旬宜地區(qū)延長組長7致密油特征與富集主控因素

侯娟，黃帥博，柯思,張茹

(1.河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南 南陽 473132；2.華北分公司第一采氣廠，陜西 榆林 719000)

近年來，中國在鄂爾多斯盆地、四川盆地及準(zhǔn)噶爾盆地等陸續(xù)開展了致密油勘探開發(fā)示范區(qū)試驗，并獲得了較好的進(jìn)展。鄂爾多斯盆地是中國致密油資源最豐富的盆地，其油氣資源主要分布在湖盆中部延長組長7油層組，中國石油長慶油田公司先后發(fā)現(xiàn)了新安邊、慶城、合水等多個致密砂巖油田，已提交了億噸致密油，探明儲量并率先實現(xiàn)了規(guī)模、效益開發(fā)(楊華等，2013；葛云錦等，2018)，展現(xiàn)出該盆地具有巨大的致密油勘探潛力。結(jié)合前人研究成果，認(rèn)為旬宜地區(qū)延長組長7期與慶城等地區(qū)具有相似的沉積背景，目前尚未對該區(qū)長7致密油特征與富集主控因素開展系統(tǒng)的研究。筆者基于分析化驗、測錄井與分析測試等資料，結(jié)合試油試采數(shù)據(jù)，開展區(qū)內(nèi)長7致密油地質(zhì)特征研究，分析致密油富集的主控因素，以期為該區(qū)致密油的勘探開發(fā)提供一定的地質(zhì)依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地中總體上呈東翼寬緩、西翼狹窄的不對稱構(gòu)造形態(tài)，可劃分為伊盟隆起、天環(huán)向斜、晉西撓褶帶、伊陜斜坡與渭北隆起等6個構(gòu)造單元(圖1)，是中國第二大含油氣盆地。受印支運(yùn)動影響，整個盆地在晚三疊世末被全面抬升、剝蝕，形成溝谷縱橫、丘陵起伏的鑲嵌不整合。

中生界上三疊統(tǒng)延長組是盆地主要含油層系，長7沉積期為深湖相沉積，水體較深，沉積了一套富含有機(jī)質(zhì)的油頁巖，為致密油藏的形成提供了豐富物質(zhì)基礎(chǔ)；其自上而下可劃分為3個亞油組，其中，長73期湖盆水體最深，沉積了組內(nèi)最重要的一套優(yōu)質(zhì)烴源巖，該套優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育為延長組油氣藏的形成提供了良好的生烴基礎(chǔ)；之后水體逐漸變淺，長72至長71沉積期，主要以半深湖-深湖相沉積為主，沉積了多期大面積分布的細(xì)砂巖，局部地區(qū)也發(fā)育薄層烴源巖。

旬宜地區(qū)地處盆地東南部，構(gòu)造上位于伊陜斜坡與渭北隆起結(jié)合部位(圖1)，總體上呈現(xiàn)出“南高北低、東高西低”的構(gòu)造格局；受印支、燕山及喜山運(yùn)動的影響，區(qū)內(nèi)斷裂較盆地主體區(qū)發(fā)育，斷裂多呈北東向、北東—東西向和近東西向展布。晚三疊世長7沉積期，整個湖盆快速擴(kuò)張，在南部形成大型湖泊，旬—宜地區(qū)位于沉積中心(劉池陽等，2020)，發(fā)育半深湖-深湖亞相沉積體系。研究區(qū)目前主力產(chǎn)層為延長組長3油層組；長7期主要發(fā)育濁流沉積，濁積水道發(fā)育，致密油主要富集于長71和長72亞油組。

圖1 鄂爾多斯盆地構(gòu)造區(qū)劃分及研究區(qū)位置圖Fig.1 Structure division of Ordos basin and location of the study area

2 致密油地質(zhì)特征

2.1 巖石學(xué)特征

通過10口井200余塊巖石薄片鑒定分析，長7段致密砂巖平均粒徑一般為0.10～0.25 mm，以塊狀細(xì)砂巖為主，巖石類型主要為長石質(zhì)巖屑砂巖，少量的巖屑質(zhì)長石砂巖、巖屑砂巖(圖2)。其中，石英含量為39%～75%，平均為51%；長石含量為4%～38%，平均為19%；巖屑含量為11%～50%，平均為29%，主要為沉積巖和變質(zhì)巖巖屑；云母含量為0～11%,平均為4.1%。石英、長石和方解石含量一般為65%～86%，脆性指數(shù)較高。

I.純石英砂巖；II.石英砂巖；III.長石巖屑砂巖或巖屑質(zhì)長石砂巖；IV.長石砂巖；V.巖屑質(zhì)長石砂巖或；VI.長石質(zhì)巖屑砂巖；VII.巖屑砂巖圖2 旬宜地區(qū)延長組長7儲層巖石類型三角圖Fig.2 Triangle classification map of rock types in sandstones of Chang7 Member，Xunyi area，Ordos basin

旬宜地區(qū)長7油層組砂巖儲層填隙物含量為4%～40%，平均為15%，其中黏土礦物含量為0～35%，平均為6%；膠結(jié)物含量為2%～34%，平均為9%。膠結(jié)物以方解石和白云石為主，其中方解石含量為1%～24%，平均為4.7%；白云石含量為1%～29%，平均為4.7%；分選中等，磨圓度以次棱角狀為主，其次是棱角狀，表明結(jié)構(gòu)成熟度較低；顆粒呈線-點(diǎn)接觸；膠結(jié)類型為孔隙式，膠結(jié)類型單一；縱向上，黏土和碳酸鹽含量呈逐漸增加的趨勢(表1)。

2.2 砂巖物性特征

根據(jù)400個常規(guī)物性數(shù)據(jù)分析，長7段儲層物性較差，孔隙主要在6%～12%，平均為7.7%；滲透率主要分布在0.001～0.2 mD，平均為0.15 mD，屬致密儲層(圖3)。從長71與長72物性分布直方圖可以看出(圖4)，長 71孔隙度主要分布在4%～10%，滲透率分布在0.1～0.5 mD；而長72儲層孔隙度主要分布在4%～12%，滲透率以小于0.005 mD為主；儲層整體較致密，非均質(zhì)性強(qiáng)，長71儲集砂體物性要略好于長72亞油組(表2)。

2.3 砂巖儲集空間類型

綜合分析10口井巖石薄片、鑄體薄片及掃描電鏡觀察結(jié)果，認(rèn)為研究區(qū)長7段砂巖儲集空間類型主要有粒間孔、長石溶蝕孔、巖屑溶孔、晶間孔溶蝕及微孔隙等，孔隙半徑多在0.5～10 μm，7面孔率多在4%～8%，平均為4.5%(圖5、圖6)；顆粒間膠結(jié)物主要為次生石英晶體、片絲狀伊利石、葉片狀綠泥石集合，少量片狀云母、方解石晶體。

2.4 砂巖平面分布特征

研究區(qū)長7油層組濁積砂巖發(fā)育，縱向上，長71亞油組為多期濁積水道疊加，砂巖最發(fā)育(圖7)。第一支濁積砂體分布在工區(qū)西北部，延伸長度20 km，砂體寬1.5～8 km，單砂體厚度一般 為5～10 m，累計厚度一般為10～20 m；第二支濁積砂體位于工區(qū)東南部，砂體延伸長度為25 km，寬度為1.5～10 km；第三支砂體主要分布在黃陵縣城以西，規(guī)模較??；長72亞油組砂巖發(fā)育規(guī)模較長71小，僅在南部發(fā)育一支濁積砂體，東北局部發(fā)育孤立濁積砂(圖8)。

2.5 流體性質(zhì)

旬宜地區(qū)長7致密砂巖緊鄰優(yōu)質(zhì)烴源巖，具有優(yōu)越的生油油源條件(劉池陽等，2020)(圖9)。通過對工區(qū)11口井油層原因取樣分析發(fā)現(xiàn)，長7油層組原油密度較低，最大為0.884 9 g/cm3，最小為0.821 1 g/cm3，平均為0.843 g/cm3；原油運(yùn)動黏度為7.36 mPa·s，凝固點(diǎn)為21 ℃，初餾點(diǎn)為66.0 ℃，為低黏度、低凝固點(diǎn)、低硫的輕質(zhì)原油，具有低含硫、可流動性強(qiáng)等特點(diǎn)(表3)。

表1 旬宜地區(qū)延長組長71和長72油層組填隙物含量統(tǒng)計表Tab.1 Statistical table of interstitial content in Chang71 and Chang72 of Yang Chang formation in Xun Yi area

圖3 旬宜地區(qū)延長組長7儲層物性分布直方圖Fig.3 Porosity and permeability distribution histogram of Chang7 in Xunyi area，Ordos Basin

圖4 旬宜地區(qū)延長組長71和長72物性分布圖Fig.4 Porosity and permeability distribution of Chang71 and Chang72 in Xunyi area,Ordos Basin

表2 旬宜地區(qū)延長組長7儲層物性統(tǒng)計表Tab.2 Physical property statistics of Chang 7 reservoir in Xunyi area

圖5 旬宜地區(qū)延長組長71和長72孔隙類型分布直方圖Fig.5 Histogram of pore type distribution of Chang71 and Chang72 in Xunyi area,Ordos basin

通過對W4、W10、W63等11口井地層水分析統(tǒng)計，區(qū)內(nèi)長7油層組地層水pH值為6.4，總礦化度為12.1～46.8 g/L，主要為MgCl2型地層水，其次為CaCl2型地層水。研究認(rèn)為區(qū)內(nèi)油藏封閉性較好，油藏具有相對較好的保存條件(劉福田等，2018)。

3 致密油形成主控因素

3.1 烴源巖控制致密油的分布

整個盆地延長組長 7 油層組沉積期為最大湖泛期，湖水分布范圍廣，沉積了一套分布廣泛的富有機(jī)質(zhì)油頁巖、暗色泥巖(高振東等，2008)。研究區(qū)95口探井均鉆遇油頁巖，縱向上，長73張家灘頁巖分布最穩(wěn)定且厚度大，一般厚20～30 m；長72、長71亞油組油頁巖分布范圍也較廣，厚度分別在10～15 m、5～10 m，是研究區(qū)2套較重要的烴源巖(圖9)。

a.大孔隙,半徑一般大于20 μm,多為粒間孔、長石溶孔數(shù)量少;b.中孔隙,半徑一般為10～20 μm,多為粒間孔、溶石孔，數(shù)量較少;c.小孔隙,半徑一般為10～2 μm,多為粒間孔、溶石孔、雜基孔多為這種孔隙; d.微孔隙,半徑一般為2～0.5 μm,多為微溶孔、晶間微孔、溶蝕微孔，分布較豐富圖6 旬宜地區(qū)長7致密油儲層儲集空間類型與分布圖Fig.6 Reservoir space type and distribution of Chang7 tight oil reservoir in Xunyi area Ordos basin

圖7 旬宜地區(qū)延長組長71砂巖厚度等值線圖Fig.7 Sandstone distribution of Chang71 in Xunyi area，Ordos basin

圖8 旬宜地區(qū)延長組長72砂巖厚度等值線圖Fig.8 Sandstone distribution of Chang72 in Xunyi area，Ordos basin

表3 旬宜地區(qū)延長組長7油層組流體性質(zhì)特征表Tab.3 Fluid property characteristics of Chang 7 reservoir group in Yanchang Formation, Xunyi area

分析化驗數(shù)據(jù)顯示，長7泥頁巖總有機(jī)碳含量為0.36%～22.5%,平均為5.9%，峰值為2%～6%，為優(yōu)質(zhì)烴源巖。長73頁巖TOC主要為4%～16%，平均為6.9%；長72烴源巖TOC主要為1.5%～6%，最高大于6%。干酪根顯微組分觀察顯示，母質(zhì)類型為腐殖型，殼質(zhì)組主要為腐殖無定形體，含量為63%～98%,平均為85%；鏡質(zhì)組為正常鏡質(zhì)組，含量為2%～32%，平均為11.46%；有機(jī)質(zhì)類型Ⅱ1-Ⅱ2型，最高熱解峰溫為430～450 ℃，Ro值為0.7%～0.82%，平均為0.78%，處于生油高峰期，熱演化程度適中，3套烴源巖均具有生烴能力，優(yōu)越的烴源巖條件是致密油富集的物質(zhì)基礎(chǔ)(表4)。

圖9 旬-宜地區(qū)優(yōu)質(zhì)烴源巖的縱向分布特征圖Fig.9 Vertical distribution characteristics of high quality source rocks in Xunyi area

表4 旬宜地區(qū)延長組長7段實測Ro統(tǒng)計表Tab.4 Statistical table of measured Ro in chang 7 section of Yanchang Formation in Xunyi area

3.2 砂巖發(fā)育油氣富集的關(guān)鍵

旬宜地區(qū)延長組長7濁積砂體發(fā)育，分布范圍廣，累計厚度可達(dá)25 m(圖6)，源儲配置較好(圖9)；已鉆井證實，全區(qū)95口探井95%以上鉆井油氣顯示在油跡級以上，含油性較好，油氣顯示非常豐富；砂巖厚度越大，物性越好，油氣顯示越豐富，且試油效果好，表明砂巖發(fā)育的區(qū)域更容易油氣聚集，有利于致密油藏的形成。

縱向上，長71亞油組砂體最發(fā)育，油氣顯示最豐富，顯示多在油跡級以上，試油試采效果最好，其次是長72亞油組。但勘探實踐顯示，區(qū)內(nèi)長7段致密油僅在局部聚集成藏，大部分油氣顯示好、物性較好的井壓裂后僅出水，油水關(guān)系復(fù)雜，表明該區(qū)致密油富集還受其他因素的控制。

3.3 良好的保存條件控制致密油聚集成藏

旬宜地區(qū)位于陜北斜坡與渭北隆起的結(jié)合部位，構(gòu)造活動較盆地主體活躍，導(dǎo)致斷裂較盆地主體區(qū)發(fā)育。綜合分析認(rèn)為，斷層的發(fā)育對長7致密油成藏起破壞作用，一是斷層的發(fā)育對地層有泄壓作用，導(dǎo)致剩余壓力低，使保存條件變差；二是斷層發(fā)育導(dǎo)致油氣通過斷層運(yùn)移到上覆長3油層組，特別是工區(qū)東南部的區(qū)域大斷層，又經(jīng)喜山期的調(diào)整抬升，整個延長組埋深較淺，長7埋深普遍小于1 000 m，導(dǎo)致保存條件差。

另外，統(tǒng)計研究區(qū)內(nèi)40口井試油試采分析顯示，研究區(qū)遠(yuǎn)離區(qū)域斷層的北部井試油效果普遍較好，通過斷層附近的鉆井取心發(fā)現(xiàn)，垂直裂縫較發(fā)育且試油普遍產(chǎn)水，這些現(xiàn)象進(jìn)一步證實長7在遠(yuǎn)離區(qū)域大斷層的北部地區(qū)富集成藏，而緊鄰區(qū)域大斷層的東南部井區(qū)試油效果較差、保存條件差，斷層對致密油藏起嚴(yán)重的破壞作用，導(dǎo)致其未成藏。

4 結(jié)論

(1)旬宜地區(qū)長7段儲層致密，巖性主要為灰色長石巖屑砂巖，孔隙度平均為7.7%，滲透率平均值為0.29 mD,屬致密儲層?？v向上，長71亞油組濁積砂巖最發(fā)育，物性最好；其次是長72亞油組。

(2)旬宜地區(qū)長7原油性質(zhì)好，地面原油密度為0.843 g/cm3，50 ℃時黏度為6.38 mPa·s，凝固點(diǎn)為24 ℃，為低密度、低黏度、低凝固點(diǎn)的輕質(zhì)原油，具有低含硫、可流動性強(qiáng)的特點(diǎn)。

圖10 旬宜地區(qū)延長組長7致密油源儲配置圖Fig.10 Configuration diagram of sourse and reservoir within Chang 7oil layer of Yanchang Formation in Xunyi area

(3)區(qū)內(nèi)發(fā)育的長7烴源巖厚度大，有機(jī)質(zhì)豐度高，類型好且熱演化程度適中，為致密油的形成提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)；長71和長72亞油組濁積砂巖發(fā)育，源儲配置好，形成了良好的配置關(guān)系，是致密油富集的關(guān)鍵；斷層的發(fā)育對研究區(qū)長7致密油的成藏起破壞作用。