松辽盆地古龙页岩纳米孔缝形成机制与页岩油富集特征

doi:10.11743/ogg20230602

石油与天然气地质 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (6): 1350-1365.doi: 10.11743/ogg20230602

松辽盆地古龙页岩纳米孔缝形成机制与页岩油富集特征

孙龙德^1,^2,³(), 王小军^1,^2,⁴, 冯子辉^1,^2,⁵, 邵红梅^1,^2,⁵, 曾花森^1,^2,⁵, 高波^1,^2,⁵, 江航^1,^2,⁶

^1.多资源协同陆相页岩油绿色开采全国重点实验室，黑龙江大庆 163712
^2.黑龙江省陆相页岩油重点实验室，黑龙江大庆 163712
^3.中国石油天然气股份有限公司，北京 100007
^4.大庆油田有限责任公司，黑龙江大庆 163002
^5.大庆油田勘探开发研究院，黑龙江大庆 163712
^6.中国石油勘探开发研究院，北京 100083

收稿日期:2023-04-10 修回日期:2023-09-12 出版日期:2023-12-01 发布日期:2023-12-20
第一作者简介:孙龙德（1962—），男，博士、教授级高级工程师、中国工程院院士，油气勘探开发研究与工程实践。E-mail： sunld-tlm@petrochina.com.cn。
基金项目:
中央引导地方科技发展专项科技创新基地项目(ZY20B13)

Formation mechanisms of nano-scale pores/fissures and shale oil enrichment characteristics for Gulong shale， Songliao Basin

Longde SUN^1,^2,³(), Xiaojun WANG^1,^2,⁴, Zihui FENG^1,^2,⁵, Hongmei SHAO^1,^2,⁵, Huasen ZENG^1,^2,⁵, Bo GAO^1,^2,⁵, Hang JIANG^1,^2,⁶

^1.National Key Laboratory of Continental Shale Oil，Daqing，Heilongjiang 163712，China
^2.Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Continental Shale Oil，Daqing，Heilongjiang 163712，China
^3.PetroChina Company Limited，Beijing 100007，China
^4.Daqing Oilfield Company Ltd. ，PetroChina，Daqing，Heilongjiang 163002，China
^5.Exploration and Development Research Institute，Daqing Oilfield Company Ltd. ，PetroChina，Daqing，Heilongjiang 163712，China
^6.Research Institute of Petroleum Exploration & Development，PetroChina，Beijing 100083，China

Received:2023-04-10 Revised:2023-09-12 Online:2023-12-01 Published:2023-12-20

摘要/Abstract

摘要：

松辽盆地白垩系古龙页岩油储集层为富有机质、高黏土的陆相页岩，夹少量薄层的钙质砂岩和白云岩，其孔缝体系和页岩油富集规律研究还比较薄弱。基于松辽盆地古龙页岩氩离子抛光-场发射扫描电镜、能谱分析、高压压汞、低温氮气吸附、荧光薄片鉴定、X射线衍射全岩矿物分析、地球化学等实验分析数据，研究了古龙页岩有机-无机孔缝体系及其与页岩油富集的关系。结果表明：①古龙页岩发育基质孔和微裂缝构成的双孔介质储集体系，基质孔为页岩油提供富集空间，微裂缝为页岩油提供储集空间和渗流通道；②受矿物演化、有机质生烃和原油裂解转化等多因素控制，古龙页岩在不同演化阶段发育不同的孔缝组合，其中在成熟演化阶段主要发育微米级溶蚀孔和有机黏土复合孔缝，高成熟演化阶段主要发育纳米级有机黏土复合孔缝和页理缝；③古龙页岩油的富集与孔缝组合演化具有耦合关系，低成熟演化阶段页岩油主要富集于无机粒间孔和晶间孔中，成熟演化阶段页岩油主要富集于溶蚀孔和有机黏土复合孔缝内，油质较重，高成熟演化阶段页岩油主要富集于有机黏土复合孔缝和页理缝中，油质变轻。

关键词: 有机-无机孔缝体系, 有机黏土复合孔, 页岩油, 富集模式, 古龙页岩, 青山口组, 松辽盆地

Abstract:

The Cretaceous Gulong shale oil reservoirs in the Songliao Basin are composed of organic-rich continental shales with high clay content， interbedded with minor amounts of thinly laminated calcareous sandstones and dolomites. Currently， there is a lack of studies on the pore-fissure system and shale oil enrichment pattern of these reservoirs. Based on the data from experiments and analyses including argon ion milling-field emission scanning electron microscopy （FE-SEM）， energy-dispersive X-ray spectroscopy （EDS）， high-pressure mercury injection analysis， low-temperature nitrogen adsorption experiment， fluorescence thin section observation， X-ray diffraction （XRD） mineralogy of whole rock， and geochemical analysis， we investigate the organic-inorganic pore-fissure system in the Gulong shale and its relationship with shale oil enrichment. The results are as follows：（1） The Gulong shale hosts a dual-porosity reservoir system consisting of matrix pores and microfissures. Matrix pores serve as shale oil enrichment spaces， while microfissures provide both storage spaces and seepage pathways for shale oil；（2） Influenced by multiple factors such as mineral evolution， hydrocarbon generation， and cracking and conversion of crude oil， the Gulong shale exhibits varying pore-fissure combinations at different evolutionary stages. At the mature stage， the shale predominantly contains micron-scale dissolved pores and organo-clay complex pores/fissures （i.e.， pores/fissures with clay minerals as framework and formed as a result of hydrocarbon generation）. In contrast， the highly mature stage is characterized by nano-scale organo-clay-complex pores/fissures and bedding fissures；（3） There exists a coupling relationship between the shale oil enrichment and the evolution of pore-fissure combinations for the Gulong shale. The shale oil primarily accumulates within inorganic intergranular and intercrystalline pores at the low mature stage， while it is relatively heavy and predominantly concentrates in dissolved pores and organo-clay complex pores/fissures at the mature stage. At the highly mature stage， the shale oil becomes lighter and largely gets enriched in organo-clay complex pores/fissures and bedding fissures.

Key words: organic-inorganic pore-fissure system, organo-clay complex, shale oil, enrichment model, Gulong shale, Qingshankou Formation, Songliao Basin

中图分类号:

TE122.3

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参考文献 46

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井号	井深/m	层位	岩性描述	垂直渗透率/ （10^-3 μm²）	水平渗透率/ （10^-3 μm²）	水平渗透率与垂直渗透率比值
GY1	2 429.8	K₂qn²⁺³	高有机质纹层状页岩	0.004	0.095	23.8
GY1	2 452.9	K₂qn²⁺³	中有机质纹层状页岩	0.011	0.150	13.6
GY1	2 523.0	K₂qn¹	高有机质纹层状页岩	0.004	0.048	12.0
GY1	2 536.0	K₂qn¹	高有机质纹层状页岩	0.006	0.089	14.8
YX58	2 054.1	K₂qn¹	灰色含泥粉砂岩	0.010	0.009	0.9
YX58	2 073.8	K₂qn¹	灰黑色纹层状泥页岩	0.010	0.457	45.7
YX58	2 096.7	K₂qn¹	灰黑色纹层状泥页岩	0.007	0.078	11.1
Y47	2 317.9	K₂qn¹	黑灰色层状页岩	0.006	0.179	29.8
Y47	2 335.9	K₂qn¹	黑灰色层状页岩	0.004	0.312	78.0
Y47	2 374.1	K₂qn¹	黑灰色层状页岩	0.008	0.095	11.9
Y47	2 381.1	K₂qn¹	灰黑色泥岩	0.014	0.323	23.1
C21	1 642.5	K₂qn¹	深灰色泥岩	0.003	0.014	4.7

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松辽盆地古龙页岩纳米孔缝形成机制与页岩油富集特征

Formation mechanisms of nano-scale pores/fissures and shale oil enrichment characteristics for Gulong shale， Songliao Basin

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图/表 18

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