第六届非常规油气地质评价暨新能源学术研讨会
6th Symposium on Unconventional Oil and Gas Geological Evaluation and New Energy

118 / 2021-06-06 15:33:45

岩石组分对混积型页岩油储层品质及含油性的控制

岩石组分；混积型细粒沉积；页岩油；储层品质；含油性

页岩油气理论与技术

混积型细粒沉积通常为机械碎屑沉积、化学沉积和火山作用等“多源”混积产物，形成于湖相沉积背景，岩性由大套暗色泥岩与细粒粉砂岩、碳酸盐岩及其过渡岩性构成。混积型细粒沉积是陆相页岩油的重要载体，如在吉木萨尔凹陷芦草沟组，目前已经实现页岩油成功开发、建立了我国首个页岩油开发国家示范区。与狭义页岩油相比，混积型页岩油储层具有以下特点：（1）矿物类型多，石英、长石和白云石为主要造岩矿物，三者分布范围均较宽，且分布形式多种，如长石既存在粉砂颗粒也有泥级，白云石存在泥微晶、内碎屑等组构之分，矿物对页岩油储层品质的影响多样化；（2）岩性复杂多变，过渡岩类比例大，基于矿物类型的岩性划分适用性差，岩性对页岩油储层品质及含油性的控制作用尚不明确；（3）尽管整体含油，但该类页岩油储层品质及含油性非均质性更强，岩性、物性和含油性间关系复杂，制约甜点预测。因此急需找到一个建立三者联系的突破点。

岩石组分综合考虑矿物类型、粒度等信息，体现了沉积作用及后续成岩演化的差异，决定了储层品质及反映源储配置，影响含油性的变化。因此，本文从地层组分划分入手，建立混积型细粒沉积岩性分类方案，揭示地层组分对孔隙结构及含油性的影响，研究成果对于混积型页岩油储层品质评价及甜点优选等具有重要指导意义。优选吉木萨尔凹陷芦草沟组37块混积型页岩油样品，通过岩石学、微观结构及含油性等方面测试分析，开展相关研究工作，取得以下几点认识：

（1）揭示了混积型页岩油储层地层组分及与岩性间关系

除有机质外，芦草沟组混积型细粒沉积岩石组分可分为粉砂碎屑、泥级碎屑、化学沉积和胶结物四部分。采用全岩分析+薄片分割相结合方法，建立了地层组分定量判别方法，较粗碎屑组分和砂屑粒径通常大于30μm，统称为粉砂组分，较细碎屑（小于30μm）称为泥级组分，化学沉积以泥微晶白云石为主，胶结物包括粘土和方解石。地层组分对矿物类型及分布有重要控制，粉砂碎屑含量越多，长石占比越高，泥级组分越多，石英占比越高。以粉砂组分、泥级组分和化学沉积作为三端元，将混积型页岩油储层划分为四大类：粉砂岩类、混积岩类、泥岩类和白云岩类。

（2）粉砂组分含量及排列方式主导页岩油孔喉系统发育

整体上，粉砂组分含量对孔隙结构具有明显控制（图1），对孔隙度的影响较弱。随粉砂含量降低，T₂谱呈现由双峰型、左倾双峰型、右倾单峰型至对称单峰型的变化规律，中、大孔含量逐渐降低，压汞形态也呈现由下凹形、缓直线形至上凸形的变化，指示粒间孔喉系统向溶蚀孔喉和晶间孔喉系统过渡。由此可见，当粉砂组分增多时，长石含量增多，粒间孔喉系统发育，反之溶蚀孔喉和晶间孔喉系统居多。在相同孔隙度下粉砂岩类对应的孔喉中值最大，其次为混积岩类，泥岩类最小，说明粉砂组分越多，孔喉半径越大、渗透性越好。同时，粉砂组分排列方式也影响孔喉结构，当粉砂呈条带纹层分布时（异期混积），压汞曲线呈陡直线形，指示粒间孔喉和其他孔喉系统并存，而当粉砂呈镶嵌式分布时（同期混积），压汞呈缓直线形，主要发育溶蚀孔喉系统。

（3）适当的白云石含量有利于改善储集空间及降低孔喉非均质性

随泥晶白云石增多，孔隙度外包络线呈现出“先增加、再快速降低、最后稳定”的变化规律,表明适量白云石(<20%)有利于改善储集空间。白云石多呈泥晶构造，充填在粉砂或泥级组分间，较多的白云石势必会降低长石含量，粒间孔减小，孔隙度降低；而适量白云石含量，对长石含量影响小，且具有较高脆性，提高岩石的抗压能力（图1），另外，白云石形成于静水环境，通常与源岩紧邻或一体，利于易溶矿物的溶蚀，在适量白云石发育岩石中通常可见大面积连片分布的溶蚀孔隙。

白云石可有效降低孔喉分布非均质性，比如，对于白云石含量适中岩性，T₂谱呈对称单峰和右倾单峰两类，孔隙分布范围窄，孔隙类型单一，压汞形态多呈缓直线形，孔喉分选好，溶蚀孔喉系统较发育；同时这类岩石的孔隙度、孔喉半径的分布范围也明显集中，呈现出较好均质性。这主要因为适量白云石发育时，粘土矿物和方解石含量明显偏低，胶结物对孔喉结构的影响弱。

（4）低胶结物含量是形成优质储层的重要条件之一

方解石和粘土矿物胶结物均对储集空间和孔喉结构产生消极影响。方解石对孔隙度的影响较大，随方解石含量增多，储集空间快速减小，尤其对于粉砂岩类，方解石多为早期胶结充填在粉砂颗粒间，导致孔隙度快速降低。粘土矿物对孔喉结构的影响要强于对孔隙度，随粘土含量增多，孔喉中值快速降低。自生型粘土比沉积型粘土矿物对孔喉中值的破坏程度更大。

（5）地层组分对页岩油含油性的控制

芦草沟组页岩油含油性受孔喉结构和源储配置关系的共同控制，这两方面均受地层组分的影响。较多的粉砂组分、适当的白云石含量及低胶结物是形成优质储层的必要条件，也是控制页岩油含油丰度的关键之一，孔喉结构越大、含油性越好。另外，源储配置也控制着含油性，泥级组分与有机质丰度呈明显正相关，当岩石中泥级组分增多时，配置关系逐渐由邻源厚层型过渡为源储一体性、互层型，尽管孔喉结构有所变差，但页岩油含油性呈现增大趋势，相同孔喉中值时，粉砂岩类含油性要普遍低于其他岩性。

结论：综合地层组分对页岩油储层品质及含油性的控制作用，适量白云石和低胶结物对混积型页岩储层品质和含油性均有建设作用，而粉砂碎屑组分具有双面性，较高的粉砂组分尽管能提高储层品质，但含油性很大程度受控于邻近源岩品质及油气充注强度，较低的粉砂组分能够改善源储配置和含油性，但降低储层品质。因此，云质粉砂岩应该是最有利的岩石类型，主要位于下甜点，其次为紧邻源岩条件较好的粉砂岩、粉砂质白云岩、砂屑白云岩等岩性，主要位于上甜点。