古龍凹陷葡萄花油層低飽和度油藏成因

許秀才

（中國石油大慶油田有限責(zé)任公司第九采油廠，黑龍江 大慶 163853）

古龍凹陷葡萄花油層低飽和度油藏成因

許秀才

（中國石油大慶油田有限責(zé)任公司第九采油廠，黑龍江 大慶 163853）

在對古龍凹陷葡萄花油層油氣成藏要素分析的基礎(chǔ)上，綜合利用巖石物性測試、壓汞、恒速壓汞、密閉取心分析等多種技術(shù)方法，定量、半定量地研究了葡萄花油層低飽和度油藏的成因。研究表明：葡萄花油層孔隙結(jié)構(gòu)差，油氣運移毛細管阻力較大，原油驅(qū)替水不充分，是低飽和度油藏的主要內(nèi)因；地層較平緩，構(gòu)造幅度低，小于油水過渡帶的高度，是形成低飽和度油藏的強化因素；油藏構(gòu)造調(diào)整導(dǎo)致早期油藏遭到破壞、晚期油藏分異不充分是低飽和度油藏的一個重要原因。

低飽和度油藏；孔隙結(jié)構(gòu)；葡萄花油層；古龍凹陷

0 引言

低含油飽和度油藏是指儲層初始狀態(tài)共存水飽和度遠大于儲層束縛水飽和度，存在明顯可動水的油藏。低飽和度油藏在國內(nèi)外油田廣泛存在，國內(nèi)外學(xué)者一般將其視為在某種特殊狀況下的高含水飽和度現(xiàn)象進行描述，很少作為一類特殊性質(zhì)的油藏來研究，對其形成機制大多為推測和簡單描述，多數(shù)觀點認(rèn)為主要受儲層物性、流體物性和構(gòu)造因素影響［1-2］。

國內(nèi)低含油飽和度油藏主要分布在準(zhǔn)噶爾盆地中部地區(qū)、長慶油田，在勝利油田、大港油田和江蘇油田等地區(qū)也有不同程度的發(fā)現(xiàn)。以松遼盆地古龍凹陷葡萄花油層為代表的大面積低飽和度油藏的發(fā)現(xiàn)，拓展了勘探新領(lǐng)域，實現(xiàn)了大慶外圍地區(qū)油氣勘探由點到面的突破，使得該區(qū)呈現(xiàn)滿凹含油的場面，成為產(chǎn)能建設(shè)和產(chǎn)量接替的重要地區(qū)。因此，為了尋找更多的低含油飽和度油藏，并且合理有效地開發(fā)已發(fā)現(xiàn)的低含油飽和度油藏，開展此類油藏成因機制研究顯得尤為重要和迫切。

1 研究區(qū)概況

古龍凹陷位于松遼盆地齊家—古龍凹陷中部，姚家組一段葡萄花油層為該區(qū)主要的儲層和含油層位。葡萄花油層地層厚度42.0～75.0 m，主要受北部訥河-依安物源和西部英臺物源控制，為三角洲前緣相砂泥巖薄互層沉積，單層砂巖厚度一般在0.5～3.5 m。砂體類型以斷續(xù)條帶狀水下分流河道砂和小片席狀砂為主，橫向連續(xù)性差，縱向錯疊分布，為油氣藏形成提供了良好的儲集空間。由于埋藏深，壓實成巖作用強烈，葡萄花油層物性差，孔隙度一般分布在9.0%～17.0%，平均為12.7%；空氣滲透率一般分布在0.1×10-3～10.0× 10-3μm2，平均為2.5×10-3μm2。油源對比證實葡萄花油層主要烴源巖為青山口組一段，有機質(zhì)豐度高，母質(zhì)類型好，有機質(zhì)處于成熟—高成熟階段，為油藏的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。嫩江組一、二段大面積深湖—半深湖泥巖提供了良好的區(qū)域性蓋層［3-6］。

葡萄花油層油藏類型以巖性、巖性-斷層油藏為主，油水關(guān)系復(fù)雜，無統(tǒng)一的油水界面，油水同層較發(fā)育。根據(jù)密閉取心資料，葡萄花層油水同層含油飽和度為20%～35%，純油層含油飽和度只有45%左右。已投入開發(fā)油田初期不存在無水采油期，低含水井占總井?dāng)?shù)的70.0%，中高含水井?dāng)?shù)占總井?dāng)?shù)的27.9%，為典型的低含油飽和度油藏。

2 葡萄花油層低飽和度油藏成因

2.1 儲層孔隙結(jié)構(gòu)差，油水分異作用弱

油氣二次運移主要受浮力和毛細管力作用的影響。對于特定地區(qū)浮力差別不大，而作為油氣運移阻力的毛細管力因受儲層非均質(zhì)性的影響差別較大，是油氣運聚成藏的主要影響因素。毛細管壓力的大小取決于兩種流體之間的界面張力、毛細管孔徑大小和介質(zhì)的潤濕性，可表示為

式中：pc為毛細管壓力，MPa；σow為油水界面上的表面張力，mN/m；θow為潤濕角，（°）；r為毛細管半徑，m。

在油氣聚集成藏過程中，孔喉結(jié)構(gòu)直接影響原油進入儲層的難易程度［7］。油氣首先進入孔隙結(jié)構(gòu)好、排驅(qū)壓力小的儲層，隨著排驅(qū)壓力的增加，油氣可以進入孔隙結(jié)構(gòu)差、排驅(qū)壓力大的儲層，使得含油飽和度進一步加大［8］。當(dāng)儲層孔隙結(jié)構(gòu)較差時，油氣二次運移過程中，油水分異作用較弱，孔隙中的水不能被油氣完全驅(qū)替，形成低含油飽和度油藏［9-11］。

古龍凹陷葡萄花油層儲層物性較差，鏡下薄片分析表明，葡萄花油層孔隙喉類型包括4類：孔隙縮小部分喉道、可變斷面收縮部分喉道、片狀或彎片狀喉道和管束狀喉道，以片狀或彎片狀喉道和管束狀喉道為主。壓汞測試分析表明，毛細管壓力曲線的形態(tài)包括3種類型 （見圖1，圖中SHg為汞飽和度；F為孔喉分布頻率）。總體上，以陡斜式為主，平臺不明顯，曲線位置靠上，反映出較差的分選性和偏細的喉道。同時，孔喉半徑分布以雙峰為主，說明孔隙結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，次生孔隙較發(fā)育。

參照邸氏祥1991年碎屑巖儲集層孔隙結(jié)構(gòu)級別分類標(biāo)準(zhǔn)［12］，葡萄花油層孔隙結(jié)構(gòu)包括ⅡA，ⅡB，ⅢA三類，且以ⅡB類為主。結(jié)合恒速壓汞測試分析，ⅡA類儲層平均喉道半徑主要為2.0 μm以上的中粗喉道，ⅡB類儲層平均喉道半徑主要為1.0～2.0 μm的微細喉道，ⅢA類儲層平均喉道半徑主要為1.0 μm以下的微喉道。因此，葡萄花油層毛細管排替壓力大，巖石滯留地層水的能力強，成藏過程中原油驅(qū)替孔隙中的水不充分，細小孔喉內(nèi)仍然被原始水所占據(jù)，導(dǎo)致含水飽和度較高，含油飽和度低。

圖1 古龍凹陷葡萄花油層典型毛細管壓力曲線

2.2 圈閉構(gòu)造幅度低，閉合高度小

由于儲層毛細管壓力是沿毛細管上升的液柱高度的函數(shù)，因此，將實驗室平均毛管壓力曲線換算成油藏條件下毛細管壓力曲線，進而換算為液柱高度，結(jié)合相滲曲線，就可以了解不同含油飽和度對應(yīng)的自由水面以上的液柱高度［13］（見圖2）。圖中A點對應(yīng)的液柱高度代表了儲層產(chǎn)純油的最低閉合高度，如果圈閉閉合高度大于此值，儲層產(chǎn)純油；反之，如果圈閉閉合高度小于此值，則只能是油水同產(chǎn)［14-15］。低滲透性儲集層一般具有很寬的油水過渡帶，具有較高的含水飽和度，有的生產(chǎn)層甚至完全處于油水過渡帶。

圖2 油藏中流體的垂向分布規(guī)律

根據(jù)毛細管力和液柱上升高度關(guān)系式

可以求取自由水面以上的液柱上升高度：

式中：h為毛細管中液柱高度，m；ρw，ρo分別為地層水和地下原油密度，g/cm3；g為重力加速度，m/s2。

按照以上公式，計算了古龍凹陷葡萄花油層自由水面以上油水過渡帶底部高度和產(chǎn)純油帶底部高度，二者之差就是對應(yīng)于葡萄花油層的油水過渡帶高度。通過計算，葡萄花油層ⅡB型儲層油水過渡帶高度平均為26.08 m（見表1）。而古龍凹陷葡萄花油層地層較平緩，地層傾角分布在1.3～2.4°，識別出的圈閉高度一般小于20.0 m，甚至小于10.0 m，為低幅度構(gòu)造圈閉。低幅度構(gòu)造圈閉為油氣富集提供了必要條件［16］，但是由于圈閉幅度小于油水過渡帶的高度，油水密度差產(chǎn)生的浮力小，不能有效排驅(qū)小孔喉內(nèi)的水，是葡萄花油層形成低飽和度油藏的強化因素。

2.3 構(gòu)造調(diào)整，油氣分布豐度降低

油氣二次運移成藏是一個動態(tài)的過程，隨著構(gòu)造運動等外界地質(zhì)條件的變化，早期形成的圈閉遭受破壞，已經(jīng)聚集成藏的油氣會繼續(xù)進行再次運移，聚集到新形成的圈閉中，進而造成油藏的含油飽和度較低的結(jié)果［17］。

表1 葡萄花油層油水過渡帶高度統(tǒng)計

古龍凹陷葡西油田構(gòu)造發(fā)育史研究表明，葡萄花油層油藏經(jīng)歷了成藏—破壞—再成藏的復(fù)雜過程。泉頭組沉積時期葡西構(gòu)造已見雛形，青山口組時期沉積了厚度較大的生油巖，發(fā)育了數(shù)量眾多的斷層，為油氣運移提供了通道條件。姚家組沉積時期以三角洲相沉積為主，水下分流河道砂體比較發(fā)育，形成了葡萄花油層的良好儲層。姚二、三段沉積時期開始緩慢沉降，以半深湖和三角洲相沉積為主，沉降中心在東部的高臺子構(gòu)造，東傾葡西鼻狀構(gòu)造沉降相對緩慢，為油氣聚集提供了較有利場所。嫩江組沉積末期葡西鼻狀構(gòu)造幅度達到最大，且這種構(gòu)造形態(tài)一直保持到明水組初期，期間經(jīng)歷了下伏青山口組生油巖大量排烴期，構(gòu)造與油氣運聚具有較好的時空匹配關(guān)系，油氣沿運移通道向上運移，在葡萄花油層構(gòu)造較高部位聚集成藏。明水組沉積時期發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)，葡西油田東部抬升速度較快，使得地層向西部傾斜，至明水組末期葡西鼻狀構(gòu)造基本定型，由原來的東傾鼻狀構(gòu)造變?yōu)槲鲀A的鼻狀構(gòu)造（見圖3），使得已經(jīng)聚集成藏的葡萄花油藏因構(gòu)造反轉(zhuǎn)重新分異，造成早期油藏和晚期油藏儲層含油飽和度較低。

圖3 古龍凹陷葡西油田構(gòu)造發(fā)育史

3 結(jié)論

1）古龍凹陷葡萄花油層含油飽和度低受多因素共同影響，其中儲層孔隙結(jié)構(gòu)較差是含油飽和度低的主要原因，圈閉構(gòu)造幅度低是含油飽和度低的強化因素，油氣成藏后的構(gòu)造調(diào)整是含油飽和度低的外在因素。

2）含油飽和度是儲量計算的重要參數(shù)，通過對含油飽和度成因定量和半定量的研究，深化了古龍凹陷葡萄花油層探明儲量的地質(zhì)認(rèn)識，實例油藏驗證表明與密閉取心井測定的含油飽和度和開發(fā)井投產(chǎn)初期含水符合較好。

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（編輯 王淑玉）

Genesis of low oil-saturated reservoir of Putaohua oil layer in Gulong Sag

XU Xiucai
(No.9 Oil Production Plant,Daqing Oilfield Company Ltd.,PetroChina,Daqing 163853,China)

On the basis of reservoir formation of Putaohua layer in Gulong Sag,various methods including rock physical properties test,mercury intrusion,constant-rate mercury injection and confined core have been comprehensively applied to quantitatively and semi-quantitatively determine the low oil saturation genesis.The result shows that the main reasons of low saturation are the inferior pore structure of layers,relative great capillary resistance of hydrocarbon migration and insufficient crude oil flooding water; relatively flat strata and low amplitude structure which is lower than the height of oil-water transition zone are the reinforcing factors; the early stage reservoir damage and late stage insufficient reservoir differentiation resulted from reservoir structure adjustment mainly lead to the formation of low saturation reservoir.

low oil-saturated reservoir;pore structure;Putaohua oil layer;Gulong Sag

國家自然科學(xué)基金項目“基于力學(xué)平衡原理定量表征致密儲層含油飽和度”（41402109）

TE122.3

A

10.6056/dkyqt201703005

2016-12-03；改回日期：2017-03-26。

許秀才，男，1975年生，高級工程師，碩士，主要從事油藏評價研究工作。E-mail：xuxiucai2004@126.com。

許秀才.古龍凹陷葡萄花油層低飽和度油藏成因［J］.斷塊油氣田，2017，24（3）：320-323.

XU Xiucai.Genesis of low oil-saturated reservoir of Putaohua oil layer in Gulong Sag［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2017，24（3）：320-323.