引用本文
段仁春. 元素录井在南阳凹陷ZY 1井物源沉积及油气勘探重塑中的应用[J]. 录井工程, 2024,35(4): 116-123.
DUAN Renchun. Element logging in reshaping source deposit and oil and gas exploration of Well ZY 1 in Nanyang Depression[J]. Mud Logging Engineering, 2024,35(4): 116-123.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2024.04.017  
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元素录井在南阳凹陷ZY 1井物源沉积及油气勘探重塑中的应用
段仁春
中国石化河南油田分公司工程技术管理部

作者简介：段仁春 高级工程师,1969年生,1989年毕业于重庆石油学校地质专业,现在中国石化河南油田分公司工程技术管理部从事石油录井技术管理工作。通信地址：473132 河南省南阳市油田五一路河南油田分公司。电话：（0377）63830640。E-mail：clf102208.hnyt@sinopec.com

收稿日期: 2024-07-11
摘要

ZY 1井为南阳凹陷内一口以钻探基质型页岩油为主要目的的风险探井,原研究认为ZY 1井所在牛三门次凹为基质型页岩油勘探最有利区块,预测ZY 1井将钻遇4套优质页岩层,但实钻结果仅钻遇古近系始新统核桃园组核二段Ⅲ油组（E2h2Ⅲ）上地层厚度为85.0 m的相对优质页岩层,而核桃园组核二段Ⅲ油组（E2h2Ⅲ）中-核三段Ⅱ油组（E2h3Ⅱ）地层钻遇厚层砂岩层,与原预测差异较大。在没有多井元素资料对比的情况下,通过分析纵向易迁移元素和反映泥质类岩石元素的含量变化,结合岩心录井资料、区域地质资料,综合判断导致实钻与原预测差异大的原因是该井钻遇地层来源于两个物源：核桃园组核二段Ⅱ油组（E2h2Ⅱ）中-核二段Ⅲ油组（E2h2Ⅲ）上地层物源来自于北部三角洲,与原认识相符;核桃园组核二段Ⅲ油组（E2h2Ⅲ）中-核三段Ⅱ油组（E2h3Ⅱ）上地层物源则来自于近南部边界断裂小型砂体,与原认识不符。ZY 1井实钻结果对油气勘探的影响表现为：一方面烃源岩面积减少,影响了资源量计算与评估;另一方面提供了新的勘探领域。依据元素录井资料并结合其他勘探成果,对南阳凹陷油气勘探提出了相应的建议。

关键词: ZY; 1井; 元素录井; 页岩油; 重塑; 物源
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Element logging in reshaping source deposit and oil and gas exploration of Well ZY 1 in Nanyang Depression
DUAN Renchun
Engineering Technology Management Department of Sinopec Henan Oilfield Branch, Nanyang, Henan 473132, China
Abstract

ZY 1 is a risk exploratory well in Nanyang Depression aiming to drill matrix shale oil. The original research believed that the sub-depression where Well ZY 1 is located is the most favorable area for matrix shale oil exploration. It is predicted that Well ZY 1 will drill into four sets of high-quality shale layers, but finally only drill into a relatively high-quality shale layer with a thickness of 85.0 meter of the strata of upper E2h2Ⅲ, while the strata of middle E2h2Ⅲ and E2h3Ⅱ drill into thick sandstone layers, which is quite different from the original prediction. In the absence of multi-well element data comparison, by analyzing the content changes of vertical easily migrating elements and argillaceous rock elements, combined with core logging data and regional geological data, the reason for the large difference between actual drilling and original prediction has been found out. The strata drilled by the well comes from two sources： the source of middle E2h2Ⅱ and upper E2h2Ⅲ strata comes from the northern delta, which is consistent with the original prediction; the source of middle E2h2Ⅲ and upper E2h3Ⅱ strata comes from the small sand body of the fault near the southern boundary. The impact of the actual drilling results of Well ZY 1 on oil and gas exploration is as follows： on the one hand, the area of source rocks has decreased, which has affected the calculation and evaluation of resources amount; on the other hand, it has provided new exploration areas. Based on element logging data and other exploration results, corresponding suggestions for oil and gas exploration in this area are put forward.

Keyword: Well ZY 1; element logging; shale oil; reshape; source
0 引言

经过多年的录井实践, 元素录井资料已被广泛应用于岩性识别、地层对比划分、页岩油水平井地质导向、脆性矿物含量分析等方面。为充分发挥元素录井资料实时性强、分析周期较短、分析密度高、信息量丰富及定量化分析等优势, 将元素录井应用于地质综合分析中, 能够为解决地质认识的差异提供支持, 拓展资料应用空间。

ZY 1井是南阳凹陷内一口以钻探古近系始新统核桃园组核二段Ⅱ 油组（E2h2Ⅱ ）-核三段Ⅰ 油组（E2h3Ⅰ ）页岩层、深湖-半深湖沉积区基质型页岩油为主要目的的页岩油风险探井。为给页岩油层的岩性识别及矿物脆性含量判定等提供资料依据, 对该井进行元素录井设计。本井实钻结果与钻井地质原研究预测出现差异, 对此, 及时将元素录井应用于物源沉积及油气勘探重塑, 取得了一定成果。

1 地质概况

南阳凹陷为一中、新生代陆相淡水断陷湖盆, 南深北浅, 主体沿南部边界大断裂呈北东向展布。其钻遇地层主要为古近系地层, 自下而上发育古近系玉皇顶组、大仓房组、核桃园组、廖庄组, 其中核桃园组核二段（E2h2）、核三段（E2h3）为南阳凹陷的主要烃源岩层系。该烃源岩层系沉积期整体处于深湖-半深湖环境, 沉积一套深灰色泥页岩, 累计最大厚度近2 000 m, 是页岩油勘探的主要层系。其中核桃园组核二段Ⅱ 油组（E2h2Ⅱ ）下-核二段Ⅲ 油组（E2h2Ⅲ ）上湖盆范围最大、水体最深、优质泥页岩相对最发育。深湖-半深湖相沉积背景下, 水体稳定, 发育的泥页岩连续沉积厚度大、平面分布范围广, 是基质型页岩油勘探有利层系。南阳凹陷中部的魏岗-官庄鼻状构造带将凹陷分隔为东庄和牛三门两个次凹（图1）。

图1 南阳凹陷地质构造概况

ZY 1井所在的牛三门次凹为南阳凹陷的主力生烃次凹, 湖盆范围相对更广, 泥页岩发育、烃源岩质量相对更高。凹陷区内断层发育较少, 构造相对简单。原研究成果认为ZY 1井区整体为一向北西方向抬升的单斜, 由深至浅构造继承性发育, 北部发育北东向北掉正断层, 断距一般20~120 m, 平面延伸距离0.8~6 km。

2 优质页岩层分析

在综合分析多种资料后, 原研究成果确认南阳凹陷存在E2h2Ⅱ 下、E2h2Ⅲ 上、E2h2Ⅲ 下、E2h3Ⅰ 下、E2h3Ⅱ 中5套以深灰色页岩及泥岩为主、深湖区泥地比超过90%的优质页岩层。钻前地质研究依据南阳凹陷页岩油有利区评价标准对上述5套富烃泥页岩层段进行了叠合, 圈定出各层段的有利区, 再将各层段的有利区进行叠合, 得到有利目标区分布于ZY 1井所在的牛三门次凹。

2.1 最有利页岩层段分布

原研究成果认为, 牛三门次凹的主体物源来自北部的张店三角洲, ZY 1井处于深湖-半深湖相, E2h2Ⅱ 下、E2h2Ⅲ 上、E2h2Ⅲ 下的页岩层均为优质页岩层段, E2h3Ⅰ 下、E2h3Ⅱ 中的页岩层为中等-优质页岩层段。然而, 实钻结果表明, E2h2Ⅱ 下、E2h2Ⅲ 上为一套泥质类地层（灰黑色页岩、泥岩, 深灰色泥岩, 灰色粉砂质泥岩）夹薄层砂质类地层（浅灰色细砂岩、粉砂岩, 灰色泥质粉砂岩）, E2h2Ⅲ 下、E2h3Ⅰ 下页岩层段均不存在, 仅E2h2Ⅱ 底-E2h2Ⅲ 上的顶部层段（2 830.0~3 070.0 m）与原研究预测相符。

2.2 页岩油资源量最丰富层段

P/Ti值常反映湖盆的富养程度。P/Ti值高, 藻类数量繁盛, 有机质含量高, 生烃的物质基础丰富; P/Ti值低, 藻类数量少, 有机质含量低, 生烃的物质基础弱。同样, Al/Ti值也反映湖盆的富养程度, Al/Ti值高, 湖盆营养物质丰富, 有利于藻类等水生生物生长, 有机质富集。如图2所示, Sr/Ba、P/Ti、Al/Ti、Zr/Al曲线匹配较好。与其他井段相比, 2 929.0~3 014.0 m地层（E2h2Ⅲ 上）的Sr/Ba、P/Ti、Al/Ti、Zr/Al曲线存在明显的差异, 其中Sr/Ba、P/Ti、Al/Ti值最高, Zr/Al值最低, 反映该井段岩石沉积时水体最深、有机质含量最高、生产力最高、页岩面积分布最广, 为全井页岩油资源量最丰富层段。

图2 ZY 1井目的层段元素录井分析图

2.3 ZY 1井和YY 1井的类比分析

2.3.1 有利于储层改造层段类比

Mg、Ca元素反映岩石中云灰质, 通过Mg、Ca元素值可以判断云灰质含量高低。与ZY 1井同属一盆地的泌阳凹陷YY 1井钻井取心资料证实, 页理发育层段的特征表现为高Mg、高Ca且Mg、Ca元素曲线呈“ 刺刀状” 高低起伏。ZY 1井2 929.0~3 014.0 m地层Mg、Ca元素曲线具有YY 1井页理发育层段Mg、Ca元素曲线的特点（图2）, 分析该层段页理发育, 是全井页岩油资源量最丰富、有利于储层改造的层段, 为本井基质型页岩油勘探最有利层段。2 830.0~2 920.0 m地层（E2h2Ⅱ 下）虽然与2 929.0~3 014.0 m地层（E2h2Ⅲ 上）岩性相近, 但Sr/Ba、P/Ti、Al/Ti、Zr/Al等比值曲线及Mg、Ca元素曲线与其他井段地层相比, 均没有明显异常, 说明该层段页岩油资源量不丰富、可改造性差, 是非有利页岩油勘探层段。

另外, 如果裂缝发育, 裂缝中充填“ 方解石脉” , 也容易引起Mg、Ca元素曲线出现高值并呈“ 刺刀状” 高低起伏。近年来, 国内页岩油钻探结果证实, 云灰质含量高的地层可压性更强, 因此在判断地层可压性方面更重视云灰质含量高低, ZY 1井2 929.0~3 014.0 m地层（E2h2Ⅲ 上）具有高Mg、高Ca元素值特征, 不论是页理发育因素引起还是裂缝因素引起, 都有利于储层改造。

2.3.2 有机质条件类比

Al/Ti、P/Ti值是反映相应地层岩石沉积时湖盆生产力的重要指标, 湖盆生产力高, 湖盆中有机质含量高, 沉积成岩后可成烃物质基础相对高。南阳凹陷与泌阳凹陷仅隔一低凸起, 有机质类型一致, 最有利层位地温接近, 因此可以利用两个凹陷页岩油井Al/Ti、P/Ti值类比定性判断ZY 1井成烃量高低。ZY 1井2 929.0~3 014.0 m地层（E2h2Ⅲ 上）反映生产力的Al/Ti、P/Ti值分别为18.438、0.691, 为全井最高（表1）。YY 1井H3Ⅲ 中页岩层是该凹陷最有利的页岩层, 分布面积最大, 生产力全井最高, 其Al/Ti、P/Ti值分别为25.462、0.745（表2）。ZY 1井2 929.0~3 014.0 m地层的Al/Ti、P/Ti值分别为YY 1井H3Ⅲ 中页岩层的72.4%、92.8%。类比结果表明ZY 1井有机质含量低于YY 1井。

表1 ZY 1井目的层段部分元素比值统计
表2 YY 1井部分地层部分元素比值统计
3 沉积环境分析

ZY 1井钻达巨厚砂质岩类地层, 实钻结果与原研究成果认识差异较大。元素录井能提供17种元素含量及多种元素比值资料, 利用这些资料能够判断物源、砂泥质含量、古水体相对深度等沉积环境信息。分析这些信息有助于找出实钻结果与原研究成果差异的原因。

为便于分析对比, 并保证相关信息不被掩盖, 真实准确地反映沉积环境变化, 在综合分析不同元素含量、元素比值曲线变化情况下, 结合岩性剖面和岩性组合, 将目的层段地层分为4个井段对泥页岩的发育情况进行分析：井段①为2 830.0~3 070.0 m（地层为E2h2Ⅱ 中-E2h2Ⅲ 上, 为原研究成果预测E2h2Ⅱ 下页岩层、E2h2Ⅲ 上页岩层所在地层）; 井段②为3 070.0~3 286.0 m（地层为E2h2Ⅲ 中-E2h2Ⅲ 下, 为原研究成果预测E2h2Ⅲ 下页岩层所在地层）; 井段③为3 286.0~3 550.0 m（地层为E2h3Ⅰ 上-E2h3Ⅰ 中, 为原研究成果预测非页岩层所在地层）; 井段④为3 550.0~3 900.0 m（地层为E2h3Ⅰ 下-E2h3Ⅱ 上, 为原研究成果预测E2h3Ⅰ 下页岩层所在地层）。

3.1 物源分析

通常元素录井资料判断物源类似于利用重矿资料进行物源分析, 要通过多井资料对比, 依据不同矿物含量变化来确定。但ZY 1井是南阳凹陷第一口进行元素录井的井, 没有其他井元素录井资料可以进行对比, 不能采用多井对比的方法判断物源, 因此主要针对易迁移元素变化、剖面岩性进行分析。

3.1.1 易迁移元素（Na元素）变化分析

易迁移元素的含量一定程度上反映其搬运距离。随着搬运距离的增加, 易迁移元素的含量急剧减少, 据此可以定性判断搬运距离的远近, 进而分析物源的远近。结合纵向易迁移元素的变化, 能判断是否为同一物源, 再结合区域地质资料, 可以分析不同地层的物源。

Na元素是易迁移元素, 其在岩石中的含量随着搬运距离的增大而快速下降[1, 2, 3]。通常情况下, 近源沉积的岩石中Na元素含量高, 远源沉积的岩石中Na元素含量低。按照原研究成果, ZY 1井位于南阳凹陷牛三门次凹深凹陷区, 泥页岩发育, 砂质岩类不发育。北部邻井资料显示, 砂质岩类主要为粉砂岩, 是典型远源沉积, Na元素含量应呈极低值。

从图2可以发现, Na元素曲线在井深3 070.0 m处发生突变。井深3 070.0 m以浅地层, Na元素曲线高低起伏, 但总体呈极低值特征; 井深3 070.0 m以深地层, Na元素曲线高低起伏, 但总体呈高值特征。从表3可知, 井段2 830.0~3 070.0 m的Na元素平均含量为0.351 8%, 符合北部物源经长距离搬运后沉积成岩的特征。井段3 070.0~3 286.0 m、3 286.0~3 550.0 m、3 550.0~3 900.0 m的Na元素平均含量分别为1.524 0%、1.935 1%、2.240 3%, 不符合北部物源经长距离搬运后沉积成岩的特征。

表3 ZY 1井目的层部分元素录井数据分析统计

分析表3数据可知, 井段3 550.0~3 900.0 m的Na元素含量平均值为井段3 286.0~3 550.0 m平均值的115.8%, 为井段3070.0~3 286.0 m平均值的147.0%, 为井段2 830.0~3070.0 m平均值的636.9%。这一方面反映随着井深的增加, 岩石沉积成岩过程中搬运距离逐渐变小; 另一方面说明井段3 286.0~3 550.0 m与井段3 550.0~3 900.0 m的岩石沉积成岩时搬运距离较为接近, 井段3 070.0~3 286.0 m、3 286.0~3 550.0 m、3 550.0~3 900.0 m与井段2 830.0~3 070.0 m的岩石沉积成岩时的搬运距离差异极大。

依据上述Na元素含量变化可知, 井深3 070.0 m以深地层为较近物源经短距离搬运后沉积而成, 井深3 070.0 m以浅地层为较远物源经长距离搬运后沉积而成。因此井深3 070.0 m以深地层与该井深以浅地层分属不同物源。

3.1.2 剖面岩性分析

3.1.2.1 Al/Si值

元素录井资料中, Al元素含量与岩石泥质含量呈正相关, Si元素含量与岩石砂质含量呈正相关[1, 2, 3]。因此常应用Al/Si曲线识别砂泥岩剖面中的泥质岩类地层与砂质岩类地层, 通常Al/Si值呈高值时为泥质岩类地层, Al/Si值呈低值时为砂质岩类地层。统计分析ZY 1井目的层元素录井数据（表3）, 井段3 550.0~3 900.0 m的Al/Si平均值为井段3 286.0~3 550.0 m的86.0%, 为井段3 070.0~3 286.0 m的66.3%, 为井段2 830.0~3 070.0 m的64.0%, 表明随着井深的增加, 砂地比增加, 砂质岩类地层厚度增大。井段2 830.0~3 070.0 m的Al/Si平均值为0.346 2, 经钻井取心标定, 反映主体为泥、页岩的地层特征, 符合北部物源长距离搬运沉积成岩的特征; 而井段3 550.0~3 900.0 m、3 286.0~3 550.0 m的Al/Si平均值分别为0.221 7、0.257 7, 经钻井取心标定, 反映主体为砂砾岩的地层特征, 不符合北部物源长距离搬运沉积成岩的特征。据此可判断井段2 830.0~3 070.0 m地层与井段3 550.0~3 900.0 m、3 286.0~3 550.0 m、3 070.0~3 286.0 m地层分属不同物源沉积成岩。

3.1.2.2 Fe元素含量

除Al元素反映砂泥岩剖面泥质含量外, Fe元素含量也与岩石泥质含量呈正相关。统计元素录井分析数据发现, 反映泥质含量的Fe元素曲线, 除个别井段曲线有所波动外, 整体较为稳定并呈有规律变化, 自深到浅, Fe元素含量的平均值由低到高（表3）, 泥质含量也由低到高, 即搬运距离总体由近到远。其中, 3 286.0 m以深地层Fe元素曲线值总体稳定, 反映砂质岩类地层泥质含量较为稳定, 分析其应为同一物源长距离搬运沉积, 而非滑塌体沉积形成的砂岩类地层。

3.1.2.3 实例验证

按照钻井地质设计要求, 对ZY 1井进行了长井段钻井取心, 并对元素录井资料进行刻划, 依据刻划结果对非钻井取心段的元素录井资料岩性进行识别, 最后结合岩屑描述建立了岩性剖面。

从岩性剖面可以发现, 井段3 550.0~3 900.0 m整体为一套砂质类地层（浅灰色含砾细砂岩、含砾中砂岩）夹薄层泥质类地层（灰黑色泥岩、灰色粉砂质泥岩）; 井段3 286.0~3 550.0 m整体为一套砂质类地层（灰白色中砾岩, 浅灰色含砾中砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩, 灰色泥质粉砂岩）与泥质类地层（灰黑色页岩、泥岩, 灰色粉砂质泥岩）不等厚互层; 井段3 070.0~3 286.0 m整体为一套泥质类地层（灰黑色页岩、泥岩, 灰色粉砂质泥岩）与砂质类地层（浅灰色中砂岩、细砂岩、粉砂岩, 灰色泥质粉砂岩）不等厚互层, 该层段泥质岩类厚度明显厚于井段3 286.0~3 550.0 m; 井段2 830.0~3 070.0 m整体为一套泥质类地层（灰黑色页岩、泥岩, 深灰色泥岩, 灰色粉砂质泥岩）夹薄层砂质类地层（浅灰色细砂岩、粉砂岩, 灰色泥质粉砂岩）。

原研究成果认为, ZY 1井物源来自于北部, 张店三角洲砂体由北东向南西展布, 而井区北部邻井, 砂岩储层岩性主体为粉砂岩, 整体泥质岩类地层厚度大于砂质岩类地层。按照原有认识, ZY 1井岩性剖面应以泥质岩类为主, 实钻结果显示, 井段2 830.0~3 070.0 m符合这一特征, 但井段3 070.0~3 900.0 m整体为一套以砂质岩类为主体的地层, 实钻岩性与原研究预测岩性不符合, 砂质岩类厚度明显厚于北部地层。从岩性角度分析, 3 070.0 m以深地层物源并不来自于北部地层。

3.2 古水体分析

3.2.1 古水体咸度

常用Sr/Ba值来判断地层沉积古水体咸度。Sr、Ba元素是碱土金属中化学性质十分相似的两个元素, 均可以形成可溶性重碳酸盐、氧化物和硫酸盐进入水溶液中。在淡水湖泊中, 水体酸性比较强, 矿化度低, 硫酸根离子含量低, Sr、Ba均以重碳酸盐的形式保留在湖水中, 当湖水不断咸化, 矿化度升高时, Ba元素首先以BaSO4的形式沉淀, 只有当水体咸度、矿化度升高到一定程度, 才能产生SrSO4沉淀。因此, 可以利用Sr/Ba值判断沉积古水体咸度[3, 4, 5]。通常认为Sr/Ba< 0.5, 水体为淡水环境; 0.5< Sr/Ba< 1.0, 水体为半咸水环境; Sr/Ba> 1.0, 水体为咸水环境[6]。

ZY 1井目的层井段3 550.0~3 900.0 m、3 286.0~3 550.0 m、3 070.0~3 286.0 m、2 830.0~3 070.0 m的Sr/Ba平均值分别为0.434 5、0.338 2、0.338 0、0.415 2, 不同井段地层Sr/Ba平均值均小于0.5（表3）, 对应E2h2Ⅱ 中-E2h3Ⅱ 中地层沉积地质时期古水体为典型淡水环境, 与钻前地质综合研究成果相符合。

3.2.2 古水体深度

常用Zr/Al值来判断地层沉积时古水体深度。Zr是典型的亲陆性元素, 离陆源区越远, 岩石中Zr元素含量越低, 同时由于沉积岩中Zr元素的分布受Al元素支配, 因此Zr/Al值能代表近距离搬运的陆源组分及水体深度的变化, 其值越小, 表示离岸越远, 水体越深[6]。

统计分析ZY 1井目的层元素录井数据（表3）, 井段3 550.0~3 900.0 m、3 286.0~3 550.0 m、3 070.0~3 286.0 m、2 830.0~3 070.0 m的Zr/Al平均值分别为0.002 7、0.002 4、0.001 8、0.001 8。整体上, 随着井深的增加, 不同井段地层的Zr/Al平均值增加, 对应地层岩石沉积时水体变浅, 离涯更近。值得注意的是井段3 070.0~3 286.0 m与井段2 830.0~3 070.0 m的Zr/Al平均值接近, 分析认为在井段2 830.0~3 900.0 m地层沉积过程中, 井区所在位置水体并非一直加深、水体面积变大, 而是井段3 070.0~3 286.0 m地层岩石沉积时, 水体达到最深, 水体面积达到最大, 其后保持基本稳定。井段3 550.0~3 900.0 m、3 286.0~3 550.0 m、3 070.0~3 286.0 m、2 830.0~3 070.0 m的Fe元素平均含量分别为3.195 4%、3.627 1%、4.374 8%、4.162 1%, 对应井段的Al元素平均含量分别为5.239 7%、6.344 2%、7.313 9%、6.756 1%, 说明井段3 070.0~3 286.0 m地层泥质平均含量与井段2 830.0~3 070.0 m相近, 但井段3 070.0~3 286.0 m地层泥质平均含量为井段2 830.0~3 900.0 m中的最高值层段。这从另一方面支持了Zr/Al平均值对地层沉积时古水体深度的判断。

3.3 砂体展布

根据ZY 1井Na元素含量、Al/Si值、Zr/Al值、地层岩性等分析认为, 井段2 830.0~3 070.0 m地层为远距离搬运的深水静水沉积, 符合原研究成果预测地层岩性, 为张店三角洲砂体由北东向南西展布沉积, 沉积期整体处于深湖-半深湖环境。井段3 070.0~3 900.0 m地层为相对近距离搬运的近涯沉积, 不符合原研究成果预测地层岩性, 判断与井段2 830.0~3 070.0 m地层沉积来自于不同物源, 非北部砂体展布沉积。

ZY 1井近临南阳凹陷南部边界大断裂, 同样来自南部边界的砂体可能展布到井区, ZY 1井井深从深到浅, 井区与南部边界断层的距离由近到远。井段3 286.0~3 900.0 m从深到浅, 不同井段Zr/Al平均值由高到低, 说明这些地层沉积时水体由浅到深, 井区距离涯边由近到远, 且距离物源由近到远, 结合南部边界断层形态, 3 286.0~3 900.0 m地层从深到浅, 井区与南部边界断层的距离由近到远, 两者相符合, 因此可以判断该井钻达砂体来自于南部。

根据图2中Na元素含量曲线形态变化及表3中不同井段Na元素含量数据等资料, 可判断井深3 070.0 m以浅地层物源来自北部砂体, 井深3 070.0 m以深地层物源来自南部砂体。其中, 井段3 070.0~3 286.0 m为泥质含量最高、离涯最远、水体最深的井段。从古地理分析, 南部边界断层与ZY 1井距离远远小于北部砂体, 而2 830.0~3 070.0 m地层的古水体深度与3 070.0~3 286.0 m相近, 但两者地层沉积时物源完全不同, 说明南部物源砂体仅为小型砂体, 仅沉积在南部边界断层附近。ZY 1井地层裂缝发育, 分析为断层因素所致, 这也从另一方面支持小型砂体的认识。

综上所述, 由于井段3 070.0~3 900.0 m地层沉积于南部物源, 近南部断裂小型砂体展布到本区, 导致实钻结果与原研究预测存在较大差异。

4 对油气勘探的影响
4.1 非页岩油气勘探的资源量减少

目前南阳凹陷已发现张店、魏岗、东庄3个油田, 其中东庄油田油源来自于东庄次凹, 其地质储量、年产油量及累产油量均极低, 占南阳凹陷地质储量、产油量比例亦极低。张店、魏岗油田为南阳凹陷主体油田, 其油源来自牛三门次凹, 牛三门次凹为南阳凹陷的主力生烃次凹。

实钻结果表明, 原研究认为是烃源岩的地层实际钻遇了厚层砂岩, 导致南阳凹陷主力生烃次凹的湖盆面积较原研究认识缩小, 烃源岩面积相应减少, 进而导致资源量亦较原研究预测减少, 勘探潜力随之降低。

4.2 提供新的勘探领域

ZY 1井于井段3 070.0~3 900.0 m钻遇砂岩层来源于近南部边界断层的小型砂体, 虽然ZY 1井在砂岩层没有发现非常好的油气显示, 但同属同一盆地的泌阳凹陷形态与南阳凹陷相似, 泌阳凹陷早期于南部边界断层附近勘探屡屡失败, 但在21世纪初获得突破, 发现多个小型冲积锥砂体与构造配置形成多个背斜油藏、断背油藏, 成为泌阳凹陷油气勘探储量增长的第三峰期。类比泌阳凹陷油气勘探, 南阳凹陷牛三门次凹近南部边界断裂小型砂体为该凹陷油气勘探提供了新的领域。

4.3 对页岩油勘探的影响

ZY 1井2 929.0~3 014.0 m地层为本井最有利的页岩层, 而H3Ⅲ 中页岩层为YY 1井最有利的页岩层。ZY 1井2 929.0~3 014.0 m地层Al/Ti、P/Ti值明显低于YY 1井H3Ⅲ 中页岩层, 表明ZY 1井有机质含量低于YY 1井。YY 1井填井后以H3Ⅲ 中页岩层为目的层侧钻水平井, 水平段长2 000.0 m, 对水平段进行大型分级压裂并前置CO2, 产油10.0 t/d; 如果ZY 1井以2 929.0~3 014.0 m地层为目的层钻水平井, 预测钻探效果不会优于YY 1井。而从区域资料分析, YY 1井H3Ⅲ 中页岩层面积、厚度明显优于ZY 1井2 929.0~3 014.0 m地层（E2h2Ⅲ 上）。国内基质型页岩油获得良好钻探成果的地层均为高压地层, 而不论YY 1井所在的泌阳凹陷还是ZY 1井所在的南阳凹陷均为常压地层, 因此判断ZY 1井区块基质型页岩油勘探前景较YY 1井区块差。

目前环牛三门次凹采用大斜度井钻探夹层型页岩油层, Z 56井产油22.55 t/d, 钻探效果较好。据此分析, 夹层型页岩油层较基质型页岩油层具有较好的勘探空间。

5 结论与建议

（1）依据元素录井反映生产力、古水深的元素比值指标分析, 2 929.0~3 014.0 m（E2h2Ⅲ 上）页岩层为ZY 1井最有利的页岩层, 该层可压性较好, 但反映生产力的指标明显差于相邻泌阳凹陷YY 1井H3Ⅲ 中页岩层。

（2）ZY 1井实钻结果与原研究存在着较大差异, 两套页岩层没有钻遇, 预测岩性主体应为泥质类的3 286.0~3 900.0 m地层, 实钻岩性为砂质类。实钻与原研究预测的差异, 导致烃源岩面积较预测小, 资源量降低。

（3）元素录井资料分析判断, ZY 1井井区目的层地层存在着两个物源, 其中2 830.0~3 070.0 m地层（E2h2Ⅱ 中-E2h2Ⅲ 上）为北部物源, 3 070.0~3 900.0 m地层（E2h2Ⅲ 中-E2h3Ⅱ 上）为南部物源。南部物源来自于近南部边界断裂的小型砂体, 依据相邻凹陷勘探经验, 这些小型砂体可能蕴含油气, 建议在进行构造与砂体配置研究的基础上, 寻找有利砂体钻探, 争取获得油气发现, 开拓新的勘探领域。

（4）结合ZY 1井元素录井资料、YY 1井水平试油结果以及区域夹层型页岩油钻探成果, 建议南阳凹陷页岩油勘探从寻找基质型页岩油转为寻找环牛三门次凹夹层型页岩油。

编辑 孔宪青

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