近年来，非常规油气勘探开发力度不断加大，松辽、鄂尔多斯、四川等盆地的页岩油气勘探相继获得重大突破，页岩油气已成为重要的接替能源^[1]。鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段页岩油气资源丰富、页岩与砂岩互层，有机碳含量高，油气勘探潜力较大^[2]。源储结构的划分对于页岩油气的研究具有重大的意义，学者们对于“生储盖组合”这一概念进行了一系列研究。邹才能等^[3]依据烃源岩与储集层的纵向位置关系，将松辽盆地南部岩性-地层油气藏分为源下(上生下储型)、源内(自生自储型)及源上(下生上储型)3种类型，突破了“源控论”的认识。王红军等^[4]通过研究四川盆地须家河组气藏地质特征，认为天然气成藏受源储组合控制，具有近源运移成藏的特征。杨智峰等^[5]将延长组长7段源储类型划分为源夹储型、源储互层型、储夹源型。其中源夹储型岩性组合最有利于致密油的聚集，源储互层型岩性组合次之，储夹源型岩性组合相对较差。肖正录等^[6]根据实际地质条件将陇东地区长81亚段源储接触关系分为直接接触型、过度接触型、泥质隔挡型和裂缝沟通型4种类型，其中直接接触型和裂缝沟通型对致密油的运聚有利，而过渡接触型和泥质隔挡型不利于致密油的运移。姚东升等^[7]在以往研究的基础上，结合油井数占比和含油饱和度分析，认为储夹源型、源储互层型和源夹储型岩性组合中储层的含油性依次变差。

源储配置对于页岩油气富集至关重要，以往学者对源储组合的研究主要考虑的是源岩和储层的空间配置关系，很少涉及源储质量的差异，因此对鄂尔多斯盆地延安地区长7段页岩油气富集条件的研究缺乏系统性，尤其针对长7段泥页岩纵向上烃源岩品质及储集性能的差异性尚未开展较为精细的研究，所以长7段页岩油气富集层段尚不清楚。基于前人研究成果，综合运用地球化学、X射线衍射、SEM扫描电镜、钻井、测井资料及含气性等的分析，以长7₁、长7₂、长7₃亚段为单元开展烃源岩特征及储层特征的精细表征，并基于页岩层段源储匹配关系，分析长7段页岩气富集规律及主控因素，同时建立延安地区延长组长7段源储结构特征与页岩气富集模式，以期为该地区陆相页岩气的高效勘探开发提供有力支撑。

鄂尔多斯盆地延安地区位于陕北斜坡东南部(图 1a)，该区延长组长7段可细分为长7₁、长7₂、长7 ₃共3个亚段，长7₃沉积期为最大湖泛期，也是湖泊流体的高峰期，藻类和浮游生物的繁盛为该时期富有机质泥页岩的沉积奠定了物质基础。长7₁和长7₂沉积期湖盆萎缩，同时受重力流作用影响，在泥页岩中沉积了一大套沉积砂体^[8]。岩性发育有细(粉)砂岩，泥质粉砂岩、油页岩、炭质页岩等，同时可见少量凝灰岩夹层(图 1b)。长7段泥页岩沉积环境包括三角洲前缘亚相和半深湖—深湖亚相，有机质含量高，热演化程度高，处于生油晚期，具有大量的页岩油气资源。

图 1

Fig. 1

下载原图 图 1 鄂尔多斯盆地延安地区构造位置(a)及三叠系长7段岩性地层综合柱状图(b) Fig. 1 Tectonic location(a)and stratigraphic column of Triassic Chang 7 member(b)in Yan'an area, Ordos Basin

烃源岩有机质丰度、有机质类型是油气成藏的基本条件，因此研究页岩气富集程度的差异首先需要评价烃源岩的质量。根据矿物组分含量、总有机碳(TOC)含量、有机质类型及有机质演化阶段划分标准^[9]，在以往烃源岩评价标准^[10-12]的基础上，结合研究区实际情况，建立了延安地区长7段页岩油气烃源岩分级评价标准(表 1)，并将烃源岩划分为优、中、差3类。

表 1(Table 1)

表 1 鄂尔多斯盆地延安地区三叠系延长组长7段页岩油气烃源岩评价标准 Table 1 Evaluation criteria of shale oil and gas source rocks of Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in Yan'an area, Ordos Basin 评价内容 评价参数 评价标准 优 中 差 烃源岩品质 TOC/% >5.0 3.5~4.5 2.5~3.5 有机质类型 Ⅰ~Ⅱ1 Ⅱ1~Ⅱ2 Ⅲ Ro/% 1.3~2.0 0.7~1.3 0.5~0.7

下载CSV 表 1 鄂尔多斯盆地延安地区三叠系延长组长7段页岩油气烃源岩评价标准 Table 1 Evaluation criteria of shale oil and gas source rocks of Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in Yan'an area, Ordos Basin

鄂尔多斯盆地延安地区延长组长7₁、长7₂、长7₃亚段TOC质量分数分别为1.92%~4.83%，2.10%~ 6.47%，3.26%~11%，平均质量分数分别为3.39%，4.35%，5.57%(图 2)。长7₃亚段主要处于稳定的“贫氧”环境，在H₂S存在的缺氧条件下，敏感元素(Ni，Cu，Co，Zn等)大量富集，通常形成硫化物沉淀成为浮游生物体的营养物质并大量聚集入沉积物，导致有机质大量富集。火山喷发之后的“迟滞期”引起长7₃亚段有机质含量增大，长7₂及长7₁亚段处于“贫氧—氧化”环境，缺乏H₂S，形成少量沉积物^[13]。

图 2

Fig. 2

下载原图 图 2 鄂尔多斯盆地延安地区三叠系延长组长7段TOC含量箱线图 Fig. 2 TOC content box diagram of Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in Yan'an Area, Ordos Basin

研究区长7段有机质类型以Ⅱ₁型和Ⅱ₂型为主，Ⅰ型次之^[12]，但其热演化程度在3个亚段表现出较大的差异(图 3)。长7₃亚段R_o为0.82%~1.42%，平均为1.31%，有机质演化阶段为高成熟阶段；长7₂亚段R_o为0.7₃%~0.98%，平均为0.97%，有机质演化阶段为成熟阶段；长7₁亚段属于低成熟阶段，R_o为0.56%~0.86%，平均为0.69%。

图 3

Fig. 3

下载原图 图 3 鄂尔多斯盆地延安地区三叠系延长组长7段埋深与Ro关系 Fig. 3 Reflectance and buried depth of vitrinite in Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in Yan'an area, Ordos Basin

统计研究区近300个样品对长7段烃源岩进行评价，绘制烃源岩含量纵向变化趋势及分布图(图 4)。由图 4可看出，TOC含量由长7₁亚段逐渐变大至长7₃亚段达到最大；石英含量与黏土矿物含量变化趋势相反，长7₃亚段黏土矿物含量大、石英含量小；自7₁至长7₃亚段R_o逐渐变大。由烃源岩评价标准可知，优质烃源岩在长7₃亚段占比最高，为90%，分别是长7₁，长7₂亚段的20倍和9倍；差烃源岩在长7₁亚段占比为86%；中等烃源岩在长7₂亚段占比最大，为85%。因此长7₃亚段烃源岩生油能力相对较好，长7₂亚段次之，长7₁亚段最差。

图 4

Fig. 4

下载原图 图 4 鄂尔多斯盆地延安地区三叠系延长组烃源岩含量纵向变化趋势及分布 Fig. 4 Longitudinal variation trend and distribution diagram of source rock quality of Triassic Yanchang Formation in Yan'an area, Ordos Basin

本文结合烃源岩评价标准，建立FY3-YY28- YY1-YY22烃源岩纵向分布特征展布图，并分析长7段烃源岩纵向特征差异(图 5)。长7₁亚段岩性主要为砂岩，分布面积广，砂体厚度大，仅有少量泥页岩，主要为差烃源岩；长7₂亚段油页岩厚度小，占烃源岩总厚度的10%，主要发育中等烃源岩；长7₃亚段发育一整套“张家滩页岩”，烃源岩厚度占长7段烃源岩总厚度的85% 以上，主要发育优质烃源岩。长7段各亚段烃源岩厚度及质量的差异主要是由于地质时期的沉积环境不同。长7段处于深湖—半深湖环境，长7₃亚段沉积时期为湖盆发育的鼎盛时期，湖盆水体深且油页岩分布广泛，周缘砂体不发育导致陆源碎屑输入量少，长期的缺氧环境形成大量富集营养物质进入沉积物，使其形成高有机质富集页岩且厚度较大；长7₂亚段沉积时期湖盆范围明显减小，泥页岩分布较少，陆源碎屑伴随周缘三角州砂体的发育推覆入湖，砂岩含量增大^[13]；长7₁亚段地壳抬升，湖盆范围进一步缩小，且处于贫氧-氧化条件，沉积速率较快，有机质富集低，因此长7₂亚段主要发育中等烃源岩，并分布有差等烃源岩和优质烃源岩，长7₁亚段主要发育差烃源岩，并分布少量中等烃源岩和优质烃源岩。

图 5

Fig. 5

下载原图 图 5 鄂尔多斯盆地延安地区三叠系延长组长7段烃源岩纵向分布特征 Fig. 5 Longitudinal distribution characteristics of source rocks in Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in Yan'an Area, Ordos Basin

储层发育情况对页岩油气的生成具有重要影响，页岩油气富集规律的影响因素主要包括岩石学特征、物性特征、孔隙结构特征等。参考以往储层特征的划分方案^[14-18]，结合研究区储层的实际情况，建立一套与研究区地质特征相适应的标准，将研究区长7段储层由优到差分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类(表 2)。

表 2(Table 2)

表 2 鄂尔多斯盆地延安地区三叠系延长组长7段储层分类综合评价标准 Table 2 Classification and comprehensive evaluation criteria of Triassic Yanchang 7 formation in Yan'an area, Ordos Basin 参数 储层分类 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 孔隙度/% ＞10 5~10 ＜5 渗透率/mD ＞0.40 0.10~0.40 ＜0.10 排驱压力/MPa ＜0.35 0.35~0.45 ＞0.45 最大连通孔喉/μm 2.80~5.10 1.95~2.80 0.50~1.95 最大进汞饱和度/% ≥90 60~90 ≤60 退汞效率/% ≥65 45~65 ≤45 分选系数 3.96~2.45 2.45~0.18 0.18~0.07 孔隙类型 溶蚀孔 溶蚀孔—粒间孔 粒间孔 储层评价 优质储层 中等储层 差储层

下载CSV 表 2 鄂尔多斯盆地延安地区三叠系延长组长7段储层分类综合评价标准 Table 2 Classification and comprehensive evaluation criteria of Triassic Yanchang 7 formation in Yan'an area, Ordos Basin

长7段各亚段的矿物组分均以黏土矿物、石英、钾长石、斜长石等为主，但各亚段的矿物含量具有一定差异(表 3)。长7₃、长7₂、长7₁亚段黏土矿物质量分数的平均值分别为48%，39%，27%，其中长7₃亚段的最大值与长7₁亚段的最小值相差51%；与长7₁、长7₂亚段相比，长7₃亚段的石英质量分数较低，分别相差15%，10%；在长石类矿物中，仅有长7₁亚段的斜长石质量分数较高，达40%。长7₁亚段石英含量最高；长7₃亚段泥页岩较高的黏土矿物含量为页岩气吸附提供了场所，有利于页岩气的吸附聚集。长7段各亚段黏土矿物与石英含量差异大，长7₃亚段脆性矿物含量低，可形成大量有机质，而长7₂亚段和长7₁亚段由于湖盆陆源碎屑输入量较大，脆性矿物含量高且沉积速率快，有机质有限^{[13, 19-21]}。

表 3(Table 3)

表 3 鄂尔多斯盆地延安地区三叠系延长组长7段页岩X射线衍射(全岩)结果统计 Table 3 X-ray diffraction(whole rock)statistics of Triassic Chang 7 shale in Yan'an area, Ordos Basin 层段 w(石英)/% w(钾长石)/% w(斜长石)/% w(黄铁矿)/% w(黏土矿物)/% 长71亚段 12~48(31) 0~8(7) 7~57(41) 0~2(1) 12~56(27) 长72亚段 13~45(26) 2~18(7) 4~21(11) 0~17(6) 25~57(39) 长73亚段 12~22(16) 0~10(6) 4~20(10) 0~16(4) 36~63(48) 注：最小值～最大值(平均值)。

下载CSV 表 3 鄂尔多斯盆地延安地区三叠系延长组长7段页岩X射线衍射(全岩)结果统计 Table 3 X-ray diffraction(whole rock)statistics of Triassic Chang 7 shale in Yan'an area, Ordos Basin

页岩孔隙度和渗透率是控制页岩气渗流能力的关键因素。延安地区延长组长7段不同页岩样品氦气孔隙度测试结果显示(图 6)，长7₁、长7₂、长7₃亚段孔隙度平均值分别为4.38%，4.59%，2.98%，长7₁亚段孔隙度最大值与长7₃亚段孔隙度最大值仅相差2.86%；与长7₂和长7₃亚段相比，长7₁亚段渗透率平均值最大，分别相差0.01 mD，0.21 mD。页岩储层的细粒结构和复杂的孔隙系统导致长7段各亚段孔隙度和渗透率均较低。

图 6

Fig. 6

下载原图 图 6 鄂尔多斯盆地延安地区三叠系延长组长7段孔隙度渗透率箱线图 Fig. 6 Porosity and permeability box diagram of Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in Yan'an Area, Ordos Basin

由图 7可知，长7₁亚段孔隙结构致密，有机质呈条带状、块状分布，且与石英、长石、菱铁矿、云母等矿物定向分布，主要发育粒内(溶蚀)宏孔及少量有机质孔隙(多为微孔和介孔)，黏土矿物及菱铁矿发育的层间缝也为其提供了孔隙空间(图 7a—7d)。长7₂亚段各类矿物及有机质定向分布(图 7e)，其中有机质、石英、长石和方解石及黏土矿物等发育粒间孔(图 7f)，为长7₂亚段提供了主要的孔隙空间；镜下观察发现，长7₂亚段存在方解石、白云石及黏土矿物胶结粒间孔(图 7g)，在其内部的立方体黄铁矿，发育少量有机质孔(图 7h)。长7₃亚段矿物微晶多发育粒缘缝，钾长石主要发育溶蚀孔(图 7i)，黄铁矿发育晶间孔并见石膏集合体发育裂缝(图 7j)，同时长7₃亚段有机质含量高，主要呈块状、条带状分布于各类矿物中，并以填隙状充填粒间孔缝(图 7k，7l)。

图 7

Fig. 7

下载原图 图 7 鄂尔多斯盆地延安地区三叠系延长组长7段泥页岩孔隙空间类型 (a)结构致密、各类矿物相间分布，YY22井，1 283.0 m，长71亚段；(b)钠长石与钾长石颗粒发育溶蚀孔，YY22井，1 294.1 m，长71亚段；(c)充填孔隙的有机质发育少量孔隙，YY22井，1 294.1 m，长71亚段；(d)菱铁矿与黏土矿物集合体发育晶间孔，黏土矿物集合体发育层间缝，YY22井，1 283.0 m，长71亚段；(e)各类矿物及有机质定向分布，有机质多呈条带状，YY22井，1 314.6 m，长72亚段；(f)钾长石颗粒发育溶蚀孔，方解石、白云石及黏土矿物胶结粒间孔缝，YY22井，1 294.1 m，长72亚段；(g)方解石、长石等矿物微晶及黏土矿物胶结粒间孔缝，YY22井，1 294.1 m，长72亚段；(h)有机质发育少量孔隙，伊利石集合体发育孔隙，见立方体黄铁矿，YY22井，1 329.8 m，长72亚段；(i)钾长石发育溶蚀孔，矿物微晶多发育粒缘缝，YY8井，1 448.9 m，长73亚段；(j)有机质致密充填草莓状黄铁矿晶间孔，少量黄铁矿微晶发育粒缘缝，YY1井，1 378.5 m，长73亚段；(k)细粒，有机质含量高，多呈填隙状，YY1井，1 378.5 m，长73亚段；(l)有机质呈填隙状分布，钠长石颗粒集中分布，YY1井，1 378.5 m，长73亚段。 Fig. 7 Pore space types of shale in Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in Yan'an Area, Ordos Basin

(1) N₂吸附-解吸实验

鄂尔多斯盆地延安地区延长组长7段不同页岩样品N₂吸附-解吸实验测试结果(图 8)显示，根据滞后环特征可将吸附回型线划分为D1，D2，D3，D4共4种类型^[22]。图 8中S-1，S-2，S-3为D4型曲线，当相对压力(P/P₀)为0~0.6时，吸附曲线与脱附曲线重合，该曲线对应孔隙类型为微孔型。当P/P₀为0.6~1.0时，吸附曲线和脱附曲线中间分离，对应孔隙类型为开放型孔隙；S-4，S-5，S-6，S-7，S-8，S-9为D2型曲线，当P/P₀为0~0.4时，吸附曲线与脱附曲线重合，当P/P₀到达G点时吸附曲线到达最大值，P/P₀为0.4~1.0时吸附曲线与脱附曲线中间分离，并存在较大的差距，该曲线对应孔隙类型为墨水瓶孔型。当P/P₀的值较小时，孔隙类型前期存在半封闭孔^[22]。总体而言，研究区延长组长7₁、长7₂、长7₃亚段的孔隙类型相似，主要为微孔型、开放型、墨水瓶孔型孔隙。

图 8

Fig. 8

下载原图 图 8 鄂尔多斯盆地延安地区三叠系延长组泥页岩吸附脱附曲线 Fig. 8 Adsorption and desorption curves of shale of Triassic Yanchang Formation in Yan'an area, Ordos Basin

(2) 高压压汞实验

延安地区延长组长7段高压压汞孔隙结构参数结果表明(表 4)，自长7₁亚段至长7₃亚段排驱压力依次增大，与长7₂、长7₃亚段相比，长7₁亚段渗滤性较好；长7₂、长7₃亚段的分选系数大于长7₁亚段，表明长7₁亚段孔隙喉道分布均匀，长7₃亚段吼道分布较差；长7₃亚段的进汞饱和度(7₁.85%)低于长7₁亚段(78.95%)和长7₂亚段(78.15%)，退汞效率(40.89%)也低于长7₁亚段(79.45%)和长7₂亚段(7₁.05%)。说明长7₁亚段存在较多开放口使汞能充分充填孔隙，且连接开放口的孔喉多为粗孔喉使汞较易排出，长7₃亚段孔喉大小分布不均匀，存在大量微孔且孔喉多为细孔喉使汞难以排出。

表 4(Table 4)

表 4 鄂尔多斯盆地延安地区三叠系延长组长7段高压压汞实验孔隙结构参数 Table 4 Pore structure parameters of high pressure mercury injection experiment in Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in Yan'an area, Ordos Basin 排驱压力/MPa 最大连通孔喉/μm 分选系数 最大进汞饱和度/% 退汞效率/% 长71亚段 0.20~0.32（0.30） 2.81~4.35（3.56） 1.89~2.06（1.98） 44.74~94.59（78.95） 71.19~86.18（79.45） 长72亚段 0.30~0.45（0.41） 1.99~2.72（2.35） 2.59~2.88（2.68） 49.83~91.93（78.15） 69.05~73.00（71.05） 长73亚段 0.40~0.68（0.53） 1.06~1.94（1.56） 3.75~4.18（4.05） 48.15~88.64（71.85） 38.62~41.32（40.89）

下载CSV 表 4 鄂尔多斯盆地延安地区三叠系延长组长7段高压压汞实验孔隙结构参数 Table 4 Pore structure parameters of high pressure mercury injection experiment in Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in Yan'an area, Ordos Basin

进汞-退汞曲线结果表明(图 9)，长7₁亚段S-1毛细管压力曲线偏向左下方，压汞曲线形态整体呈水平台阶状与斜直状组合，进汞曲线整体表现为均匀上升且宽度较大，排驱压力小，进汞饱和度大，表明其物性好、孔喉较大且分布均匀，储集空间好，孔喉之间的连通性较好；长7₂亚段S-3，S-5压汞曲线形态呈明显的斜直状，排驱压力较大，进汞饱和度介于长7₁亚段与长7₃亚段之间，铸体薄片观察到长7₂亚段主要发育粒间孔缝，但由于粒间孔的存在，孔隙空间有所减少，因此其孔隙空间与孔隙连通性介于长7₁亚段与长7₃亚段之间。长7₃亚段S-2，S-4进汞退汞曲线形态较陡，下降斜率大、宽度小，高排驱压力大，进汞饱和度小，表明孔喉多为细孔喉且孔喉之间连通性较差。

图 9

Fig. 9

下载原图 图 9 鄂尔多斯盆地延安地区三叠系延长组泥页岩进汞退汞曲线 Fig. 9 Mercury-intake and mercury-withdrawal curves of Triassic Yanchang Formation shale in Yan'an area, Ordos Basin

分析延长组长7段近100个页岩样品的扫描电镜、N₂吸附及高压压汞结果，结合上述长7段储层评价标准(表 4)，统计研究区延长组长7段储层评价参数(表 5)，建立YY1-YY33-YY22-FY2储层纵向分布特征展布图(图 10)。由图 10可看出：长7 1亚段砂体厚度为4~11 m，储层发育较好，Ⅰ类储层广泛发育，砂体连片，孔隙度为2.13%~7.74%，渗透率平均值为0.37 mD，为优质储层；长7₂亚段砂体厚度平均为5 m，Ⅱ类储层广泛分布，孔隙度为1.02%~9.78%，渗透率平均值为0.36 mD，发育中等储层；长7₃亚段泥页岩分布广泛，砂体厚度平均为2.4 m，发育大量Ⅲ类储层，孔隙度为1.33%~4.88%，渗透率大多小于0.16 mD，发育差储层。优质储层有利于页岩气的运移聚集，而差储层由于孔隙连通性差，不利于页岩气的运移聚集。

表 5(Table 5)

表 5 鄂尔多斯盆地延安地区三叠系延长组长7段储层评价参数 Table 5 Reservoir evaluation parameters ofChang 7 member of Triassic Yanchang Formation in Yan'an area, Ordos Basin 参数 长71亚段 长72亚段 长73亚段 孔隙度/% 2.89~4.76 4.86~6.19 5.13~7.74 渗透率/mD 0.12~0.25 0.16~0.39 0.25~0.43 排驱压力/MPa 0.29~0.32 0.39~0.45 0.41~0.68 最大连通孔喉/μm 2.81~4.35 1.99~2.72 1.06~1.94 最大进汞饱和度/% 88.74~90.59 69.83~77.75 48.15~59.64 退汞效率/% 71.19~86.18 69.05~73.00 38.62~41.32 分选系数 2.59~2.88 3.75~4.18 1.89~2.06 孔隙类型 溶蚀孔 溶蚀孔-粒间孔 粒间孔 储层分类 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 储层评价 优质储层 中等储层 差储层

下载CSV 表 5 鄂尔多斯盆地延安地区三叠系延长组长7段储层评价参数 Table 5 Reservoir evaluation parameters ofChang 7 member of Triassic Yanchang Formation in Yan'an area, Ordos Basin

图 10

Fig. 10

下载原图 图 10 鄂尔多斯盆地延安地区三叠系延长组长7段储层纵向分布特征 Fig. 10 Longitudinal distribution characteristics of Triassic Chang 7 member of Yanchang Formation in Yan'an area, Ordos Basin

页岩油气以源储一体为特征，陆相页岩非均质性较强，烃源岩特征与储层特征较海相页岩更为复杂，页岩油气富集的影响因素较多，因此本文在探究页岩油气富集规律的过程中，在定性评价的基础上，采用刘忠宝等^[23]提出的陆相页岩油气源储耦合系数评价方法，并结合纵向上含气量的差异，对研究区延长组长7段页岩油气富集层段进行定量评价。

含气量的高低是页岩气富集程度的重要指标，通常采用现场解吸实验或等温吸附实验及测井分析确定页岩气总含气量。对延长组长7段的现场含气量解析统计表明：页岩油气的含气量在垂向上具有差异，长7段含气质量体积为2.25 m³/t~ 13.9 m³/t，平均含气质量体积为5.47 m³/t。其中长7₃亚段含气质量体积为2.27 m³/t~13.90 m³/t，平均含气质量体积为6.93 m³/t；长7₁、长7₂亚段含气量较低，平均含气质量体积分别为4.21 m³/t，5.36 m³/t。

通过建立FY3-YY28-YY1-YY22源储特征纵向分布展布图(图 11)，来探究长7各亚段源储特征对页岩油气富集的影响。长7₁亚段主要为差烃源岩优质储层，含气量最低；长7₂亚段以中等烃源岩优质储层及中等烃源岩中等储层为主，生烃潜力优于长7₁亚段；长7₃亚段分布大量的优质烃源岩-差储层，含气量最高(图 12)。根据陆相页岩油气源-储耦合系数=有机碳含量×原始氢指数比×孔隙度×10 000这一公式，可直观表征长7段3个亚段页岩油气的富集程度，以源-储耦合系数>15，10~ 15，5~10，< 5为评价标准将页岩油气富集层段划分为1型、2型、3型及4型^[23]，同时结合长7段3个亚段的含气量纵向差异，对研究区延长组长7段页岩油气富集层段进行定量评价。长7₃亚段源-储匹配关系最好，以发育1型，2型页岩油气富集层段为主，平均含气质量体积可达6.93 m³/t；其次为长7₂亚段，以发育3型页岩油气富集层段为主，并发育有少量4型和2型页岩油气富集层段；长7₁亚段主要发育4类页岩油气富集层段，其含气量最低，平均含气质量体积为4.21 m³/t。综上所述，延长组长7段烃源岩及储层具有较强的非均质性，其中优质烃源岩-差储层含气量最高，主要分布在长7₃亚段；其次为中等烃源岩优质储层、优质烃源岩-中等储层、中等烃源岩中等储层、差等烃源岩中等储层，主要分布在长7₂亚段，富集程度次于长7₃亚段；差等烃源岩优质储层含气量最低，主要分布在长7₁亚段，虽然发育优质储层，但其烃源岩生烃潜力差，源储匹配较差，油气含量较低。

图 11

Fig. 11

下载原图 图 11 鄂尔多斯盆地延安地区三叠系延长组长7段源储纵向特征 Fig. 11 Source and reservoir longitudinal characteristics of Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in Yan'an area, Ordos Basin

图 12

Fig. 12

下载原图 图 12 鄂尔多斯盆地延安地区三叠系延长组长7段页岩油气源储耦合系数曲线及富集层段评价标准 Fig. 12 Coupling coefficient curves of shale oil and gas source and reservoir of Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in Yan'an area of Ordos Basin and evaluation criteria of enrichment intervals

页岩油气多为自生自储，探究影响页岩生烃能力及储集性能的主控因素是研究页岩油气富集的重要前提^[23-25]。由图 13可知，TOC含量和黏土矿物含量与含气量之间均具有较好的正相关性，而石英含量与含气量之间呈负相关关系。黏土矿物发育的孔隙为页岩气的赋存提供了条件，TOC含量越大其微孔的比表面积越大，页岩气吸附量也越多，而石英充填会导致孔隙比表面积减小，不利于页岩气的吸附。页岩的热演化程度是影响含油气性的重要因素，成熟度越高，越有利于页岩油气流动，且较高的成熟度增加了页岩的储集空间。延长组长7段优质烃源岩的分布差异对页岩油气纵向差异成藏具有一定的控制作用。长7段优质储层各亚段在纵向上的分布也存在明显差异，长7₁亚段孔隙度、渗透率均较高，发育大量优质储层，长7₂亚段分布中等储层，发育少量优质储层，长7₃亚段由于孔隙度和渗透率均较低，分布大量差储层。长7₁亚段虽然具有较好的储集能力，但其含气量较低，发育大量差等烃源岩，生烃潜力差，其油气主要来源于长7₂、长7₃亚段的烃源岩远距离供烃，但长7₂亚段底部发育泥岩与长7₃烃源岩直接接触阻挡了页岩油气的运移，致使其源-储匹配关系差，油气含量较低。长7₃亚段发育大量优质烃源岩，生烃潜力大，虽然发育差储层，但源-储匹配关系好，油气含量最高。

图 13

Fig. 13

下载原图 图 13 鄂尔多斯盆地延安地区三叠系延长组TOC(a)、黏土矿物含量(b)、石英含量(c)与含气量关系 Fig. 13 Relationship between TOC(a)、clay minerals(b)、quartz(c)and gas content of Triassic Yanchang Formation in Yan'an area, Ordos Basin

油气聚集成藏是源储等地质要素在时间上和空间上动态耦合的过程。根据研究区长7段页岩油气分布规律，从烃源岩特征、储层特征及源储组合关系3个方面进行分析(图 14)。结果表明：①泥页岩是主要的生烃源岩，长7₃亚段发育厚度达30 m的优质烃源岩，虽然砂体厚度较长7₁、长7₂亚段小，但油气运移动力更充足，属于“烃类聚集”成藏，受供烃动力、供烃指向和规模储集空间等的控制，其成藏受砂体连续厚度的影响较小；②长7₁、长7₂亚段属于“近源成藏”，受源储压差、毛细管压力、孔喉结构等控制，因此成藏受砂体厚度影响较大；③受沉积环境变化的影响，长7段3个亚段岩性相差较大，形成了多种源储特征，不同的源储关系及成藏模式影响着页岩油气的聚集，长7₃亚段发育大量优质烃源岩和好的源-储匹配关系，有利于页岩油气的形成与聚集。本文综合各因素对页岩油气聚集的影响，建立延安地区源储结构与页岩油气富集模式图(图 15)，优选出页岩油气富集层段主要集中在长7₃亚段。

图 14

Fig. 14

下载原图 图 14 鄂尔多斯盆地延安地区三叠系延长组长7段典型井源储特征 Fig. 14 Typical well source and reservoir characteristics of Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in Yan'an area, Ordos Basin

图 15

Fig. 15

下载原图 图 15 鄂尔多斯盆地延安地区三叠系延长组源储结构与页岩气富集模式 Fig. 15 Source and reservoir structure and shale gas enrichment model of Triassic Yanchang Formation in Yan'an area, Ordos Basin

(1) 鄂尔多斯盆地延安地区三叠系长7段3个亚段有机质类型均以Ⅱ1型和Ⅱ2型为主，Ⅰ型次之。演化程度和TOC含量在3个亚段表现出较大的差异，长7₃亚段TOC含量最高，长7₁亚段最低；长7₁、长7₂、长7₃各亚段有机质成熟度分别属于低成熟、成熟、高成熟阶段。长7₁、长7₂、长7₃亚段分别发育差烃源岩、中等烃源岩和优质烃源岩。

(2) 研究区延长组长7段各亚段孔隙类型均为微孔型、开放型、墨水瓶孔型孔隙，但其岩石学特征、物性特征及孔隙结构特征具有较大的差异。长7₃亚段黏土矿物含量最大，有利于吸附气的聚集，发育粒间孔缝，主要发育Ⅲ类(差)储层；长7₁亚段黏土矿物含量最低，发育溶蚀孔，主要发育Ⅰ类储层(优)；长7₂亚段孔隙空间虽然发育溶蚀孔，但由于矿物胶结孔缝的存在，减少了其孔隙空间，主要发育Ⅱ类储层(中等)。

(3) 研究区延长组长7₁亚段主要为差烃源岩和优质储层，源-储匹配关系较差，发育4型页岩油气富集层段，含气质量体积最低，平均值为5.36 m³/t；长7₂亚段以中等烃源岩优质储层及中等烃源岩和储层为主，主要发育3型页岩油气富集层段；长7₃亚段分布大量的优质烃源岩与差储层，发育少量中等储层，但其源-储匹配关系最好，以发育1型、2型页岩油气富集层段为主，含气量最高，平均为6.93 m³/t，是长7段的高含气层段，页岩油气较为富集。

(4) TOC含量和黏土矿物含量均与含气量具有较好的正相关关系，而石英含量与含气量之间呈负相关关系。TOC含量越高其微孔的比表面积越大，页岩气吸附量就越多。页岩的热演化程度是影响含油气性的重要因素，成熟度越高，越有利于页岩油气流动，且较高的成熟度增加了页岩的储集空间。同时页岩含油气性受到空间展布的控制，距离烃源岩中心越近的地方，更有利于油气聚集。