鄂爾多斯盆地頁(yè)巖儲(chǔ)層微觀原油空間分布類型
——以新安邊油田安83區(qū)塊長(zhǎng)7為例

＊李建雄 張靜 張棟 白航航 師翔 師永民

（1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第四采油廠 陜西 710200 2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司長(zhǎng)慶實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司 陜西 710200 3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第五采油廠 陜西 710200 4.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第六采油廠 陜西 710200 5.華巍博大（北京）科技有限公司 北京 100083 6.北京大學(xué) 北京 100871）

因頁(yè)巖油巖性、物性和儲(chǔ)集空間類型不同，微觀原油賦存狀態(tài)差異較大。孫龍德等人對(duì)松遼盆地古龍頁(yè)巖儲(chǔ)層的巖性、微觀組構(gòu)、儲(chǔ)集空間類型及成因等方面進(jìn)行分析，認(rèn)為古龍頁(yè)巖儲(chǔ)層以頁(yè)巖為主，其余為粉砂質(zhì)、云質(zhì)、灰質(zhì)頁(yè)巖及粉砂巖和細(xì)砂巖，頁(yè)巖中紋層狀構(gòu)造發(fā)育，紋層密度多達(dá)九條/mm，頁(yè)巖孔喉最為發(fā)育，發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔縫和粒間孔，形成的孔縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是頁(yè)巖油運(yùn)移和存儲(chǔ)的良好場(chǎng)所[1-5]。

滕建彬等人通過(guò)對(duì)濟(jì)陽(yáng)坳陷頁(yè)巖油儲(chǔ)層物質(zhì)組分對(duì)含油性的控制規(guī)律研究認(rèn)為，頁(yè)巖油儲(chǔ)集空間的發(fā)育主要受控于巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、礦物組分和有機(jī)質(zhì)熱演化等因素[6]。柯思研究了泌陽(yáng)凹陷頁(yè)巖油賦存狀態(tài)及可動(dòng)性，認(rèn)為頁(yè)巖油具有微孔型與微縫型兩種儲(chǔ)集空間，賦存狀態(tài)有游離、吸附和溶解狀態(tài)三種，頁(yè)巖油可動(dòng)性主要取決于泥頁(yè)巖的特殊孔喉結(jié)構(gòu)、裂縫發(fā)育與地層壓力[9]。李卓文等人通過(guò)頁(yè)巖油氣儲(chǔ)集空間差異及賦存方式比較研究認(rèn)為，與頁(yè)巖氣相比，頁(yè)巖油由于分子量較大，呈吸附狀態(tài)下的原油難以像頁(yè)巖氣一樣解析流動(dòng)，有效儲(chǔ)集空間主要來(lái)自于無(wú)機(jī)孔隙和裂縫，賦存方式也主要為游離態(tài)[10-14]。

從以上頁(yè)巖油微觀賦存影響因素研究現(xiàn)狀看，在存儲(chǔ)空間和賦存狀態(tài)上千差萬(wàn)別，各有各的情況，目前還沒(méi)有統(tǒng)一的分類和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[6-8]。基于此，本文在大量掃描電鏡和能譜分析的基礎(chǔ)上，從存儲(chǔ)成因類型和空間分布特征上，把原油賦存狀態(tài)劃分為殘余粒間孔中處于半束縛狀態(tài)的原油、粒內(nèi)溶蝕孔中賦存的半束縛狀態(tài)原油和粘土礦物晶間孔中賦存的束縛油三種類型。有助于開(kāi)發(fā)方式的優(yōu)選，鑒于研究區(qū)大部分原油處于半束縛狀態(tài)，水介質(zhì)動(dòng)用效果差，建議根據(jù)安83區(qū)塊頁(yè)巖油地下微觀原油賦存方式采取甲烷氣或減氧空氣驅(qū)。這一認(rèn)識(shí)對(duì)今后長(zhǎng)慶10億噸頁(yè)巖油規(guī)模開(kāi)發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義。

1.頁(yè)巖油地質(zhì)特征

鄂爾多斯盆地新安邊油田長(zhǎng)7屬三角洲前緣沉積體系，以水下分流河道微相為主。砂體走向?yàn)榻睎|～南西向，垂向上分流河道疊置，砂體厚度大（平均12-18m），連片性較好。主力油層長(zhǎng)72為砂質(zhì)和粘土礦物相對(duì)含量較高頁(yè)巖儲(chǔ)層，主砂體以細(xì)砂巖為主，孔隙度以6%～9%為主，平均8.9%，滲透率以0.05～0.15×10-3μm2為主，平均0.12×10-3μm2，大于0.2×10-3μm2的呈條帶狀，平面非均質(zhì)性強(qiáng)。

8口井油層組100余塊樣品巖石薄片鑒定資料分析，巖石類型主要為中細(xì)粒—細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖，碎屑顆粒分選中等、磨圓度中等。與特低滲、超低滲油藏相比，長(zhǎng)7致密油儲(chǔ)層可動(dòng)流體飽和度較低，僅為35.6%，可動(dòng)油飽和度則更低，大部分原油處于半束縛和完全束縛狀態(tài)。

2.頁(yè)巖油微觀原油分布類型

(1)殘余粒間孔中賦存的半束縛狀態(tài)原油

鄂爾多斯盆長(zhǎng)7頁(yè)巖油儲(chǔ)層在成巖壓實(shí)致密化過(guò)程中顯著特點(diǎn)是成巖壓實(shí)膠結(jié)作用強(qiáng)，原生粒間孔大部分被粘土礦物、濁沸石和碳酸鹽膠結(jié)，僅留非常有限的殘余粒間（表1、圖1）孔。通過(guò)背散射掃描電鏡成像（圖3a）和二次電子成像（圖1b）對(duì)比，可以看出孔隙和骨架礦物之間被大量的粘土礦物等充填，這些礦物具有高比表面、表面功和吸附性，原油大部分被吸附在這些部位，形成半束縛狀態(tài)的油膜，僅有少部分賦存在大孔道中的原油以可動(dòng)油形式存在（表1、圖1）。

圖1 安238-27井掃描電鏡與能譜打點(diǎn)殘余粒間孔中原油分布狀態(tài)

表1 安238-27井殘余粒間孔能譜打點(diǎn)元素含量分布表

續(xù)表

(2)粒內(nèi)溶蝕孔中賦存的半束縛狀態(tài)原油

鄂爾多斯盆長(zhǎng)7頁(yè)巖油儲(chǔ)層中長(zhǎng)石和濁沸石溶蝕孔發(fā)育，成為主要的儲(chǔ)集空間類型，原油賦存其中（圖2）。由于粒內(nèi)溶蝕孔空間大小一般在100nm～1000nm范圍內(nèi)，在單個(gè)溶蝕顆粒內(nèi)形成差異溶蝕，溶蝕孔定向排列。溶蝕顆粒周圍通常被綠泥石膜包裹，與外界連通性差。因此，粒內(nèi)孔中原油往往處于半束縛狀態(tài)（表2、圖2）。

圖2 安238-27井掃描電鏡與能譜打點(diǎn)粒內(nèi)溶蝕孔中原油分布狀態(tài)

表2 安238-27井粒內(nèi)溶蝕孔能譜打點(diǎn)元素含量分布表

(3)粘土礦物晶間孔中賦存的束縛油

通過(guò)對(duì)鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7頁(yè)巖油巖心大量的背散射掃描電鏡（圖3a）和二次電子成像（圖3b）觀察統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)層中粘土礦物含量高，一般在12%～15%，主要為自生高嶺石、綠泥石和伊利石（圖3），這些自生粘土礦物晶間孔大小一般在50nm～500nm之間，二次電子成像結(jié)合能譜打點(diǎn)分析，發(fā)現(xiàn)原油以束縛狀態(tài)賦存其中，晶間孔狹窄，連通性差，原油流動(dòng)性差，很難得到動(dòng)用（表3、圖3）。

表3 安238-27井高嶺石晶間孔能譜打點(diǎn)元素含量分布表

圖3 安238-27井掃描電鏡與能譜打點(diǎn)高嶺石晶間孔束縛狀態(tài)分布的原油

3.頁(yè)巖油原油賦存狀態(tài)及有效動(dòng)用對(duì)策討論

(1)不同賦存狀態(tài)的原油可動(dòng)用程度討論

鄂爾多斯盆地新安邊油田是長(zhǎng)慶油田頁(yè)巖油目前地層壓力保持水平低（定向井59.2%，水平井34.1%），定向井單井產(chǎn)量0.5t/d，水平井1.5t/d，含水率在45%～65%，其中40%井投產(chǎn)半年含水突升，注水開(kāi)發(fā)適應(yīng)性差。分析原因主要是殘余粒間孔中可動(dòng)油占比較少，殘余粒間孔和粒內(nèi)溶蝕孔中處于半束縛狀態(tài)的原油占比高，很難通過(guò)注水開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)大部分原油。表現(xiàn)在相滲曲線特征上，油水兩相共滲區(qū)僅24.3%（33.1%～57.4%），共滲區(qū)范圍窄（圖4），殘余油飽和度達(dá)到42.6%，理論采收率低。基質(zhì)油相相對(duì)滲透率快速下降，殘余油時(shí)水相相對(duì)滲透率較低，理論水驅(qū)效果差。這與目前水介質(zhì)開(kāi)發(fā)效果差的現(xiàn)狀基本一致。

圖4 安83區(qū)長(zhǎng)72相滲曲線

(2)頁(yè)巖油有效動(dòng)用對(duì)策討論

雖然頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)難度大，但是儲(chǔ)量巨大，是目前中國(guó)頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)的主戰(zhàn)場(chǎng)，探索不同的開(kāi)發(fā)方式，提高有效動(dòng)用程度迫在眉睫。氣體能進(jìn)入1000nm以下的原油主要賦存空間，因此選擇不同類型氣介質(zhì)開(kāi)發(fā)是今后開(kāi)發(fā)方式發(fā)展的主要方向。鑒于長(zhǎng)7頁(yè)巖油礦化度普遍在40000ppm以上，鈣鎂離子含量一般超過(guò)2000ppm，CO2結(jié)垢、在地層水中的溶解以及在巖石表面吸附普遍高于其他類型的油藏，應(yīng)慎重考慮CO2驅(qū)。減氧空氣和甲烷氣屬于惰性氣體，也不容易與水和油混相，容易進(jìn)入納米尺度的孔隙中，補(bǔ)充能量，驅(qū)替原油，是今后探索該地區(qū)頁(yè)巖油有效動(dòng)用的一個(gè)重要方向。

4.結(jié)論

（1）頁(yè)巖中微觀原油賦存主要有3種類型：殘余粒間孔中處于半束縛狀態(tài)的原油、粒內(nèi)溶蝕孔中賦存的半束縛狀態(tài)原油和粘土礦物晶間孔中賦存的束縛油。

（2）由于吼道狹窄，儲(chǔ)集空間一般在1000nm以下，大量的骨架顆粒被粘土礦物包裹著，孔喉連通性差，原油大部分處于半束縛狀態(tài)和束縛狀態(tài)。

（3）從鄂爾多斯盆地新安邊油田10余年開(kāi)發(fā)試驗(yàn)探索過(guò)程看，水介質(zhì)動(dòng)用程度低，開(kāi)發(fā)效果不理想，CO2、減氧空氣和甲烷氣是今后探索該地區(qū)頁(yè)巖油有效動(dòng)用的一個(gè)重要方向。