141 / 2023-07-14 09:48:13

富有机质页岩残留烃组分控制因素——以鄂尔多斯盆地长73亚段为例

三叠系延长组7段作为鄂尔多斯盆地页岩油勘探重点层段，自下而上依次包括长7₃、长7₂和长7₁亚段。针对长7_1-2亚段页岩油勘探，2019－2021年长庆油田累计提交页岩油探明储量10.52亿吨，2021年庆城油田页岩油产量达到131万吨，率先建成了中国第一个百万吨整装页岩油开发区。与长7_1-2亚段的砂岩夹层相比，长7₃亚段粒度更细，有机质丰度更高，非均质性更强。2021年3月，针对鄂尔多斯盆地湖盆中部地区的长7₃亚段的泥页岩层系实施LY1H风险探井试油获得116.8 t/d的高产油流，试采期平均原油产量达15.8 t/d，实现了页岩油新类型和新层系的重大勘探突破（付金华等，2022）。受页岩特殊物质组成和复杂孔喉结构影响，页岩油赋存状态及组分信息目前尚未完全明确。已有的研究普遍认为：经常规取心获取的泥页岩样品，受温压降低的影响，轻质组分已经大量散失。但是对于富有机质，尤其是极富有机质的长7₃亚段页岩是否也遵循这一规律，目前尚未得知。明确残留烃组分及其影响因素是揭示页岩油原始组分的基础。

基于此，选取鄂尔多斯盆地中部X6井长7₃亚段页岩岩心（常规取心），岩性以黑色页岩为主。通过开展储层物质组分、基础地化、孔隙结构、残留烃组分等分析，明确富有机质页岩残留烃组分及其影响因素，以期指导后期页岩油勘探开发。不同于国内其它陆相页岩油发育层段，长7₃亚段“高黏土+高有机质”组合特征明显，有机质丰度分布在5 %－21 %，平均为10 %，黏土矿物含量分布在17.6 %－72.7 %，平均为50.1 %。成熟度R_o范围0.75%－0.90%，热解S₁分布在2.0 %－6.2 %，平均为3.5 %。扫描电镜下偶见粒间孔、晶间孔、溶蚀孔及有机质收缩缝，孔隙不发育，面孔率低，孔隙以纳米孔为主，直径分布在10－100nm区间，三维非均质性强，孔喉连通性差。残留烃主要赋存于大于10nm孔隙内。残留烃组分受控于有机质丰度、矿物组分及孔隙发育程度。具体表现为：

（1）低黏土、低有机质样品：长英质矿物占比高，属硅质页岩。孔隙发育，以残余粒间孔为主。未洗油样品镜下有机质/黏土矿物边缘见油膜，主要呈吸附态附着于有机质/黏土矿物表面。残留烃组分碳数分布在C₁₂－C₃₀之间，主峰碳数为C₁₆－C₂₀，轻烃已大量散失。

（2）高有机质、低黏土样品：属混合质页岩。扫描电镜、氮气吸附及高压压汞均表明孔隙不发育。残留烃组分碳数＜C₂₈，主峰碳数为C₁₁－C₁₂，滞留烃中含有轻质烃（吸附气）。

（3）高有机质、高黏土样品：属泥质页岩。孔隙最不发育，残留烃组分碳数＜C₂₆，滞留烃中含有大量轻质烃组分（吸附气）。

研究结果进一步说明对于富有机质页岩仅用热解S₁参数表征原油赋存状态存在明显不足，即S₁不全部为游离态。高有机质及高黏土含量是造成研究层段页岩样品中含有大量吸附气的直接原因。硅质页岩热解温度＜200℃蒸发的烃类为游离态原油，混合质页岩游离态含量很少，泥质页岩中基本无游离态原油。泥页岩有机质丰度、储层矿物组分及孔隙发育程度三者共同控制不同赋存状态页岩油含量及组分。有机质丰度越高、黏土矿物占比大（＞50%）及孔隙越不发育，热解S₁组分中吸附态烃类占比就越大。富硅、低黏土和低TOC发育层段是研究区页岩油后期勘探的重点目标。