松遼盆地齊家地區(qū)高臺(tái)子油層致密油形成的有利條件

劉志舟

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，大慶黑龍江163411）

松遼盆地齊家地區(qū)高臺(tái)子油層致密油形成的有利條件

劉志舟*

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，大慶黑龍江163411）

為認(rèn)識(shí)松遼盆地齊家地區(qū)高臺(tái)子油層致密油形成有利地質(zhì)條件，通過(guò)應(yīng)用地化資料分析、烴源巖排烴期、蓋層識(shí)別和精細(xì)地質(zhì)分析等方法，研究該區(qū)致密油的生油條件、源儲(chǔ)匹配關(guān)系、儲(chǔ)集層和蓋層的發(fā)育特征。明確齊家地區(qū)致密油形成不同于常規(guī)油主要表現(xiàn)在烴源巖、儲(chǔ)集層和源儲(chǔ)共生關(guān)系。高臺(tái)子油層致密油主要發(fā)育在烴源巖內(nèi)部的三角洲前緣相帶，為源儲(chǔ)共生型。青山口組高成熟烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度高，處于生油高峰期；有效烴源巖范圍廣，烴源巖排烴強(qiáng)度大，主要分布在齊家—古龍凹陷，為形成致密油藏提供豐厚資源基礎(chǔ)。齊家地區(qū)致密砂巖儲(chǔ)集層有單層厚度薄，隔夾層發(fā)育，縱向非均質(zhì)性強(qiáng)，但橫向分布穩(wěn)定，大面積展布的特點(diǎn)。儲(chǔ)集層砂巖孔隙類型、泥巖儲(chǔ)集空間類型多樣，物性整體較差但普遍含油?？紫抖纫话阍?%～12%，平均8.5%，滲透率一般在0.01～0.5mD，平均0.4mD。儲(chǔ)層物性控制了純油區(qū)的分布范圍，純油區(qū)內(nèi)孔隙度普遍小于12%，滲透率多小于1mD。齊家地區(qū)致密油源儲(chǔ)共生，處于穩(wěn)定而寬緩的構(gòu)造背景下，蓋層發(fā)育，保存條件好，有利于致密油在斷裂不發(fā)育、蓋層發(fā)育的地質(zhì)下成藏。建議以致密油成藏有利地質(zhì)條件為突破口，逐步探索形成一套致密油勘探技術(shù)方法，加快生產(chǎn)運(yùn)行節(jié)奏，推動(dòng)松遼盆地致密油勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)展。

致密油；高臺(tái)子油層；有利地質(zhì)條件；烴源巖；蓋層

近年來(lái)，致密油藏的開(kāi)發(fā)受到越來(lái)越多的重視。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年，美國(guó)致密油產(chǎn)量突破3000×104t，美國(guó)境內(nèi)生產(chǎn)井2362口，單井日產(chǎn)油12t。使美國(guó)持續(xù)24年的石油產(chǎn)量下降趨勢(shì)首次得以扭轉(zhuǎn)。預(yù)計(jì)2020年全美致密油產(chǎn)量將達(dá)到1.5×108t［1-2］，使美國(guó)的原油產(chǎn)量增加1/3，大大減少對(duì)外依存度，一定程度改變了世界格局。我國(guó)現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)鄂爾多斯延長(zhǎng)組、準(zhǔn)噶爾盆地二疊系、四川盆地中下侏羅統(tǒng)、渤海灣沙河街組、松遼盆地青山口組等地均屬致密油儲(chǔ)層。前期勘探結(jié)果表明：鄂爾多斯三疊系長(zhǎng)6—長(zhǎng)7地質(zhì)資源量（22.0～25.0）× 108t，337口預(yù)探井獲得工業(yè)油流，有利面積25×104km2；準(zhǔn)噶爾盆地地質(zhì)資源量（20.0～22.0）×108t，準(zhǔn)東上二疊統(tǒng)平地泉組3口井獲工業(yè)油流，有利面積13×104km2，四川盆地侏羅系地質(zhì)資源量（15.0～18.0）×108t，探明0.8× 108t，三級(jí)儲(chǔ)量合計(jì)1.6×108t［3-5］，可見(jiàn)我國(guó)的致密油資源豐富。筆者根據(jù)松遼盆地齊家地區(qū)高臺(tái)子油層致密油的勘探進(jìn)展，綜合運(yùn)用地化、精細(xì)地質(zhì)分析、沉積埋藏史、層序地層學(xué)等研究方法，結(jié)合測(cè)井、地震及試油資料，闡述了致密油成藏的有利地質(zhì)條件，并預(yù)測(cè)該區(qū)致密油的資源量，以期對(duì)本地區(qū)及類似區(qū)塊致密油的勘探與開(kāi)發(fā)有一定借鑒意義。

1　地質(zhì)及勘探概況

松遼盆地高臺(tái)子油層屬中生界下白堊統(tǒng)青二、三段地層，區(qū)域地層對(duì)比結(jié)果，青二、三段地層基本發(fā)育了5個(gè)二級(jí)沉積旋槥，因此將高臺(tái)子油層劃分為高零、高一、高二、高三、高四5個(gè)油層組。齊家地區(qū)主力油層集中在青二、三段中下部地層的高三和高四組油層。高三高四組油層地層厚度變化較大，高三組地層厚度50～80m，高四組的層厚度60～90m，地層厚度變化的總趨勢(shì)為西北薄、東南厚。齊家地區(qū)是指松遼盆地齊家—古龍凹陷二級(jí)構(gòu)造帶北部的三級(jí)構(gòu)造—齊家凹陷，該區(qū)主體為齊家北、齊家南2個(gè)向斜。油藏類型主要為凹陷內(nèi)及斜坡的自生自儲(chǔ)型油藏，三角洲前緣砂體與烴源巖在橫向上形成尖滅或側(cè)變、縱向形成相互疊置的沉積組合關(guān)系，具有典型致密油藏特征。該地區(qū)面積相對(duì)較小，勘探程度較高，截至目前，針對(duì)高三、高四段致密儲(chǔ)層已提交石油預(yù)測(cè)儲(chǔ)量7994×104t。齊家地區(qū)高臺(tái)子油層致密油大面積連續(xù)分布在低滲透儲(chǔ)層中，儲(chǔ)層主要以微米—納米級(jí)孔喉體系聯(lián)通。石油發(fā)育在源內(nèi)儲(chǔ)層，以短距離運(yùn)移為主，缺乏明顯的圈閉界限，無(wú)明顯的油水邊界，油水分布主要受儲(chǔ)層物性，砂體平面展布控制。

2　致密油形成的地質(zhì)條件

2.1烴源巖條件

據(jù)油源對(duì)比研究［6-8］，齊家地區(qū)下白堊統(tǒng)青山口組致密油生油條件相當(dāng)優(yōu)越，縱向上位于齊家凹陷青一段的生油中心，且青二、三段本身也具有一定的生油能力，因此油源十分豐富。青一段暗色泥巖在主要凹陷區(qū)內(nèi)厚度一般在40～100m。其中齊家—古龍凹陷厚度一般大于60m，為松遼盆地最主要的生油層，青二、三段暗色泥巖在厚度上明顯大于青一段，在主要凹陷區(qū)內(nèi)厚度一般大于150m。且從北向南逐漸增大，反映出北部受物源影響較大，齊家南地區(qū)厚度一般大于100m。整體來(lái)看，齊家地區(qū)的青山口組烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度高，一段成熟度一般為0.9%～1.2%，處于生油高峰期；有效烴源巖范圍廣，烴源巖排烴強(qiáng)度大：青一段一般大于3×106t/km2，青二、三段一般大于1×106t/km2，生油強(qiáng)度大，具有形成致密油藏的豐厚資源基礎(chǔ)。

2.2儲(chǔ)集層條件

2.2.1沉積環(huán)境及分布特征

齊家地區(qū)高臺(tái)子油層屬高水位體系域沉積，受北部大型三角洲控制，內(nèi)、外前緣砂體發(fā)育。高三下、高四上橫向較穩(wěn)定，三角洲外前緣延伸遠(yuǎn)、分布廣，砂地比適中介于30%～50%，是致密油探索重點(diǎn)層系。儲(chǔ)集層以三角洲前緣席狀砂、河口壩為主，砂體相對(duì)較薄，一般為0.8～2.0m，高三、高四砂體由北向南逐漸減薄以至尖滅，單砂層數(shù)由多變少，砂地比由高到低［9］。縱向區(qū)內(nèi)高三組油層單砂層數(shù)一般在8～12層，單砂層厚度一般在1.0～3.2m，鉆遇砂巖總厚為8.8～46.8m，砂地比變化在10%～62%。高四組油層單砂層數(shù)一般為10～20層，單砂層厚度一般在0.8～3.0m，鉆遇砂巖總厚為0～72.6m，砂地比變化為0～55%。其中河道砂體單砂體厚為3.0～8.0m，寬度為200～500m；河口壩單砂體厚為2.0～5.0m，在高三發(fā)育；席狀砂單砂體厚為0.1～0.3m；淺湖砂壩單砂體厚為0.3～1.0m。砂體類型中分流河道、河口壩、席狀砂及濱淺湖砂壩一般發(fā)育“甜點(diǎn)”。

2.2.2儲(chǔ)集層巖石學(xué)特征及其含油性

根據(jù)儲(chǔ)層巖芯的薄片鑒定和掃描電鏡資料分析，高臺(tái)子油層儲(chǔ)層巖性以含泥粉砂巖為主，其次為含介形蟲(chóng)粉砂巖和含鈣粉砂巖。熒光薄片顯示粉砂巖普遍含油，粉砂質(zhì)泥巖砂質(zhì)條帶含油，泥巖未見(jiàn)明顯的含油現(xiàn)象。其中碎屑顆粒占巖石體積的50%～90%，絕大多數(shù)儲(chǔ)集巖具顆粒支撐結(jié)構(gòu)。石英占碎屑顆粒的20%～37%，平均29%，單晶石英占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。長(zhǎng)石占碎屑顆粒的4%～39%。泥質(zhì)含量2%～12%，鈣質(zhì)含量2%～18%，一般以方解石膠結(jié)物的形式存在于儲(chǔ)層中。高臺(tái)子油層粘土礦物以伊利石為主，含量65%～85%，其次為綠泥石，含量5%～25%，另外還有10%左右的蒙—伊混層，高嶺石含量一般低于5%、伊利石多呈薄板狀或葉片狀貼附于顆粒表面并充填于孔隙中。含油性評(píng)價(jià)：原油賦存在孔隙內(nèi)，巖性對(duì)含油性控制明顯（圖1）。

2.2.3儲(chǔ)集空間類型

致密油儲(chǔ)層砂巖儲(chǔ)集空間以基質(zhì)孔為主，泥巖以裂縫及基質(zhì)微孔為主。巖芯觀察和分析結(jié)果表明，巖石裂縫與微裂縫不發(fā)育。雖然儲(chǔ)層物性差，但含油顯示普遍，儲(chǔ)集空間類型較多，根據(jù)儲(chǔ)層巖芯的鑄體薄片鑒定結(jié)果，齊家地區(qū)青山口組砂巖孔隙類型主要為粒間孔隙、溶孔、溶縫、介屑內(nèi)孔、微裂縫，鏡下儲(chǔ)集空間大?。?0～100μm，溶孔可達(dá)500μm。泥巖儲(chǔ)集空間類型主要為：構(gòu)造縫、層間縫、微裂縫、溶縫、基質(zhì)微孔，鏡下儲(chǔ)集空間大?。何⒖p多小于5μm，滲透率低?？紫督Y(jié)構(gòu)類型以小孔細(xì)喉型為主，喉道細(xì)小，造成滲透率低，流體難以流動(dòng)，但次生孔隙發(fā)育帶具備良好的增產(chǎn)改造潛力。

2.2.4物性特征及其對(duì)致密油分布的控制

齊家地區(qū)高臺(tái)子油層屬超低滲透特低孔致密砂巖油層，整體較差，孔隙度一般在4%～12%，平均8.5%，小于12%的樣品占80%，滲透率一般在0.01～0.5mD，平均0.4mD，小于1mD的樣品占93%。并且?guī)r芯觀察和分析結(jié)果表明，巖石裂縫與微裂縫不發(fā)育，因此油井普遍無(wú)自然產(chǎn)能，需經(jīng)壓裂改造后才能獲得工業(yè)油流。通過(guò)儲(chǔ)量與物性平面分布圖疊合，可知儲(chǔ)層物性控制了純油區(qū)的范圍，純油區(qū)內(nèi)孔隙度普遍小于12%，滲透率多小于1mD，典型致密油區(qū)。

由巖芯資料繪制儲(chǔ)層物性與含油性關(guān)系圖（圖2），總結(jié)油浸粉砂巖孔隙度一般大于10%，油斑粉砂巖一般大于8%，見(jiàn)含油顯示大于3%。孔隙度8%以下的儲(chǔ)層部分直井有少量油產(chǎn)出，大規(guī)模體積壓裂技術(shù)可提高產(chǎn)能，直井工業(yè)產(chǎn)能孔隙度已突破了6%的界限。

圖1　QP1井含油性綜合評(píng)價(jià)圖

圖2　齊家高臺(tái)子致密油區(qū)儲(chǔ)層物性與含油性交匯圖

2.3源儲(chǔ)共生關(guān)系

齊家地區(qū)的生油條件相當(dāng)優(yōu)越，縱向上位于齊家凹陷青一段的生油中心；青二、三段本身還具有一定的生油能力，油源十分豐富。北部、西部三角洲伸入到齊家—古龍地區(qū)，優(yōu)越的源儲(chǔ)配置關(guān)系為高臺(tái)子油層源儲(chǔ)一體致密油成藏提供了有利條件［10］。據(jù)排烴史研究成果，本區(qū)生油巖經(jīng)歷了嫩末、明末、古近紀(jì)末3次大量排烴期，這3次排烴期恰與3次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相匹配，因此該區(qū)薩西鼻狀構(gòu)造及凹間脊等高部位對(duì)油氣運(yùn)移、聚集起一定的誘導(dǎo)作用。且高臺(tái)子致密油儲(chǔ)層普遍具有異常超壓，其形成主要源于儲(chǔ)層致密，保存條件較好，生成的油氣或者運(yùn)移進(jìn)來(lái)的油氣難以散失，導(dǎo)致地層壓力增大，使得儲(chǔ)集空間內(nèi)的壓力難以釋放，從而形成異常高壓，使得油氣運(yùn)聚動(dòng)力充足，齊家地區(qū)致密砂巖油藏具超壓特征，有利于油氣運(yùn)聚［11］。

2.4保存條件

松遼盆地中淺層發(fā)育多套含油氣組合，高臺(tái)子油層屬于中部含油氣組合，下白堊統(tǒng)嫩江組一、二段泥質(zhì)巖分布廣泛，為區(qū)域性蓋層。青二、三段泥質(zhì)巖在少數(shù)部分地區(qū)有缺失，雖沒(méi)有嫩一、二段分布廣，但蓋層遮擋形成多個(gè)構(gòu)造，厚度大，也可視為區(qū)域性蓋層。青山口組沉積時(shí)期，在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和古氣候條件的控制下，湖盆在總的湖退背景下有多次暫時(shí)的湖進(jìn)過(guò)程。湖進(jìn)的結(jié)果，在齊家—古龍大范圍地區(qū)高零—高二組沉積了一套較厚的泥質(zhì)巖。其中，高二組泥巖樣品物性分析資料表明，泥巖孔隙度為1.6%～2.0%，平均為1.8%，滲透率為（0.02～0.16）×10-3μm2，平均為0.056×10-3μm2，這組泥質(zhì)巖成為高三、高四組極具封蓋能力的蓋層，對(duì)高臺(tái)子油層石油的保存起到了至關(guān)重要的作用。

3　資源潛力

松遼盆地北部高臺(tái)子油層致密油儲(chǔ)層主要發(fā)育于長(zhǎng)垣西部的齊家、古龍、龍虎泡等地區(qū)，成藏特征主要為凹陷內(nèi)及斜坡的自生自儲(chǔ)型油藏。其中齊家地區(qū)截止目前針對(duì)高三、高四段致密儲(chǔ)層已提交石油預(yù)測(cè)儲(chǔ)量7994×104t。已提交的儲(chǔ)量區(qū)外工業(yè)有流井46口，低產(chǎn)油流井78口。首先在青山口一段鉆探了齊平1井，水平段進(jìn)尺1408 m，測(cè)井解釋差油層5層896.8 m，考慮到儲(chǔ)層特征選取多段多簇大規(guī)模復(fù)合體積壓裂增產(chǎn)改造技術(shù)，充分利用不同工作液造縫特征，形成由主縫、支縫、微縫的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)［12］，完成12段壓裂，試油獲得日產(chǎn)油10.2t的工業(yè)油流，證實(shí)了源巖內(nèi)致密油資源的可動(dòng)用。之后又部署杏91井、齊平2井都取得了較好的油氣顯示。齊家地區(qū)高三、高四油層組有利區(qū)面積為2093km2，孔隙度為10.3%，原油密度為0.853t/m3，含油飽和度為49%，體積系數(shù)為1.151，采用容積法計(jì)算高臺(tái)子油層致密油剩余資源潛力8.8×108t。

4　結(jié)論

（1）齊家南地區(qū)高臺(tái)子油層屬于高水位體系域沉積，受北部大型三角洲控制形成的低滲透致密砂巖儲(chǔ)集層，青山口組深湖泥巖為良好的烴源巖和區(qū)域蓋層，形成了烴源巖與儲(chǔ)集砂體在橫向上尖滅或側(cè)變、縱向疊置的沉積組合關(guān)系，具有優(yōu)先捕獲油氣的位置優(yōu)勢(shì)，有利于在穩(wěn)定的構(gòu)造背景下形成典型的源內(nèi)致密油藏。

（2）研究區(qū)致密油區(qū)別于常規(guī)油典型的地質(zhì)特征：大面積連續(xù)分布在低孔滲儲(chǔ)集層為致密油形成提供儲(chǔ)集空間；儲(chǔ)集層以微米—納米級(jí)孔喉連通體系為主；源儲(chǔ)共生，缺乏明顯的圈閉界限，石油以短距離運(yùn)移為主。

（3）在沉積體系、沉積相帶、儲(chǔ)集層特征和烴源巖評(píng)價(jià)的研究基礎(chǔ)上，通過(guò)系統(tǒng)分析致密油的成藏條件，采用小面積容積法，認(rèn)為齊家地區(qū)高臺(tái)子油層致密油的資源潛力為8.8×108t，是大慶高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的資源接替領(lǐng)域。

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TE112.2

A

1004-5716（2016）06-0039-04

2015-05-19

2015-05-21

劉志舟（1982-），男（漢族），黑龍江哈爾濱人，工程師，現(xiàn)從事鉆井地質(zhì)與開(kāi)發(fā)技術(shù)工作。