鄂尔多斯盆地页岩储层微观原油空间分布类型——以新安边油田安83区块长7为例

＊李建雄 张静 张栋 白航航 师翔 师永民

（1.中国石油长庆油田分公司第四采油厂 陕西 710200 2.中国石油长庆油田分公司长庆实业集团有限公司 陕西 710200 3.中国石油长庆油田分公司第五采油厂 陕西 710200 4.中国石油长庆油田分公司第六采油厂 陕西 710200 5.华巍博大（北京）科技有限公司 北京 100083 6.北京大学 北京 100871）

因页岩油岩性、物性和储集空间类型不同，微观原油赋存状态差异较大。孙龙德等人对松辽盆地古龙页岩储层的岩性、微观组构、储集空间类型及成因等方面进行分析，认为古龙页岩储层以页岩为主，其余为粉砂质、云质、灰质页岩及粉砂岩和细砂岩，页岩中纹层状构造发育，纹层密度多达九条/mm，页岩孔喉最为发育，发育有机质孔缝和粒间孔，形成的孔缝网络系统是页岩油运移和存储的良好场所[1-5]。

滕建彬等人通过对济阳坳陷页岩油储层物质组分对含油性的控制规律研究认为，页岩油储集空间的发育主要受控于岩石结构、构造、矿物组分和有机质热演化等因素[6]。柯思研究了泌阳凹陷页岩油赋存状态及可动性，认为页岩油具有微孔型与微缝型两种储集空间，赋存状态有游离、吸附和溶解状态三种，页岩油可动性主要取决于泥页岩的特殊孔喉结构、裂缝发育与地层压力[9]。李卓文等人通过页岩油气储集空间差异及赋存方式比较研究认为，与页岩气相比，页岩油由于分子量较大，呈吸附状态下的原油难以像页岩气一样解析流动，有效储集空间主要来自于无机孔隙和裂缝，赋存方式也主要为游离态[10-14]。

从以上页岩油微观赋存影响因素研究现状看，在存储空间和赋存状态上千差万别，各有各的情况，目前还没有统一的分类和评价标准[6-8]。基于此，本文在大量扫描电镜和能谱分析的基础上，从存储成因类型和空间分布特征上，把原油赋存状态划分为残余粒间孔中处于半束缚状态的原油、粒内溶蚀孔中赋存的半束缚状态原油和粘土矿物晶间孔中赋存的束缚油三种类型。有助于开发方式的优选，鉴于研究区大部分原油处于半束缚状态，水介质动用效果差，建议根据安83区块页岩油地下微观原油赋存方式采取甲烷气或减氧空气驱。这一认识对今后长庆10亿吨页岩油规模开发具有一定的指导意义。

1.页岩油地质特征

鄂尔多斯盆地新安边油田长7属三角洲前缘沉积体系，以水下分流河道微相为主。砂体走向为近北东～南西向，垂向上分流河道叠置，砂体厚度大（平均12-18m），连片性较好。主力油层长72为砂质和粘土矿物相对含量较高页岩储层，主砂体以细砂岩为主，孔隙度以6%～9%为主，平均8.9%，渗透率以0.05～0.15×10-3μm2为主，平均0.12×10-3μm2，大于0.2×10-3μm2的呈条带状，平面非均质性强。

8口井油层组100余块样品岩石薄片鉴定资料分析，岩石类型主要为中细粒—细粒岩屑长石砂岩，碎屑颗粒分选中等、磨圆度中等。与特低渗、超低渗油藏相比，长7致密油储层可动流体饱和度较低，仅为35.6%，可动油饱和度则更低，大部分原油处于半束缚和完全束缚状态。

2.页岩油微观原油分布类型

(1)残余粒间孔中赋存的半束缚状态原油

鄂尔多斯盆长7页岩油储层在成岩压实致密化过程中显著特点是成岩压实胶结作用强，原生粒间孔大部分被粘土矿物、浊沸石和碳酸盐胶结，仅留非常有限的残余粒间（表1、图1）孔。通过背散射扫描电镜成像（图3a）和二次电子成像（图1b）对比，可以看出孔隙和骨架矿物之间被大量的粘土矿物等充填，这些矿物具有高比表面、表面功和吸附性，原油大部分被吸附在这些部位，形成半束缚状态的油膜，仅有少部分赋存在大孔道中的原油以可动油形式存在（表1、图1）。

图1 安238-27井扫描电镜与能谱打点残余粒间孔中原油分布状态

表1 安238-27井残余粒间孔能谱打点元素含量分布表

续表

(2)粒内溶蚀孔中赋存的半束缚状态原油

鄂尔多斯盆长7页岩油储层中长石和浊沸石溶蚀孔发育，成为主要的储集空间类型，原油赋存其中（图2）。由于粒内溶蚀孔空间大小一般在100nm～1000nm范围内，在单个溶蚀颗粒内形成差异溶蚀，溶蚀孔定向排列。溶蚀颗粒周围通常被绿泥石膜包裹，与外界连通性差。因此，粒内孔中原油往往处于半束缚状态（表2、图2）。

图2 安238-27井扫描电镜与能谱打点粒内溶蚀孔中原油分布状态

表2 安238-27井粒内溶蚀孔能谱打点元素含量分布表

(3)粘土矿物晶间孔中赋存的束缚油

通过对鄂尔多斯盆地长7页岩油岩心大量的背散射扫描电镜（图3a）和二次电子成像（图3b）观察统计，发现储层中粘土矿物含量高，一般在12%～15%，主要为自生高岭石、绿泥石和伊利石（图3），这些自生粘土矿物晶间孔大小一般在50nm～500nm之间，二次电子成像结合能谱打点分析，发现原油以束缚状态赋存其中，晶间孔狭窄，连通性差，原油流动性差，很难得到动用（表3、图3）。

表3 安238-27井高岭石晶间孔能谱打点元素含量分布表

图3 安238-27井扫描电镜与能谱打点高岭石晶间孔束缚状态分布的原油

3.页岩油原油赋存状态及有效动用对策讨论

(1)不同赋存状态的原油可动用程度讨论

鄂尔多斯盆地新安边油田是长庆油田页岩油目前地层压力保持水平低（定向井59.2%，水平井34.1%），定向井单井产量0.5t/d，水平井1.5t/d，含水率在45%～65%，其中40%井投产半年含水突升，注水开发适应性差。分析原因主要是残余粒间孔中可动油占比较少，残余粒间孔和粒内溶蚀孔中处于半束缚状态的原油占比高，很难通过注水开发驱动大部分原油。表现在相渗曲线特征上，油水两相共渗区仅24.3%（33.1%～57.4%），共渗区范围窄（图4），残余油饱和度达到42.6%，理论采收率低。基质油相相对渗透率快速下降，残余油时水相相对渗透率较低，理论水驱效果差。这与目前水介质开发效果差的现状基本一致。

图4 安83区长72相渗曲线

(2)页岩油有效动用对策讨论

虽然页岩油开发难度大，但是储量巨大，是目前中国页岩油开发的主战场，探索不同的开发方式，提高有效动用程度迫在眉睫。气体能进入1000nm以下的原油主要赋存空间，因此选择不同类型气介质开发是今后开发方式发展的主要方向。鉴于长7页岩油矿化度普遍在40000ppm以上，钙镁离子含量一般超过2000ppm，CO2结垢、在地层水中的溶解以及在岩石表面吸附普遍高于其他类型的油藏，应慎重考虑CO2驱。减氧空气和甲烷气属于惰性气体，也不容易与水和油混相，容易进入纳米尺度的孔隙中，补充能量，驱替原油，是今后探索该地区页岩油有效动用的一个重要方向。

4.结论

（1）页岩中微观原油赋存主要有3种类型：残余粒间孔中处于半束缚状态的原油、粒内溶蚀孔中赋存的半束缚状态原油和粘土矿物晶间孔中赋存的束缚油。

（2）由于吼道狭窄，储集空间一般在1000nm以下，大量的骨架颗粒被粘土矿物包裹着，孔喉连通性差，原油大部分处于半束缚状态和束缚状态。

（3）从鄂尔多斯盆地新安边油田10余年开发试验探索过程看，水介质动用程度低，开发效果不理想，CO2、减氧空气和甲烷气是今后探索该地区页岩油有效动用的一个重要方向。