陸相頁巖油“甜點(diǎn)”段評(píng)價(jià)關(guān)鍵參數(shù)界限探討

李志明，劉雅慧，何晉譯，孫中良，冷筠瀅，李楚雄，賈夢(mèng)瑤，徐二社，劉 鵬，黎茂穩(wěn)，曹婷婷，錢門輝，朱 峰

（1.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院 無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無錫 214126；2.頁巖油氣富集機(jī)理與高效開發(fā)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214126；3.中國石化 油氣成藏重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214126）

中國陸相烴源層系形成于二疊紀(jì)、三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)、古近紀(jì)和新近紀(jì)的裂陷和坳陷盆地［1］，但湖泊水體環(huán)境復(fù)雜多樣，包括淡水-微咸水、咸水-半咸水、咸水-堿水以及咸水-鹽湖環(huán)境［2］。勘探實(shí)踐與研究表明，裂陷和坳陷構(gòu)造背景下不同水體環(huán)境沉積的烴源層系不僅為常規(guī)油藏提供了充足油源，而且還蘊(yùn)藏著豐富的頁巖油資源，是頁巖油勘探開發(fā)的有利層系［1-5］。近年尤其是2019 年以來，中國陸相頁巖油勘探開發(fā)取得了革命性突破［6-15］，并建成了新疆吉木薩爾、大慶古龍和勝利濟(jì)陽3 個(gè)頁巖油國家級(jí)示范區(qū)［16］，陸相頁巖油將是中國石油資源增儲(chǔ)上產(chǎn)接替與能源安全保障的重要現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域。陸相頁巖油“甜點(diǎn)”段評(píng)價(jià)是頁巖油勘探開發(fā)評(píng)價(jià)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，合理確定陸相頁巖油“甜點(diǎn)”段評(píng)價(jià)關(guān)鍵參數(shù)的界限，是實(shí)現(xiàn)陸相頁巖油經(jīng)濟(jì)效益開發(fā)的關(guān)鍵。陸相頁巖油“甜點(diǎn)”是指整體含油的陸相烴源層系內(nèi)，相對(duì)更富含油、物性更好、更易改造，在現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下具商業(yè)開發(fā)價(jià)值的有利儲(chǔ)集層［15］；《頁巖油地質(zhì)評(píng)價(jià)方法》（GB/T 38718—2020）將頁巖油“甜點(diǎn)段”定義為含油性好、儲(chǔ)集條件優(yōu)越、可改造性強(qiáng)，在現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下具有商業(yè)開發(fā)價(jià)值的頁巖油層段［17］。與海相烴源層系相比，中國陸相烴源層系非均質(zhì)性強(qiáng)，巖相類型復(fù)雜和熱演化程度變化大，含油性、儲(chǔ)集性、可壓性與頁巖油可動(dòng)性縱、橫向差異顯著，導(dǎo)致頁巖油“甜點(diǎn)”段優(yōu)選困難，效益開發(fā)面臨諸多挑戰(zhàn)［2，18］。為提升中國陸相頁巖油勘探開發(fā)成效，眾多學(xué)者圍繞陸相頁巖油“甜點(diǎn)”段評(píng)價(jià)，已開展了積極探索，提出了“甜點(diǎn)”段評(píng)價(jià)的方法與關(guān)鍵參數(shù)［16-23］，為當(dāng)前頁巖油勘探開發(fā)決策部署發(fā)揮了積極作用。然而，與常規(guī)油氣藏已形成較為完備的研究評(píng)價(jià)體系不同，中國陸相頁巖油勘探開發(fā)研究總體尚處于探索階段［24-25］，故不同學(xué)者獲取關(guān)鍵參數(shù)的方法也不盡相同，加上不同探區(qū)壓裂改造工程工藝的差異性［26］，進(jìn)一步使陸相頁巖油“甜點(diǎn)”段評(píng)價(jià)關(guān)鍵參數(shù)界限的厘定復(fù)雜化，造成諸多學(xué)者的研究結(jié)果與認(rèn)識(shí)不統(tǒng)一。為此，本文結(jié)合陸相頁巖油探井現(xiàn)場(chǎng)與室內(nèi)分析結(jié)果、綜合前人研究成果與勘探開發(fā)實(shí)踐成效，圍繞含油性、儲(chǔ)集性、可動(dòng)性與可壓性評(píng)價(jià)，探討厘定不同類型頁巖油“甜點(diǎn)”段評(píng)價(jià)的關(guān)鍵參數(shù)界限，為低油價(jià)時(shí)期直接聚焦頁巖油“甜點(diǎn)”段開展勘探開發(fā)工作提供科學(xué)依據(jù)，保障中國陸相頁巖油實(shí)現(xiàn)效益開發(fā)。

1 “甜點(diǎn)”段TOC界限

陸相頁巖油屬源內(nèi)聚集的石油資源［15］，發(fā)育富TOC（總有機(jī)碳含量）的頁巖/泥巖是形成頁巖油的物質(zhì)基礎(chǔ)［27］。根據(jù)地質(zhì)條件與沉積特征可將頁巖油“甜點(diǎn)”儲(chǔ)集層劃分為夾層型、混積型和頁巖型3類，其中，夾層型儲(chǔ)集層源-儲(chǔ)共存（富TOC的頁巖/泥巖與貧TOC的砂巖等夾層相鄰共生，砂巖等作為有利儲(chǔ)集層近源捕獲石油形成“甜點(diǎn)”），混積型儲(chǔ)集層源-儲(chǔ)共存（富TOC的頁巖/泥巖與相對(duì)貧TOC的混積巖相鄰共生，混積巖作為有利儲(chǔ)集層近源捕獲石油形成“甜點(diǎn)”）或源-儲(chǔ)一體（富TOC的混積巖既是生烴層，又是有利儲(chǔ)集層，原地滯留石油形成“甜點(diǎn)”），頁巖型儲(chǔ)集層則源-儲(chǔ)一體（富TOC的頁巖/泥巖既是生烴層，又是有利儲(chǔ)集層，原地滯留石油形成“甜點(diǎn)”）［2，15］。盡管烴源層系內(nèi)頁巖/泥巖的TOC越高，越有利于夾層型和源-儲(chǔ)共存的混積型儲(chǔ)集層賦存富集頁巖油，但就夾層型和源-儲(chǔ)共存的混積型儲(chǔ)集層本身而言，其是低含甚至不含TOC的細(xì)砂巖/粉砂巖、碳酸鹽巖、混積巖甚至凝灰?guī)r等火山巖，其中賦存富集的頁巖油主要源自鄰層富TOC的頁巖/泥巖。故評(píng)價(jià)這類頁巖油“甜點(diǎn)”段時(shí)，TOC可不作為評(píng)價(jià)的關(guān)鍵參數(shù)。對(duì)于源-儲(chǔ)一體的混積型和頁巖型儲(chǔ)集層，如果構(gòu)造為紋層狀、層狀，則源-儲(chǔ)一體主要是從宏觀角度而言的，但從微觀角度分析，則依然可以視為源-儲(chǔ)共存。這是因?yàn)楦籘OC紋層形成的石油可通過微運(yùn)移方式在相對(duì)貧TOC的長英質(zhì)/云質(zhì)或灰質(zhì)紋層中賦存富集［3］。如果儲(chǔ)集層構(gòu)造以塊狀為特征，則無論從宏觀還是微觀角度分析，頁巖油均以原位滯留富集為特征，其本身的TOC對(duì)含油性具有顯著制約作用。因此，源-儲(chǔ)一體的混積型和頁巖型頁巖油“甜點(diǎn)”段評(píng)價(jià)中需要關(guān)注TOC問題，但應(yīng)結(jié)合含油性等其他因素一起考慮。

目前對(duì)于這類“甜點(diǎn)”段TOC界限范圍分歧較大。一種研究結(jié)果認(rèn)為“甜點(diǎn)”段TOC下限取2.0 %。譬如趙文智等（2023）認(rèn)為陸相中-高成熟度頁巖油富集“甜點(diǎn)”段TOC最低值建議取大于2.0 %，最佳區(qū)間選3.0 %～4.0 %，這是確保頁巖內(nèi)部擁有足夠多滯留烴、以支撐形成產(chǎn)量的基礎(chǔ)［28］；濟(jì)陽坳陷沙三下亞段（沙河街組三段下亞段）-沙四上亞段混積型、頁巖型頁巖油“甜點(diǎn)”段TOC下限為2.0 %［29］；滄東凹陷孔店組二段頁巖型頁巖油Ⅰ類“甜點(diǎn)”段的TOC為2.0 %～6.0 %。由于有機(jī)質(zhì)與黏土礦物含量一般呈現(xiàn)正相關(guān)，高TOC往往造成頁巖脆性及可壓裂性降低，因此TOC并非越高越好，Ⅰ類“甜點(diǎn)”段的TOC上限確定為6.0 %［21］。這也得到了鄂爾多斯盆地延長組7 段頁巖油試油產(chǎn)量與TOC平均值關(guān)系結(jié)果的支持。結(jié)果表明當(dāng)TOC大于6.0 %時(shí)，試油產(chǎn)量反而降低達(dá)到最低［19］。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為“甜點(diǎn)”段TOC下限取值1.0 %±。譬如潛江凹陷潛江組三段4 油組10 韻律層（潛34-10 韻律層）鹽間頁巖油“甜點(diǎn)”段TOC下限為1.0 %［30］；柴達(dá)木盆地英雄嶺地區(qū)古近系下干柴溝組上段混積型、頁巖型頁巖油“甜點(diǎn)”段TOC下限為0.8 %［31］；四川盆地下侏羅統(tǒng)自流井組大安寨段二亞段頁巖油“甜點(diǎn)”段TOC下限大于1.0 %［1］；同樣蘇北盆地溱潼凹陷古近系阜（阜寧組）二段混積型頁巖油Ⅰ類“甜點(diǎn)”段TOC下限大于1.0 %［32］。很顯然，不同盆地/凹陷頁巖型和混積型源-儲(chǔ)一體儲(chǔ)集層頁巖油“甜點(diǎn)”段TOC界限值不盡相同，不能機(jī)械套用或借鑒某個(gè)盆地/凹陷的結(jié)果，來確定另一個(gè)盆地/凹陷頁巖型和混積型源-儲(chǔ)一體儲(chǔ)集層頁巖油“甜點(diǎn)”段TOC界限值。這是因?yàn)槊總€(gè)盆地?zé)N源層系TOC、成烴生物組合類型、巖相類型與組合以及生排滯油能力并不一致，即使同一盆地/凹陷的烴源層系，也會(huì)由于TOC、成烴生物組合類型、巖相類型與組合以及生排滯油能力等的不同，造成TOC相對(duì)最高的層段并不是含油性、儲(chǔ)集性、可改造性以及頁巖油可動(dòng)性好的“甜點(diǎn)”段。下面以蘇北盆地QY1井阜二段為例進(jìn)行佐證（圖1）。

圖1 蘇北盆地QY1井阜寧組二段有機(jī)碳含量（TOC）、游離烴含量（S1）與“甜點(diǎn)”層段分布Fig.1 Sweet-spot interval identification with TOC content and S1 for the 2nd member of the Funing Formation in well QY1，Subei Basin

圖1是蘇北盆地QY1井阜二段鉆井現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)采集樣品超低溫冷凍、密閉冷凍碎樣熱解分析的TOC和游離烴含量（S1）的對(duì)比圖，并標(biāo)注了綜合分析確定的Ⅰ類“甜點(diǎn)”段位置［3 825～3 879 m（上）和3 975～4 020 m（下）深度段］。目前，在蘇北盆地2個(gè)“甜點(diǎn)”段均已取得了規(guī)模突破，其中QY1 井對(duì)深度3 975～4 020 m“甜點(diǎn)”段實(shí)施水平井壓裂改造獲得了規(guī)模突破，日產(chǎn)油峰值達(dá)66.5 t，已累產(chǎn)頁巖油超2.0×104t。該“甜點(diǎn)”層段的TOC主要介于1.0 %～2.0 %，平均1.4 %，其含油性在整個(gè)取心段最佳；S1普遍大于2.0 mg/g，平均3.1 mg/g。而TOC總體最高的層段（深度3 706～3 752 m），TOC主要介于2.0 %～3.0 %，平］均1.9 mg/g），說明富TOC層段排烴效率較高，導(dǎo)致滯留油顯著降低；同時(shí)富TOC層段實(shí)測(cè)有效孔隙度、脆性礦物含量以及含油飽和度指數(shù)（OSI）和可動(dòng)油體積等均較“甜點(diǎn)”段相對(duì)低［32］，進(jìn)一步說明該層段不是頁巖油的“甜點(diǎn)”層段。

綜上剖析認(rèn)為，針對(duì)夾層型和源-儲(chǔ)共存的混積型頁巖油“甜點(diǎn)”段評(píng)價(jià)時(shí)，建議TOC不作為“甜點(diǎn)”段評(píng)價(jià)的關(guān)鍵參數(shù)。針對(duì)源-儲(chǔ)一體的混積型和頁巖型頁巖油“甜點(diǎn)”段評(píng)價(jià)時(shí)，不同盆地/凹陷頁巖油“甜點(diǎn)”段TOC界限各不相同，TOC下限取1.0 %或2.0 %，應(yīng)根據(jù)探區(qū)頁巖油勘探開發(fā)實(shí)踐結(jié)果來確定，同時(shí)上限不宜超過6.0 %。

2 “甜點(diǎn)”段成熟度Ro界限

成熟度對(duì)頁巖油“甜點(diǎn)”段具有重要的控制作用［33］，適宜的熱演化程度是保障烴源層系發(fā)育含油性好、儲(chǔ)集性優(yōu)、可壓性強(qiáng)以及頁巖油流動(dòng)性好的“甜點(diǎn)”段的關(guān)鍵［34］。國內(nèi)外主要頁巖油開發(fā)成功案例統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示表明，其“甜點(diǎn)”段的成熟度（鏡質(zhì)體反射率Ro）界限范圍跨度大（表1），不同盆地/凹陷陸相頁巖油“甜點(diǎn)”段Ro的下限，不同學(xué)者給出的界限并不相同，除了與不同盆地/凹陷烴源層系本身的成熟度和頁巖油類型有關(guān)外，還與烴源層系的沉積環(huán)境有關(guān)。研究表明，咸水-鹽湖、咸水-半咸水和堿化湖泊形成的有機(jī)質(zhì)多屬于富硫有機(jī)相（Ⅰ-S和Ⅱ-S型），巖相以碳酸鹽質(zhì)頁巖相組合和含碳酸鹽的長英質(zhì)頁巖相組合為主，而微咸水和淡水湖泊形成的有機(jī)質(zhì)多為貧硫有機(jī)相，巖相以貧碳酸鹽礦物的黏土質(zhì)-長英質(zhì)頁巖相組合為主。同時(shí)，咸水-鹽湖、半咸水和堿化湖泊形成的烴源層系，其進(jìn)入大量生烴階段的成熟度一般早于微咸水和淡水湖泊形成的烴源層系［2］，這已為勘探實(shí)踐與生排滯油模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果［30，39-41］所證實(shí)，咸水-鹽湖湖泊烴源巖成熟度高峰階段EasyRo為0.65 %～0.85 %［30］，半咸化湖泊為0.75 %～0.95 %［40］，而淡水湖盆為0.85 %～1.15 %［41］。因此，陸相烴源層系有機(jī)相和巖相組合的差異性，決定了烴源層系進(jìn)入主生油窗的熱成熟度Ro門限的差異性［2］，進(jìn)而導(dǎo)致頁巖油“甜點(diǎn)”段的熱成熟度Ro下限不同。由表1 可見，微咸水-淡水湖泊沉積的烴源層系頁巖油“甜點(diǎn)”段的實(shí)測(cè)Ro下限相對(duì)最大，半咸水湖泊沉積次之，咸水-鹽湖沉積相對(duì)最低。由此，趙文智等（2023）［28］提出淡水環(huán)境、母質(zhì)類型以Ⅰ型和Ⅱ1型為主的烴源層系，其頁巖油“甜點(diǎn)”段的熱成熟度Ro下限大于0.90 %，而咸化環(huán)境、母質(zhì)類型以Ⅰ型和Ⅱ1型為主的烴源層系，其Ro下限大于0.80 %。

表1 中國主要陸相頁巖油“甜點(diǎn)”段成熟度（鏡質(zhì)體反射率Ro）最低界限值統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics of the lower limits of Ro for sweet-spot intervals of lacustrine shale oil in major basins/sags in China

這里需要指出的是，陸相富油坳陷/凹陷的烴源層系鏡質(zhì)體反射率Ro普遍存在抑制現(xiàn)象，導(dǎo)致實(shí)測(cè)反射率值Ro偏低，并且烴源巖（頁巖/泥巖）有機(jī)質(zhì)類型越好，其實(shí)測(cè)鏡質(zhì)體反射率值Ro偏低越顯著。而FAMM（fluorescence alteration of multiple macerals）技術(shù)可以有效解決實(shí)測(cè)鏡質(zhì)體反射率值Ro抑制問題，該分析技術(shù)獲得的等效鏡質(zhì)體反射率（EqVRo）代表測(cè)試樣品的真實(shí)成熟度［34，42-44］。研究表明，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ型的烴源巖鏡質(zhì)體反射率抑制值（EqVRo-Ro）平均為0.32 %，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ1型的烴源巖EqVRo-Ro均值為0.21 %，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ2型的烴源巖EqVRo-Ro均值為0.12 %［34］。濟(jì)陽坳陷和蘇北盆地等富油坳陷/凹陷生油窗內(nèi)烴源巖樣品成熟度分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實(shí)測(cè)鏡質(zhì)體反射率抑制值（EqRo-Ro）與樣品的氫指數(shù)（HI）具顯著相關(guān)性，鏡質(zhì)體反射率抑制值隨氫指數(shù)的增高而增大（圖2）。由于在生油窗內(nèi)鏡質(zhì)體反射率抑制值受烴源巖有機(jī)質(zhì)類型制約，故可結(jié)合實(shí)測(cè)樣品的氫指數(shù)及其鏡質(zhì)體反射率值Ro，可直接來厘定其真實(shí)的熱演化程度。因此，表1 中各盆地頁巖油“甜點(diǎn)”段的實(shí)測(cè)鏡質(zhì)體反射率Ro下限與其真實(shí)的成熟度均存在不同程度的偏低。如對(duì)濟(jì)陽坳陷東營凹陷沙三下-沙四上亞段目前頁巖油取得突破的最淺埋藏3 000 m 左右的頁巖油“甜點(diǎn)”段成熟度剖析揭示，盡管實(shí)測(cè)鏡質(zhì)體反射率Ro值平均僅為0.55 %，但通過鏡質(zhì)體反射率抑制校正后，其真實(shí)成熟度等效鏡質(zhì)體反射率應(yīng)為0.74 %左右［34］。蘇北盆地溱潼凹陷溱頁1 井阜二段頁巖油下“甜點(diǎn)”段（深度3 975～4 020 m）實(shí)測(cè)鏡質(zhì)體反射率Ro值平均僅為0.91 %，氫指數(shù)平均為147 mg/g，校正后的真實(shí)成熟度等效鏡質(zhì)體反射率平均為0.95 %，這與該層段頁巖油樣品的成熟度參數(shù)Ro為0.90%～1.00 %［32］相一致。

圖2 陸相泥頁巖鏡質(zhì)體反射率（Ro）抑制值與氫指數(shù)（HI）關(guān)系Fig.2 Relationship between Ro suppression value and hydrogen index（HI）for lacustrine shales

綜上剖析，陸相頁巖油“甜點(diǎn)”段的成熟度最低界限與湖盆水體沉積環(huán)境、有機(jī)質(zhì)類型密切相關(guān)，由鹽水-咸水、咸水-半咸水至微咸水-淡水環(huán)境，烴源層系的主生排滯油窗的界限呈現(xiàn)增高趨勢(shì)，結(jié)合不同類型沉積環(huán)境烴源層系頁巖油勘探突破的甜點(diǎn)段實(shí)測(cè)鏡質(zhì)體反射率Ro（表1）與湖相不同類型烴源巖實(shí)測(cè)鏡質(zhì)體反射率抑制程度。建議鹽水-咸水湖盆地頁巖油“甜點(diǎn)”段的成熟度等效鏡質(zhì)體反射率下限取0.75 %（Ro下限取0.50 %，如潛江凹陷潛江組三段、濟(jì)陽坳陷沙四下亞段）；咸化-半咸水湖盆地頁巖油“甜點(diǎn)”段的等效鏡質(zhì)體反射率下限取0.85 %（Ro下限取0.60 %，如濟(jì)陽坳陷沙三下亞段）；微咸水-淡水湖盆頁巖油“甜點(diǎn)”段等效鏡質(zhì)體反射率下限取1.00 %（Ro下限取0.80 %，如鄂爾多斯盆地長7 段與松遼盆地青山口組一段）。

3 “甜點(diǎn)”段S1界限

由頁巖油“甜點(diǎn)”段的定義就不難理解，含油性參數(shù)是頁巖油“甜點(diǎn)”段評(píng)價(jià)的核心關(guān)鍵參數(shù)。滯留于烴源層系內(nèi)的油主要以游離態(tài)與束縛態(tài)（吸附-互溶態(tài)）方式賦存，其中束縛態(tài)頁巖油運(yùn)移方式主要靠擴(kuò)散作用而不是經(jīng)典的達(dá)西滲流作用，在不考慮能量補(bǔ)充和化學(xué)改質(zhì)的人工水力壓裂作用下，束縛態(tài)油對(duì)頁巖油的產(chǎn)能貢獻(xiàn)很小［45-46］，只有游離態(tài)的油易于在低滲儲(chǔ)層流動(dòng)并被開采［25，46］。研究揭示，即使在實(shí)驗(yàn)室超臨界二氧化碳反復(fù)吞吐情況下，熱解游離烴的極限動(dòng)用量也僅為其含量的75 %左右［47］。因此，國內(nèi)外針對(duì)泥頁巖層系的含油性評(píng)價(jià)主要采用S1（游離烴含量）來表征，但頁巖油“甜點(diǎn)”段含油性好的最低S1界限值同樣也未取得一致認(rèn)識(shí)。這一方面與陸相頁巖油勘探開發(fā)尚處于探索階段，針對(duì)頁巖油探井，其取心方式與巖心處置流程等尚未形成統(tǒng)一規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)。研究表明，不同取心方式與處置流程的樣品S1差異明顯［48-51］，密閉保壓取心與超低溫冷凍處置且采用冷凍密閉碎樣方式樣品的S1明顯高于常規(guī)取心、室溫放置與常規(guī)碎樣方式樣品的S1，兩者可相差1.5～4.0倍（圖3）［48］。

圖3 鄂爾多斯盆地長73亞段密閉取心與常規(guī)取心樣品游離烴含量（S1）與有機(jī)碳含量（TOC）關(guān)系（據(jù)文獻(xiàn)［49］）Fig.3 Relationship between TOC content and S1 in samples collected through sealed and conventional coring from the Chang 73 submember，Ordos Basin［49］

另一方面，剛出筒的新鮮巖心樣品與在室溫放置一段時(shí)間后的巖心樣品，其S1同樣會(huì)發(fā)生不同程度的變化。圖4 是潛江凹陷潛34-10 韻律層鹽間細(xì)粒沉積巖新鮮巖心與在室溫放置5 個(gè)月后的巖心冷凍密閉碎樣S1分析結(jié)果對(duì)比圖，可見不同樣品放置5 個(gè)月后S1降低程度差異顯著，其中1號(hào)樣品在室溫下放置5個(gè)月后的S1僅為剛出筒巖心的18 %，而10號(hào)樣品在室溫下放置5個(gè)月后的S1為剛出筒巖心的85 %，10個(gè)樣品放置5個(gè)月后的S1損失15 %～82 %，平均為48 %。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明含油性越好（S1＞4 mg/g）、儲(chǔ)集物性優(yōu)、紋層/層理發(fā)育的頁巖，其S1損失量越大。而新鮮巖心S1小于4 mg/g、儲(chǔ)集物性相對(duì)較差的塊狀泥巖，其S1損失量較小，損失量不足新鮮巖心的30 %。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果啟示：室溫下長期放置的頁巖油儲(chǔ)層樣品尤其是本身S1高、儲(chǔ)集物性好、紋層/層理發(fā)育的頁巖，其實(shí)測(cè)S1已無法代表新鮮巖心樣品的S1特征。由于頁巖油儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，不同巖相具有不同的含油性、儲(chǔ)集物性與不同的輕烴損失模式，故不能用一個(gè)統(tǒng)一的輕烴損失恢復(fù)系數(shù)來恢復(fù)其剛出筒時(shí)的S1，需要結(jié)合頁巖油儲(chǔ)層的巖相類型、儲(chǔ)集性、含油性與成熟度等因素分別構(gòu)建恢復(fù)模型［50］，直接利用室溫下長期放置巖心的實(shí)測(cè)S1或用統(tǒng)一恢復(fù)系數(shù)恢復(fù)后的S1來開展頁巖油儲(chǔ)層含油性“甜點(diǎn)”層段的評(píng)價(jià)優(yōu)選，可能會(huì)給頁巖油勘探開發(fā)目標(biāo)層段部署帶來誤導(dǎo)。同時(shí)，與剛出筒的新鮮巖心樣品開展常規(guī)碎樣方式與液氮充注密閉碎樣方式熱解S1對(duì)比表明，常規(guī)碎樣方式的熱效應(yīng)會(huì)造成熱解S1較液氮充注密閉碎樣方式的平均低30 %左右［52］。因此，對(duì)于需要進(jìn)行含油性分析的常規(guī)取心井典型樣品，應(yīng)在鉆井現(xiàn)場(chǎng)巖心出筒后及時(shí)進(jìn)行典型樣品采集并用液氮（高成熟度樣品）或超低溫冷凍（不高于-50 ℃，中-低成熟度樣品）冰柜冷凍保存，且碎樣應(yīng)采用液氮充注條件下密閉碎樣方式，碎好的樣品應(yīng)馬上稱取適量直接開展熱解分析，以最大限度地降低輕質(zhì)組分的損失，使含油性分析結(jié)果具有高保真性，從而使不同探區(qū)頁巖油儲(chǔ)集層含油性分析結(jié)果具有可比性。

圖4 潛江凹陷潛34-10韻律層鹽間細(xì)粒沉積巖新鮮與室溫放置5個(gè)月后巖心冷凍密閉碎樣熱解游離烴含量（S1）對(duì)比Fig.4 Comparison of S1 values of fresh core samples and sealed，frozen crushed samples from cores having stood for five months under room temperature from inter-salt fine-grained sedimentary rocks in the Eq34-10 rhythm of the Qianjiang Sag，Qianjiang Sag

表2 是目前中國陸相頁巖油取得規(guī)模突破區(qū)“甜點(diǎn)”段S1平均值統(tǒng)計(jì)結(jié)果，顯然不同盆地/凹陷甚至同一盆地/凹陷不同研究者給出的S1平均值具有明顯差異，這除了與各盆地/凹陷頁巖油“甜點(diǎn)”段本身的含油性存在差異外，還與樣品的處置方式、碎樣方式以及分析的及時(shí)性等眾多因素不同有關(guān)。由表2 可見，除吉木薩爾凹陷蘆草溝組（夾層型）和潛江凹陷潛三段（混積型）“甜點(diǎn)”段常規(guī)熱解S1平均值相對(duì)較高（分別為4.0 mg/g 和3.5 mg/g），以及溱潼凹陷阜二段“甜點(diǎn)”段常規(guī)熱解S1平均值相對(duì)較低（1.2 mg/g）外，中國陸相頁巖油取得規(guī)模突破區(qū)“甜點(diǎn)”段常規(guī)熱解S1平均值以2.0 mg/g 居多。這應(yīng)是趙文智（2023）［28］提出中-高成熟度頁巖油“甜點(diǎn)”段含油性好應(yīng)以常規(guī)熱解S12.0 mg/g 作為下限的原因，并且指出最佳取值為4.0～6.0 mg/g。同時(shí)，松遼盆地青山口組一段（青一段）頁巖型頁巖油“甜點(diǎn)”段常規(guī)熱解分析結(jié)果，經(jīng)保壓取心巖心樣品分析結(jié)果校正后的S1平均值下限為5.0 mg/g［3，19］；濟(jì)陽坳陷沙三下亞段混積型頁巖油“甜點(diǎn)”段，其典型樣品冷凍密閉碎樣熱解S1平均值下限為4.0 mg/g；歧口凹陷沙一段混積型或碳酸鹽夾層型頁巖油“甜點(diǎn)”段，其典型樣品常規(guī)熱解輕烴恢復(fù)后S1平均值下限為4.5 mg/g［37］；滄東凹陷孔二段混積型或碳酸鹽夾層型頁巖油“甜點(diǎn)”段，其典型樣品常規(guī)熱解輕烴恢復(fù)后S1平均值下限為3.0 mg/g［21］；蘇北盆地阜二段混積型頁巖油“甜點(diǎn)”段，其典型樣品冷凍密閉碎樣熱解S1平均值下限為3.0 mg/g（圖1）。

表2 中國主要陸相頁巖油“甜點(diǎn)”段游離烴含量（S1）平均值門限統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics of average threshold values of S1 in the sweet-spot intervals of major lacustrine shale oil basins/sags in China

綜上分析可見，頁巖油儲(chǔ)層熱解S1的影響因素復(fù)雜，必須搞清熱解S1分析結(jié)果的來龍去脈，包括取心井的取心方式、巖心處置方式、碎樣方式以及樣品分析的及時(shí)性。這是合理、正確厘定頁巖油儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”段S1平均值下限的基礎(chǔ)。由表2 可見，多個(gè)地區(qū)烴源層系常規(guī)熱解分析S1僅為冷凍密閉碎樣熱解分析（或常規(guī)熱解+輕烴恢復(fù)校正）S1的1/2左右。在目前情況下，建議“甜點(diǎn)”段S1取值界限與TOC界限、熱解分析樣品的處置方式結(jié)合起來確定。當(dāng)“甜點(diǎn)”層段TOC下限取1.0 %時(shí)，“甜點(diǎn)”段常規(guī)熱解分析和冷凍密閉碎樣熱解分析的S1下限分別取1.0 mg/g和2.0 mg/g；而當(dāng)“甜點(diǎn)”層段TOC下限取2.0 %時(shí)，“甜點(diǎn)”段常規(guī)熱解分析和冷凍密閉碎樣熱解分析的S1下限分別取2.0 mg/g 和4.0 mg/g。

4 “甜點(diǎn)”段儲(chǔ)集物性界限

儲(chǔ)集條件優(yōu)越是頁巖油“甜點(diǎn)”段的一個(gè)基本特征。儲(chǔ)集條件主要涉及孔隙度、滲透率及孔喉直徑3 個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，其中孔隙度直接決定了頁巖油儲(chǔ)層的儲(chǔ)油潛力，一般孔隙度越大，含油性越高；滲透率和孔喉直徑則制約頁巖油的流動(dòng)性與產(chǎn)能［54］。由于烴源層系巖石致密，尤其是頁巖/泥巖，因紋層和層理發(fā)育，柱塞樣品獲取困難，烴源層系典型樣品孔隙度精確測(cè)定尚存在諸多問題。目前，主要采用的方法包括氦氣氣測(cè)法、液體飽和法及核磁共振法3 大類。對(duì)比分析結(jié)果表明，液體飽和法孔隙度＞核磁共振法孔隙度＞顆粒氣測(cè)法孔隙度＞柱塞氣測(cè)法孔隙度。液體飽和法孔隙度結(jié)果偏大，柱塞樣氣測(cè)孔隙度僅能測(cè)試連通孔隙度即有效孔隙度，測(cè)試結(jié)果偏小［55］，但通過改進(jìn)形成“抽真空+嚴(yán)格平衡條件”的頁巖柱塞樣氦氣法孔隙度測(cè)定方法，其測(cè)定的頁巖有效孔隙度結(jié)果可靠性高［56］。因此，當(dāng)前，針對(duì)頁巖油儲(chǔ)層孔隙度分析主要采用“抽真空+嚴(yán)格平衡條件”的頁巖柱塞樣氦氣法孔隙度測(cè)定方法，其分析結(jié)果代表的是有效孔隙度。已有學(xué)者提出中國陸相頁巖油地質(zhì)“甜點(diǎn)”段儲(chǔ)集層有效孔隙度的下限為3.0 %并且裂縫發(fā)育［19，33］，但孔隙度下限與目前勘探開發(fā)實(shí)踐不符，明顯偏低。本文結(jié)合中國陸相頁巖油勘探開發(fā)實(shí)踐，就不同類型頁巖油“甜點(diǎn)”段的有效孔隙度和滲透率兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)最低界限作進(jìn)一步剖析。

目前針對(duì)夾層型頁巖油，松遼盆地的青一段和青二段、鄂爾多斯盆地長7 段和準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組均已取得規(guī)模突破與有效開發(fā)，為剖析夾層型頁巖油“甜點(diǎn)”段有效孔隙度和滲透率最低界限提供了基礎(chǔ)。研究表明，松遼盆地青一段和青二段夾層型頁巖油產(chǎn)層（“甜點(diǎn)”段）孔隙度主要介于4.0 %～14.0 %，滲透率主要介于（0.01～0.50）×10-3μm2［3］。鄂爾多斯盆地慶城長7 段夾層型頁巖油產(chǎn)層（“甜點(diǎn)”段）孔隙度主要介于4.5 %～11.0 %，滲透率主要介于（0.01～0.30）×10-3μm2。其中，Ⅰ類“甜點(diǎn)”段有效孔隙度介于8.0 %～11.0 %，滲透率介于（0.08～0.30）×10-3μm2；Ⅱ類“甜點(diǎn)”段孔隙度介于5.0 %～8.0 %，滲透率介于（0.03～0.08）×10-3μm2，［7，57］。準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組上、下“甜點(diǎn)”段儲(chǔ)集物性剖析揭示，上“甜點(diǎn)”段有效孔隙度介于5.0 %～20.0 %，滲透率介于（0.000 4～1.960 0）×10-3μm2，下“甜點(diǎn)”段有效孔隙度介于6.0 %～21.0 %，滲透率介于（0.02～2.80）×10-3μm2［58］；其中Ⅰ類“甜點(diǎn)”段有效孔隙度大于12.0 %，滲透率大于0.30×10-3μm2，Ⅱ類“甜點(diǎn)”段有效孔隙度介于8.0 %～12.0 %，滲透率介于（0.10～0.30）×10-3μm2，Ⅲ類“甜點(diǎn)”段有效孔隙度介于5.0 %～8.0 %，滲透率介于（0.01～0.10）×10-3μm2［59］。同時(shí)，對(duì)吉木薩爾凹陷上、下“甜點(diǎn)”段儲(chǔ)集物性與含油性顯示級(jí)別特征剖析表明，有效孔隙度與滲透率共同制約了吉木薩爾凹陷蘆草溝組上、下夾層型頁巖油“甜點(diǎn)”段的含油性顯示級(jí)別（圖5）。因此，結(jié)合吉木薩爾凹陷蘆草溝組上、下“甜點(diǎn)”段油跡、油浸、油斑顯示樣品的孔隙度和滲透率總體特征，以及松遼青一、青二段和鄂爾多斯盆地慶城長7 段夾層型頁巖油產(chǎn)層的孔隙度、滲透率分布范圍，建議夾層型頁巖油“甜點(diǎn)”段孔隙度下限取5.0 %，滲透率下限可以取0.01×10-3μm2。

圖5 吉木薩爾凹陷蘆草溝組上、下頁巖油有效甜點(diǎn)段孔隙度、滲透率與含油性關(guān)系Fig.5 Correlation of oil-bearing capacity with porosity and permeability for the effective upper and lower sweet-spot intervals of the Lucaogou Formation，Jimusar Depression

針對(duì)頁巖型和混積型頁巖油儲(chǔ)集層，其巖性與構(gòu)造不同，儲(chǔ)集物性也隨之不同，尤其是滲透率變化顯著。研究表明，隨巖性由頁巖—泥頁巖—泥巖，層狀構(gòu)造則呈紋層狀—層狀—塊狀變化，儲(chǔ)集性能依次變差，其中紋層狀頁巖是最優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集巖相［26，28，36］。圖6 是濟(jì)陽坳陷東營凹陷FY1 井沙三下亞段-沙四上亞段取心段典型紋層狀、層狀和塊狀巖相樣品的孔隙度與水平滲透率特征對(duì)比圖，可見不同巖性/巖相樣品的孔隙度總體差異不大，峰值分布范圍均介于4.0 %～10.0 %，滲透率與孔隙度無明顯相關(guān)性，但滲透率受巖性/巖相與微裂縫（包括層理縫）發(fā)育情況控制顯著，微裂縫發(fā)育的紋層狀灰質(zhì)泥巖和泥質(zhì)灰?guī)r等，其滲透率主要介于（1.0～50.0）×10-3μm2；微裂縫欠發(fā)育的層狀灰質(zhì)泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r等，其滲透率主要介于（0.01～1.00）×10-3μm2；而微裂縫總體不發(fā)育的塊狀灰質(zhì)泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r等滲透率最低，約0.001×10-3μm2。針對(duì)FY1 井“優(yōu)選”的試油層段（沙三下亞段深度3 199.0～3 210.0 m，紋層狀含泥灰?guī)r和含灰泥巖），其有效孔隙度主要介于4.0 %～10.0 %，與國內(nèi)外頁巖油產(chǎn)層的有效孔隙度基本相同，滲透率則主要介于（0.01～10.00）×10-3μm2［26］，這與該層段紋理、層理縫與微裂縫發(fā)育密切相關(guān)。

圖6 東營凹陷FY1井沙三下亞段-沙四上亞段不同巖相類型樣品有效孔隙度和水平滲透率特征對(duì)比Fig.6 Comparison of effective porosity and horizontal permeability of samples with different lithofacies collected from the lower submember of the 3rd member（Es3 L）to the upper submember of the 4th member（Es4 U）in the Shahejie Formation in well FY1，Dongying Sag

同時(shí)研究表明，孔隙度小于4.0 %的頁巖油儲(chǔ)層一般不具有可采性［56，60］，優(yōu)質(zhì)的頁巖油儲(chǔ)層滲透率應(yīng)大于0.01×10-3μm2［61］，只有相對(duì)高滲透率的儲(chǔ)層通過后期壓裂改造、使致密頁巖油儲(chǔ)層形成裂縫網(wǎng)絡(luò)，才能使頁巖油得以有效開采［56］。從上述東營凹陷沙三下亞段-沙四上亞段紋層、層狀和塊狀巖相的水平滲透率分析結(jié)果可知，頁巖油儲(chǔ)層水平滲透率大于0.01×10-3μm2，意味著只有具紋層、層狀構(gòu)造并且微裂縫發(fā)育的頁巖型和混積型頁巖儲(chǔ)集層才具有頁巖油勘探開發(fā)潛力（除非塊狀泥巖段微裂縫異常發(fā)育），這也已被中國目前的陸相頁巖油勘探開發(fā)實(shí)踐所證實(shí)。如歧口凹陷沙一下亞段“甜點(diǎn)”段/區(qū)混合質(zhì)頁巖、云灰質(zhì)頁巖和長英質(zhì)頁巖的有效孔隙度均值分別為5.1 %，4.5 %和4.3 %，水平滲透率分別為3.50×10-3，2.97×10-3和1.98×10-3μm2［37］；松遼盆地古龍凹陷青一段頁巖型頁巖油“甜點(diǎn)”段/區(qū)巖心實(shí)測(cè)有效孔隙度主要介于8.0 %～15.0 %，水平滲透率介于（0.01～0.50）×10-3μm2［3］；蘇北盆地阜二段已取得規(guī)模突破的頁巖油“甜點(diǎn)”層段，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)有效孔隙度主要介于4.0 %～8.0 %（平均5.3 %），小柱塞樣水平滲透率則主要介于（0.01～0.52）×10-3μm2，而全直徑巖心滲透率為（0.08～19.11）×10-3μm2［32］。綜上剖析，對(duì)于紋層狀和層狀構(gòu)造且裂縫發(fā)育的頁巖型和混積型頁巖油，建議“甜點(diǎn)”段有效孔隙度均值下限取4.0 %，水平滲透率均值下限取0.01×10-3μm2。

5 “甜點(diǎn)”段OSI界限

國內(nèi)外頁巖油勘探開發(fā)實(shí)踐［12，26，29，35，45，54，61-63］表明，無論頁巖油儲(chǔ)層類型屬夾層型還是頁巖型或混積型，獲得工業(yè)頁巖油油流的儲(chǔ)層段除S1要超過下限外，還具有一個(gè)共同的特征，即含油飽和度指數(shù)（OSI，OSI=S1×100/TOC）大于100 mg/g。故有學(xué)者提出頁巖油“甜點(diǎn)”段OSI下限為100 mg/g，OSI大于150 mg/g為最佳層段［28］，但不同探區(qū)、不同類型頁巖油儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”段S1和TOC并不相同，同時(shí)頁巖油儲(chǔ)層熱解S1的影響因素復(fù)雜，故即使針對(duì)同一探區(qū)的同一“甜點(diǎn)”層段，由于獲取游離烴的前處理流程與方法在業(yè)內(nèi)沒有統(tǒng)一，導(dǎo)致“甜點(diǎn)”段的OSI最低門限值應(yīng)有所差異。如圖7 為依據(jù)蘇北盆地QY1 井阜二段取心段典型樣品超低溫冷凍、密閉冷凍碎樣熱解分析結(jié)果，確定的OSI隨深度變化情況和已取得規(guī)模突破的甜點(diǎn)層段位置，可見2 個(gè)Ⅰ類“甜點(diǎn)”段［3 825～3 879 m（上）和3 975～4 020 m（下）深度段］典型樣品的OSI幾乎均大于100 mg/g，主要介于100～300 mg/g，平均值基本一致，分別為201 mg/g 和203 mg/g，與前面QY1 井阜二段“甜點(diǎn)”層段TOC和S1界限相匹配，Ⅰ類“甜點(diǎn)”段OSI下限應(yīng)為200 mg/g。但如果采集的典型樣品采用室溫放置、常規(guī)碎樣方式處理后再進(jìn)行熱解分析，Ⅰ類“甜點(diǎn)”段OSI界限僅為100 mg/g，Ⅱ類“甜點(diǎn)”段OSI界限為70 mg/g［32］，這與樣品室溫放置與常規(guī)碎樣過程中S1中輕質(zhì)組分損失而導(dǎo)致OSI降低有關(guān)［35，59］。

圖7 蘇北盆地QY1井阜寧組二段含油飽和度指數(shù)（OSI）與“甜點(diǎn)”層段分布Fig.7 OSI value-based sweet-spot interval identification in the 2nd member of the Funing Formation in well QY1，Subei Basin

高OSI意味著頁巖油儲(chǔ)集在滿足固體有機(jī)質(zhì)“吸附需求”后，依然有大量游離烴存在。通常有3類儲(chǔ)集層容易顯示高OSI：①高產(chǎn)率、低排出的純頁巖層或混積層；②高產(chǎn)率、高排出的富有機(jī)質(zhì)層段臨近的貧有機(jī)質(zhì)砂巖和碳酸鹽等夾層（圖8）；③高有機(jī)質(zhì)含量的純泥頁巖層的天然裂縫發(fā)育段［35，61-62］。由于OSI有機(jī)融合了頁巖油儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，即TOC和S1，因此可以利用OSI直接有效地判識(shí)烴源巖層段是否屬于頁巖油的“甜點(diǎn)”段。圖8 是鄂爾多斯盆地西南部B1井長73亞段取心段TOC和S1關(guān)系圖，可見紋層狀頁巖和層狀/塊狀泥巖TOC與S1具有顯著正相關(guān)性，并且S1主要介于2.0～15.0 mg/g，平均值達(dá)7.5 mg/g（樣品數(shù)n=116）。如果僅從含油性分析，紋層狀頁巖和層狀/塊狀泥巖具有很好的含油性，尤其TOC大于10.0 %之后，其S1均大于5.0 mg/g，但OSI則普遍小于50 mg/g，平均僅為45 mg/g，顯然不具有頁巖油勘探潛力。因此，富有機(jī)質(zhì)頁巖或泥巖往往會(huì)具有較高的含油性但并非一定具有頁巖油勘探潛力，需要結(jié)合OSI對(duì)富有機(jī)質(zhì)頁巖或泥巖是否具備頁巖油勘探潛力進(jìn)行判識(shí)，從而為頁巖型或混積型頁巖油“甜點(diǎn)”段確定提供更充足的證據(jù)。

圖8 鄂爾多斯盆地西南部B-1井長73取心段有機(jī)碳含量（TOC）和游離烴含量（S1）關(guān)系Fig.8 Relationship between TOC content and S1 for the coring section in the Chang 73 submember in well B-1，southwestern Ordos Basin

不同盆地/凹陷不同泥頁巖層系“甜點(diǎn)”段的OSI界限值不盡相同，如滄東凹陷孔二段Ⅰ類頁巖型“甜點(diǎn)”段（紋層狀長英質(zhì)頁巖）的OSI主要介于204.5～488.3 mg/g，平均為324.0 mg/g；歧口凹陷沙三段Ⅰ類頁巖型“甜點(diǎn)”段（紋層狀混合質(zhì)頁巖）的OSI主要介于97.3～1 256.3 mg/g，平均為257.6 mg/g；歧口凹陷沙一下亞段Ⅰ類頁巖型“甜點(diǎn)”段（紋層狀灰質(zhì)/白云質(zhì)頁巖為主）的OSI主要介于95.3～597.8 mg/g，平均為204.7 mg/g［63］。對(duì)于夾層型頁巖油儲(chǔ)層，由于其TOC一般小于1.0 %，故夾層型頁巖油“甜點(diǎn)”段OSI普遍較高，如吉木薩爾凹陷蘆草溝上、下甜點(diǎn)段粉砂巖和云質(zhì)/灰質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)白云巖等，盡管在室溫下已放置多年并對(duì)典型樣品采用常規(guī)碎樣方式進(jìn)行粉碎后再開展熱解分析，結(jié)果其OSI仍然較高，主要介于240～620 mg/g，平均為367 mg/g。對(duì)鄂爾多斯盆地長7段夾層型甜點(diǎn)段新鮮巖心采用超低溫冷凍、密閉冷凍碎樣熱解分析揭示，油斑、油浸和油跡級(jí)粉砂巖/細(xì)砂巖樣品的OSI主要介于400～850 mg/g，平均為690 mg/g。綜上剖析，針對(duì)頁巖型和混積型頁巖油“甜點(diǎn)”段/區(qū)，建議OSI取值下限為100 mg/g（巖心常規(guī)處置、常規(guī)碎樣熱解情況下）或200 mg/g（巖心冷處置、冷凍密閉密閉碎樣熱解情況下），而對(duì)于夾層型頁巖油“甜點(diǎn)”段/區(qū)，建議OSI取值下限為300 mg/g（新鮮巖心常規(guī)處置、常規(guī)碎樣熱解情況下）或400 mg/g（新鮮巖心冷處置、冷凍密閉密閉碎樣熱解情況下），這基本與北美Williston 盆地Bakken 組中段典型夾層型頁巖油的OSI一般大于400 mg/g［60］相一致。

6 “甜點(diǎn)”段脆性礦物含量界限

頁巖油儲(chǔ)層的可壓性是指在壓裂過程中頁巖發(fā)生有效破裂的能力，其決定了壓裂后裂縫的形態(tài)及裂縫網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度，是影響頁巖油能否實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的重要因素之一［64］。目前，國內(nèi)外用于頁巖油儲(chǔ)層可壓性評(píng)價(jià)的方法很多，主要基于頁巖油儲(chǔ)層的礦物組成和巖石力學(xué)性質(zhì)分析，其中頁巖脆性礦物指數(shù)法是判斷頁巖儲(chǔ)層可壓性最簡(jiǎn)單有效的方法。頁巖脆性礦物含量越高，越易形成人工壓裂網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)縫，越有利于頁巖油的開采［65-66］。

壓裂實(shí)踐表明，頁巖的破裂壓力與其所含的脆性礦物指數(shù)息息相關(guān)［67-68］。因此，眾多學(xué)者將脆性礦物含量作為頁巖油儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”段評(píng)價(jià)的關(guān)鍵參數(shù)［1，3，19，26，32-33，37，53，63］。各盆地/凹陷頁巖油“甜點(diǎn)”段的脆性礦物含量界限不同，隨著研究的深入，常用的脆性礦物從最初僅指石英過渡到一系列礦物組合（石英、長石和碳酸鹽），能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“頁巖脆性指數(shù)測(cè)定及評(píng)價(jià)方法”（NB/T 10248—2019）則將石英、白云石、方解石、長石和黃鐵礦歸屬于脆性礦物。當(dāng)頁巖脆性礦物指數(shù)BM2≥70 時(shí)［BM2=（X石英+X白云石+X方解石+X長石+X黃鐵礦）×100；M2 為頁巖脆性礦物指數(shù)法編號(hào)；X為樣品中某類礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）］，其可壓性評(píng)定等級(jí)為好；當(dāng)60≤BM2＜70 時(shí)，可壓性評(píng)定等級(jí)為較好；當(dāng)40≤BM2＜60 時(shí)，可壓性評(píng)定等級(jí)為中等；當(dāng)BM2＜40 時(shí)，可壓性評(píng)定為差。依據(jù)頁巖礦物脆性指數(shù)法可以快速評(píng)價(jià)頁巖油儲(chǔ)層的可壓性，具有較好的實(shí)踐效果，但需要結(jié)合頁巖油儲(chǔ)層的熱成熟度。古龍頁巖主要為黏土質(zhì)長英質(zhì)頁巖，黏土礦物平均含量達(dá)35.6 %，但熱演化程度較高，處于中成巖晚期階段，蒙脫石已大量轉(zhuǎn)化為伊利石并析出硅質(zhì)，使得頁巖剛性增強(qiáng)、脆性增大；同時(shí)頁巖中伊利石經(jīng)過成巖壓實(shí)作用定向排列，使巖石沿層面容易剝裂，壓裂過程中可形成復(fù)雜網(wǎng)狀裂縫，從而顯著改善了儲(chǔ)層的可壓裂性［69］，這是古龍頁巖型頁巖油“甜點(diǎn)”段取得突破的重要因素［15］。盡管如此，與濟(jì)陽坳陷沙三下-沙四上亞段（脆性礦物含量一般大于75.0 %［26］）、滄東凹陷孔二段（脆性礦物含量一般大于70.0 %［21，63］）頁巖型/混積型頁巖油“甜點(diǎn)”段頁巖油產(chǎn)量相比，古龍頁巖油雖然具有高的GOR（氣/油比），但其產(chǎn)量明顯相對(duì)偏低。黏土礦物含量大于40.0 %時(shí)，屬低脆性頁巖，受黏土含量及有機(jī)質(zhì)含量雙重影響，現(xiàn)有水基壓裂液易引起黏土膨脹，導(dǎo)致支撐劑無法有效注入，導(dǎo)流能力低，壓裂改造效果差，目前尚無該類儲(chǔ)層取得頁巖油勘探突破的報(bào)道［21］。頁巖油儲(chǔ)層黏土礦物含量小于30.0 %時(shí)具有較好的脆性，頁巖油“甜點(diǎn)”段的黏土礦物含量下限為30.0 %［70］。典型夾層型頁巖油“甜點(diǎn)”段/區(qū)的脆性礦物含量均較高，無論是鄂爾多斯盆地長7 段粉砂巖、細(xì)砂巖“甜點(diǎn)”夾層段，還是吉木薩爾凹陷蘆草溝組上、下粉砂巖、云質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)云巖等“甜點(diǎn)”段，脆性礦物含量均大于80.0 %［33］。因此，綜合上述分析并結(jié)合目前頁巖油勘探開發(fā)實(shí)踐，建議頁巖型/混積型、夾層型頁巖油“甜點(diǎn)”段脆性礦物（石英、白云石、方解石、長石和黃鐵礦）含量下限為65.0 %。

7 結(jié)論

1）夾層型和源-儲(chǔ)共存的混積型頁巖油“甜點(diǎn)”段評(píng)價(jià)時(shí)，TOC可不作為關(guān)鍵評(píng)價(jià)參數(shù)；源-儲(chǔ)體的混積型和頁巖型頁巖油“甜點(diǎn)”段，其TOC下限為1.0 %或2.0 %，上限不宜超過6.0 %。

2）鹽水-咸水、咸化-半咸水和微咸水-淡水湖盆烴源層系頁巖油“甜點(diǎn)”段Ro下限分別取0.50 %，0.60 %和0.80 %（EqVRo下限分別取0.75 %，0.85 %和1.00 %）。

3）當(dāng)“甜點(diǎn)”段TOC下限取1.0 %時(shí)，常規(guī)碎樣和密閉冷凍碎樣的熱解S1下限分別取1.0 mg/g 和2.0 mg/g；當(dāng)“甜點(diǎn)”段TOC下限取2.0 %時(shí)，則分別取2.0 mg/g和4.0 mg/g。

4）夾層型頁巖油“甜點(diǎn)”段的孔隙度和滲透率下限分別為5.0 %和0.01×10-3μm2；具紋層狀和層狀構(gòu)造且裂縫發(fā)育的頁巖型和混積型頁巖油“甜點(diǎn)”段孔隙度和水平滲透率下限分別為4.0 %和0.01×10-3μm2。

5）頁巖型和混積型頁巖油“甜點(diǎn)”段，OSI下限為100 mg/g（巖心常規(guī)處置、常規(guī)碎樣熱解情況下）或200 mg/g（巖心冷處置、密閉冷凍碎樣熱解條件下）；夾層型頁巖油“甜點(diǎn)”段，OSI下限為300 mg/g（新鮮巖心常規(guī)處置、常規(guī)碎樣熱解情況下）或400 mg/g（新鮮巖心冷處置、密閉冷凍碎樣熱解條件下）。

6）頁巖油“甜點(diǎn)”段脆性礦物含量下限為65.0 %。