地整体平稳抬升，上三叠统受到较长时间侵蚀，其中延长组被大量剥蚀[7]；白垩纪燕山运动时期除盐池古峰庄区域外，其他区域均在燕山运动中出现整体抬升；新生代喜马拉雅运动造成盆地大面积隆升,强烈侵蚀，周边强烈断陷下沉[8]。喜马拉雅运动标志着真正独立的鄂尔多斯盆地的形成，与现今的盆地范围大致相当[9]。

延长组为一套以湖泊-河流相沉积为主的陆源碎屑岩系，地层厚度约为0.3～3 km。区内长7油层组上部主要为深灰色、灰黑色泥岩夹泥质粉砂岩和粉砂岩组合，下部主要为含油页岩、深灰色页岩、灰黑色页岩以及泥质粉砂岩等组合(图1)。长7油层组沉积时期初发生迅速的构造沉降作用，导致湖侵达到鼎盛，湖水迅速上升，湖岸线大幅度向外扩展，水体覆盖面积约达1 000 km2以上，水体明显加深，半深湖-深湖分布于盐池北、定边、吴起、志丹、永宁、环县东、庆阳、正宁、直罗、洛川及其以东广大地区，在金锁关、宜君也有分布，发育厚度约为70～120 m的灰黑色、深灰色页岩，形成了最主要的分布稳定的“张家滩”页岩[10]。

图1 延长组岩性柱状图

2 地球化学特征

2.1 有机质类型

鄂尔多斯盆地长7油层组有机质类型主要以Ⅰ型为主，其次为Ⅱ型。其中富县区块长7油层组页岩各种组分的质量分数为：腐泥组平均为79.6%，壳质组平均为13.5%，镜质组平均为2.79%，惰质组平均为4.04%；有机质类型以Ⅰ型为主，其次是Ⅱ1型。镇泾区块长7油层组页岩有机质类型基本为Ⅰ—Ⅱ1型，其中腐泥组58%～97%，平均为75.5%；壳质组0%～20%，平均为7.3%；镜质组0%～8%，平均为3.7%；惰质组2%～43%，平均为13.5%。盆地南缘野外剖面长7油层组页岩腐泥组平均为49.1%，壳质组平均为44.5%，镜质组平均为6.4%，惰质组平均为0%；有机质类型以I型和Ⅱ1型为主(表1)。根据干酪根显微组分和元素分析，延安市下寺湾区块长7油层组页岩的有机质以腐泥组为主，惰质组和镜质组较少，H/C原子比在0.5～1.4之间，H/C原子比在0.03～0.15之间，有机质类型主要为Ⅱ1和Ⅱ2型[11]。不同岩性的有机质类型不同，黑色泥岩腐泥组的质量分数在89%～97%之间，一般为Ⅰ型；灰黑色泥岩的腐泥组质量分数一般在60%～70%之间，为Ⅱ1型。

2.2 有机质丰度

长7油层组的有机碳质量分数(wTOC)为0.51%～22.6%，平均值3.29%，主要分布在1%～2%和>7%，分别占25%和10%。其中下寺湾区块wTOC在3.5%～12%之间，最高可达到12%(图2)[12]；富县区块wTOC在3%～9%之间(图2)。

2.3 有机质成熟度

长7油层组页岩Ro主要分布于0.7%～1.2%，总体上与现今埋深不完全对应。Ro有2个>1.0%的高值区，一个在延安、富县至宜川区域，最高可达到1.2%以上；另一个在天环拗陷南部一线至镇泾区块，Ro>1.0%。区域上伊陕斜坡的富县、下寺湾区块和天环拗陷一带为有机质演化程度较高区域；而吴旗-白豹-庆阳一线，由于后期构造抬升作用，有机质演化程度相对较低，主要在0.7%～0.9%之间。长7油层组页岩的Ro主要在0.7%～1.2%之间，总体上属于低成熟-成熟演化阶段(图3)。

表1 长7油层组钻井干酪根鉴定结果

图2 长7油层组页岩wTOC平面分布图

图3 长7油层组页岩Ro分布图

图4 长7油层组岩性照片

3 岩矿特征

长7油层组页岩类型较丰富，有纹层状页岩、纹层状粉砂质页岩、泥质粉砂岩、灰黑色页岩、灰黑色粉砂质页岩、褐黄色页岩等但以纹层状页岩、纹层状粉砂质页岩、泥质粉砂岩等为主(图4)。

长7油层组页岩黏土矿物以伊利石、绿泥石和伊/蒙混层为主，脆性矿物的质量分数为51%，黏土矿物为49%(图5)。岩性组合有2类，分别是：石英+长石+伊利石+绿泥石、石英+伊利石+绿泥石。

图5 长7油层组页岩储层矿物成分饼状图

4 储集条件

4.1 储集空间类型

长7油层组页岩分布最多的孔隙空间类型是粒间微孔，约占30%；其次是粒内微孔，约占17%；再次是黏土矿物晶间溶孔，约占15%。由于长7油层组在“张家滩”油页岩段普遍发育有机质内气孔，因此有机质内气孔也是长7油层组的主要孔隙类型，约占11%(图6)。

图6 长7油层组页岩孔隙类型

4.2 物性特征

长7油层组在彬长地区的页岩储层孔隙度在0.73%～13.14%之间，平均为6.72%；孔隙度最高达到了13.14%，高于其他区块，推测有微裂缝的存在，为孔隙发育较好的地区。镇泾区块页岩储层孔隙度在0.89%～1.9%之间，平均为1.21%。富县区块页岩储层孔隙度在0.1%～2.4%之间，平均为0.82%，为孔隙发育较差的地区。长7油层组在彬长地区的页岩储层基质渗透率在(0.043～1.49)×10-3μm2之间，平均为0.225×10-3μm2，为基质渗透性较好的地区；镇泾区块页岩储层基质渗透率在(0.008 6～0.083)×10-3μm2之间，平均为0.046×10-3μm2，为基质渗透性较差的地区。

长7油层组井下页岩储层的孔隙度一般分布在1%～5%之间，占51.9%；分布表现为单峰，峰位在2%～3%之间，占25.4%(图7)。长7油层组井下页岩储层的渗透率分布表现为双峰，峰位分别在(0.003～0.02)×10-3μm2和(0.1～0.4)×10-3μm2，占27.9%和34%(图8)。

图7 长7油层组页岩孔隙度直方图

图8 长7油层组页岩渗透率直方图

5 储层物性控制因素分析

页岩的孔隙空间在矿物颗粒和有机质中均有存在，通过不同类型矿物含量与孔隙度拟合，显示孔隙度受伊利石含量影响较大，伊利石含量与孔隙度呈负相关关系(图9)。成岩演化程度的增加，会降低页岩储层的孔隙度。成岩演化和岩石类型对长7油层组页岩孔隙度有一定影响。

图9 孔隙度与伊利石相对含量关系图

岩石类型和有机质丰度对孔隙度都要产生影响。残余有机碳含量较少的粉砂质泥岩、泥质粉砂岩和纹层状泥岩的孔隙度主要在0.75%～2.5%之间，总体上偏小；残余有机碳含量较多的纹层状油页岩和纹层状细砂质油页岩，孔隙度较大，且随着残余有机碳含量增加而有增大的趋势(图10)。

有机质演化到低成熟-成熟阶段时，Ro对长7油层组页岩孔隙度影响作用受其他地质因素影响较大。Ro分布在0.75%～0.9%时，长7油层组处于大量生油(气)的阶段，会产生较多的有机质内出油孔和出气孔，某些样品的孔隙度较大；Ro值持续增加，有机质内已无新的气孔产生，孔隙度受多种因素的影响，在1%～2.5%之间(图11)。

图10 孔隙度与有机碳和岩性关系图

图11 孔隙度与实测Ro关系图

6 结 论

a.鄂尔多斯盆地延长组长7油层组主要为深湖-半深湖沉积亚相，分布在盆地南部，有效厚度为5～80 m，在下寺湾-富县一带和盐池-姬塬一带厚度最大，自南缘渭北隆起向西北埋深逐渐加深，埋深<2.5 km。

b.长7油层组的有机质类型以Ⅰ型为主，其次为Ⅱ型。TOC质量分数为0.51%～22.6%，平均值为3.29%。Ro分布于0.7%～1.2%，总体上属于低成熟-成熟演化阶段。

c.长7油层组以纹层状页岩、纹层状粉砂质页岩、泥质粉砂岩为主，有机质含量最高的页岩储层的主要孔隙类型为粒间微孔、晶间溶孔和黏土矿物晶间孔。

d.有机质内气孔是长7油层组页岩储层的主要孔隙类型。孔隙度范围在0.1%～13.14%，平均为4.69%。基质渗透率范围分布在(0.003～1.49)×10-3μm2，平均为0.157×10-3μm2。长7油层组页岩储层总体上有低孔、低渗的特征。

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CharacteristicsofshalereservoirrocksinMember7ofTriassicYanchangFormationinOrdosBasin,China

ZHANG Ye-yu1, ZHOU Wen1, TANG Yu2, DENG Hu-cheng1,PENG Xian-feng1, WANG Bo-li1, XIAO Rui1

1.StateKeyLaboratoryofOilandGasReservoirGeologyandExploitation,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China;2.NorthwestSichuanGasField,SouthwestOilandGasFieldBranchofPetroChina,Jiangyou621709,China

Based on the geological analysis of single-well reservoirs, combined with the experimental analysis of the test samples, outcrop data and results of previous studies, this paper studies the shale reservoir characteristics of Member 7 of Triassic Yanchang Formation in Ordos Basin from the aspects of geochemical characteristics of shale, rock and mineral characteristics, reservoir conditions and physical properties, etc.. Member Chang 7 reservoir is mainly deep lake — semi-deep lake sedimentary facies. The shale rich in organic materials is located in the south of the basin. The thickness of the shale in Xiasiwan-Fuxian and Yanchi-Jiyuan areas is maximum. The burial depth of the shale gradually increases from the south Weibei uplift to northwest and the depth is <2.5 km. The type of organic matter is mainly Type Ⅰ and secondly is Type-Ⅱ. The mass fraction of TOC is 0.51%～22.6% andRois 0.7%～1.2%. Lithology is mainly black laminated shale and silty shale. The reservoir space of the shale is divided into matrix micropores and organic matter micropores. The matrix micropore is mainly composed of intergranular pore, intercrystalline dissolved pore, and intercrystalline pore of clay minerals, while the organic matter micropore is mainly oil pore and gas pore coming from organic material evolution. The physical property of the shale is characterized by low porosity and low permeability. Through the comprehensive study of the geochemical quality, rock mineral composition, reservoir conditions of this suite of shale reservoirs, the authors think that the shale reservoirs have a certain exploration and development potential of shale oil and gas.

Ordos Basin; Yanchang Formation; Chang 7 oil reservoirs; shale reservoir

10.3969/j.issn.1671-9727.2013.06.06

1671-9727(2013)06-0671-06

TE122.23

A

2013-06-03

张烨毓(1988-)，男,硕士研究生,研究方向：油气田开发地质, E-mail:m18628089517@163.com。