周長油區頁巖油有利區預測

馬榮，張明明，沙芬(延長油田股份有限公司吳起采油廠，陜西 延安 717600)

0 引言

目前鄂爾多斯盆地長7頁巖油已成為全區非常規油氣勘探的主要目標。與位于湖盆中心的隴東頁巖油不同，周長油區離湖盆中心較遠，因此關于頁巖油的生成、運移和聚集的研究對于該區增儲上產起著至關重要的作用。只有通過對烴源巖的分布、成藏模式和富集機理的認識，明確有利區的分布，進行“甜點”預測，結合地質—工程—壓裂一體化，達到產能建設的目的[1]。

周長油區位于吳起縣東北部周灣鎮，在周長油區東西兩側，長慶油田已發現靖安油田和姬塬油田，靖安油田和姬塬油田是目前長慶油田主要產油區。2015年長慶油田在新安邊地區長7地層提交1億噸致密油探明地質儲量，而緊挨新安邊油田的周長油區部署探井30口，在長7地層試油僅4口井獲得工業油流，3口井獲少量油流。

周長油區面積約325 km2，探明含油面積僅29 km2，主力油層為侏羅系延安組延9、延10油層、三疊系延長組長2、長7和長9共計5個層位。當前下組合長7油藏研究和落實程度低，地質特征、沉積規律和油藏分布規律不清，由于前期對該地區一些基礎地質工作的研究不夠深入，油氣有利富集區認識不清，使開發的難度和風險不斷增大，勘探開發進入瓶頸期。鑒于此，需要從地質角度出發，結合沉積特征和砂體展布來對周長油區長7頁巖油有利區進行預測，指導下一步的勘探開發工作。

1 地質概況

周長油區構造上屬于鄂爾多斯盆地最為寬廣的伊陜斜坡中段，在延長期盆地發育的鼎盛階段，經歷了兩次大的湖侵，使得盆地在姬塬、華池、合水一線沉積了巨厚的深湖相暗色泥巖，最終成為鄂爾多斯盆地油源的基礎[2]。

周長油區受東北部志靖三角洲沉積體系的影響，沉積了一套三角洲相的砂體，是延長組油氣的重要儲集層，而三角洲前緣湖間灣泥巖成為其下伏延長組砂巖油氣聚集的蓋層，是本區形成大型三角洲前積復合砂體巖性油藏基礎。

而長7沉積期作為最大湖泛期，經歷了湖進湖退的沉積轉換過程，湖進期沉積了一套廣覆式分布的富含有機質的暗色泥巖和黑色頁巖，成為分布面積廣、厚度大的優質烴源巖，而湖退期沉積了緊鄰烴源巖的以細砂巖、粉細砂巖以及砂泥巖互層為主的多套砂巖儲層，具有“近水樓臺”的先天優勢。

2 頁巖油勘探發現

2010年—2014年為周長油區的勘探發現階段，完鉆資源井53口，基本覆蓋全區范圍，發現延長組長2、長7、長9油層組和延安組延9、延10油層組。其中周長10-7-1井投產長7層初期日產液4.9 m3/d，日產油4.3 t/d，含水12%，拉開周長油區長7頁巖油勘探的序幕。期間長7段試油4口，獲少量油流3口，證實了該區儲量的同時，也受制于開發方式，未能進一步突破；2015年—2016年先后鉆投生產井40口，采用常規壓裂和補能壓裂兩種方式投產，效果較差。

2017—2021年按照“定向井控制，水平井開發”的思路先后部署水平井5口，嘗試雙封單卡、水力噴射等投產方式，其中周平7井采用橋塞聯作體積壓裂方式投產初期日產達到20 t，實現了周長油區長7頁巖油開發的重大突破。

長7油層組是延長組最重要的烴源巖發育層位，而位于長7油層中的儲層具有良好的成藏地質條件。但是周長油區目前主要存在兩方面問題，制約著長7油層的開發。一方面對長7油層組研究僅涉及烴源巖，而其他方面研究程度較低，很多基礎地質問題有待解決；另一方面受制于開發方式，傳統的常規壓裂和定向井不能滿足頁巖油開發的需求[3]。

3 頁巖油有利區預測

周長區接近烴源巖的沉積中心，三疊系及侏羅系油層組的油源主要來自延長組長7油層組，烴源巖厚度較大，本區長7油層組烴源巖厚度10～20 m，無論是有機質豐度、有機質類型，還是有機質成熟度及生油能力，都具備較好的油源條件。

通過對周長油區長7油層組鉆井巖心的詳細觀察，發現長7油層組中發育底沖刷、同生變形以及各種層理構造等。由于快速沉積而產生的滑塌變形構造和包卷層理構造，具較好的沉積環境指向意義，其是識別水下滑坡的典型標志。但在周長油區長7油層組中生物化石相對較為稀少，偶爾可見到植物莖、葉碎片化石和脊椎動物骨骼化石。薄片鑒定可確定為魚刺化石。從總體上看，長7段古生物化石雖然較少，但已有的標志主要反映其覆水較深的淺湖～半深湖沉積環境特征。

通過綜合分析周長油區延長組長7油層組的巖石顏色、粒度及沉積構造等特征分析，研究區長7油層主要處于三角洲前緣沉積環境，部分區域位于淺湖沉積環境。其巖性為灰黑色泥和粉砂質泥，處于浪基面以下水動力較弱的沉積環境，具塊狀層理及水平層理。

周長區延長組取心井段保存的沉積構造為研究沉積相提供了重要依據。泥巖中的塊狀層理代表著安靜的沉積水動力環境或受到生物擾動而使原有層理不明顯；而砂巖中的塊狀層理則代表連續、迅速、穩定的沉積過程，在周長區水下分流河道微相中可見[4]。

由此判定周長油區在長7沉積期屬于三角洲內前緣亞相，沉積微相以水下分流河道和水下分流間灣為主。其中灰色細粒砂巖是本區的水下分流河道的主要巖性，厚度一般約為5～10 m，但砂體橫向變化快；而水下分流間灣是一個低能量的湖灣地區，位于水下分流河道之間。其沉積物通常是洪泛期溢出水道的細粒懸浮物質為主，發育蟲孔及生物攪動構造。主要巖性為黑灰色泥巖及粉砂巖，常發育波狀層理或水平層理。周長區延長組沉積構造如圖1所示。

圖1 周長區延長組沉積構造圖

據此根據巖性和測井曲線進行沉積微相的平面變化研究周長油區物源沉積北東-南西向。沉積主要發育水下分流淺河道、水下分流邊灘亞相，水下分流間灣成零星點狀分布。研究區內發育多條水下分流河道砂體。自東而西水下分流主河道分別位于10-3-1井、周 長52-53井、周 長122井、周 長9 1井一線,其他地區同時還分布一部分水下分流淺河道（如圖2所 示）。

圖2 周長油區沉積微相展布圖

周長區延長組沉積物源主要來自東北方向，在長7沉積時期發育的三角洲前緣沉積體系，使得水下分流河道砂體的不斷遷移、擺動形成多期水下分流河道砂體的疊加，為油氣富集提供了有利儲集空間。同時多期河道疊加，也使得水下分流間灣等以泥巖、泥質粉砂巖或粉砂質泥巖等非儲層沉積較為發育。這些沉積在河道側翼或河道上部對水下分流河道砂巖儲層的油氣，起到一定的遮擋和封堵作用，這種泥巖類遮擋可以有效保護油氣層，防止逸散,但也使得儲層連續性較差,為勘探開發帶來困難印。

根據國內外學者的研究，一般來說將長7油層劃分為三個亞油組，即長71、長72、長73,其中長73提供了優質燒源巖,是頁巖油成藏的來源，在成熟排燒過程中，產生異常高壓,促使生成的油氣進行簡單的初次運移，進入長71、長72地層中，兩個亞油組發育的致密砂巖層，成為頁巖油氣藏的主要儲集空間。周長油區長72期是該區長7沉積期主要的儲集層系,主要發育北部及東北部方向的沉積體系。周長區內發育3條水下分流河道，北部兩條水下分流河道和東北部水下分流河道交匯，在與北部水下分流河道交匯,水下分流河道發育規模大，分流間灣微相呈零星狀分布。長72期主要發育兩支北部及1支東北部方向的砂體，砂體呈條片狀展布，透鏡狀砂體零星分布。北部、東北部及西南部砂體發育，砂體厚度＞30 m,一般砂體厚度在1 5～3 0 m之間（如圖3所示）。

圖3 周長地區長72砂體有利區預測圖

4 頁巖油資源潛力

頁巖油資源潛力評價主要通過有利的涇源巖、儲集條件、圈閉和成藏組合等方面,再結合鉆完井施工,達到“地質工程一體化”的目標,是當前國內比較流行的做法。

從燃源巖方面來說，縱向上長7段為最有利的生油層，三疊系及侏羅系油層組的油源主要來自延長組長7油層組，周長區接近燃源巖的沉積中心，燒源巖厚度較大,本區長7油層組燒源巖厚度1 0-2 0 m,無論是有機質豐度、有機質類型，還是有機質成熟度及生油能力，都具備較好的油源條件向。

從儲集條件來說，周長區延長組沉積物源主要來自東北部和北部方向，長7沉積時期，發育三角洲前緣沉積體系。水下分流河道砂體的不斷遷移、擺動形成多期水下分流河道砂體的疊加，為油氣富集提供了有利儲集空間。

從圈閉及成藏組合來說，長7油層組屬三角洲前緣沉積，發育水下分流河道、水下分流間灣相沉積,而與本區的構造無關，主要受沉積、巖性、物性控制，形成周長區下生上儲型生儲蓋組合巖性油藏，沉積相和成巖作用對油氣成藏起主導控制作用。周長區延長組成熟的烴源巖為油藏形成提供豐富物質基礎，三角洲前緣為油氣富集提供良好的儲油空間，疊置連片的砂層及微裂隙為油氣運移提供有利通道，這些要素共同作用決定了周長油區延長組長7儲層具備很好的區域成藏條件。

工程方面，根據勘探開發過程和國內外調研情況看，采用“長水平段水平井+大規模體積壓裂”是頁巖油開發的有效手段，因此在周平7井成功開發的基礎上，通過開展系統的地質、工程雙甜點主控因素研究，進而明確甜點特征和規律，進而在周長油區部署水平井開發產能，是釋放周長油區長7頁巖油資源潛力的主要手段。長7油層周平7井射孔位置如圖4所示。

圖4 長7油層周平7井射孔位置圖

根據相對測井原理，通過伽馬、縱波交匯識別地質甜點，通過橫縱波比估算楊氏模量和泊松比來識別工程甜點。周平7井鉆遇長72層，全區整體表現為砂泥巖互層段，射孔方式上周平7井采用儲層均一射孔的方式，沒有準確選擇儲層的位置，第一、四段存在一定的改造空間；在周平7井壓裂過程中，對第1～4段共4段進行了微地震井中監測，監測結果表明：(1)根據玫瑰圖顯示，裂縫走向集中在北偏東62°左右，右圖為同一地區直井壓裂效果對比，裂縫走向為北偏東65°，說明該地區主應力方向在北偏東60°左右；(2)周平7井共監測4段，各段裂縫規模差異不大，儲層改造體積(SRV)共計1 597.5萬立方米，相對較??；(3)第一段與第二段、第三段與第四段間還有較大的空隙，該井采用速鉆橋塞+體積壓裂，每段4簇，平均簇間距25 m，段間距70 m，選層選段時過于保守，段間、簇間仍有改造的潛力[7]。

通過周平7井的開發，認為周長油區長7油層具有較大的開發潛力，應加強沉積相、砂體展布、油藏特征等方面的研究，明確頁巖油藏分布，在低井控區，加強儲量復算和含油面積落實方面的工作，進而為今后水平井開發奠定基礎。在開發方式方面，強化地質、工程雙甜點的研究，開展立體化壓裂改造試驗，對解釋的優質儲層應該進行密集射孔，同時盡可能大的壓裂改造，在工作制度上合理控制壓力的變化，應該盡可能地利用地層的天然能量充分開采儲層，同時開展壓裂—吞吐—洗油—滲吸置換方面的研究。

5 結語

(1)周長油區長7段頁巖油規模富集成藏，是今后一段時期內該區增儲上產的主要潛力層；(2)長7期以水下分流河道微相為主，緊鄰優質烴源巖，具備一定的資源潛力，頁巖油有利區集中在河道砂體中；(3)長7頁巖油以水平井開發，在識別地質、工程雙甜點的基礎上采用大規模的體積壓裂模式，是今后該區頁巖油高效開發的有效手段。