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松辽盆地白垩系青山口组页岩层系非均质地质特征与页岩油甜点评价.pdf
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1、松辽盆地白垩系青山口组湖相沉积发育规模富有机质页岩,古页油平1井实现了深湖区古龙页岩油勘探突破。为进一步精细评价湖盆不同相带页岩层系地质特征,明确陆相湖盆页岩油甜点特征,按青山口组页岩形成环境差异,开展湖盆不同相带页岩层系地质特征非均质性研究。淡水湖盆不同相带页岩层系存在富有机质(总有机碳含量TOC3%)纹层状黏土(质)页岩、纹层状黏土(质)页岩、长英(质)页岩、纹层状介壳页岩、块状泥岩、灰岩和白云岩7种类型,分别评价生烃与滞留烃总量差异及烃类流动性、储集性、可压性和产油能力差异,据此提出页岩油资源甜点与工程甜点。根据TOC和S1(热解烃含量)将青山口组页岩资源甜点划分为,和类,其中类资源甜点
2、TOC大于3.0%,S1大于4.0 mg/g;类资源甜点TOC在1.5%3.0%,S1在1.04.0 mg/g;类资源甜点TOC小于1.5%,S1小于1.0 mg/g。半深湖-深湖相页岩多为类和类资源甜点,滨浅湖相页岩则以类和类资源甜点为主。通过不同相带岩相含油性、渗流性、可压性、源岩特性和物性等因素分析,优选松辽盆地青山口组页岩油主力靶体。关键词:资源甜点;工程甜点;富有机质页岩;古龙页岩油;青山口组;陆相湖盆;松辽盆地中图分类号:TE122.3 文献标识码:AGeological heterogeneity of shale sequence and evaluation of shale
3、 oil sweet spots in the Qingshankou Formation,Songliao BasinBAI Bin1,2,DAI Chaocheng3,HOU Xiulin1,YANG Liang4,WANG Rui2,5,WANG Lan1,Meng Siwei1,2,DONG Ruojing1,LIU Yuxi1(1.Research Institute of Petroleum Exploration and Development,PetroChina,Beijing 100083,China;2.National Key Laboratory of Contine
4、ntal Shale Oil,PetroChina,Daqing,Heilongjiang 163453,China;3.School of Earth Sciences,East China University of Technology,Nanchang,Jiangxi 330000,China;4.Research Institute of Exploration and Development,Jilin Oilfield Company,CNPC,Songyuan,Jilin 138099,China;5.Daqing Oilfield Co.Ltd.,PetroChina,Daq
5、ing,Heilongjiang 163453,China)Abstract:The lacustrine sediment of the Cretaceous Qingshankou Formation in the Songliao Basin is rich in organic shale,and the well Guye 1 has achieved a breakthrough in oil exploration of Gulong shale of deep lake facies.To further evaluate the geological characterist
6、ics of the shale sequence in different facies zones of the lacustrine basin and evaluate the characteristics of shale oil sweet spots in the continental lacustrine basin,we study the geological heterogeneity of shale sequences in different facies zones of the lacustrine basin regarding the environme
7、ntal difference for lacustrine shale formation in the Qingshankou Formation.It is suggested that the shale sequences deposited in the freshwater lacustrine basin can be divided into seven types according to lithofacies,namely the organic-rich lamellar clayey shale(TOC3%),lamellar clayey shale,felsic
8、 shale,lamellar shell shale,massive mudstone,limestone and dolomite respectively,which are evaluated in terms of total hydrocarbon generated and retained,hydrocarbon mobility,reservoir property,compressibility and oil production capacity.The geological and engineering sweet spots of shale oil are th
9、ereby proposed.Based on the contents of TOC and S1(pyrolysis hydrocarbon content),we group the geological sweet spots of 文章编号:0253-9985(2023)04-0846-11doi:10.11743/ogg20230404收稿日期:2023-03-16;修回日期:2023-06-28。第一作者简介:白斌(1981),男,博士、高级工程师,致密油/页岩油形成条件与甜点评价。Email:。基金项目:黑龙江省揭榜挂帅项目(RIPED-2022-JS-1740);中国石油天然
10、气股份有限公司科学研究与技术项目(2021-DJ2203)。the Qingshankou Formation shale into Type,and.The Type sweet spot is generally characterized by TOC content greater than 3%and S1 greater than 4 mg/g;the Type by TOC content ranging between 1.5%and 3%,and S1 between 1.0 and 4 mg/g;the Type by TOC content less than 1.5%a
11、nd S1 less than 1.0 mg/g.The semi-deep lacustrine and deep lacustrine facies are dominated by sweet spots of Type and ,while the shales of shallow lacustrine facies by sweet spots of Type and.The Qingshankou Formation shale in Songliao Basin is selected as the major oil pay zone after a comprehensiv
12、e analysis of the oil-bearing property,percolation coefficient,compressibility,characteristics of source rocks and physical properties of different facies zones.Key words:geological sweet spot,engineering sweet spot,organic-rich shale,Gulong shale oil,Qingshankou Formation,continental lacustrine bas
13、in,Songliao Basin引用格式:白斌,戴朝成,侯秀林,等.松辽盆地白垩系青山口组页岩层系非均质地质特征与页岩油甜点评价 J.石油与天然气地质,2023,44(4):846-856.DOI:10.11743/ogg20230404.BAI Bin,DAI Chaocheng,HOU Xiulin,et al.Geological heterogeneity of shale sequence and evaluation of shale oil sweet spots in the Qingshankou Formation,Songliao Basin J.Oil&Gas
14、 Geology,2023,44(4):846-856.DOI:10.11743/ogg20230404.页岩油作为重要的油气接替资源,已在北美Williston 盆地 Bakken 组、Western Gulf 盆地 Eagle Ford组等页岩中实现规模效益开发,助推美国能源独立1-3。截至2022年底,中国鄂尔多斯、准噶尔与渤海湾等盆地积极开展页岩油勘探开发,主要围绕页岩层系内粉砂岩、碳酸盐岩、混积岩等非主力生烃源岩,探明地质储量14.07108 t,年产量超300104 t,展现出良好的勘探开发潜力4-8。特别是在松辽盆地白垩系青山口组古龙深湖相纯页岩钻探GYYP1井初试日产油最高30
15、.5 t、日产气13 032 m3,取得历史性战略突破,目前见油后已生产855 d,累产油气当量1.37104 t9,不仅预示陆相湖盆生烃页岩具备形成工业油气的基础,也表明陆相湖盆页岩将成为未来页岩油勘探开发重要类型。然而,陆相湖盆页岩受水动力、成岩作用和成藏过程中流体性质等因素影响,湖盆不同相带页岩矿物成分、岩相、生烃能力及储集性能等富集地质条件差异明显10-11,直接决定页岩油富烃甜点段/区与最佳改造效果的工程甜点段/区存在差异12-17。因此,亟需开展基于陆相湖盆不同相带页岩地质特征非均质性研究,分类评价页岩滞留烃、赋存状态和改造潜力,查明湖盆不同相带页岩油甜点特征,为实现页岩油地质-工
16、程一体化效益开发奠定基础18-20。1松辽盆地青山口组沉积环境松辽盆地位于中国东北地区,是白垩纪亚洲古陆上最大的湖盆,面积约 26104 km2,为典型的陆相断陷-坳陷叠合盆地(图 1)21,具有先断后拗的双层结构。其中,松辽盆地中央坳陷区是盆地发展过程中沉降占优势的大型负向构造单元,包括齐家-古龙凹陷、大庆长垣和三肇凹陷等二级构造单元22-24,长期为盆地沉降和沉积中心,是黑色页岩乃至页岩油的主要分布范围,富有机质页岩层系厚度为90270 m,面积在3104 km2以上,有机质丰度高,成熟度适中,且地层超压,利于页岩油的形成与富集。松辽盆地白垩系青山口组和嫩江组沉积期发育两期最大的湖泛,广泛
17、发育厚层富有机质暗色泥页岩。其中,青山口组泥页岩有机质丰度更高,在中央坳陷区基本进入成熟-高成熟演化阶段,是中、浅部含油气组合的主力供烃岩系及页岩油赋存层系22,岩性以厚层页岩夹薄层粉砂岩、白云岩及介壳灰岩为特征,反映了半深湖-深湖的沉积环境。2湖盆不同相带页岩地质非均质性陆相湖盆不同相带页岩矿物成分、沉积构造、有机质丰度、岩相组合等均具极强非均质性25。页岩纹层 厚 度 存 在 极 薄 纹 层(3 mm)、薄 纹 层(3 mm1 cm)、中纹层(13 cm)到厚纹层(310 cm)26-27,成分呈现长英质纹层、黏土纹层和碳酸盐矿物纹层多种类型28。因此,本文立足盆地不同部位钻井岩心资料,识
18、别青山口组滨浅湖、半深湖与深湖相页岩特征,依据矿物组成、纹层厚度和沉积构造,将湖相页岩层系划分为纹层状黏土(质)页岩(LS)、长英(质)页岩(SLS)、纹层状介壳页岩(CLS)、块状泥岩(LM)、灰岩(LS)和白云岩(DS)6种岩相。纹层状黏土(质)页岩有机碳丰度变化大,以总有机碳含量(TOC)3%为界,再分出富有机质纹层状黏土(质)页岩(HLS)和纹层状黏土(质)页岩(MLS)(表1;图2)。第 4 期白斌,等.松辽盆地白垩系青山口组页岩层系非均质地质特征与页岩油甜点评价the Qingshankou Formation shale into Type,and.The Type sweet
19、spot is generally characterized by TOC content greater than 3%and S1 greater than 4 mg/g;the Type by TOC content ranging between 1.5%and 3%,and S1 between 1.0 and 4 mg/g;the Type by TOC content less than 1.5%and S1 less than 1.0 mg/g.The semi-deep lacustrine and deep lacustrine facies are dominated
20、by sweet spots of Type and ,while the shales of shallow lacustrine facies by sweet spots of Type and.The Qingshankou Formation shale in Songliao Basin is selected as the major oil pay zone after a comprehensive analysis of the oil-bearing property,percolation coefficient,compressibility,characterist
21、ics of source rocks and physical properties of different facies zones.Key words:geological sweet spot,engineering sweet spot,organic-rich shale,Gulong shale oil,Qingshankou Formation,continental lacustrine basin,Songliao Basin引用格式:白斌,戴朝成,侯秀林,等.松辽盆地白垩系青山口组页岩层系非均质地质特征与页岩油甜点评价 J.石油与天然气地质,2023,44(4):846
22、-856.DOI:10.11743/ogg20230404.BAI Bin,DAI Chaocheng,HOU Xiulin,et al.Geological heterogeneity of shale sequence and evaluation of shale oil sweet spots in the Qingshankou Formation,Songliao Basin J.Oil&Gas Geology,2023,44(4):846-856.DOI:10.11743/ogg20230404.页岩油作为重要的油气接替资源,已在北美Williston 盆地 Bakken
23、 组、Western Gulf 盆地 Eagle Ford组等页岩中实现规模效益开发,助推美国能源独立1-3。截至2022年底,中国鄂尔多斯、准噶尔与渤海湾等盆地积极开展页岩油勘探开发,主要围绕页岩层系内粉砂岩、碳酸盐岩、混积岩等非主力生烃源岩,探明地质储量14.07108 t,年产量超300104 t,展现出良好的勘探开发潜力4-8。特别是在松辽盆地白垩系青山口组古龙深湖相纯页岩钻探GYYP1井初试日产油最高30.5 t、日产气13 032 m3,取得历史性战略突破,目前见油后已生产855 d,累产油气当量1.37104 t9,不仅预示陆相湖盆生烃页岩具备形成工业油气的基础,也表明陆相湖盆页
24、岩将成为未来页岩油勘探开发重要类型。然而,陆相湖盆页岩受水动力、成岩作用和成藏过程中流体性质等因素影响,湖盆不同相带页岩矿物成分、岩相、生烃能力及储集性能等富集地质条件差异明显10-11,直接决定页岩油富烃甜点段/区与最佳改造效果的工程甜点段/区存在差异12-17。因此,亟需开展基于陆相湖盆不同相带页岩地质特征非均质性研究,分类评价页岩滞留烃、赋存状态和改造潜力,查明湖盆不同相带页岩油甜点特征,为实现页岩油地质-工程一体化效益开发奠定基础18-20。1松辽盆地青山口组沉积环境松辽盆地位于中国东北地区,是白垩纪亚洲古陆上最大的湖盆,面积约 26104 km2,为典型的陆相断陷-坳陷叠合盆地(图
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