鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長(zhǎng)2油藏低含油飽和度成因

劉超威，陳世加，姚宜同，黃囿霖，張瀟文

（西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610500）

鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長(zhǎng)2油藏低含油飽和度成因

劉超威，陳世加，姚宜同，黃囿霖，張瀟文

（西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610500）

在儲(chǔ)層含油飽和度測(cè)試資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合油源、油氣成藏動(dòng)力、儲(chǔ)層物性及含油性分析，明確了鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長(zhǎng)2油藏低含油飽和度的成因機(jī)理。研究表明：研究區(qū)長(zhǎng)2儲(chǔ)層遠(yuǎn)離下部長(zhǎng)7烴源巖生烴中心，油源不足是姬塬地區(qū)長(zhǎng)2油藏含油飽和度低的根本原因；由于長(zhǎng)2油藏構(gòu)造幅度低，油氣運(yùn)移的動(dòng)力較小，而且長(zhǎng)2儲(chǔ)層中束縛水飽和度較高，油氣難以驅(qū)替，從而使得長(zhǎng)2油藏含油飽和度低；此外，長(zhǎng)2儲(chǔ)層較強(qiáng)的非均質(zhì)性，也是長(zhǎng)2油藏低含油飽和度的原因。

低含油飽和度；長(zhǎng)2油藏；姬塬地區(qū)；鄂爾多斯盆地

0　引言

美國(guó)致密油的成功勘探開發(fā)，引發(fā)了國(guó)內(nèi)油氣勘探向致密油領(lǐng)域的轉(zhuǎn)變［1］。隨著酸化壓裂技術(shù)的不斷改進(jìn)，鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組低—特低滲油層成為國(guó)內(nèi)致密油勘探開發(fā)的重點(diǎn)示范區(qū)［2-3］。姬塬地區(qū)作為鄂爾多斯盆地新的勘探熱點(diǎn)地區(qū)之一，是近年來長(zhǎng)慶油田提交規(guī)模儲(chǔ)量較多、開發(fā)效果較好、產(chǎn)量上升幅度較大的油田之一。該區(qū)延長(zhǎng)組下組合長(zhǎng)8、長(zhǎng)6、長(zhǎng)4+5等層均發(fā)育大型巖性油藏，呈現(xiàn)多層系復(fù)合含油特征，在近年油田增儲(chǔ)上產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用［4-5］。在延長(zhǎng)組下組合的勘探過程中，該區(qū)延長(zhǎng)組上部地層長(zhǎng)2中也發(fā)現(xiàn)了一些高產(chǎn)油流井，總體呈現(xiàn)油氣顯示井點(diǎn)多、儲(chǔ)層含油飽和度低且普遍低阻的特征，展現(xiàn)出了該區(qū)長(zhǎng)2油層良好的勘探、評(píng)價(jià)潛力。

前人對(duì)鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長(zhǎng)2油層的研究，主要集中在沉積儲(chǔ)層［6-7］與低阻油層的成因及識(shí)別方面［8-10］，對(duì)油層低飽和度成因機(jī)理卻未進(jìn)行相關(guān)的研究。因此，開展姬塬地區(qū)長(zhǎng)2油藏低含油飽和度成因的研究，可為長(zhǎng)2油氣勘探提供更有力的地質(zhì)依據(jù)。

1　研究區(qū)地質(zhì)概況

姬塬地區(qū)位于陜西省定邊縣、寧夏回族自治區(qū)鹽池縣及甘肅省環(huán)縣交界處，構(gòu)造位置上橫跨鄂爾多斯盆地伊陜斜坡和天環(huán)坳陷2個(gè)構(gòu)造單元（見圖1）?？碧浆F(xiàn)狀表明，研究區(qū)長(zhǎng)2地層平緩，地層傾角一般小于1°，為一低幅度的西傾單斜，局部發(fā)育一系列近東西向的鼻狀隆起［11-12］。

圖1　研究區(qū)位置

2　低飽和度油層成因

2.1低飽和度油層特征

根據(jù)姬塬地區(qū)重點(diǎn)井試油井段含油飽和度參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，該區(qū)重點(diǎn)井長(zhǎng)2儲(chǔ)層含油飽和度一般低于30%（見圖2），平均含油飽和度僅為23.1%。總體而言，姬塬地區(qū)長(zhǎng)2儲(chǔ)層含油飽和度較低，而含水飽和度（可動(dòng)水）則相對(duì)較高，屬于典型的低含油飽和度油藏。

圖2　姬塬地區(qū)長(zhǎng)2儲(chǔ)層單井含油、含水飽和度分析

2.2低飽和度油層成因

2.2.1遠(yuǎn)離烴源巖生烴中心

前人研究認(rèn)為，姬塬地區(qū)延長(zhǎng)組下組合長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6、長(zhǎng)7、長(zhǎng)8及長(zhǎng)9地層中均存在具一定生烴能力的泥質(zhì)巖，但長(zhǎng)7烴源巖仍為研究區(qū)延長(zhǎng)組砂巖儲(chǔ)層的主要供烴源巖層［13］；因此，長(zhǎng)7優(yōu)質(zhì)烴源巖生成的油氣，在垂向運(yùn)移至上部長(zhǎng)2砂巖儲(chǔ)層聚集成藏過程中，首先要對(duì)長(zhǎng)7本身的砂巖、長(zhǎng)6、長(zhǎng)4+5及長(zhǎng)3砂巖儲(chǔ)層進(jìn)行充注（見圖3）［14］。

圖3　姬塬地區(qū)油氣運(yùn)移模式

此外，從不同層位砂巖儲(chǔ)層的含油飽和度對(duì)比（見圖4）可以看出，自下而上，隨著與長(zhǎng)7烴源巖距離的增大，長(zhǎng)6、長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)3和長(zhǎng)2儲(chǔ)層的含油飽和度逐漸降低。這表明：由于研究區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)2砂巖儲(chǔ)層遠(yuǎn)離長(zhǎng)7烴源巖生烴中心，油氣需經(jīng)過長(zhǎng)距離運(yùn)移才能到達(dá)長(zhǎng)2砂體成藏，同時(shí)長(zhǎng)6、長(zhǎng)4+5及長(zhǎng)3地層中均有一定規(guī)模的砂體發(fā)育，造成進(jìn)入姬塬地區(qū)長(zhǎng)2儲(chǔ)層的油氣數(shù)量較少；因此，長(zhǎng)2油藏充滿度較低，含油飽和度較低。

圖4　研究區(qū)不同層位儲(chǔ)層含油、含水飽和度對(duì)比

2.2.2構(gòu)造幅度低，油水置換不完全

油氣成藏的過程，就是烴源巖生成的油氣驅(qū)替儲(chǔ)集砂體中水的過程；從油氣成藏動(dòng)力學(xué)的角度來講，一般就是油氣運(yùn)移動(dòng)力（浮力）克服油氣運(yùn)移阻力（毛細(xì)管壓力）的過程［15］。

式中：Ff為浮力，Pa；ρw，ρo分別為地層水、油的密度，kg/ m3；g為重力加速度，m/s2；Hh為含烴高度，m；pc為毛細(xì)管壓力，Pa；σ為界面張力，N/m；θ為潤(rùn)濕角，（°）；r為孔喉半徑，m。

從式（1）、式（2）可以看出，含烴高度、油水密度差及孔隙結(jié)構(gòu)控制了油藏中含油飽和度的大小。油水密度差越大、孔隙結(jié)構(gòu)越好（特別是粒度粗）、含烴高度越大，則油氣驅(qū)替力越大，導(dǎo)致含油飽和度高、含水飽和度低；反之，則含油飽和度低、含水飽和度高，并導(dǎo)致油水分異差。

結(jié)合前人研究確定的不同系統(tǒng)中的θ，σ值（見表1），選取θ（Hg）=140°，σ（Hg）=480 mN/m；θow=30°，σow= 30 mN/m。經(jīng)計(jì)算得知，油藏條件下毛細(xì)管壓力pcr與壓汞分析獲得的毛細(xì)管壓力pc（Hg）存在以下關(guān)系：

表1　不同系統(tǒng)中的θ，σ值

將計(jì)算的油氣運(yùn)移最大浮力與姬塬地區(qū)長(zhǎng)2油藏毛細(xì)管壓力（見表2）進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)最大浮力僅大于部分樣品的毛細(xì)管壓力。這表明在最大浮力存在的條件下，仍只有部分儲(chǔ)層能被油氣充注，因此研究區(qū)長(zhǎng)2砂巖儲(chǔ)層的含油飽和度低。

表2　長(zhǎng)2油藏毛細(xì)管壓力計(jì)算

2.2.3束縛水飽和度高

通過對(duì)研究區(qū)長(zhǎng)2低飽和度油藏的含油砂巖樣品進(jìn)行核磁共振分析，將其中的流體性質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)分類。結(jié)果表明：研究區(qū)油藏束縛水飽和度均較高，一般大于20%，高者近50%；束縛水占地層水比例均較高，一般在50%以上，高者可達(dá)到80%以上（見表3）。

石油要進(jìn)入儲(chǔ)層孔隙中成藏，首先要將其先存的孔隙水排出。而以上分析說明，姬塬地區(qū)長(zhǎng)2砂巖儲(chǔ)層中束縛水所占比例較高，大量束縛水的存在，使得儲(chǔ)層成藏過程中油氣可進(jìn)入的孔隙空間較少，從而造成研究區(qū)長(zhǎng)2油藏的含油飽和度低。

表3　束縛水飽和度分析

2.2.4儲(chǔ)層的非均質(zhì)性

巖心觀察發(fā)現(xiàn)，多口井同一套連續(xù)砂體的含油性均存在差異現(xiàn)象（見圖5）。結(jié)合研究區(qū)長(zhǎng)2砂巖儲(chǔ)層特征及油藏成藏動(dòng)力學(xué)分析，該區(qū)長(zhǎng)2砂巖儲(chǔ)層存在一定的非均質(zhì)性。在非均質(zhì)性的作用下，研究區(qū)長(zhǎng)2同一套砂巖儲(chǔ)層含油性存在較大的差異，從而使得一套砂巖儲(chǔ)層的含油飽和度綜合解釋結(jié)果較低。

圖5　姬塬地區(qū)儲(chǔ)層巖心

3　結(jié)論

1）姬塬區(qū)長(zhǎng)2砂巖儲(chǔ)層遠(yuǎn)離下部長(zhǎng)7生烴源巖，長(zhǎng)7烴源巖生成的油氣首先進(jìn)入長(zhǎng)6、長(zhǎng)4+5及長(zhǎng)3儲(chǔ)層，運(yùn)移到長(zhǎng)2砂巖儲(chǔ)層的油氣不充足，是長(zhǎng)2油藏含油飽和度低的根本原因。

2）研究區(qū)構(gòu)造幅度低，油氣運(yùn)移動(dòng)力（浮力）較?。灰虼?，對(duì)于研究區(qū)“中孔低滲”的長(zhǎng)2儲(chǔ)層，毛細(xì)管壓力較大，浮力克服運(yùn)移阻力的難度大，生成的油氣不能把低滲透儲(chǔ)層中的水完全置換出來。此外，研究區(qū)砂巖儲(chǔ)層束縛水飽和度較高，生成的油氣難以驅(qū)替，儲(chǔ)層可供油氣進(jìn)入的孔隙空間較少，造成油藏含油飽和度低。

3）在儲(chǔ)層非均質(zhì)性的影響下，同一套砂體含油性存在差異，物性好的砂巖含油飽和度高，物性較差的砂巖含油飽和度低或者不含油，因此整段解釋會(huì)使儲(chǔ)層含油飽和度降低。

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（編輯趙衛(wèi)紅）

Causes of low oil saturation for Chang 2 reservoir in Jiyuan Area of Ordos Basin

Liu Chaowei，Chen Shijia，Yao Yitong，Huang Youlin，Zhang Xiaowen
（School of Geoscience and Technology，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China）

Based on the test data of oil saturation and in combination with the analysis of source rock，hydrocarbon accumulation dynamics，physical properties and oiliness of reservoir，this paper studies the formation mechanism of low oil saturation for Chang 2 reservoir in Jiyuan Area of Ordos Basin.The results show that Chang 2 reservoir is far from oil generation center and the lack of hydrocarbon source is the underlying causes of low oil saturation.Because the structure amplitude is low，the motivating force of migration is small，the irreducible water content is high and it is difficult to be displaced for oil and gas，the oil saturation of Chang 2 reservoir is low.Furthermore，the strong heterogeneity is the reason resulting in low oil saturation.

low oil saturation；Chang 2 reservoir；Jiyuan Area；Ordos Basin

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）項(xiàng)目“中國(guó)陸相致密油（頁(yè)巖油）形成機(jī)理與富集規(guī)律基礎(chǔ)研究”（2014CB239005）

TE132.2

A

10.6056/dkyqt201503008

2014-12-14；改回日期：2015-03-17。

劉超威，男，1990年生，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)橹旅苡蜌獬刹丶坝蜌獾厍蚧瘜W(xué)。E-mail：lcwdzkt2007@163.com。

引用格式：劉超威，陳世加，姚宜同，等.鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)2油藏低含油飽和度成因［J］.斷塊油氣田，2015，22（3）：305-308. Liu Chaowei，Chen Shijia，Yao Yitong，et al.Causes of low oil saturation for Chang 2 reservoir in Jiyuan Area of Ordos Basin［J］.Fault-Block Oil &Gas Field，2015，22（3）：305-308.