吳 琳 王 寧 吳春燕 隋筱銳 王 娟 周 武 劉慶海
1.陜西延長石油(集團)有限責任公司研究院 陜西西安 710065;
2.延長油田股份有限公司勘探開發(fā)技術(shù)研究中心 陜西西安 716000
鄂爾多斯盆地延長組為地層傾角小的西傾單斜,主要發(fā)育濱淺湖、三角洲沉積,主要為多旋回韻律發(fā)育的砂巖與泥巖組合。延長組由下至上發(fā)育5 段共計10 個油層組,湖盆在長10 油層組處于拗陷初期沉積階段,長9- 長8 油層組處于拗陷發(fā)展沉積階段,長7- 長4+5 油層組處于深陷擴張期沉積階段,長3- 長2 油層組處于抬升收縮早期沉積階段,長1 油層組處于抬升收縮晚期沉積階段。
板塊運動史決定了烴源巖發(fā)育的時間,烴源巖只發(fā)育于特定的地史階段;板內(nèi)構(gòu)造運動和成盆作用決定了烴源巖發(fā)育的空間,即只有特定的盆地類型適合烴源巖的發(fā)育。早寒武世、晚二疊世時,揚子板塊始終游離于古大陸之外,活動性強,形成多島體系。這是它不同于世界其他地區(qū),發(fā)育下寒武統(tǒng)、上二疊統(tǒng)兩套烴源巖的重要原因。不利于烴源巖發(fā)育的原因有陸源物質(zhì)輸入過多,牽引流發(fā)育,水動力過強;生物席不發(fā)育,生物席之間的膠結(jié)物過多,初級生產(chǎn)力低;環(huán)境不穩(wěn)定,變化太頻繁,甚至在1cm 厚內(nèi)可以發(fā)育不同微相;深水陸棚很快變淺,成為淺水陸棚。圖1 為源內(nèi)儲層綜合評價圖。
圖1 源內(nèi)儲層綜合評價圖
長7 段是中生界主力烴源巖,長期以來主要圍繞烴源巖評價開展工作,有效指導(dǎo)了延長組源外大油田的勘探發(fā)現(xiàn)。2008 年起,受國外頁巖油勘探開發(fā)啟示,圍繞長7源內(nèi)非常規(guī)油藏“生、儲、聚”等研究取得了突破性進展,鎖定了盆地源內(nèi)非常規(guī)勘探的方向和目標。
2.2.1 金藻構(gòu)成了優(yōu)質(zhì)烴源巖重要的母質(zhì)來源
在長7 段烴源巖中發(fā)現(xiàn)了十多種形態(tài)的金藻休眠孢囊化石,構(gòu)成了優(yōu)質(zhì)烴源巖的重要母質(zhì)來源,是迄今國內(nèi)外發(fā)現(xiàn)的最古老的金藻化石,將地球上金藻時代往前推進1 億多年。對金藻起源及藻類演化研究具有重大科學價值,對湖盆古環(huán)境、古生態(tài)與生烴母質(zhì)研究具有重要的實際意義。
2.2.2 長7 段不同類型沉積巖整體生烴,有利于頁巖油富集
地球化學指標表明,長7 段黑色頁巖、暗色泥巖為優(yōu)質(zhì)烴源巖,與之伴生的粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖也具有一定的生烴能力,共同形成了整體生烴特征。且砂巖中富含的有機質(zhì)改變了儲層的潤濕性,有利于烴類高效充注。
2.2.3 高生產(chǎn)力、低稀釋、低消耗造就了泥頁巖高富有機質(zhì)
火山物質(zhì)蝕變、深部熱液作用提供豐富營養(yǎng)元素,促使生物勃發(fā),形成高生產(chǎn)力。低陸源碎屑補償促進有機質(zhì)富集,沉積后的缺氧環(huán)境有利于有機質(zhì)保存,有機質(zhì)豐度高,TOC 平均含量達13.8%。
長7 烴源巖熱演化程度適中(Ro為0.7%~1.2%),平均Tmax達447℃,已達生油成熟階段,處于生油高峰期,以生成液態(tài)烴為主,并有大量伴生氣。
黑色頁巖面積達4.3 萬km2,平均厚度達16m,最厚達60m;暗色泥巖面積達6.2 萬km2,平均厚度達17m,最厚達124m。規(guī)模優(yōu)質(zhì)烴源巖為頁巖油規(guī)模成藏提供了良好的生烴物質(zhì)基礎(chǔ)。盆地長7 黑色頁巖平均生烴強度約240 萬t/ km2,生烴量約1000 億t;暗色泥巖平均生烴強度約35 萬t/ km2,生烴量約250 億t,共計1250 億t。
以往認為長7 受深水沉積環(huán)境控制主要發(fā)育烴源巖,砂體不發(fā)育。通過創(chuàng)新認識,長7 期受古氣候(溫暖潮濕)、古地形(西南陡坡帶)、古水深(深水)“三古”有利因素控制,湖盆深水區(qū)形成多種重力流規(guī)模砂體。由長73至長71,湖盆演化經(jīng)歷了從鼎盛到逐漸萎縮的過程,其中長73湖廣水深,深湖區(qū)面積6.5 萬km2,富有機質(zhì)泥頁巖大面積分布,湖盆中部發(fā)育少量重力流砂質(zhì)沉積,周邊發(fā)育小規(guī)模的三角洲沉積。長72湖盆開始萎縮,深湖- 半深湖區(qū)面積5.8 萬km2,湖盆中部以重力流沉積為主,東北及西南體系發(fā)育一定規(guī)模的三角洲沉積。長71湖盆進一步萎縮,半深湖- 深湖面積5.1 萬km2,湖盆中部仍以重力流沉積為主,東北體系三角洲持續(xù)向湖盆中心推進,沉積砂體較為發(fā)育。
受古構(gòu)造、古地形、古水深控制,在不同演化時期沉積了不同類型的砂體,其中長73湖盆中部發(fā)育零星分布的重力流砂體;周邊發(fā)育小規(guī)模的三角洲砂體,厚5~15m。長72以重力流、三角洲沉積砂體為主,湖盆中部砂體較?。?~10m),周邊砂體較厚(5~15m),砂體分布具有一定規(guī)模。長71砂體規(guī)模進一步增大,局部砂厚15~20m,形成了大面積復(fù)合連片分布。
發(fā)育多種巖石類型儲集體,以細砂巖、粉砂巖為主,泥頁巖也可作為有效儲集體,巖心常見粉砂巖、泥巖含油??紫督M合類型多樣,掃描電鏡等多方法分析測試表明,長7 儲層有效孔隙類型除了少量較大的粒間孔、溶孔外,發(fā)育大量微納米級的粘土礦物晶間孔。儲層孔喉尺度小,但數(shù)量多,具有較好的儲集性能長7 砂巖儲層孔喉細小,孔隙半徑主要集中在2~8μm。但微納米孔隙數(shù)量眾多,提高了儲集空間,使長7 頁巖油儲層具有與低滲透儲層相當?shù)膬芰?。儲層喉道一般?0~120nm,連通性較好,納米級喉道連通微納米級孔隙形成了數(shù)量眾多的簇狀復(fù)雜孔喉單元,有效提升了儲集性能??碧綄嵺`證明,在長7粉細砂巖儲層已獲規(guī)模勘探開發(fā)的同時,在滲透率更低的泥頁巖儲層也有較好的石油產(chǎn)出,不斷突破滲透率下限。
生烴模擬實驗及成藏古壓力分析表明,排烴前封閉條件下源巖生烴增壓可達到38.5MPa,成藏期儲層古壓力為18M~26MPa,烴源巖、致密砂巖過剩壓力差一般為8 M~16MPa。源內(nèi)持續(xù)充注,形成高富集度的源內(nèi)非常規(guī)油藏。優(yōu)先充注較大孔隙,儲層中含油飽和度呈快速增長。持續(xù)高壓充注下,大量微小孔隙充注,含油飽和度緩慢增長,經(jīng)歷快速成藏和持續(xù)充注富集兩個階段,最終含油飽和度高達70%以上?!霸磧σ惑w”形成了高產(chǎn)富集區(qū),超富有機質(zhì)供烴、微納米孔喉共儲、高強度持續(xù)富集,形成了湖盆中部頁巖油大面積分布、甜點高產(chǎn)的富集特征。