苏北盆地阜二段陆相页岩油气勘探潜力分析

刘世丽，段宏亮，章 亚，王红伟，高 俊

苏北盆地阜二段陆相页岩油气勘探潜力分析

刘世丽，段宏亮，章 亚，王红伟，高 俊

（中国石油化工股份有限公司江苏油田分公司地质科学研究院，江苏扬州 225012）

苏北盆地古近系为陆相泥页岩沉积，纵向上主要发育阜二段、阜四段两套富有机质泥页岩，其中阜二段泥页岩厚度大，有机质丰度高、类型以Ⅰ-Ⅱ1型为主，主要处于成熟演化阶段；各类微孔隙、微裂缝发育，形成的网状储集体系为油气的赋存与流动提供了空间，具备形成页岩油气的物质基础和储集条件；无机矿物中脆性矿物含量较高，黏土矿物含量较低，利于页岩油的开采；多口井见到油气显示，部分井试获工业油流，展示苏北盆地页岩油具有较大的勘探潜力。

苏北盆地；泥页岩；有机质丰度；脆性矿物；储集条件；含油气性

近年来，页岩油在北美海相地层已获成功商业开采[1-2]，是一种重要的非常规油气资源。中国东部主要含油气盆地的泥页岩以陆相沉积为主，已钻井在陆相页岩中也见到了大量的油气显示，部分井获得工业油流，表明陆相泥页岩具有形成页岩油气的良好勘探前景。中国东部的苏北盆地古近系陆相泥页岩中也已发现油气，笔者在岩心观察的基础上，利用大量测试、测录井资料，对苏北盆地泥页岩的生烃条件、储集条件及含油气性等进行分析，探讨了苏北盆地页岩油气的形成条件。

1 区域地质概况

苏北盆地属于苏北—南黄海盆地的陆上部分，盆地西北部以鲁苏隆起为界，北部以滨海隆起为界，东临黄海，西南缘为张八岭古隆起，南以苏南隆起为界，面积约35 900 km2。纵向上主要发育阜四段（E1f4）、阜二段（E1f2）两套富含有机质的泥页岩[3]，其中阜二段生烃层厚度较大，页岩发育。目前数十口井在阜二段泥页岩层系中见油气显示，数口井试油获工业油流，具备形成页岩油气的有利条件，是苏北盆地页岩油气勘探的重要层系。

2 页岩油气形成条件

图1 苏北盆地阜二段地层柱状图

图2 苏北盆地阜二段有机碳含量直方图

2.1页岩分布特征

阜二段总的环境是湖相沉积，除金湖凹陷西斜坡下部为砂岩外，整体为一套富含有机质的暗色泥页岩，在各凹陷均有分布，从深凹向低凸起厚度逐渐减薄，直至尖灭。其中高邮凹陷厚度最大，深凹带厚度可超过350 m，其它地区在100 ～ 200 m之间。岩心观察表明阜二段顶部（俗称“泥脖子”段，厚10 ～ 30 m）主要为灰黑色块状泥岩，岩心破碎，页岩或纹层状层理不发育，其下各段多为含灰或灰质泥岩，页岩相对较发育，依据岩性和电性特征，纵向上进一步划分为五个页岩段（图1）。

2.2页岩地球化学特征

2.2.1 有机质丰度

对湖相烃源岩而言，有机碳含量是衡量烃源岩中有机质丰度的一个最基本、也是最可靠的重要参数，其含量的大小决定了烃源岩中生烃物质基础的丰富程度。苏北盆地阜二段泥页岩有机碳的质量分数大多集中在1.0% ～ 2.0%范围内，局部地区达到2.0%以上。横向上各凹陷之间也存在差异一定的差异，其中盐城凹陷泥页岩TOC整体较高，普遍大于2%，其它各凹陷泥页岩各层段TOC含量略有差异。纵向上各页岩段TOC差异较大，变化规律一致，以阜二段页1、页2两个页岩段TOC的质量分数最高，普遍在2%上（图2），表明这两个页岩层段具有更高的生烃潜力。

苏北盆地阜二段泥页岩氯仿沥青“A”的质量分数多介于0.1%～0.3%（图3），各凹陷不同页岩段沥青“A”的含量不同：高邮和金湖凹陷的阜二段页1、页2、页3含量较高，海安凹陷与高邮、金湖略有差异，以阜二段页5含量最高，盐城凹陷以阜二段页2、页3含量最高，表明各凹陷所含页岩油资源有所差异。

2.2.2 有机质类型

有机质类型反映生烃母质质量，不同的生烃母质类型具有不同的生成油气能力。由于苏北盆地各个凹陷泥页岩样品成熟度总体不高，采用以热解的降解率为主，结合氢指数和镜下鉴定结果综合分析其有机质类型（表1），从表中可以看出，阜二段泥页岩以Ⅰ型和Ⅱ型为主。横向上，自西向东Ⅰ-Ⅱ1类型干酪根比例增大，即东部海安和盐城凹陷泥页岩有机质类型好于西部高邮和金湖凹陷，与有机质丰度变化相似。

2.2.3 有机质成熟度

阜二段除高邮凹陷深凹带Ro大于1.0%外；其它地区，包括高邮斜坡带、金湖、盐城、海安凹陷的深凹带和斜坡带泥页岩成熟度均小于1.0%，处于成熟阶段，主要以生油为主（图4）。

上述地球化学特征表明，苏北盆地阜二段泥页岩纵向非均质性明显，生烃条件以阜二段的页2、页3两个亚段最为有利，而横向非均质性在同一沉积相带内各凹陷并不明显。

3 页岩储集特征

图3 不同凹陷阜二段各页岩段氯仿沥青“A”平均值分布图

表1 苏北盆地各凹陷泥页岩有机质类型百分含量统计

3.1岩石学特征

苏北盆地阜二段页岩层矿物组成以黏土矿物、碳酸盐矿物和石英为主，其次为方沸石和长石，少量黄铁矿和微量石膏（表2）。总体来看，苏北盆地阜二段5套页岩脆性矿物质量分数均大于50%，黏土矿物普遍小于35%（图5），压裂改造条件均很好。

3.2储集空间

岩心观察、薄片鉴定及扫描电镜分析表明阜二段泥页岩的储集空间包括微孔隙和微裂缝两种类型。

（1）微孔隙

图4 苏北盆地阜二段Ro等值线图

表2 苏北盆地阜二段页岩层全岩组成分析%

图5 阜二段各凹陷各层段脆性矿物分布直方图

氩离子抛光和高分辨率扫描电镜观察表明，阜二段泥页岩中纳米级孔隙广泛发育，类型丰富，常见的有晶间孔、有机微孔、粒间孔和溶蚀孔等（图6），纳米级有机孔孔径一般小于1 μm；晶间孔主要以黏土矿物晶间孔和黄铁矿晶间孔为主，孔径普遍小于1 μm，溶蚀孔孔径相对大些，普遍大于1 μm。这些微孔隙可以作为油气的储集空间，目前胜利油田利用环境扫面电镜在牛页1、樊页1、罗69井沙三下页岩碳酸盐岩晶间微孔隙、黄铁矿晶间微孔隙、石英晶间微孔隙中发现原油，证实陆相页岩微孔隙具备储集油气的能力。

（2）微裂缝

微裂缝既是流体运移的主要通道，也是主要的油气储集空间。裂缝主要包括构造缝、诱导缝和成岩缝三种。诱导缝在岩心和薄片中大量可见，不规则且未被充填，为岩心采集后期应力释放或干湿条件变化收缩或膨胀而成，无储集油气意义。成岩缝为泥页岩成岩过程中，由上覆地层压力和岩层失水收缩、干裂、重结晶等作用形成的裂缝，通常表现为沿层理方向的层理缝，平行发育，是较好的储集空间。构造缝是在构造应力作用下，岩石超过其弹性限度后破裂而成，往往成组分布，产状与构造应力有关，多切割页岩层理[4]。苏北盆地阜二段页岩中常发育直立缝、高角度缝，另有少量低角度缝。这些构造缝往往被方解石、方沸石或泥质充填，为油气的主要储集空间[5]。裂缝发育处多见油气显示（图7）和气测异常，因此构造缝为油气的主要储集空间。

3.3储集物性

由于泥页岩样品易碎，难以获取完整的或者规则的岩心柱样，因此，实验测得的物性数据较少。通过少数样品测得的物性数据可以看出，阜二段实测孔隙度最小0.52%，最大21.8%，平均5.4%；渗透率最小小于0.001×10-3μm2，最大1.29×10-3μm2，平均0.21×10-3μm2（表3），页岩物性与储集特征反映区内泥页岩虽然致密，但仍有微孔隙发育。

图6 苏北盆地阜二段页岩微孔隙类型

图7 苏北盆地阜二段裂缝油显示

表3 苏北盆地阜二段泥页岩物性

4 含油气性

苏北盆地阜二段泥页岩油气显示最为丰富，全区共有83口井在该层系见显示，显示以自生自储页岩油为主，另部分井段见有气测异常。油气显示纵向上主要分布于阜二段页2、页3、页4三个亚段（图8）；平面上主要分布于高邮、金湖、盐城等各凹陷的深凹带及内坡带。2012年在高邮凹陷钻探的许X38井在阜二段页1、页2亚段见到两层气测异常，气测全烃最高峰值达99.9%，该段常规试油获日产油14.4 m3，展示了页岩油在苏北盆地较好的勘探前景。

图8 苏北盆地阜二段各段油气显示分布直方图

5 页岩油勘探有利区预测

依据泥页岩厚度（＞30 m）、有机碳质量分数（＞1%）、有机质成熟度（Ro＞0.7%），脆性矿物质量分数（＞45%）、油气显示等条件，对苏北盆地阜二段泥页岩层系的有利区进行预测。平面上，金湖凹陷、高邮凹陷和盐城凹陷的深凹带及内坡带，以及海安凹陷深凹带为阜二段页岩油勘探的有利区，面积达6 410 km2。纵向上以阜二段页1、页2两个亚段最有利，页3亚段次之（表4）。

表4 苏北盆地泥页岩层综合评价

6 结论

（1）苏北盆地阜二段泥页岩厚度大，有机质丰度高、类型好，主要处于成熟演化阶段，具备形成页岩油的物质基础；无机矿物中脆性矿物含量较高，黏土矿物含量较低，利于页岩油的开采；多口井见到油气显示，部分井试获工业油流，表明苏北盆地具有较大的页岩油勘探潜力。

（2）苏北盆地各凹陷的深凹带及内坡带为阜二段泥页岩勘探有利区，纵向上以阜二段页1、页2两个亚段最有利，页3亚段次之。

[1] Curtis J B. Fractured shale-gas systems[J]. AAPG Bulletin, 2002, 86(11): 1921-1938.

[2] Ronald J H, Daniel M J, John Zumberge, et al. Oil and gas geochemistry and petroleum systems of the Fort Worth Basin[J]. AAPG Bulletin，2007, 91(4): 445-473.

[3] 宋宁，侯建国，王文军．利用测井技术评价苏北盆地生油岩[J].海洋石油，2001（1）：8-13．

[4] 张善文，张林晔，李政，等．济阳坳陷古近系页岩油气形成条件[J]．油气地质与采收率，2012，19（6）：1-5．

[5] 张林晔，蒋有录，刘华，等．东营凹陷油源特征分析[J]．石油勘探与开发，2003，30（6）：61-65．

Analysis of Oil and Gas Exploration Potential in F2 Member Continental Shale of Subei Basin

LIU Sili, DUAN Hongliang, ZHANG Ya, WANG Hongwei, GAO Jun
（Jiangsu Oilfield Branch Company of SINOPEC,Yangzhou Jiangsu225012,China）

The Paleogene in Subei Basin are continental shale depositions, with two sets of organic rich shale E1f2, E1f4 well developed, of which E1f2 shale is great in thickness, high in organic matter abundance, and the organic matters are dominated by type I-Ⅱ1, mainly at mature stage of evolution. Many kinds of micro pores and micro cracks are well developed, forming network storage system for oil and gas formation in the spaces, provided with the material foundation for formation of shale oil and gas and reservoir conditions. The content of brittle mineral inorganic mineral is high, and the clay mineral contents is low, which is favorable for shale oil extraction. Oil and gas shows have been seen in many wells, and commercial oil flows have been obtained in production test in part of wells, indicating that the oil shale in the Subei Basin has great exploration potential.

The Subei Basin; mud shale; organic matter abundance; brittle mineral; reservoir conditions; oil and gas bearing characteristics

TE132.2

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2014.03.027

1008-2336（2014）03-0027-07

江苏油田重大专项“江苏探区非常规油气基础地质及富集规律研究“（JS12039）。

2013-10-18；改回日期：2013-12-09

刘世丽，女，高级工程师，1997年毕业于西南石油大学石油与天然气勘查专业，主要从事石油地质综合研究工作。

E-mail：liusl.jsyt@sinopec.com。