准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组页岩储层润湿性及其主控因素

郑国伟，高之业，黄立良，姜振学，何文军，常佳琦，段龙飞，魏维航，王志伟

［1.中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249；2.中国石油大学（北京）非常规油气科学技术研究院，北京 102249；3.中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院，新疆 克拉玛依 834000］

北美页岩油的成功勘探开发，引起了国内外学者的广泛关注［1-3］。中国页岩油资源非常丰富，广泛分布在准噶尔盆地二叠系、鄂尔多斯盆地三叠系、江汉盆地古近系、松辽盆地白垩系以及渤海湾盆地［4-9］，具有很大的勘探开发潜力［10］。准噶尔盆地二叠系风城组具有典型的页岩油成藏特征，是当前中国页岩油勘探的重要层段之一［11-13］。前人对风城组研究发现，风城组发育于特殊的碱湖沉积环境，是全球最古老的碱湖烃源岩，具有全层系含油、准连续分布的成藏特征［14-18］。

储层润湿性是指地层流体中的某种流体在岩石表面扩展或者粘附的趋势［19］，它控制着毛细管力、相对渗透率，对油、气、水在岩石孔隙中的微观分布及成藏过程有着重要的影响［20-23］。目前，页岩润湿性主要从表征方法改进、润湿性定性和定量评价，以及润湿性影响因素这3方面来研究［23-25］。页岩储层润湿性可通过接触角法、自发渗吸法、核磁共振法等方法测定，不同方法原理不同，应用效果各异［26-29］。其中，接触角法一直是页岩储层润湿性研究中常用的方法［30-32］。与其他方法相比，接触角法快速便捷，且可以测量页岩样品不同区域的润湿性特征［31］。刘向君等［23］对川南龙马溪组页岩研究认为，页岩表面具有混合润湿性，即“斑状”润湿，主要与岩石组分的非均质性和复杂微纳米孔隙系统有关［26］。Gao和Hu［32］对巴奈特（Barnett）页岩润湿性的研究同样认为页岩中亲油有机质和亲水无机矿物导致其具有“斑状”润湿性。前人研究表明影响页岩储层润湿性的因素主要包括矿物组分、有机质含量和孔隙结构，而其他因素，如地层水性质、温度和压力等也会在一定程度上影响润湿性［33-37］，页岩储层润湿性不是受单一因素控制，而是多因素共同控制的结果。玛湖凹陷风城组页岩沉积相变特别快，发育多种沉积微构造，包括水平层理、包卷构造、压坠构造、云质团块和微裂缝等［38］，特别是云质团块、裂缝和纹层较为发育，影响页岩储层孔隙连通性，进而导致页岩储层润湿性特征复杂、页岩油赋存空间和运移通道不清。然而，目前针对玛湖凹陷二叠系风城组页岩储层润湿性及其控制因素的研究较为薄弱，制约了对玛湖凹陷风城组页岩油赋存机理和富集规律的深入认识，亟需开展相关研究。

本文以准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组页岩为研究对象，通过开展总有机碳含量（TOC）、岩石热解和X射线衍射实验明确页岩有机地化和矿物组成特征，通过接触角和自发渗吸实验定量评价页岩储层润湿性，结合N2吸附、高压压汞及微米CT定量表征孔隙结构特征，最终明确TOC、矿物组分和孔隙结构对页岩储层润湿性的影响。

1 地质概况

准噶尔盆地是典型的大型叠合含油气盆地，玛湖凹陷是准噶尔盆地中央坳陷的次一级负向构造单元［14，39-40］。西侧与乌夏断裂带以及克百断裂带相邻，东南侧与夏盐凸起毗邻，东北侧为石英滩凸起和英西凹陷（图1）。玛湖凹陷是准噶尔盆地油气富集程度最高的生烃凹陷［14，41］，是目前勘探的重点区域之一［17］。玛湖凹陷自下而上发育的地层有石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、古近系、新近系和第四系，主力烃源岩为二叠系风城组，其次为乌尔禾组和佳木河组烃源岩［41-42］。玛湖凹陷X井风城组自下而上可划分为风城组一段（风一段，P1f1）、风二段（P1f2）、风三段（P1f3）：风一段主要为白云质泥岩、白云质粉砂岩、泥质白云岩及凝灰岩等细粒混积岩，总厚度为200～450 m；风二段为泥质白云岩等混积岩夹碱矿层，总厚度为250～650 m；风三段主要为泥质白云岩、白云质泥岩等混积岩，总厚度为150～550 m［17，42］（图2）。

图1 准噶尔盆地玛湖凹陷构造位置Fig.1 Map showing the tectonic location of the Mahu Sag，Junggar Basin

2 样品信息及实验方法

2.1 样品信息

本研究共选取玛湖凹陷X井二叠系风城组16块页岩样品（图2）。风城组整段均有取样，其中风一段取样2块，风二段取样12块，风三段取样2块。

图2 玛湖凹陷X井二叠系风城组综合柱状图Fig.2 The composite stratigraphic column of the Permian Fengcheng Formation in Well X，Mahu Sag

2.2 实验

2.2.1TOC、岩石热解和X射线衍射分析

TOC通过LECO CS230HC型碳硫分析仪测定。先将岩石碾磨成小于100目的粉末装入瓷坩埚并置于通风柜，用5 %的稀盐酸溶液去除无机碳后，在高温氧气流中燃烧，使总有机碳转化成为二氧化碳，最终由仪器检测并给出TOC（GB/T 19145—2003），为保证实验一致性，TOC、岩石热解和X射线衍射分析实验样品为同一块样（约50 g）磨碎之后混合部分。

热解参数由Rock Eval岩石热解仪测定。称取大约50～100 mg小于100目的样品并置于样品坩埚内，然后将坩埚放置在仪器中进行加热。裂解后的部分样品进入FID（氢火焰离子化）检测器并测定游离烃（S1）、热解烃（S2）及最高热解峰温（Tmax）等参数。

矿物组分通过MiniFlexⅡ型X射线衍射分析仪测定。对页岩粉末在温度为24℃、相对湿度为35%的条件下，依据SY/T 5163—1995和SY/T 5983—94等标准测定，最终根据单个矿物在X射线光谱上的峰面积，定量计算其含量。

2.2.2 高压压汞实验

高压压汞实验采用美国AutoPoreⅣ9500压汞仪。样品测试前在105℃下烘干至恒重，压汞实验包括加压进汞和减压退汞过程，最高实验压力200 MPa。测试执行中华人民共和国国家标准为GB/T 29172—2012和GB/T 29171—2012。实验中通过施加压力使得非润湿性汞注入样品内部裂缝和孔隙中，根据Washburn方程［43］计算出不同进汞压力相对应的孔喉直径，并根据不同压力进汞量得到页岩样品的孔喉分布和孔体积分布等参数。

2.2.3氮气吸附实验

氮气（N2）吸附实验采用Micromeritics ASAP仪器对粒径为60～80目的页岩颗粒样品展开分析，在低温（-196℃）、97.3～127.0 KPa压力条件下以高纯度的N2为吸附质，当分子动力学直径为0.364 nm的N2分子进入待测样品孔隙中会被吸附在孔隙表面，并发生微孔填充和毛细管凝聚现象，最后获得不同压力下样品 对N2的 吸 附 量，并 通 过BET（Brunauer‑Emmet‑Teller）多 分 子 层 吸 附 理 论 和BJH（Barrett‑Joyner‑Halenda）理论等获得页岩样品比表面积、孔径分布和孔体积等信息。

2.2.4 接触角测定

接触角实验采用光学接触角/界面张力仪JY-82C在室温条件下测定气-液-岩石体系接触角。此仪器配备有高精度镜头的高速相机，通过高速相机记录不同滴定液体在页岩表面的动态展布运动过程，最终通过系统软件实现对岩石接触角的计算。实验用水为去离子水，实验用油为正癸烷，去离子水和正癸烷的性质如表1所示。实验所用样品为边长1 cm的立方体页岩样品。每个页岩样品选取顶、底面分别平行和垂直于页岩层理方向的样品开展水、油接触角实验。

表1 玛湖凹陷X井页岩样品接触角实验相关流体物理性质Table 1 The physical properties of fluids used in contact angle experiment with shale sampled from Well X，Mahu Sag

2.2.5 自发渗吸实验

自发渗吸实验采用边长1 cm的立方体页岩样品，在所有的侧面（除了顶部和底部）涂上快速固化透明的环氧树脂。考虑到页岩样品的层理发育特征，在平行和垂直于页岩层理方向分别开展水、油自发渗吸实验。在进行自吸实验前，所有样品均在60℃烘箱中干燥48 h以上，以获得恒定的初始含水饱和度，同时又不会对页岩孔隙结构造成严重破坏［44］。Hu和Gao给出了详细的实验步骤和数据处理方法［28，45］。

2.2.6 微米CT实验

本次研究对完成自发渗吸实验后的样品FC5，FC8和FC11的页岩开展微米CT扫描精细表征孔隙结构，以更为直观地揭示孔隙结构对页岩自发渗吸行为的影响。

微米CT实验采用蔡司公司的ZEISS VersaXRM500型射线显微镜，分辨率为1 µm。微米CT实验通过扫描获得沿Z轴方向的2D平面成像（约1 024张），依次叠加构成一个3D立体数据体。最后用Avizo软件进行三维数据体重构与分析。具体实验过程分为4个步骤：①将样品切割为直径2.5 mm，高4.0 mm的柱样；②将样品固定在载物台上；③开启X射线源，X射线源被样品吸收衰减后被探测器检测；④仪器软件自动储存探测器接收到的信号，随着样品夹持器旋转，软件累计储存不同角度接收到的信号，直到夹持器旋转360°后结束扫描。

3 实验结果

3.1 风城组页岩有机地化特征

研究区页岩样品有机地化信息如表2所示，页岩样品的TOC介于0.11%～1.42%，平均为0.72%，表明研究区页岩样品为中等-好烃源岩。XRD全岩分析结果见图2，研究区页岩样品主要以石英、长石和碳酸盐矿物为主，其中石英含量在9.00%～58.70%，平均为31.65 %；长石含量在12.80 %～47.40 %，平均为30.33 %；碳酸盐岩含量在9.80 %～53.20 %，平均为27.80%；粘土矿物含量在0～6.30%，平均为1.40%。高长英质、低粘土说明风城组风化作用以物理风化为主，化学风化作用不明显；黄铁矿含量在0～12.50%，平均为7.90%，指示风城组页岩沉积环境主要为还原环境［46］。页岩岩相划分方案以“沉积构造+矿物组分”为基础、参照赵贤正等岩相划分方案［6］，结果如表2所示，其中纹层状、层状和块状是根据沉积构造厚度来划分的，将沉积构造厚度小于1 cm的定义为纹层状，沉积构造厚度介于1～10 cm的定义为层状，沉积构造厚度大于10 cm的定义为块状。

表2 玛湖凹陷X井页岩样品矿物组成和有机地化特征Table 2 Mineral compositions and organic geochemical characteristics of the Fengcheng Formation shale samples from Well X，Mahu Sag

3.2 接触角

玛湖凹陷风城组页岩水接触角测定结果如表3所示。在测定过程中发现，去离子水接触角均呈稳定的半球状，而正癸烷会在岩石表面瞬间铺展，测试结果均为0°。因页岩非均质性较强，所以每一块样品都在不同位置进行了3次实验，可以看出，常温下水接触角介于63.73°～113.00°，平均为83.28°，说明其具有一定的亲水性，但油接触角均为0°，说明其具有强亲油性。

表3 玛湖凹陷X井风城组页岩接触角测定结果Table 3 Measured water contact angles of the Fengcheng Formation shale samples from Well X，Mahu Sag

3.3 自发渗吸

对平行层理方向和垂直层理方向的页岩样品进行了水相和油相（正癸烷）自发渗吸实验，以评价其孔隙连通性和润湿性。图3展示了部分样品自发渗吸曲线，所有样品的自吸斜率见表4，结果显示：不同页岩样品自吸斜率差异明显，且同一样品顺层和穿层差异也较显著。如图3a所示，顺层渗吸水的斜率远大于穿层，但穿层渗吸油的斜率远大于顺层，说明顺层方向连通的孔隙更亲水，穿层方向连通的孔隙更亲油，水更易沿着顺层方向流动，而油更容易沿着穿层方向运移。再如图3d所示，顺层和穿层渗吸水的斜率都小于渗吸油的斜率，说明顺层和穿层亲油孔隙连通性均好于亲水孔隙连通性，且该样品润湿性为亲油性，顺层和穿层方向都有利于页岩油的运移。整体来看，玛湖凹陷风城组页岩孔隙连通性较好，且亲油孔隙连通性好于亲水孔隙连通性。

表4 玛湖凹陷X井风城组页岩不同流体自发渗吸实验结果Table 4 The spontaneous imbibition results of the Fengcheng Formation shale samples from Well X，Mahu Sag

图3 玛湖凹陷X井页岩样品累积渗吸量与时间关系Fig.3 Cumulative water imbibition vs.time for the shale samples from Well X，Mahu Sag

3.4 氮气吸附和高压压汞

N2吸附实验的最佳孔径表征范围为2～50 nm的中孔，而高压压汞实验为大于50 nm的宏孔，结合两者可以对页岩样品孔隙结构进行联合表征［47］。实验结果显示，玛湖凹陷风城组不同岩相页岩之间孔体积分布差异明显，其中含灰长英质页岩、长英质页岩和含长英云质页岩孔隙主要分布在2～50 nm，含云长英质页岩孔隙分布较均匀，各个孔径区间均有分布，粉砂岩孔径大于100 nm的孔隙占比较大。

3.5 微米CT

微米CT图像视域大小为500µm×500µm×500µm的立方体（图4）。样品FC8发育大量浅灰色团块（图4b，j），XRD结果显示，该样品碳酸盐矿物含量为31.8 %（其中白云石含量为29.5 %，方解石含量为2.3%），岩心上也观察到大量的团块，为云质团块；样品FC5发育沿层理方向的微裂缝，如图4e和f红色箭头所示；样品FC11矿物分布呈纹层状（图4h，i），为碳酸盐纹层。

采用最大球算法建立孔隙-喉道球棍模型，黄色球体为孔隙，红色柱体为喉道。样品FC8孔隙多为聚集团块状，对应为云质团块（图4j）；样品FC5发育微裂缝，存在大量连通的孔隙和喉道（图4k）。为了研究其内部裂缝的发育情况，采用连续切片对微裂缝进行了详细的观察，微裂缝宽度约为5～36 µm，长度约为165～500µm（图4m—o），与外表面观察到的微裂缝相比（图4e），裂缝可延伸至页岩内部。而样品FC11孔隙呈条带状分布（图4l）。

图4 玛湖凹陷X井二叠系风二段微米CT数字岩心图Fig.4 Micro‑CT digital core images of the second member of the Permian Fengcheng Formation in Well X，Mahu Sag

对页岩孔隙直径和孔隙配位数进行了定量统计，结果如图5所示。3块页岩样品中孔隙配位数为0的孔隙占比均大于50%，孔隙配位数为1的孔隙占比介于20%～30%（图5a—c）。不发育裂缝的样品FC8和FC11孔隙直径偏小，主要分布在5～20 µm（图5d，f）；发育裂缝的样品FC5孔隙直径偏大，主要分布在5～45µm，孔隙直径介于20～45µm的占比超过30%（图5e）。

图5 玛湖凹陷X井风城组页岩配位数和孔隙直径分布Fig.5 Histograms of coordination number and pore diameter of the Fengcheng Formation shale samples from Well X，Mahu Sag

4 讨论

4.1 风城组页岩储层润湿性特征

玛湖凹陷风城组页岩水接触角介于63.03°～113.00°，平均为83.28°，正癸烷接触角均为瞬间铺展，说明页岩表面既表现为弱亲水，又表现为亲油，且页岩表面亲油性明显好于亲水性，所以综合认为玛湖凹陷风城组页岩储层润湿性为偏向亲油的混合润湿。取3次水接触角测量平均值，分析认为不同岩相水润湿能力由强到弱依次为：长英质页岩>含灰长英质页岩>含云长英质页岩>含长英云质页岩>粉砂岩。

利用公式（1）表征页岩顺层方向的亲油性：

式中：Po为页岩顺层方向的亲油性，无量纲；P2为页岩顺层渗吸正癸烷的斜率，无量纲；P1为页岩顺层渗吸水的斜率，无量纲。Po值越大，顺层方向亲油性越强。

利用公式（2）表征页岩穿层方向的亲油性：

式中：To为页岩穿层方向的亲油性，无量纲；T2为页岩穿层渗吸正癸烷的斜率，无量纲；T1为页岩穿层渗吸水的斜率，无量纲。To值越大，穿层方向亲油性越强。

如图6所示，通过Po，To和水接触角的关系可以看出，To和水接触角具有一定的相关性，但Po和水接触角没有相关性，说明穿层方向自发渗吸实验和水接触角实验在表征页岩润湿性上具有一致性。

图6 玛湖凹陷X井风城组页岩To，Po与水接触角相关性Fig.6 Cross‑plots of TO and PO vs.water contact angle of the Fengcheng Formation shale samples from Well X，Mahu Sag

4.2 页岩润湿性主控因素

4.2.1 有机质丰度和矿物组分对页岩润湿性的影响

TOC越高，水接触角越大，页岩亲油性越强（图7a），由于有机质自身具有亲油特性，因此高有机质含量会导致页岩表面更加疏水。通过水接触角和矿物含量相关性图可以看出，润湿性和矿物含量的相关性较弱，其中水接触角和白云石呈弱正相关，水接触角与石英含量呈弱负相关，水接触角与黄铁矿、长石含量没有明显的相关性（图7b—e）。纯净的矿物（石英、方解石、白云石、长石和黄铁矿）通常呈现亲水性，但会受油组分、卤水类型等因素的影响而发生变化［48］。白云石晶体在水溶液中具有很强的极性，容易吸附原油中的极性物质，因而白云石与原油接触后整体表现出亲油的润湿特征。当石英与地层水接触时，石英中极性较强的Si-O共价键和水分子作用形成硅烷醇基（Si-OH），硅烷醇基（Si-OH）可再与水分子形成氢键，正是由于石英表面断裂键与水之间的结构力，导致石英呈现出亲水性［49］。水接触角与方解石含量的关系较为复杂，呈现出先下降后上升的关系。当方解石含量小于15 %的时候，即岩相为含云长英质页岩的时候，随着方解石含量增加，水接触角减小，页岩更加亲水；当方解石含量大于15%的时候，岩相转变为含灰长英质页岩，随着方解石含量增加，水接触角呈现逐渐增大的趋势，表明方解石含量高的页岩可能更加亲油（图7f）；分析认为当方解石含量较高时，部分方解石与有机酸等流体发生反应，或者矿物表面与烃类流体接触，使得这部分方解石从亲水性逐渐转变为亲油性，且方解石含量越高，此现象越明显。综合分析认为，由于页岩组分的强非均质性，矿物组分对润湿性的控制作用较为复杂，多种矿物共同影响页岩润湿性。

图7 玛湖凹陷X井风城组页岩水接触角与TOC、矿物组分含量相关性Fig.7 Cross‑plots of shale‑water contact angle vs.TOC content and different mineral contents of the Fengcheng Formation shale samples from Well X，Mahu Sag

4.2.2 孔隙结构对页岩润湿性的影响

接触角实验反映的是页岩表面的润湿性，难以对页岩内部的润湿性进行表征，而自发渗吸实验反映的是流体在页岩三维孔隙空间中的运移，因此采用自发渗吸实验可以更为准确地分析孔隙结构对润湿性的影响。

1）孔体积

通过统计Po，To与不同孔径范围的孔体积相关性可以看出（图8），穿层方向页岩润湿性和孔体积具有良好的相关性，顺层方向相关性较差，说明孔体积对页岩润湿性的控制作用主要体现在穿层方向。具体来说，亲油性与中孔孔体积相关性以孔体积0.002 cm3/g（图8a③号点）为分界呈先减小后增大的趋势。图8a中①，②和③号点的方解石含量分别为25.6 %，21.3%和1.1%，当方解石含量增大时，页岩亲油性增强，其中①号点、②号点和图7e中的①号点和②号点对应，所以认为中孔孔体积对页岩润湿性的影响出现分段是受方解石含量的影响。当方解石含量超过20.0 %时，页岩亲油性随方解石含量的增加而增加，但方解石含量对孔隙结构和润湿性影响的机制有待进一步研究。当孔径大于50 nm时，随着孔体积的增大，页岩的亲油性逐渐增强，即宏孔体积对页岩亲油性具有较强的控制作用。由于油分子大于水分子的直径［23］，所以在毛细管作用下水更容易进入小于50 nm的孔隙中，即中孔孔体积增加可增强页岩的亲水性，而油更容易进入大于50 nm的孔隙中，即宏孔孔体积增加可增强页岩的亲油性。

图8 玛湖凹陷X井风城组不同方向亲油性和孔体积对数相关性Fig.8 The correlation between oil wetting in different directions and logarithmic pore volume of the Fengcheng Formation shale samples from Well X，Mahu Sag

2）孔隙连通性

孔隙连通性对页岩润湿性的控制作用主要体现在亲水和亲油孔隙的连通性。自发渗吸实验结果显示玛湖凹陷风城组页岩孔隙连通性较好，且亲油孔隙连通性好于亲水孔隙连通性。孔隙配位数能够反应页岩孔隙的连通程度，配位数越大，内部孔隙连通性越好。通过微米CT实验可以看出，3个样品中孔隙配位数为0的孔隙占比均大于50%，孔隙配位数为1的孔隙占比介于20 %～30 %，其余配位数孔隙占比都很低，而微米CT主要表征大于1µm的孔隙空间，说明孔隙直径大于1µm的孔隙连通性很差。

结合自发渗吸和微米CT实验结果对样品FC5，FC8和FC11进行对比分析（表4；图4，图5）。

①样品FC5：微米CT结果显示沿层理方向发育一条微裂缝，球棍模型可以看出裂缝连通性较好，基质的孔隙连通性很差，所以配位数结果显示整体连通性较差；自发渗吸实验结果显示顺层方向渗吸水和正癸烷的速率均高于穿层方向，且顺层方向渗吸正癸烷的速率明显高于穿层方向，说明沿裂缝发育的方向孔隙连通性有所增强，且亲油孔隙连通性增强更为显著，同时说明裂缝是页岩油重要的运移通道和储集空间。

②样品FC8：微米CT结果显示该样品发育大量聚集型孔缝系统，球棍模型可以看出聚集型孔缝系统具有一定的连通性，但其余部分连通性很差；自发渗吸实验显示该样品整体亲油孔隙连通性很好。分析认为云质团块发育大量孔隙直径大于1µm孔隙，为页岩油提供了储集空间，但是大于1µm的孔隙连通性较差，而小于1µm的孔隙连通性好，页岩油通过小孔隙运移到较大的孔缝系统中，小于1µm的孔隙为页岩油提供了运移通道。

③样品FC11：微米CT结果显示孔隙具有定向排列性，和碳酸盐纹层的发育有关，配位数显示孔隙连通性较差；自发渗吸实验结果显示顺层方向渗吸正癸烷的速率很高，认为沿着纹层发育的方向孔隙大量分布，其定向排列影响了孔隙连通性，进而影响页岩整体的润湿性。

综合分析认为，玛湖凹陷风城组页岩孔隙直径大于1 µm的孔隙连通性较差，但裂缝和碳酸盐纹层的发育会导致沿其发育方向的亲油孔隙连通性变好，从而增强页岩亲油性；连通的小孔隙是页岩油的主要运移通道，和云质团块中发育的聚集型的孔隙系统一起构成云质团块特有的页岩油运移通道和储集空间。

4.3 页岩储层优选

不同岩相页岩含油性差异明显（图9），含油性由大到小依次为：粉砂岩>含云长英质页岩>含长英云质页岩>长英质页岩>含灰长英质页岩，优势岩相为粉砂岩和含云长英质页岩。如图10所示，对比含油性和润湿性的关系可以看出，总体上，随着水接触角的增大，页岩亲油性增强，含油性也随之增强，因此，风城组页岩储层润湿性对其含油性具有重要的控制作用，具体可分为3个阶段。①阶段Ⅰ：当页岩水接触角介于60°～80°时，随着水接触角的增大，页岩含油性没有明显变化，均较低；②阶段Ⅱ：当页岩水接触角介于80°～90°时，页岩含油性随着水接触角的增大快速增加；③阶段Ⅲ：当页岩水接触角大于100°时，页岩含油性随着水接触角的增大也呈快速增加的趋势，且此阶段页岩含油性最高。由此说明页岩润湿性对含油性的控制作用主要体现在Ⅱ和Ⅲ阶段。

图9 玛湖凹陷X井风城组不同岩相含油性Fig.9 Oil saturation indexes of different lithofacies of the Fengcheng Formation in Well X，Mahu Sag

图10 玛湖凹陷X井风城组页岩含油饱和度指数和水接触角相关性Fig.10 Cross‑plot of oil saturation index vs.water contact angle of the Fengcheng Formation shale samples from Well X，Mahu Sag

有机质丰度、矿物组分和孔隙结构等因素通过控制页岩润湿性，进而影响页岩的含油性，而微裂缝、云质团块和纹层的发育会增强页岩的亲油性，据此初步确定研究区风城组优质储层为发育裂缝、云质团块和纹层构造的粉砂岩和含云长英质页岩。

5 结论

1）准噶尔盆地玛湖凹陷风城组页岩储层润湿性为偏向亲油的混合润湿，不同岩相水润湿性由强到弱依次为：长英质页岩>含灰长英质页岩>含云长英质页岩>含长英云质页岩>粉砂岩。

2）页岩润湿性主要受有机质丰度、矿物组分和孔隙结构等多因素共同控制。TOC越高，页岩亲油性越强；矿物组分对润湿性的控制作用较为复杂，单一矿物不是控制页岩润湿性的绝对因素，其中白云石和水接触角呈弱正相关，石英含量与水接触角呈弱负相关，与黄铁矿、长石含量没有明显的相关性。白云石含量越高，水接触角越大，亲油性越强；石英含量越高，水接触角越小，亲水性越强；方解石对润湿性的影响较为复杂，当方解石含量小于15 %的时候，随着方解石含量增加，水接触角减小，页岩更加亲水，当方解石含量大于15 %的时候，随着方解石含量增加，水接触角呈现逐渐增大的趋势，表明高方解石含量的页岩更加亲油。孔隙结构对润湿性的影响主要体现在亲油和亲水孔隙连通性上，即亲油孔隙连通性越好，页岩亲油性越强，其中宏孔孔隙所占孔体积越大，页岩亲油性越强，中孔孔体积对页岩亲油性的影响呈先减小后增大的阶段式，这与方解石含量密切相关，而方解石含量对中孔孔隙结构和润湿性的影响机制有待进一步研究。

3）云质团块、裂缝和碳酸盐纹层会对孔隙连通性产生影响，进而影响页岩的润湿性。具体表现为：亲油孔隙连通性沿着裂缝、碳酸盐矿物纹层发育的方向会变好，增加页岩的亲油性；云质团块会形成聚集型、具有一定连通性的孔缝系统，并和连通的小孔隙一起构成云质团块特有的页岩油运移通道和储集空间。

4）综合分析认为风城组页岩小于1µm的孔隙连通性较好，为页岩油的主要运移通道，大于1µm的孔隙连通性差，是页岩油主要的储集空间。

5）页岩储层润湿性对含油性有重要的控制作用，页岩亲油性越强，含油性越好。依据含油性、润湿性、孔隙结构及沉积构造初步确定研究区风城组优质储层为发育裂缝、云质团块、纹层构造的粉砂岩和含云长英质页岩。