一、成果背景：

页岩油已成为全球非常规油气资源勘探开发的热点，影响各国能源战略布局。我国陆相页岩油资源丰富，潜力巨大，随着开采技术的进步，页岩油必将成为现实性战略接替资源。延长南部富县地区长7沉积期形成了一套以富有机质页岩、暗色泥岩为主的生油层系，局部发育砂质碎屑流和浊流沉积，砂质沉积连片性好，且与半深湖-深湖大规模富有机质泥岩共生。这套深水沉积的岩相中含有大量油气，资源潜力丰富，勘探潜力巨大，是常规石油资源现实的接替方向。但是目前缺乏针对富县地区页岩油进行系统地质甜点评价，尤其由于页岩油藏复杂的成藏地质条件以及页岩油甜点有利区的分布，研究的不系统和深度不够，无法准确评价富县地区页岩油资源量，给勘探部署带来极大困难。因此必须系统研究富县地区页岩油储层地质特征，储层微观孔隙结构，富集规律等，建立页岩油资源评价方法，系统评价研究区页岩油资源量，优选有利区块，为整个富县区域乃至延长石油页岩油的勘探提供技术支撑。

本次研究以富县地区重点区块长7段为研究对象，建立一套页岩油资源评价系统，从地层精细划分对比入手，结合岩心观察和分析化验数据，分别从烃源岩的TOC、有机质成熟度、脆性矿物含量、氯仿沥青”A”、含油性、以及砂岩的孔隙度、渗透率、含油饱和度等方面进行深入研究，明确页岩油储层地质特征，评价富县地区页岩油资源量，对页岩油的甜点区进行评价，形成评价标准并划分有利区，为下步勘探提供依据。

 二、成果研究思路

本成果研究通过建立延长组页岩孔隙结构全息表征方法，查明鄂尔多斯盆地延长组页岩油气储层全尺度孔隙结构、物性特征、形成机制及主要影响因素；提出延长组页岩中流体赋存方式及含量研究方法，认识影响页岩油气含量的主控因素，明确页岩油气赋存、滞留和富集机理，建立页岩油气成藏机制和油气共存模式。根据四性关系特征建立页岩油层的测井解释模板，对页岩进行识别，以此为基础精细表征页岩的厚度及空间分布特征，在长7烃源岩厚度、有机碳含量、脆性矿物含量等分析的基础上，明确有机质类型，分析页岩有机质丰度、成熟度特征，对烃源岩生烃特征进行综合评价。利用实测的页岩有机碳含量对测井资料进行标定，建立利用测井资料解释页岩有机碳含量的方法和模版，以此为基础预测各井页岩有机碳的含量的纵向与横向分布，分析页岩有机质丰度空间展布特征，利用构造演化、沉积体系、油藏解剖、储层特征分析、微观储层观察、烃源岩评价等的研究成果，结合油藏地质要素的控油作用剖析，分析油气成藏时期构造、沉积条件、储层物性等对油气成藏的影响，明确页岩储层油气富集的主控因素和规律在页岩油气赋存机理、赋存状态、富集规律和游离态油含量及影响因素分析的基础上，确定研究区页岩油气甜点构成的地质要素，遴选关键参数，以实测的关键参数为依据，建立关键参数的评价方法。页岩油“甜点”评价的核心是寻找储层品质好、源岩品质优、裂缝相对发育、储层脆性好、水平应力差小及盖层条件好的叠合甜点。利用多参数交会分析、多元正态分布及神经网络等大数据分析方法,确定岩性、物性、含油性、脆性等关键参数的平面分布;利用叠后多属性裂缝预测技术,预测和解释裂缝发育区;集成地质及工程等多参数分析,建立了延长油田南部地区长7段油藏“甜点”区综合评价标准，对甜点区进行评价优选。

三、详细科学技术内容：

1、长7页岩油成藏地质背景研究

(1）地层空间展布特征分析 根据已有认识和成果，确定区域标志层，并结合旋回以及厚度，利用测井资料，对研究区长7油层组进行对比划分。在上述工作的基础上，

分析地层的空间展布特征。

(2）构造特征分析  在砂层组划分的基础上，勾绘主要层位顶面构造图，分析各层构造特征（3）沉积相特征研究  通过岩心观察来识别沉积微相，确定区内沉积微相类型，结合测井资料建立合理的测井相，划分单井相。在此基础上，开展平面上沉积微相研究。

(4）中生剥蚀厚度恢复  根据研究区的特点，优选合适的方法估算晚白垩世以来研究区地层剥蚀厚度，为建立合适的地质模型提供基础。

(5）构造及有机质成熟度演化史分析在构造演化、剥蚀厚度研究的基础上，建立地质模型，选用合适的边界条件和参数，分析各层位不同时期的构造、有机质成熟度的演化特征，为油气成藏主控因素分析、富集规律及成藏模式研究提供依据。

(6）长7源岩生排烃量估算在上述工作的基础上，估算长7源岩的生烃量，排烃量，为页岩油资源评价提供基础。

2、长7砂岩储层特征及分析

通过岩心观察和测井解释相结合，建立了长7油组不同岩性的测井识别模板，解释了长7砂岩储层和页岩储层，分析了其空间展布特征。露头、岩心、镜下观察和分析测试等多种手段相结合，分析长7储层的岩石学特征、孔隙类型、孔隙结构和物性特征。

（1）岩性测井识别  通过岩心归位工作和深度校正等工作，我们分别对这些页岩、碳质页岩、泥岩，砂质页岩，和砂质泥岩等类型在测井曲线上的响应特征进行了分析研究提出识别方法和模板。

（2）储层空间展布特征  利用岩性测井识别模板，对长7砂岩储层空间分布特征进行分析。得出长7沉积时期，湖盆继续萎缩，三角洲前缘砂体厚度变大。

（3）储层岩石学特征及孔隙类型及孔隙结构分析  研究区内长7储层砂岩成分成熟度差、结构成熟度中等到较好，以岩屑长石及长石砂岩为主；东西部长7砂岩的岩石矿物组成特征、成分及结构成熟度存在一定差异，页岩储层中主要发育碎屑颗粒间和碎屑颗粒与粘土矿物间的粒间孔、粒间溶蚀孔、粒内溶蚀孔、晶间孔、有机质生烃孔等孔隙类型。

3、长7砂岩成岩作用及成岩序列划分

通过对研究区长7油层组砂岩的普通薄片、铸体薄片和荧光薄片的详细观察，详细分析砂岩储层中各类成岩作用特征，在此基础上，以油气充注期次为主线，以不同期次烃类充注的荧光特征与矿物间的接触关系、不同成岩矿物之间的接触关系为依据，分析了本地区长7油组油气充注过程与成岩过程的相互关系，建立了成岩序列并分析了油气充注与成岩作用之间的关系。长7砂岩和页岩中裂缝均较发育，以垂直裂缝为主。根据产状可把垂直缝分为两组，长7砂岩中各类成岩作用发育，经历了3期明显的烃类充注与3次较明显的溶蚀作用。长7砂岩的成岩演化-油气充注序列:压实作用→微晶方解石→溶蚀作用Ⅰ→烃类Ⅰ→绿泥石薄膜Ⅰ→烃类Ⅱ→石英次生加大Ⅰ→亮晶方解石Ⅰ→绿泥石薄膜Ⅱ→石英次生加大Ⅱ→伊/蒙混层→ 伊利石→高岭石→溶蚀作用Ⅱ→ 浊沸石→溶蚀作用Ⅲ→烃类充注Ⅲ→ 亮晶方解石Ⅱ→白云石。

4、长7页岩储层特征分析

（1）页岩储层空间展布特征：研究区页岩厚度变化较大，最厚达110m以上，最薄不足30m，主要厚度变化在60m~100m之间。此外，研究区不同地区页岩纵向上的发育特征也存在差异，研究区中、西部厚度中心一带，除长73发育厚层页岩外，长71和长72也有大段页岩发育，页岩厚度大，页岩中砂质和粉砂质夹层较少。

（2）储层岩石学特征：利用普通光学显微镜，结合扫描电镜和能谱分析，分析了长7源岩的主要矿物组成。结果表明，长7页岩段岩性多为黑色、、灰黑色油页岩，夹暗色泥岩、碳质泥岩、粉砂岩、铁质泥岩和粉砂质泥岩，其中粉砂岩、泥质粉砂岩主要呈纹层、条带或夹层状发育。

（3）烃源岩地球化学特征分析：研究区页岩有机质类型主要为Ⅰ、Ⅱ1型，总有机碳含量高，峰值2%～8%，平均4.97%；可溶烃（S1）含量主要变化在1 mg/g ~10 mg/g之间，平均约4.54mg/g，生烃潜量(S1+S2)主要变化在4~28mg/g之间，峰值12 mg/g~20mg/g，生烃潜力较大；氯仿沥青“A”百分含量峰值为0.6～0.8%，平均0.73%；氢指数峰值160-200mg/gTOC，平均为194.1 mg/gTOC，属富有机质优质页岩和优质烃源岩，液态烃含量高。

（4）页岩储层孔隙类型及特征：对页岩中发育的储集空间的类型和特征进行观察和定量分析。结果表明，由于长7烃源岩中发育一些粉砂、砂级别的纹层，以及一些分散状的石英、长石等碎屑颗粒，孔隙较发育，孔隙类型主要包括碎屑颗粒粒间孔、晶间孔、粒间溶蚀孔、粒内溶蚀孔等，还可见一些有机质生烃孔。

5、长7烃源岩及页岩油特征和评价

(1)页岩的空间分布展布  根据四性关系特征建立页岩油层的测井解释末班，对页岩进行识别，以此为基细表征页岩的厚度及空间分布特征。

(2）长7烃源岩/页岩地化特征分析及评价  在长7烃源岩热解、有机碳含量和镜质体反射率测试、索式抽提、干酪根镜检等分析的基础上，明确有机质类型，分析页岩有机质丰度、成熟度特征，对烃源岩生烃特征进行综合评价。

(3）页岩矿物岩石学特征  利用常规薄片、荧光薄片和扫描电镜等分析测试手段，结合X衍射分析，分析页岩岩石矿物组成特征，分析页岩岩石矿物组成特征，确定储层中粘土矿物类型及百分含量，分析页岩的脆性特征。

(4）页岩有机质丰度  利用实测的页岩有机碳含量对测井资料进行标定，建立利用测井资料解释页岩有机碳含量的方法和模版，以此基础预测各井页岩有机碳的含量的纵向与横向分布，分析页岩有机质丰度空间展布特征。

(5)页岩储集空间类型及孔隙结构特征  通过镜下薄片、铸体薄片、荧光薄片的观察，结合扫描/透射电镜等技术，结合孔隙结构测试，分析泥页岩基质孔隙与裂缝发育及组合特征，确定储集空间的类型和孔隙结构。

(6)页岩油资源量估算  在上述工作的基础上，结合镜下页岩油的观察与测试，优

选合适的方法估算页岩油资源量。用物质平衡法、氯仿沥青A法和热解参数S1法估算，

研究区的页岩油资源量分别为19.30亿吨、17.45亿吨、13.06亿吨，氯仿沥青A法和热解参数S1法估算的游离态页岩油资源量分别为11.93亿吨和10.30亿吨。

6、长7页岩油成藏主控因素、富集规律研究

（1）油气特征分布  长7形成了若干个规模较小的孤立—半孤立状岩性或物性遮挡油藏。这些小油藏在纵向上和侧向上叠加，油层沿着河道主砂岩体相对连续性分布，垂直物源方向连续性变差，西部连续性相对东部变差。

（2）油藏地质特征  长7砂岩油藏类型主要为透镜体油藏和上倾尖灭型油藏，已发现油藏主要分布在长71，其次是长72，在研究区东部长73中发育少量油藏；纵向上烃源岩底部、顶部的砂体、夹在两套烃源岩中间的砂体往往是有利的勘探目标；平面上，中西部长7油藏主要沿三角洲前缘砂体的环古湖岸线、主分流河道分布，在研究区东部油藏主要分布于位于流线汇聚区及流线与砂体大角度相交区域。

（3）油气富集主控因素分析

长7砂岩储层成分组成、厚度、砂地比、物性特征、侏罗纪晚期和早白垩世早期的古流体动力场、古物性特征是影响长7砂岩油藏形成的主要因素。

油藏成藏主要以三明治式、倒灌式等四种油气成藏模式为主。综合研究区延长组长7油气成藏主控因素、已发现油藏的特征及油气成藏模式，总结研究区延长组长7油藏的富集规律。研究区油藏主要分布在三角洲前缘水下分流河道砂体、三角洲前缘和半深湖-深湖相浊积砂体中，以岩性油藏为主。油气分布受生油中心、流体势、砂体展布及物性等因素的控制。

7、页岩油甜点区评价及优选

页岩油“甜点”评价的核心是寻找储层品质好、源岩品质优、裂缝相对发育、储层脆性好、水平应力差小及盖层条件好的叠合甜点。利用多参数交会分析、多元正态分布及神经网络等大数据分析方法,确定岩性、物性、含油性、脆性等关键参数的平面分布;利用叠后多属性裂缝预测技术,预测和解释裂缝发育区;集成地质及工程等多参数分析,建立了延长油田南部地区长7段油藏“甜点”区综合评价标准。

依据页岩油评价的关键参数(储层品质、源岩品质、裂缝、脆性、水平应力差),建立长7页岩油甜点”区的评价标准，优选了4个页岩油I类目标区、4个II类目标区和1个III类目标区。用物质平衡法、氯仿沥青A法和热解参数S1法估算研究区的页岩油资源量分别为19.30亿吨、17.45亿吨、13.06亿吨，氯仿沥青A法和热解参数S1法估算的游离态页岩油资源量分别为11.93亿吨和10.30亿吨。

四、成果的创造性与先进性

（1）运用细粒沉积学研究方法及岩相-测井相识别技术，建立了4类岩相测井识别图版，开展各地区页岩岩相划分、测井识别工作，描述页岩储层的沉积微相及规模，定量表征页岩储层不同岩相空间展布特征。

（2）首次利用地层厚度、剥蚀程度、埋藏史、温度演化史、有机质热演化史、等方法揭示了富县地区长7层张家滩页岩的生、排烃史及长7砂岩储层特征。

（3）揭示了富县地区页岩储层地质及烃源岩化学特征。通过对烃源岩有机质类型、有机质丰度、氢指数、有机质成熟度、页岩储层孔隙类型及特征等方面的研究。确定了页岩油的赋存状态及特征，从而估算出页岩油资源量。

（4）利用多参数交会分析，确定岩性、孔隙度、脆性等关键参数的平面分布；利用叠后多属性裂缝预测技术，预测和解释裂缝发育区；集成岩性、物性、脆性等多参数分析，预测“甜点区”分布。

五、成果主要性能指标：

1、建立页岩油储集性能评价标准，有效指导页岩油有利储层评价预测；

2、揭示页岩油滞留、聚集机理，对页岩油勘探开发技术研发提供理论支撑；

3、明确页岩油形成条件，揭示页岩油富集规律，为有利区优选提供依据；

4、明确页岩油资源潜力，揭示页岩油形成条件与富集规律，预测页岩油甜点区。

5、形成陆相页岩油储层的甜点评价体系和标准；优选3~6个有利目标区。

六、取得的知识产权情况                                                       

专利授权情况：利用该项目成果，获得国家授权实用新型专利3项，受理专利1项，下一步计划进行推广应用，发表专业论文8篇

七、重要的科学发现

1、科学发现点

（1）长7页岩油主要发育夹层型和页岩型。结合相带分布、岩 性组合、源储配置等特征，进一步 划分为重力流型、三角洲前缘型、纹层型和页理型4小类。

（2）运用细粒沉积学研究方法及岩相-测井相识别技术，建立了4类岩相测井识别图版，开展各地 区页岩岩相划分、测井识别工作。揭示出沉积相带控制细粒沉积岩的成因类型，不同细粒沉积发育 环境不同，细砂岩夹层主要发育三角洲前缘水下分流河道，浅色泥岩及泥质粉砂主要发育在三角前 缘分流间洼地，黑色页岩主要分布在深湖环境，晚三叠世长7期为盆地陆相湖盆发育的鼎盛时期 ，半深湖-深湖面积达6.5万平方千米，泥页 岩厚度主要分布在20-105m，其中长73亚段以泥页岩主 ，长72及长71亚段开始发育薄层砂岩。

（3）通过油藏类型和分布特征分析，揭示出该区主要发育为透镜体、上倾尖灭油藏。垂向上主要 分布于长71、长72，长73也发育有油层，长71顶部、长72底部和长73底部及两套页岩间的常发育油 层。井和显示井在研究区西部的主分流河道砂体中，砂地比大，砂体厚度大的部分含油性较好。西 部三角洲前缘砂体与源岩接触部位常有油气分布。

（4）通过对油藏主控因素分析表明储层非均质性强，岩石成分对物性和含油性具有重要影响：碳 酸盐胶结物、杂基含量高，刚性物质含量低的岩石物性差，含油性差。厚度大、连通性好的砂体含 油性较好，与源岩的配置关系也影响砂体含油性。

（5）针对页岩油藏富集规律不清，开展成藏规律研究，识别出4种成藏模式，层间源储，揭示了有 效圈闭中优质储层规模是原油富集的关键，理清资源甜点分布，优选10个有利区

（6）通过长页岩地化特征研究表明，长7页岩长7页岩Ro值分布范围为0.5%-1.33%，热演化差异较 大处于低熟—成熟油 气（湿气）共生阶段；有机质类型以Ⅱ1型为主；TOC主要在2%～8%，平均 为4.7%；S1主要分布在 1mg/g~7mg/g，平均为4.11mg/g，含油饱和度指数主要分布在25-200 mg/g TOC，平均 为87.44mg/g TOC，有机质丰富，液态烃含量高属于优质烃源岩。

（7）不同岩相的矿物组成差异较大，黏土矿物含量分布范围为34.88%~52.42%，脆性矿物（石英 +长石+黄铁矿）含量分布为38.6%~54.32%。粘土矿物以伊蒙混层为主，含量高(＞55%)；有少量伊 利石和绿 泥石，高岭石较少。

（8）建立了陆相页岩全孔径孔隙结构表征方法，鉴于页岩孔径分布范围宽，单一方法测试范围有 限，建立了以多种注入法（气体吸附—高压压 汞）为基础的陆相页岩孔隙结构全孔径表征技术 ，精确表征页岩孔隙结构的多尺度特征。

（9）通过页岩储层孔隙类型及特征研究表明，延长组页岩中无机孔和有机孔均较发育，孔隙度介 于0.6%-8.4%，平均3.4%；其中泥页岩平均孔隙度约3.02%；含纹层页岩平均孔隙度约 3.41%；粉砂 岩纹层平均孔隙度约3.70%。页岩的孔隙以孔径小于0.5μm的孔隙为主，也发育0.5-1μm、大于 1μm的。

（10）通过对页岩油赋存状态烃类运移体系进行分析，表明在中大孔、裂缝中以游离态为主，在有 机质，粘土矿物表面：以吸附态为主，页岩油与有机质呈伴生分布状态，微裂缝及大量黏土矿物的 粒间孔和粒内孔沟通，形成 较好的有效连通输运体系。

（11）建立了陆相页岩岩相划分方案，精细刻画不同岩石相的岩石学特征与地化特征。通过多尺度 分析测试手段（岩心、薄片、扫描电镜等），将延长组页岩层系划分为5种岩相，系统分析了不同 类型岩石相的岩石学（结构、颜色、矿物组成等）及有机地化特征（TOC、S1、氯仿沥青“A”及 OSI等）。粉砂质夹层(>30cm)、黑色页岩、灰黑色页岩、发育纹层黑色页岩、发育纹层灰黑色页 岩。

（12）利用不同岩石相的页岩样品实测TOC数据与密度测井值 ，建立基于岩石 相的TOC测井解释 模板，进而实现对SI、氯仿沥青“A”的测井解释。

（13）利用多参数交会分析，确定岩性、孔隙度、脆性等关键参数的平面分布；利用叠后多属性 裂缝预测技术，预测和解释裂缝发育区；集成岩性、物性、脆性等多参数分析，预测“甜点区”分 布。集成地质及工程等多参数分析,建立了延长油田南部地区长7段油藏“甜点”区综合评价标准

2.技术局限性

（1）理论研究方面

在深入开展页岩油赋存机理与页岩油可流动性研究，还需要开展更细致的评价工作。沉积微相、储层物性是控制页岩油分布的主要因素。陕北地区位于盆地中部，勘探程度较低,富集主控因素有待进一步认识。

（2）技术研究方面

还需要不断完善页岩油“四性”体系的测井解释识别，重点开展页岩油可动性（运移方向）的测井解释研究，对后期开发工艺探究提供借鉴和思路。

（3） 勘探实践方面

探索性开展页岩油的技术攻关是实现页岩油产业长远发展的重要保障。同时对页岩油的动用程度和开发配套工艺还需要进行深入研究评价，为下一步攻关方向。

八、客观评价：

该成果以现代石油勘探理论为指导，首次系统对延长南部富县长7页岩油油成藏条件及规律进行细致研究并对储层甜点进行评价。根据钻井、测井、岩心及分析化验等资料，重点对延长组长7油气的沉积环境、储层特征、烃源岩及剥蚀程度、埋藏史、温度演化史、有机质热演化史、古流体动力场、油气地球化学特征、油气的运移通道、运移动力、成藏期次、成藏机理与富集规律等方面展开研究，建立油气成藏模式，对油气有利聚集区进行了优选、对储层的甜点区进行综合评价和划分，并估算页岩油资源量及有利区预测，明确了未来几年内的勘探开发方向，成果总体达到国内领先水平。

九、应用情况及效益

1、推广情况：通过富集规律研究和甜点评价优选，成果转化应用中新增控制页岩油资源面积约986.17平方公里，估算页岩油储量11.93亿吨；2020至2022年共部署各类油井76口，其中水平井4口，探井43口，常规开发井29口，新增页岩油产能3.5万吨，累计产量2.15万吨。累计总产值6297万元，其中水平探井最高单井日产油115吨，平均单井日产油19.55吨，累计产油5718.61吨，探井最高单井日产油9.38吨，平均单井日产油1.3吨，累计产油4312.39吨；常规开发井最高单井日产油53.22吨，平均单井日产油3.62吨；累计产油11463吨；取得了较好技术效益和经济效益。

2、经济效益：2020年-2022年应用实施76口页岩油井，依据油田2020年至2022年内部原油结价格及富县采油厂近三年吨油成本，对销售额和利润测算如下：2020年页岩油产量6680吨，销售额1222.44万元，2021年页岩油产量6692吨，销售额1980.83万元，2022年页岩油产量8121吨，销售额3094.1万元，累计新增利润2381.53万元。

3、社会效益：页岩油长期以来均未得到太多重视，属于全新的勘探领域，通过本项目的实施，对长7页岩油储层特征、烃源岩的演化等进行了详细的研究。明确了未来几年内页岩油的勘探开发及前期研究方向。增加了富县采油厂预测、控制石油地质储量，为增储上产奠定坚实基础。从侧面加快富县地区原油生产进度、带动富县地区工业化步伐不断向前迈进。提高了区域经济运行质量及效率，增加了相关服务行业的就业岗位，维护了社会稳定，提高了当地政府的税收。对全面实现建设小康社会的宏伟目标具有十分重要的意义。