蠡县斜坡沙一下亚段致密油气成藏主控因素分析

彭 宁 何应生 张南军 宋竞松

(中国石油华北油田公司技术监督检验处)

0 引 言

随着陆相断陷盆地油气勘探开发程度的提高，为了满足不断增长的油气消费需求，油气勘探的重点由构造圈闭逐渐转向岩性-地层圈闭的油气藏，同时趋向孔渗性能较差的储集层，进而转向致密储集层的开发，储集层岩性已由传统意义的砂岩、碳酸盐岩转向火成岩、变质岩乃至页岩、泥(灰)岩。致密油气是一种非常规的油气资源，不仅指致密砂岩油气和致密灰岩油气，而且包括页岩油气，致密油气储集层渗透率界定为1 mD以下[1-3]。近年来，世界各国都致力于致密油气的勘探开发，美国2012年致密油产能超过9 500×104t，大港油田在孔南地区发现了孔二段页岩油藏，西南油气田深层龙马溪组页岩气也获高产气流。冀中坳陷蠡县斜坡在沙一下期间发育滨浅湖亚相的深灰色、灰色泥岩、油页岩、页岩、生物碎屑灰岩等和半深湖亚相的深灰色泥岩、油页岩、页岩夹灰色、深灰色白云岩、泥灰岩等碳酸盐岩沉积，即“特殊岩性段”，其与大港油田孔南地区页岩油气藏形成条件相似，紧邻烃源岩或本身就是烃源岩，裂缝型储集空间发育，可聚集成无油气水界面、大面积连续成藏，具有源储一体的致密油气成藏特征。通过研究蠡县斜坡沙一下亚段“特殊岩性段”的致密油气成藏的主控因素，为优选有利区带和优化钻井施工设计提供依据。

1 区域地质背景

冀中坳陷位于渤海湾盆地西北部，是一个发育在华北克拉通之上的中新生代断坳盆地，主要有廊固凹陷、霸县凹陷、饶阳凹陷等六大凹陷。蠡县斜坡位于饶阳凹陷西部，西临高阳断层，东接任丘-肃宁-大王庄构造带，北与雁翎潜山相邻，南为刘村-深泽低凸起，为南高北低、西抬东斜的北东走向的大型宽缓继承性沉积斜坡，勘探面积约2 000 km2[4]。

蠡县斜坡古近系地层从老到新可分为孔店组，沙河街组沙四段、沙三段、沙二段、沙一段和东营组，其中沙河街组沙一段可细分为沙一下亚段和沙一上亚段两个亚段。沙一下亚段呈下粗上细的正旋回，分为“尾砂岩段”和其上的“特殊岩性段”。沙一下亚段“特殊岩性段”分布比较稳定，也是冀中坳陷沙一下亚段的标准层，为一套黑褐色油页岩，灰色、深灰色泥岩、页岩、生物灰岩、白云岩、泥灰岩等沉积，其最大厚度70 m，一般20～54 m。从古地形来说，沙一下时期蠡县斜坡呈西南高且宽缓，距沉积中心远，东北低且陡，距沉积中心近，由于所处沉积环境不同，其岩性组合也不同。沙一下时期发育滨浅湖亚相和半深湖亚相沉积(图1)，滨浅湖亚相岩性以鲕状灰岩-生物碎屑灰岩为主，半深湖亚相岩性以页岩-油页岩为主。

图1 蠡县斜坡沙一下亚段沉积相分布

2 致密油气成藏的主控因素

2.1 烃源岩

蠡县斜坡沙一下亚段岩性为灰色、深灰色泥岩、页岩和黑褐色油页岩，为优质烃源岩，干酪根类型大多为Ⅱ1型，有机质丰度高，具有良好的生油潜力，为致密油气藏提供充足的油源。

2.1.1 烃源岩厚度

蠡县斜坡沙一下亚段“特殊岩性段”为沙一段最大湖泛面沉积，通过对沙一下亚段沉积相和烃源岩厚度展布分析可知，西柳地区XL 2-XL 15井区处于半深湖亚相，烃源岩厚度大，最厚可达70 m，一般为40～50 m，G 36-G 23井区处于滨浅湖亚相，烃源岩厚度相对较薄，一般为20～40 m。

2.1.2 烃源岩生油指标

蠡县斜坡沙一下亚段泥岩、页岩、油页岩非常发育，其岩石热解S0、S1、S2、Pg、TOC等指标显示本区烃源岩均为成熟的烃源岩，有机质丰度高，干酪根类型多为Ⅱ1型，个别为Ⅲ型，多为优质烃源岩(表1)。

如XL 10-17x井：黑褐色油页岩S0为0.012 mg/g，S1为0.340 mg/g，S2为13.116 mg/g，Pg为13.47 mg/g，TOC为2.141%，有机质丰度高，干酪根类型为Ⅱ1型。

2.2 裂缝发育程度

蠡县斜坡沙一下时期由于发育滨浅湖亚相和半深湖亚相沉积从而导致岩性、储集性能的分异，使得储集层储集性能北差南好(图1),西北部地区岩石裂缝不发育，储集层物性差导致油气显示弱，多为荧光；东南部地区岩石裂缝发育，储集层物性好，油气显示较好，多为油迹-油斑，故东南部油气成藏可能性较高。

2.2.1 西北部储集层特征

蠡县斜坡西北部为滨浅湖亚相沉积，湖泊水体相对较浅，有利于生物繁殖和碳酸盐岩沉淀，发育多种类型的碳酸盐岩沉积，主要发育区在G 36-G 23井区。岩性主要是深灰色、灰色泥岩、油页岩、页岩以及灰色鲕状灰岩、生物碎屑灰岩、白云质灰岩、泥质灰岩等[5]，以鲕状灰岩、生物碎屑灰岩为主。泥岩呈灰色和深灰色，性硬、脆，岩心出筒后多风化破碎，裂缝不发育，储集性能差，油气显示为无-荧光，个别为油迹。如G 26 井岩心为灰色生物碎屑灰岩，矿物成分以灰质为主，生物骨架结构，亮晶胶结，裂缝不发育，与盐酸反应强烈，荧光显示弱；G 29 井岩心见褐灰色鲕状灰岩，性硬、脆，鱼籽状鲕粒结构，裂缝不发育，与盐酸反应强烈[5]。

表1 西柳地区岩石热解分析数据

2.2.2 东南部储集层特征

图2 G 45井岩心鱼类化石

图3 XL 25x井页岩

蠡县斜坡东部主要为半深湖亚相沉积，湖泊水体相对较深，水体平静，为还原环境，岩石颜色多为深灰色或褐黑色，岩石发育一定数量的高角度纵向裂缝，包括其自身的页理缝，多为Ⅱ类储集层，储集层较发育，油气显示多为油迹-油斑。XL 2-XL 15井区为其沉降中心，岩性主要是深灰色泥岩、页岩，褐黑色油页岩夹灰色、深灰色灰岩、白云质灰岩、泥灰岩等。泥岩多为深灰色，性硬、脆，岩心出筒后破碎严重，个别泥岩含灰质，发育水平层理，有的页理面可见鱼类化石(图2)。页岩在“特殊岩性段”总长度一般20～30 m，为深灰色，页理发育，页理面偶见原油，岩心破碎较严重，裂缝较发育，多为纵向裂缝，裂缝面与水平面夹角为45°～75°，缝内无充填，缝宽0.1～1.0 mm，岩石性较硬，个别页岩间混有粉砂质条带(图3)。油页岩在本区分布有限且数量少，在“特殊岩性段”总长度一般5～15 m，颜色为黑褐色，页理发育，点燃具有原油味，纵向裂缝不发育，裂缝面与水平面夹角多为60°，缝内无充填，缝宽0.1～1.0 mm，岩石较硬、脆，荧光干照暗黄色，滴照呈乳白色-亮黄色扩散。测井解释分析沙一下亚段页岩、油页岩多为Ⅱ类储集层，少数为Ⅲ类储集层，地层电阻率12～20.1 Ω·m，声波时差211.5～295.3 μs/m，有效孔隙度8%～13.3%，渗透率33.7～39.2 mD，可视为致密油气藏良好储集层。

2.3 含油性

气测录井是一种随钻地面测试技术，可以计算地下烃类气体的含量，气测值的高低反映了储集层含油性的好坏和地层中油气富集程度。对蠡县斜坡25口井沙一下亚段的气测资料进行分析，结果表明，处于高阳、肃宁地区的井气测显示低，全烃值最大为3.796%，一般在0.071%～1.433%之间，岩性主要为页岩、生物灰岩和鲕状灰岩等；在西柳、赵皇庄地区气测值偏高，特别是西柳地区尤为突出，全烃值最大为51.465%，一般在0.582%～8.103%之间，岩性主要为页岩、油页岩，后效显示不明显,持续时间不长，槽面见大量气泡，油花呈零星分布。

3 结 论

西柳地区沙一下亚段处于半深湖亚相，烃源岩发育，生烃强度大，作为源储一体的油页岩和页岩也是储集层，发育一定数量裂缝和页理缝，录井见良好的油气显示，控制了致密油气藏形成，油页岩和页岩储集层是裂缝型储集层，单层厚度小，多层叠加，延伸远，分布范围大，有形成致密油气藏的潜力。优先利用先进的水平井钻井技术钻遇足够长度的(油)页岩，在后期的试油作业中采取水力压裂技术沟通产层以及改善产层储集性能，有望在西柳地区获得规模产能。