李志明,金蕓蕓,李楚雄,黃帥博,周圓圓,賈夢(mèng)瑤,冷筠瀅,余夢(mèng)麗,徐二社,劉雅慧,劉 鵬,何晉譯

1.中國(guó)石化 石油勘探開(kāi)發(fā)研究院 無(wú)錫石油地質(zhì)研究所,江蘇 無(wú)錫 214126;2.頁(yè)巖油氣富集機(jī)理與高效開(kāi)發(fā)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 無(wú)錫 214126;3.中國(guó)石化 油氣成藏重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 無(wú)錫 214126;4.中國(guó)石化 河南油田分公司 石油勘探開(kāi)發(fā)研究院,河南 南陽(yáng) 473043

2010—2012年期間,中國(guó)石化啟動(dòng)了我國(guó)第一輪陸相頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)探索與實(shí)踐[1],河南油田分公司在南襄盆地泌陽(yáng)凹陷中部深凹帶,針對(duì)核桃園組核三Ⅲ亞段主力烴源巖層系,先后部署并實(shí)施了AS1、BYHF1和BYHF2井3口頁(yè)巖油探井,開(kāi)展了陸相頁(yè)巖油的勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐。3口探井分別試獲最高日產(chǎn)4.68 m3[2]、23.6 m3和28.10 m3的工業(yè)油流,率先取得了我國(guó)陸相頁(yè)巖油的勘探開(kāi)發(fā)突破[3-7];但頁(yè)巖油高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)周期短,產(chǎn)量遞減快,累計(jì)產(chǎn)量低,即使水平壓裂改造井BYHF1和BYHF2井累計(jì)產(chǎn)油量也僅為1 460 t和2 240.6 t,未能實(shí)現(xiàn)規(guī)模突破與效益開(kāi)發(fā)。實(shí)際上,在第一輪陸相頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)探索與實(shí)踐階段,不僅僅泌陽(yáng)凹陷,其他盆地如濟(jì)陽(yáng)坳陷第一輪陸相頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐也未能實(shí)現(xiàn)規(guī)模突破與效益開(kāi)發(fā)。究其原因,除與當(dāng)時(shí)針對(duì)國(guó)外海相高—過(guò)成熟頁(yè)巖油氣的有效開(kāi)發(fā)技術(shù)難以適應(yīng)我國(guó)中—低成熟度陸相頁(yè)巖油的工程工藝條件外,還有一個(gè)重要原因是由于當(dāng)時(shí)我國(guó)陸相頁(yè)巖油的勘探開(kāi)發(fā)尚處于探索的初期,基礎(chǔ)研究還相當(dāng)薄弱,陸相頁(yè)巖油的富集機(jī)理與富集模式尚不清晰,評(píng)價(jià)關(guān)鍵參數(shù)與界限尚未落實(shí),導(dǎo)致目標(biāo)區(qū)或目標(biāo)層段的優(yōu)選不正確[8-9]。有學(xué)者對(duì)泌陽(yáng)凹陷AS1、BYHF1井試油層段進(jìn)行剖析后認(rèn)為,核三Ⅲ亞段主力烴源巖層系在埋深處于2 400～2 500 m時(shí)還沒(méi)有達(dá)到頁(yè)巖油富集、可動(dòng)的最佳深度段,故不利于頁(yè)巖油的開(kāi)采[5-6]。近年,尤其2019年以來(lái),我國(guó)陸相頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)已在諸多盆地/凹陷取得了革命性突破[10-12],并建成了新疆吉木薩爾、大慶古龍、勝利濟(jì)陽(yáng)等頁(yè)巖油國(guó)家級(jí)示范區(qū)[13],這為河南油田分公司針對(duì)泌陽(yáng)凹陷核三Ⅲ亞段重啟頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)工作帶來(lái)了信心與希望。2022年河南油田分公司在泌陽(yáng)凹陷中部深凹帶的安棚地區(qū),部署實(shí)施了一口頁(yè)巖油風(fēng)險(xiǎn)探井——YYY1井(圖1a),該井重點(diǎn)針對(duì)核三Ⅲ中和核三Ⅲ下段開(kāi)展了系統(tǒng)取心,同時(shí)對(duì)核三Ⅳ、核三Ⅴ、核三Ⅶ亞段進(jìn)行了選擇性取心,取心總長(zhǎng)度達(dá)333 m。系統(tǒng)取心段為剖析泌陽(yáng)凹陷深凹帶核三Ⅲ亞段頁(yè)巖油富集特征與富集模式奠定了前提條件。本研究旨在以YYY1井核三Ⅲ中—下段系統(tǒng)取心段為研究對(duì)象,結(jié)合前人研究成果,通過(guò)系統(tǒng)取心段頁(yè)巖油富集特征的剖析,探討并構(gòu)建泌陽(yáng)凹陷核三Ⅲ亞段頁(yè)巖油富集模式,以期為泌陽(yáng)凹陷中部深凹帶核三Ⅲ中—下段頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)部署決策提供科學(xué)依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

2 取心段巖性、巖相特征

根據(jù)YYY1井核三Ⅲ中—下段系統(tǒng)取心段(2 740～3 010 m)巖心系統(tǒng)觀察與描述結(jié)果,結(jié)合典型樣品薄片鑒定、全巖礦物XRD分析以及TOC含量分析結(jié)果,編制了YYY1井核三Ⅲ中—下段巖性、巖相綜合柱狀圖(圖2)?？梢?jiàn),泌陽(yáng)凹陷中部深凹帶核三Ⅲ中段和下段巖性相對(duì)簡(jiǎn)單,主要由灰黑色頁(yè)巖、灰色泥巖、灰色粉砂質(zhì)泥巖、灰色/灰白色粉砂巖、細(xì)砂巖以及少量泥質(zhì)云巖組成。但巖相類(lèi)型相對(duì)復(fù)雜,根據(jù)三端元礦物組成(長(zhǎng)石+石英、碳酸鹽礦物、黏土礦物)、沉積構(gòu)造(紋層狀、層狀和塊狀)和總有機(jī)碳含量[為降低巖相分類(lèi)的復(fù)雜程度,以ω(TOC)=2.0%為界限,ω(TOC)≥2.0%定為富有機(jī)質(zhì),ω(TOC)<2.0%定為含有機(jī)質(zhì)],在核三Ⅲ中—下段劃分出富有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖、含有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖、含有機(jī)質(zhì)紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖、富有機(jī)質(zhì)紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖、含有機(jī)質(zhì)層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖、含有機(jī)質(zhì)層狀混合質(zhì)頁(yè)巖、富有機(jī)質(zhì)層狀混合質(zhì)頁(yè)巖、富有機(jī)質(zhì)紋層狀云灰質(zhì)頁(yè)巖、富有機(jī)質(zhì)層狀云灰質(zhì)頁(yè)巖以及含有機(jī)質(zhì)塊狀長(zhǎng)英質(zhì)泥巖、含有機(jī)質(zhì)塊狀泥質(zhì)粉砂巖/粉砂巖和含有機(jī)質(zhì)塊狀細(xì)砂巖等共12種巖相類(lèi)型,但以含有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖、富有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖、含有機(jī)質(zhì)塊狀細(xì)砂巖、含有機(jī)質(zhì)塊狀泥質(zhì)粉砂巖/粉砂巖、含有機(jī)質(zhì)紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖、富有機(jī)質(zhì)紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖、含有機(jī)質(zhì)層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖等7種巖相為主(圖2)。

圖2 南襄盆地泌陽(yáng)凹陷YYY1井核三Ⅲ亞段巖性和巖相綜合柱狀圖

同時(shí),縱向上核三Ⅲ中—下段各小層之間以及小層內(nèi)各亞小層之間,其巖相尚具有一定的差異性。其中1小層以發(fā)育富/含有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖、長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖為主,同時(shí)發(fā)育富/含有機(jī)質(zhì)層狀混合質(zhì)頁(yè)巖和富/含有機(jī)質(zhì)紋層狀云灰質(zhì)頁(yè)巖;2小層以發(fā)育富/含有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖為主,另發(fā)育少量富/含有機(jī)質(zhì)紋層狀云灰質(zhì)頁(yè)巖和富/含有機(jī)質(zhì)紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖;3小層以發(fā)育含有機(jī)質(zhì)塊狀泥質(zhì)粉砂巖/粉砂巖、含有機(jī)質(zhì)塊狀細(xì)砂巖、富/含有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖、富有機(jī)質(zhì)紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖為主;4小層以發(fā)育富/含有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖、含有機(jī)質(zhì)塊狀泥質(zhì)粉砂巖/粉-砂巖、含有機(jī)質(zhì)塊狀細(xì)砂巖、含有機(jī)質(zhì)層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖為主,另含少量含有機(jī)質(zhì)層狀混合質(zhì)頁(yè)巖和含有機(jī)質(zhì)塊狀長(zhǎng)英質(zhì)泥巖;5小層則以發(fā)育含有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖、含有機(jī)質(zhì)塊狀細(xì)砂巖、含有機(jī)質(zhì)層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖、含有機(jī)質(zhì)塊狀長(zhǎng)英質(zhì)泥巖為主,另含少量富有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖。

3 取心段頁(yè)巖油富集層段特征

陸相頁(yè)巖油形成條件與富集制約因素諸多,但至少需要具備以下4個(gè)方面基本條件[21-22]:(1)規(guī)模分布的優(yōu)質(zhì)烴源巖和適中的熱成熟度;(2)有利的巖性巖相組合,特別是紋層狀頁(yè)巖是最有利巖相;(3)較好的儲(chǔ)集條件和發(fā)育相對(duì)集中的天然微裂縫或?qū)永砜p;(4)具有較好的頂?shù)装灞４鏃l件。目前,表征泥頁(yè)巖層系是否富集頁(yè)巖油的2個(gè)關(guān)鍵參數(shù)為游離烴S1和油飽和指數(shù)OSI,頁(yè)巖油富集的最低門(mén)限為S1>2 mg/g且OSI>100 mg/g[23]。根據(jù)YYY1井核三Ⅲ中—下段系統(tǒng)取心段典型樣品的冷凍密閉碎樣熱解分析結(jié)果,綜合系統(tǒng)的核磁測(cè)井總孔隙度結(jié)果,對(duì)泌陽(yáng)凹陷深凹帶核三Ⅲ中—下段頁(yè)巖油富集層段特征進(jìn)行了剖析,結(jié)果如表1和圖3所示,可見(jiàn)核三Ⅲ中—下段頁(yè)巖油富集層段與核磁測(cè)井總孔隙度相對(duì)高值段具有較好的對(duì)應(yīng)性。通過(guò)系統(tǒng)剖析認(rèn)為,YYY1井核三Ⅲ中—下段共發(fā)育8個(gè)頁(yè)巖油富集層段,但單個(gè)頁(yè)巖油富集層厚度總體較薄,介于5～20 m,累計(jì)厚度81 m。8個(gè)頁(yè)巖油富集層段具體特征如下:(1)第一個(gè)富集層位于核三Ⅲ中段1小層的②小層上部,深度介于2 760～2 768 m,厚度為8 m,主要巖相類(lèi)型為富有機(jī)質(zhì)層狀混合質(zhì)頁(yè)巖,TOC含量介于1.9%～3.1%,平均為2.5%(n=7);S1為2.0～7.1 mg/g,平均為3.8 mg/g(n=7);OSI為102～259 mg/g,平均為151 mg/g(n=7);核磁測(cè)井總孔隙度主要介于4.8%～9.8%,平均7.8%。(2)第二個(gè)富集層位于核三Ⅲ中段2小層的③小層,深度介于2 810～2 830 m,厚度為20 m,為8個(gè)頁(yè)巖油富集層中厚度最大的富集層,主要為富/含有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖,TOC含量介于1.2%～3.6%,平均為2.3%(n=20);S1為2.1～7.4 mg/g,平均為3.8 mg/g(n=20);OSI為100～311 mg/g,平均為175 mg/g(n=7);核磁測(cè)井總孔隙度主要介于4.5%～10.0%,平均8.3%。(3)第三個(gè)富集層位于核三Ⅲ中段3小層的①小層下部,深度介于2 838～2 848 m,厚度為10 m,主要為含有機(jī)質(zhì)塊狀細(xì)砂巖、含有機(jī)質(zhì)塊狀泥質(zhì)粉砂巖,呈現(xiàn)典型夾層型儲(chǔ)層特點(diǎn),富集層TOC含量為0.6%～2.0%,平均為1.3%(n=8);S1為2.0～5.0 mg/g,平均為3.3 mg/g(n=8);OSI為164～455 mg/g,平均為275 mg/g(n=8);核磁測(cè)井總孔隙度主要介于2.5%～8.4%,平均6.5%。(4)第四個(gè)富集層位于核三Ⅲ中段3小層的②小層中部,深度介于2 855～2 863 m,厚度為8 m,主要為富有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖和含有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖,富集層TOC含量介于0.9%～2.7%,平均為2.0%(n=10);S1為2.1～5.9 mg/g,平均為4.1 mg/g(n=10);OSI為100～466 mg/g,平均為221 mg/g(n=10);核磁測(cè)井總孔隙度主要介于4.0%～9.5%,平均7.6%。

表1 南襄盆地泌陽(yáng)凹陷YYY1井核三Ⅲ亞段頁(yè)巖油富集層段基本特征

圖3 南襄盆地泌陽(yáng)凹陷YYY1井核三Ⅲ亞段頁(yè)巖油富集層段評(píng)價(jià)

(5)第五個(gè)富集層位于核三Ⅲ下段4小層的①小層中部,深度介于2 892～2 897 m,厚度僅為5 m,主要為富有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖和含有機(jī)質(zhì)紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖,TOC含量為1.1%～2.5%,平均為1.8%(n=7);S1為2.6～6.2 mg/g,平均為4.1 mg/g(n=7);OSI為145～372 mg/g,平均為241 mg/g(n=7);核磁測(cè)井總孔隙度主要介于4.3%～9.5%,平均7.1%。(6)第六個(gè)富集層位于核三Ⅲ下段4小層的②小層中上部,深度介于2 915～2 921 m,厚度為6 m,主要為含有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖夾含有機(jī)質(zhì)紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖,TOC含量介于1.0%～2.0%,平均為1.4%(n=7);S1為2.0～5.3 mg/g,平均為4.0 mg/g(n=7);OSI為191～466 mg/g,平均為283 mg/g(n=7);核磁測(cè)井總孔隙度主要介于4.0%～9.8%,平均7.5%。(7)第七個(gè)富集層位于核三Ⅲ下段5小層的①小層中部,深度介于2 944～2 957 m,厚度為13 m,主要為含有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖、含有機(jī)質(zhì)紋層狀和層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖,TOC含量介于1.0%～2.0%,平均為1.5%(n=12);S1為2.1～4.7 mg/g,平均為3.2 mg/g(n=12);OSI為150～279 mg/g,平均為213 mg/g(n=12);核磁測(cè)井總孔隙度主要介于5.8%～9.7%,平均8.1%。(8)第八個(gè)富集層位于核三Ⅲ下段5小層的③小層下部,深度介于2 996～3 007 m,厚度為11 m,主要為含有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖夾富有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖、含有機(jī)質(zhì)紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖,TOC含量介于1.0%～2.9%,平均為1.6%(n=9);S1介于2.0～4.6 mg/g,平均為3.1 mg/g(n=9);OSI為160～249 mg/g,平均為204 mg/g(n=9);核磁測(cè)井總孔隙度主要介于4.5%～9.6%,平均7.8%。

另外,由圖3可見(jiàn),盡管核三Ⅲ中段2小層的②小層其S1主要介于2.0～4.0 mg/g,但由于②小層TOC含量最高,導(dǎo)致大多數(shù)樣品的OSI小于75 mg/g,未能達(dá)到頁(yè)巖油富集層的門(mén)限標(biāo)準(zhǔn),預(yù)示頁(yè)巖油可動(dòng)性差,頁(yè)巖油商業(yè)開(kāi)發(fā)潛力有限。同時(shí),核磁測(cè)井總孔隙度主要介于4.0%～7.0%,平均為5.3%,較上述確定的8個(gè)頁(yè)巖油富集層段具有明顯偏低的總孔隙度。但在泌陽(yáng)凹陷第一輪頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中,由于沿用了頁(yè)巖氣的勘探思路,AS1、BYHF1和BYHF2井均選取了最高TOC層段即核三Ⅲ中段2小層的②小層實(shí)施直井或水平井改造,雖取得了頁(yè)巖油的勘探突破,但產(chǎn)量遞減快、累計(jì)產(chǎn)量均較低,這應(yīng)是泌陽(yáng)凹陷第一輪頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)未能實(shí)現(xiàn)規(guī)模突破的重要因素。

4 取心段頁(yè)巖油富集模式探討

陸相頁(yè)巖油屬源內(nèi)聚集的石油資源,根據(jù)地質(zhì)條件與沉積特征可將頁(yè)巖油儲(chǔ)集層劃分為夾層型、混積型和頁(yè)巖型3類(lèi),其中夾層型儲(chǔ)集層源儲(chǔ)共存,混積型儲(chǔ)集層源儲(chǔ)共存或源儲(chǔ)一體,頁(yè)巖型儲(chǔ)集層則源儲(chǔ)一體[12,24]。同時(shí),研究表明,陸相中—高成熟度頁(yè)巖層系內(nèi)部發(fā)生了顯著的排烴作用,其中有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以Ⅰ型和Ⅱ1型為主的富有機(jī)質(zhì)紋層狀頁(yè)巖是發(fā)生排烴作用的主體,而與之相鄰的有機(jī)質(zhì)類(lèi)型相對(duì)變差,且相對(duì)貧有機(jī)質(zhì)的泥頁(yè)巖、粉砂巖、混積巖則是接受富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖排出烴的主體[25-26],這是制約陸相中—高成熟度頁(yè)巖層系頁(yè)巖油差異富集主要因素。這意味著有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以Ⅰ型和Ⅱ1型為主的富有機(jī)質(zhì)紋層狀頁(yè)巖由于具有相對(duì)高的排烴效率,導(dǎo)致生成的油因有效排出并運(yùn)移到臨近的相對(duì)貧有機(jī)質(zhì)的泥頁(yè)巖、粉砂巖/細(xì)砂巖、混積巖層段賦存聚集而降低,造成富有機(jī)質(zhì)紋層狀頁(yè)巖的S1并不隨有機(jī)質(zhì)豐度的增大而增大,反而呈減少特征,表現(xiàn)為“高TOC段生烴、低TOC段滯烴、粉砂巖/細(xì)砂巖段容烴、源內(nèi)多路徑運(yùn)移的差異富集模式”[26]。因此與高TOC相鄰的相對(duì)貧TOC的泥頁(yè)巖層段是更有利的頁(yè)巖油富集層段[27]。LI等[28]依據(jù)干酪根生烴理論,利用理論模型通過(guò)定量計(jì)算泥頁(yè)巖原始生烴量再減去現(xiàn)今殘存量,獲得游離烴差值(ΔS1)來(lái)評(píng)價(jià)泥頁(yè)巖層系的含油性以及是否有外來(lái)烴的貢獻(xiàn)。ΔS1越大,說(shuō)明研究層段烴類(lèi)排出越多,可動(dòng)油越少,含油性越差。如ΔS1出現(xiàn)負(fù)值,說(shuō)明研究層段有運(yùn)移烴貢獻(xiàn),負(fù)值越大,運(yùn)移烴貢獻(xiàn)越大,但需要接受外來(lái)烴的鄰層具有相對(duì)高的儲(chǔ)集性和相對(duì)大的孔徑,這樣驅(qū)使烴類(lèi)由孔徑小的生烴層段向孔徑大的層段微運(yùn)移[29]。相反,烴類(lèi)又難以從孔徑大的層段向孔徑小的層段排出而滯留(毛細(xì)管阻力作用),使得外來(lái)烴得以保存[30]。

由圖2和圖3可見(jiàn),泌陽(yáng)凹陷中部深凹帶核三Ⅲ中—下段泥頁(yè)巖層系盡管具有強(qiáng)非均質(zhì)性,但是其泥頁(yè)巖層段總體由1小層和2小層至3小層、4小層至5小層,TOC含量呈減少趨勢(shì)。同時(shí)有機(jī)質(zhì)類(lèi)型則呈現(xiàn)由Ⅰ、Ⅱ1型為主變成Ⅱ2型為主(圖4),顯示TOC含量越高,其有機(jī)質(zhì)類(lèi)型越好,說(shuō)明泌陽(yáng)凹陷中部深凹帶核三Ⅲ中段1小層和2小層應(yīng)是主力生烴層,在其未進(jìn)行排烴的情況下,其S1應(yīng)隨TOC含量的增大而增大。然而由圖3和圖5a-b、圖5f可見(jiàn),核三Ⅲ中段1小層和2小層的高TOC含量對(duì)應(yīng)的S1反而較低,相對(duì)貧有機(jī)質(zhì)的2 760～2 768 m層段和2 810～2 830 m層段,卻比高TOC層段更加富集游離烴S1,并且OSI大于100 mg/g以及具有相對(duì)更高的核磁測(cè)井總孔隙度,從而分別形成了泌陽(yáng)凹陷核三Ⅲ中段的第一、第二個(gè)頁(yè)巖油富集層段。依據(jù)LI等[28]和李水福等[29]針對(duì)泌陽(yáng)凹陷核三Ⅲ亞段頁(yè)巖層系給出的ΔS1定量計(jì)算方法,第一、第二個(gè)頁(yè)巖油富集層段的ΔS1均值分別為-1.1 mg/g和-0.9 mg/g,反映2個(gè)富集層段均有鄰層相對(duì)更高TOC層排出烴的貢獻(xiàn)。受相對(duì)高TOC層段排出烴貢獻(xiàn)影響,導(dǎo)致兩富集層段S1和總有機(jī)碳含量不具有顯著正相關(guān)性,同時(shí)游離油量/總油量的占比較臨近高TOC層段的游離油量/總油量的占比明顯增大(圖3),Tmax值較臨近高TOC層段顯著降低。因此,泌陽(yáng)凹陷核三Ⅲ中段1小層內(nèi)的第一個(gè)頁(yè)巖油富集層和2小層內(nèi)的第二個(gè)頁(yè)巖油富集層的頁(yè)巖油富集,既與原位滯留即源儲(chǔ)一體富集模式有關(guān),又受高TOC鄰層運(yùn)移油貢獻(xiàn)即源儲(chǔ)共存富集模式制約(圖6a)。

圖4 南襄盆地泌陽(yáng)凹陷YYY1井核三Ⅲ各小層Tmax 與IH關(guān)系

圖5 南襄盆地泌陽(yáng)凹陷YYY1井核三Ⅲ亞段各小層TOC含量與S1關(guān)系

圖6 南襄盆地泌陽(yáng)凹陷YYY1井核三Ⅲ中—下段頁(yè)巖油富集模式示意

核三Ⅲ中段3小層內(nèi)的第三個(gè)頁(yè)巖油富集層(2 838～2 848 m)主要由含有機(jī)質(zhì)塊狀細(xì)砂巖和含有機(jī)質(zhì)塊狀泥質(zhì)粉砂巖組成,為典型的夾層型頁(yè)巖油儲(chǔ)層,TOC含量明顯較低(圖2、圖3),但較其上、下鄰層即富/含有機(jī)質(zhì)紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖和混合質(zhì)頁(yè)巖而言,其S1、OSI、核磁測(cè)井總孔隙度以及游離油量/總油量的占比均相對(duì)明顯偏高(圖3),Tmax值則相對(duì)偏低,并且S1與TOC含量不具有明顯的相關(guān)性(圖5f),富集層段的ΔS1均值為-1.8 mg/g,這些特征指示第三個(gè)頁(yè)巖油富集層的頁(yè)巖油富集,除受自身有機(jī)質(zhì)生烴原位滯留烴具一定貢獻(xiàn)外,主要源自上、下鄰層相對(duì)高TOC的紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖和混合質(zhì)頁(yè)巖的運(yùn)移烴貢獻(xiàn)(圖6)。核三Ⅲ中段3小層內(nèi)的第四個(gè)頁(yè)巖油富集層(2 855～2 863 m)主要由富有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖、含有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖、含有機(jī)質(zhì)紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖構(gòu)成,其TOC含量和核磁測(cè)井總孔隙度較其上、下含有機(jī)質(zhì)塊狀泥質(zhì)粉砂巖/細(xì)砂巖和含有機(jī)質(zhì)塊狀泥質(zhì)粉砂巖的TOC含量(TOC含量均小于1.0%,平均0.6%)和核磁測(cè)井總孔隙度明顯要高(圖2,圖3),同時(shí)其上、下含有機(jī)質(zhì)塊狀泥質(zhì)粉砂巖/細(xì)砂巖和含有機(jī)質(zhì)塊狀泥質(zhì)粉砂巖的S1較低,均小于0.9 mg/g,且與TOC含量具正相關(guān)(圖3,圖5c),富集層段的ΔS1均值為0.07 mg/g,這表明該富集層內(nèi)的富有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖、含有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖等沒(méi)有向明顯貧有機(jī)質(zhì)的塊狀泥質(zhì)粉砂巖/細(xì)砂巖供烴,但富集層段內(nèi)富有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖較含有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖、長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖,具有相對(duì)低的S1、OSI(圖3),S1與TOC呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性(圖5f),這表明核三Ⅲ中段3小層內(nèi)的第四個(gè)頁(yè)巖油富集層屬宏觀上源儲(chǔ)一體的富集模式,而微觀上則具有源儲(chǔ)共存富集模式特征(圖6b)。

核三Ⅲ下段4小層內(nèi)的第五個(gè)頁(yè)巖油富集層(2 892～2 897 m)為一套富有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖和含有機(jī)質(zhì)紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖,其S1總體隨TOC含量的增大呈增高趨勢(shì)(圖3,圖5f),ΔS1均值為0.03 mg/g;而其上部的含有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖和下部的含有機(jī)質(zhì)層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖S1均小于1.8 mg/g,且與TOC含量正相關(guān)(圖3,圖5d),反映核三Ⅲ下段4小層內(nèi)的第五個(gè)頁(yè)巖油富集層頁(yè)巖油富集主要受原位滯留富集控制,屬源儲(chǔ)一體的富集模式(圖6c)。核三Ⅲ下段4小層內(nèi)的第六個(gè)頁(yè)巖油富集層(2 915～2 921 m)為一套含有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖夾含有機(jī)質(zhì)紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖,ΔS1均值為-0.01 mg/g;S1也總體隨TOC含量的增大呈增高趨勢(shì)(圖3,圖5f)。其上部的含有機(jī)質(zhì)層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖和下部的含有機(jī)質(zhì)塊狀泥質(zhì)粉砂巖S1均小于1.8 mg/g,且與TOC含量具正相關(guān)性(圖3,圖5d),反映核三Ⅲ下段4小層內(nèi)的第六個(gè)頁(yè)巖油富集層頁(yè)巖油富集也主要受原位滯留富集控制,屬源儲(chǔ)一體的富集模式(圖6c)。

核三Ⅲ下段5小層內(nèi)的第七個(gè)頁(yè)巖油富集層(2 944～2 957 m)為一套含有機(jī)質(zhì)紋層狀、層狀混合質(zhì)頁(yè)巖和長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖(圖2),ΔS1均值為-0.02 mg/g,S1總體隨TOC含量的增大呈增大趨勢(shì)(圖3,圖5f);其上部的含有機(jī)質(zhì)紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖和下部的含有機(jī)質(zhì)層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖S1含量均小于1.7 mg/g,且與TOC含量具正相關(guān)性(圖3,圖5e),反映核三Ⅲ下段5小層內(nèi)的第七個(gè)頁(yè)巖油富集層頁(yè)巖油富集受原位滯留富集控制,屬源儲(chǔ)一體的富集模式(圖6c)。核三Ⅲ下段5小層內(nèi)的第八個(gè)頁(yè)巖油富集層(2 996～3 007 m)為一套含有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖、富有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖和含有機(jī)質(zhì)紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖,ΔS1均值為0.03 mg/g,S1與TOC含量呈顯著正相關(guān)(圖3,圖5f);其上部的含有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖和下部的含有機(jī)質(zhì)紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖S1含量均小于1.8 mg/g,與TOC含量同樣具顯著正相關(guān)性(圖3,圖5e),反映核三Ⅲ下段5小層內(nèi)的第八個(gè)頁(yè)巖油富集層頁(yè)巖油富集受原位滯留富集控制,屬源儲(chǔ)一體的富集模式(圖6c)。

綜合分析可見(jiàn),泌陽(yáng)凹陷中部深凹帶核三Ⅲ中段的第一個(gè)頁(yè)巖油富集層(2 760～2 768 m)、第二個(gè)頁(yè)巖油富集層(2 810～2 830 m)和第三個(gè)頁(yè)巖油富集層(2 823～2 848 m),其頁(yè)巖油富集均受原位滯留烴和高TOC鄰層運(yùn)移烴貢獻(xiàn)共同控制,具源儲(chǔ)一體和源儲(chǔ)共存雙重富集模式;核三Ⅲ中段的第四個(gè)頁(yè)巖油富集層(2 855～2 863 m),其頁(yè)巖油富集具宏觀上受原位滯留烴控制,微觀上又受高TOC層運(yùn)移烴影響,具宏觀源儲(chǔ)一體的富集、微觀則具有源儲(chǔ)共存富集模式特征;核三Ⅲ下段的第五個(gè)頁(yè)巖油富集層(2 892～2 897 m)、第六個(gè)頁(yè)巖油富集層(2 996～3 007 m)、第七個(gè)頁(yè)巖油富集層(2 944～2 957 m)和第八個(gè)頁(yè)巖油富集層(2 996～3 007 m),其頁(yè)巖油富集均受原位滯留富集控制,屬源儲(chǔ)一體的富集模式。以核三Ⅲ中段2小層③小層內(nèi)的第二個(gè)頁(yè)巖油富集層(2 810～2 830 m)發(fā)育厚度最大,是泌陽(yáng)凹陷中部深凹帶核三Ⅲ亞段頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)首選目標(biāo)層段。

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1) 泌陽(yáng)凹陷中部深凹帶YYY1井核三Ⅲ中—下段主要發(fā)育含有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖、富有機(jī)質(zhì)紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖、含有機(jī)質(zhì)紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖、富有機(jī)質(zhì)紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖、含有機(jī)質(zhì)層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖、含有機(jī)質(zhì)塊狀泥質(zhì)粉砂巖/粉砂巖和含有機(jī)質(zhì)塊狀細(xì)砂巖7種巖相。

(2)依據(jù)游離烴S1和油飽和指數(shù)OSI兩個(gè)表征頁(yè)巖油富集關(guān)鍵參數(shù),結(jié)合核磁測(cè)井總孔隙度,在YYY1井核三Ⅲ中—下段共識(shí)別出8個(gè)頁(yè)巖油富集層,單個(gè)頁(yè)巖油富集層厚度總體較薄,介于5～20 m,頁(yè)巖油富集層累計(jì)厚度81 m。

(3)第一、第二、第三個(gè)頁(yè)巖油富集層的頁(yè)巖油富集均受原位滯留烴和高TOC鄰層運(yùn)移烴貢獻(xiàn)共同控制,具源儲(chǔ)一體和源儲(chǔ)共存雙重富集模式;第四個(gè)頁(yè)巖油富集層的頁(yè)巖油富集具宏觀上受原位滯留烴控制,微觀上又受高TOC層運(yùn)移烴影響,具宏觀源儲(chǔ)一體的富集、微觀則具有源儲(chǔ)共存富集模式特征;第五、第六、第七和第八個(gè)頁(yè)巖油富集層的頁(yè)巖油富集均受原位滯留富集控制,屬源儲(chǔ)一體的富集模式。第二個(gè)頁(yè)巖油富集層(2 810～2 830 m)是泌陽(yáng)凹陷中部深凹帶核三Ⅲ亞段頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)首選目標(biāo)層段。

利益沖突聲明/Conflict of Interests

所有作者聲明不存在利益沖突。

All authors disclose no relevant conflict of interests.

作者貢獻(xiàn)/Authors’Contributions

李志明和金蕓蕓負(fù)責(zé)論文撰寫(xiě)和修改;李楚雄、黃帥博、周圓圓、冷筠瀅、余夢(mèng)麗、劉雅慧、劉鵬參與數(shù)據(jù)的整理和分析,黃帥博、賈夢(mèng)瑤、余夢(mèng)麗、徐二社、劉雅慧參與圖件的繪制;賈夢(mèng)瑤、何晉譯參與論文部分內(nèi)容的寫(xiě)作;所有作者均閱讀并同意最終稿件的提交。

LI Zhiming and JIN Yunyun drafted and revised the manuscript.LI Chuxiong,HUANG Shuaibo,ZHOU Yuanyuan,LENG Yunying,YU Mengli,LIU Yahui and LIU Peng participated in data collation and analysis.HUANG Shuaibo,JIA Mengyao,YU Mengli,XU Ershe and LIU Yahui drew the diagrams. JIA Mengyao and HE Jinyi participated in drafting the manuscript. All the authors have read the last version of paper and consented for submission.