苏北盆地低有机碳含量陆相页岩层系页岩油富集高产机理与成藏模式

doi:10.11743/ogg20250612

石油与天然气地质 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (6): 1927-1946.doi: 10.11743/ogg20250612

苏北盆地低有机碳含量陆相页岩层系页岩油富集高产机理与成藏模式

何希鹏¹^,²(), 昝灵¹^,²(), 高玉巧¹^,², 蔡潇¹^,², 陈鹏¹^,², 花彩霞¹^,², 白鸾羲¹^,², 张琬璐¹^,²

^1.页岩油气富集机理与高效开发全国重点实验室，北京 102206
^2.中国石化华东油气分公司，江苏南京 210019

收稿日期:2025-08-11 修回日期:2025-11-04 出版日期:2025-12-30 发布日期:2025-12-25
通讯作者: 昝灵 E-mail:hexp.hdsj@sinopec.com;zanl.hdsj@sinopec.com
第一作者简介:何希鹏（1970—），男，研究员，油气地质及勘探评价。E-mail： hexp.hdsj@sinopec.com。
基金项目:
国家自然科学基金联合基金项目(U24B6002);中国石化科技项目(P23190)

Enrichment and high productivity mechanisms and accumulation patterns of shale oil in lacustrine shales with low total organic carbon content in the Subei Basin

Xipeng HE¹^,²(), Ling ZAN¹^,²(), Yuqiao GAO¹^,², Xiao CAI¹^,², Peng CHEN¹^,², Caixia HUA¹^,², Luanxi BAI¹^,², Wanlu ZHANG¹^,²

^1.State Key Laboratory of Shale Oil and Gas Enrichment Mechanisms and Efficient Development，Beijing 102206，China
^2.East China Oil & Gas Company，SINOPEC，Nanjing，Jiangsu 210019，China

Received:2025-08-11 Revised:2025-11-04 Online:2025-12-30 Published:2025-12-25
Contact: Ling ZAN E-mail:hexp.hdsj@sinopec.com;zanl.hdsj@sinopec.com

摘要/Abstract

摘要：

苏北盆地古近系阜（阜宁组）二段页岩具有有机质丰度低、岩性复杂和断块破碎的地质特点，页岩油勘探面临资源潜力和富集机理不清、勘探方向不明等难题。系统开展了低总有机碳含量（TOC）页岩成烃、成储和成藏机理，明确了勘探潜力和有利目标。研究结果表明：① 阜二段主要发育5种岩相，其中阜二段一亚段和二亚段的纹层状黏土质-长英质、长英质-碳酸盐混合质页岩为有利岩相。② 页岩有机质类型为Ⅰ-Ⅱ型，发育光面球藻、葡萄藻、沟鞭藻和木栓质体等有利成烃母质，具有“早生烃、高转化、低排烃、富游离”的生-排-滞-聚特征。③ 页岩为裂缝-孔隙型储层，孔隙以黏土矿物晶间孔、长英质矿物粒间孔和溶蚀孔为主，裂缝主要为层理缝、构造缝和成岩缝，裂缝孔隙度占17% ~ 21%。④ 受成岩和构造作用影响，页岩油在源内发生3次微运移，页岩具有微运移-自封闭的成藏特征。⑤ 阜二段具有深凹稳定型、高陡断阶型、复杂断块型和浅埋单斜型4种页岩油成藏模式。⑥ 页岩油富集高产主要受沉积成岩、保存条件和可压性三因素控制。溱潼凹陷实施12口探评井和3个试验井组，均获得高产，提交页岩油探明储量超过4 000 × 10⁴ t，揭示了苏北盆地低TOC页岩油良好的勘探开发潜力。

关键词: 成烃母质, 微运移-自封闭, 富集高产机理, 低TOC页岩, 成藏模式, 页岩油, 苏北盆地

Abstract:

Shales in the 2nd member of the Funing Formation （also referred to as the Fu 2 Member） in the Subei Basin are characterized by low organic matter abundance， complex lithological composition， and small fault blocks. These geological characteristics pose considerable challenges for shale oil exploration， including uncertainties regarding resource potential， enrichment mechanisms， and exploration targets. To address these issues， we systematically investigate the mechanisms behind the hydrocarbon generation， reservoir formation， and hydrocarbon accumulation in shales with low total organic carbon （TOC） content in the Fu 2 Member. Accordingly， the potential and favorable targets for shale oil exploration of the shales are determined. The results indicate that shales in the Fu 2 Member consist primarily of five lithofacies types， in which lamellar clayey-felsic and felsic-carbonate mixed shales occurring predominantly in the 1st and 2nd sub-members are identified as favorable lithofacies. The shales contain types I and II kerogen， as well as a range of favorable hydrocarbon-generating parent materials， including the Leiosphaeridia， Botryococcus， dinoflagellates， and suberinite， exhibiting early-stage hydrocarbon generation， high conversion rates， low hydrocarbon expulsion efficiency， and significant free oil enrichment. Shale reservoirs in the Fu 2 Member are classified as fractured-porous reservoirs. In these reservoirs， pores are dominated by intercrystalline pores within clay minerals， intergranular pores within felsic minerals， and dissolution pores. Reservoir fractures consist primarily of bedding-parallel fractures， structural fractures， and diagenetic fractures， contributing to 17% ~ 21% of the reservoir porosity. Influenced by diagenesis and tectonic processes， shale oil experienced three stages of micro-migration within the source interval， resulting in the shale oil accumulation characteristics of micro-migration and self-sealing. Four shale oil accumulation patterns are identified in the Fu 2 Member： stable shale oil within deep low-lying zones， as well as shale oil hosted in highly-steep faulted terraces， complex fault blocks， and shallowly-buried monoclines. The enrichment and high productivity of shale oil are primarily governed by sedimentary diagenesis， preservation conditions， and fracability. A total of 12 exploration and appraisal wells， along with three test well groups， were deployed in the Qintong Sag. All wells yielded high productivity， with proven shale oil reserves exceeding 40 million tons having been reported. These results reveal that shales with low TOC content in the Subei Basin hold considerable potential for shale oil exploration and exploitation.

Key words: hydrocarbon-generating parent material, micro-migration and self-sealing, enrichment and high productivity mechanisms, shale with low TOC content, accumulation pattern, shale oil, Subei Basin

中图分类号:

TE122.3

何希鹏,昝灵,高玉巧,等. 苏北盆地低有机碳含量陆相页岩层系页岩油富集高产机理与成藏模式[J]. 石油与天然气地质, 2025, 46(6): 1927-1946. doi: 10.11743/ogg20250612 Xipeng HE,Ling ZAN,Yuqiao GAO,et al. Enrichment and high productivity mechanisms and accumulation patterns of shale oil in lacustrine shales with low total organic carbon content in the Subei Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2025, 46(6): 1927-1946. doi: 10.11743/ogg20250612

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参考文献 54

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主要参数	吉木萨尔凹陷	鄂尔多斯盆地	古龙凹陷	沧东凹陷	济阳坳陷	溱潼凹陷
沉积环境	咸水	淡水-微咸水	淡水	半咸水-咸水	半咸水-咸水	微咸-半咸水
页岩厚度/m	200 ~ 300	20 ~ 124	100 ~ 240	50 ~ 300	300 ~ 1 000	200 ~ 450
岩性	云质粉砂岩、泥质白云岩	粉、细砂岩	长英质页岩	白云质、长英质页岩	泥灰岩、灰泥岩	混合质页岩
矿物组分含量比值（长英质∶碳酸盐∶黏土质）	5∶4∶1	7∶1∶2	2∶3∶5	4∶4∶2	3∶6∶1	4∶3∶3
TOC/%	1.2 ~ 8.9	2.0 ~ 20.0	0.5 ~ 10.0	1.3 ~ 8.8	1.5 ~ 10.0	0.5 ~ 2.0
S₁/（mg/g）	1.0 ~ 11.0	3.0 ~ 12.0	12.5 ~ 14.8	2.0 ~ 5.0	2.0 ~ 6.0	0.5 ~ 5.0
R_o/%	0.6 ~ 1.6	0.7 ~ 1.5	0.5 ~ 2.0	0.6 ~ 1.3	0.6 ~ 1.1	0.7 ~ 1.1
纹层发育程度	发育	较发育	发育	较发育	发育	发育
孔隙度/%	5.0 ~ 15.6	3.0 ~ 13.0	5.0 ~ 14.0	3.0 ~ 13.0	4.0 ~ 16.0	1.6 ~ 9.1
渗透率/（10^-3 μm²）	0.020 ~ 0.500	0.010 ~ 0.300	0.011 ~ 1.620	0.100 ~ 16.000	0.010 ~ 2.000	0.005 ~ 2.890
页岩埋深/m	2 700 ~ 4 100	700 ~ 2 900	1 200 ~ 2 600	3 200 ~ 4 300	3 000 ~ 5 300	2 800 ~ 4 500
压力系数	1.1 ~ 1.5	0.7 ~ 0.8	> 1.4	1.3 ~ 1.8	1.2 ~ 2.0	1.1 ~ 1.6
油藏类型	夹层型	夹层型	基质型	夹层型、混合型	夹层型、混合型	混合型

井号	埋深/m	岩性	TOC/%	S₁/（mg/g）	S₂/（mg/g）	HI/（mg/g）	T_max/℃	R_o/%	腐泥组含量/%	镜质组含量/%	惰质组含量/%	壳质组含量/%	有机质类型
Gu3	2 772.47	块状黏土质-长英质混合质页岩	3.07	0.41	15.92	519	439	0.63	59	26	9	6	Ⅱ₁
TL1	2 565.47	纹层状黏土质-长英质混合质页岩	3.83	1.40	23.64	617	434	0.69	73	13	9	5	Ⅰ
Guang3	2 127.68	层状长英质-碳酸盐混合质页岩	1.09	0.14	3.86	354	434	0.58	42	35	17	6	Ⅱ₂

模拟温度/℃	实测R_o/%			埋深/m	静岩压力/MPa	流体压力/MPa
模拟温度/℃	Gu3井	TL1井	Guang3井	埋深/m	静岩压力/MPa	流体压力/MPa
270	0.68	0.72	0.60	1 653.24	37.30	16.22
300	0.71	0.74	0.62	2 276.20	51.36	22.33
330	0.76	0.76	0.76	2 899.16	65.41	28.44
360	0.94	0.94	0.94	3 522.12	79.47	34.55
390	1.14	1.16	1.16	4 145.08	93.53	40.66
420	1.40	1.44	1.44	4 768.04	107.58	46.77

苏北盆地低有机碳含量陆相页岩层系页岩油富集高产机理与成藏模式

Enrichment and high productivity mechanisms and accumulation patterns of shale oil in lacustrine shales with low total organic carbon content in the Subei Basin

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