周长油区页岩油有利区预测

马荣，张明明，沙芬(延长油田股份有限公司吴起采油厂，陕西 延安 717600)

0 引言

目前鄂尔多斯盆地长7页岩油已成为全区非常规油气勘探的主要目标。与位于湖盆中心的陇东页岩油不同，周长油区离湖盆中心较远，因此关于页岩油的生成、运移和聚集的研究对于该区增储上产起着至关重要的作用。只有通过对烃源岩的分布、成藏模式和富集机理的认识，明确有利区的分布，进行“甜点”预测，结合地质—工程—压裂一体化，达到产能建设的目的[1]。

周长油区位于吴起县东北部周湾镇，在周长油区东西两侧，长庆油田已发现靖安油田和姬塬油田，靖安油田和姬塬油田是目前长庆油田主要产油区。2015年长庆油田在新安边地区长7地层提交1亿吨致密油探明地质储量，而紧挨新安边油田的周长油区部署探井30口，在长7地层试油仅4口井获得工业油流，3口井获少量油流。

周长油区面积约325 km2，探明含油面积仅29 km2，主力油层为侏罗系延安组延9、延10油层、三叠系延长组长2、长7和长9共计5个层位。当前下组合长7油藏研究和落实程度低，地质特征、沉积规律和油藏分布规律不清，由于前期对该地区一些基础地质工作的研究不够深入，油气有利富集区认识不清，使开发的难度和风险不断增大，勘探开发进入瓶颈期。鉴于此，需要从地质角度出发，结合沉积特征和砂体展布来对周长油区长7页岩油有利区进行预测，指导下一步的勘探开发工作。

1 地质概况

周长油区构造上属于鄂尔多斯盆地最为宽广的伊陕斜坡中段，在延长期盆地发育的鼎盛阶段，经历了两次大的湖侵，使得盆地在姬塬、华池、合水一线沉积了巨厚的深湖相暗色泥岩，最终成为鄂尔多斯盆地油源的基础[2]。

周长油区受东北部志靖三角洲沉积体系的影响，沉积了一套三角洲相的砂体，是延长组油气的重要储集层，而三角洲前缘湖间湾泥岩成为其下伏延长组砂岩油气聚集的盖层，是本区形成大型三角洲前积复合砂体岩性油藏基础。

而长7沉积期作为最大湖泛期，经历了湖进湖退的沉积转换过程，湖进期沉积了一套广覆式分布的富含有机质的暗色泥岩和黑色页岩，成为分布面积广、厚度大的优质烃源岩，而湖退期沉积了紧邻烃源岩的以细砂岩、粉细砂岩以及砂泥岩互层为主的多套砂岩储层，具有“近水楼台”的先天优势。

2 页岩油勘探发现

2010年—2014年为周长油区的勘探发现阶段，完钻资源井53口，基本覆盖全区范围，发现延长组长2、长7、长9油层组和延安组延9、延10油层组。其中周长10-7-1井投产长7层初期日产液4.9 m3/d，日产油4.3 t/d，含水12%，拉开周长油区长7页岩油勘探的序幕。期间长7段试油4口，获少量油流3口，证实了该区储量的同时，也受制于开发方式，未能进一步突破；2015年—2016年先后钻投生产井40口，采用常规压裂和补能压裂两种方式投产，效果较差。

2017—2021年按照“定向井控制，水平井开发”的思路先后部署水平井5口，尝试双封单卡、水力喷射等投产方式，其中周平7井采用桥塞联作体积压裂方式投产初期日产达到20 t，实现了周长油区长7页岩油开发的重大突破。

长7油层组是延长组最重要的烃源岩发育层位，而位于长7油层中的储层具有良好的成藏地质条件。但是周长油区目前主要存在两方面问题，制约着长7油层的开发。一方面对长7油层组研究仅涉及烃源岩，而其他方面研究程度较低，很多基础地质问题有待解决；另一方面受制于开发方式，传统的常规压裂和定向井不能满足页岩油开发的需求[3]。

3 页岩油有利区预测

周长区接近烃源岩的沉积中心，三叠系及侏罗系油层组的油源主要来自延长组长7油层组，烃源岩厚度较大，本区长7油层组烃源岩厚度10～20 m，无论是有机质丰度、有机质类型，还是有机质成熟度及生油能力，都具备较好的油源条件。

通过对周长油区长7油层组钻井岩心的详细观察，发现长7油层组中发育底冲刷、同生变形以及各种层理构造等。由于快速沉积而产生的滑塌变形构造和包卷层理构造，具较好的沉积环境指向意义，其是识别水下滑坡的典型标志。但在周长油区长7油层组中生物化石相对较为稀少，偶尔可见到植物茎、叶碎片化石和脊椎动物骨骼化石。薄片鉴定可确定为鱼刺化石。从总体上看，长7段古生物化石虽然较少，但已有的标志主要反映其覆水较深的浅湖～半深湖沉积环境特征。

通过综合分析周长油区延长组长7油层组的岩石颜色、粒度及沉积构造等特征分析，研究区长7油层主要处于三角洲前缘沉积环境，部分区域位于浅湖沉积环境。其岩性为灰黑色泥和粉砂质泥，处于浪基面以下水动力较弱的沉积环境，具块状层理及水平层理。

周长区延长组取心井段保存的沉积构造为研究沉积相提供了重要依据。泥岩中的块状层理代表着安静的沉积水动力环境或受到生物扰动而使原有层理不明显；而砂岩中的块状层理则代表连续、迅速、稳定的沉积过程，在周长区水下分流河道微相中可见[4]。

由此判定周长油区在长7沉积期属于三角洲内前缘亚相，沉积微相以水下分流河道和水下分流间湾为主。其中灰色细粒砂岩是本区的水下分流河道的主要岩性，厚度一般约为5～10 m，但砂体横向变化快；而水下分流间湾是一个低能量的湖湾地区，位于水下分流河道之间。其沉积物通常是洪泛期溢出水道的细粒悬浮物质为主，发育虫孔及生物搅动构造。主要岩性为黑灰色泥岩及粉砂岩，常发育波状层理或水平层理。周长区延长组沉积构造如图1所示。

图1 周长区延长组沉积构造图

据此根据岩性和测井曲线进行沉积微相的平面变化研究周长油区物源沉积北东-南西向。沉积主要发育水下分流浅河道、水下分流边滩亚相，水下分流间湾成零星点状分布。研究区内发育多条水下分流河道砂体。自东而西水下分流主河道分别位于10-3-1井、周 长52-53井、周 长122井、周 长9 1井一线,其他地区同时还分布一部分水下分流浅河道（如图2所 示）。

图2 周长油区沉积微相展布图

周长区延长组沉积物源主要来自东北方向，在长7沉积时期发育的三角洲前缘沉积体系，使得水下分流河道砂体的不断迁移、摆动形成多期水下分流河道砂体的叠加，为油气富集提供了有利储集空间。同时多期河道叠加，也使得水下分流间湾等以泥岩、泥质粉砂岩或粉砂质泥岩等非储层沉积较为发育。这些沉积在河道侧翼或河道上部对水下分流河道砂岩储层的油气，起到一定的遮挡和封堵作用，这种泥岩类遮挡可以有效保护油气层，防止逸散,但也使得储层连续性较差,为勘探开发带来困难印。

根据国内外学者的研究，一般来说将长7油层划分为三个亚油组，即长71、长72、长73,其中长73提供了优质烧源岩,是页岩油成藏的来源，在成熟排烧过程中，产生异常高压,促使生成的油气进行简单的初次运移，进入长71、长72地层中，两个亚油组发育的致密砂岩层，成为页岩油气藏的主要储集空间。周长油区长72期是该区长7沉积期主要的储集层系,主要发育北部及东北部方向的沉积体系。周长区内发育3条水下分流河道，北部两条水下分流河道和东北部水下分流河道交汇，在与北部水下分流河道交汇,水下分流河道发育规模大，分流间湾微相呈零星状分布。长72期主要发育两支北部及1支东北部方向的砂体，砂体呈条片状展布，透镜状砂体零星分布。北部、东北部及西南部砂体发育，砂体厚度＞30 m,一般砂体厚度在1 5～3 0 m之间（如图3所示）。

图3 周长地区长72砂体有利区预测图

4 页岩油资源潜力

页岩油资源潜力评价主要通过有利的泾源岩、储集条件、圈闭和成藏组合等方面,再结合钻完井施工,达到“地质工程一体化”的目标,是当前国内比较流行的做法。

从燃源岩方面来说，纵向上长7段为最有利的生油层，三叠系及侏罗系油层组的油源主要来自延长组长7油层组，周长区接近燃源岩的沉积中心，烧源岩厚度较大,本区长7油层组烧源岩厚度1 0-2 0 m,无论是有机质丰度、有机质类型，还是有机质成熟度及生油能力，都具备较好的油源条件向。

从储集条件来说，周长区延长组沉积物源主要来自东北部和北部方向，长7沉积时期，发育三角洲前缘沉积体系。水下分流河道砂体的不断迁移、摆动形成多期水下分流河道砂体的叠加，为油气富集提供了有利储集空间。

从圈闭及成藏组合来说，长7油层组属三角洲前缘沉积，发育水下分流河道、水下分流间湾相沉积,而与本区的构造无关，主要受沉积、岩性、物性控制，形成周长区下生上储型生储盖组合岩性油藏，沉积相和成岩作用对油气成藏起主导控制作用。周长区延长组成熟的烃源岩为油藏形成提供丰富物质基础，三角洲前缘为油气富集提供良好的储油空间，叠置连片的砂层及微裂隙为油气运移提供有利通道，这些要素共同作用决定了周长油区延长组长7储层具备很好的区域成藏条件。

工程方面，根据勘探开发过程和国内外调研情况看，采用“长水平段水平井+大规模体积压裂”是页岩油开发的有效手段，因此在周平7井成功开发的基础上，通过开展系统的地质、工程双甜点主控因素研究，进而明确甜点特征和规律，进而在周长油区部署水平井开发产能，是释放周长油区长7页岩油资源潜力的主要手段。长7油层周平7井射孔位置如图4所示。

图4 长7油层周平7井射孔位置图

根据相对测井原理，通过伽马、纵波交汇识别地质甜点，通过横纵波比估算杨氏模量和泊松比来识别工程甜点。周平7井钻遇长72层，全区整体表现为砂泥岩互层段，射孔方式上周平7井采用储层均一射孔的方式，没有准确选择储层的位置，第一、四段存在一定的改造空间；在周平7井压裂过程中，对第1～4段共4段进行了微地震井中监测，监测结果表明：(1)根据玫瑰图显示，裂缝走向集中在北偏东62°左右，右图为同一地区直井压裂效果对比，裂缝走向为北偏东65°，说明该地区主应力方向在北偏东60°左右；(2)周平7井共监测4段，各段裂缝规模差异不大，储层改造体积(SRV)共计1 597.5万立方米，相对较小；(3)第一段与第二段、第三段与第四段间还有较大的空隙，该井采用速钻桥塞+体积压裂，每段4簇，平均簇间距25 m，段间距70 m，选层选段时过于保守，段间、簇间仍有改造的潜力[7]。

通过周平7井的开发，认为周长油区长7油层具有较大的开发潜力，应加强沉积相、砂体展布、油藏特征等方面的研究，明确页岩油藏分布，在低井控区，加强储量复算和含油面积落实方面的工作，进而为今后水平井开发奠定基础。在开发方式方面，强化地质、工程双甜点的研究，开展立体化压裂改造试验，对解释的优质储层应该进行密集射孔，同时尽可能大的压裂改造，在工作制度上合理控制压力的变化，应该尽可能地利用地层的天然能量充分开采储层，同时开展压裂—吞吐—洗油—渗吸置换方面的研究。

5 结语

(1)周长油区长7段页岩油规模富集成藏，是今后一段时期内该区增储上产的主要潜力层；(2)长7期以水下分流河道微相为主，紧邻优质烃源岩，具备一定的资源潜力，页岩油有利区集中在河道砂体中；(3)长7页岩油以水平井开发，在识别地质、工程双甜点的基础上采用大规模的体积压裂模式，是今后该区页岩油高效开发的有效手段。