陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西 西安 710065
(search Institute of Shaanxi Yanchang Petroleum(Group)Co.,Ltd., Xi'an 710065,China)
Ordos Basin; Chang 8 tight oil; high-quality source rocks; reservoir; main control factors of reservoir formation
DOI: 10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2017.0313
备注
鄂尔多斯盆地陇东地区和新安边地区成功实施了致密油勘探与开发,提交探明石油地质储量近亿吨。近年来在盆地中部和南部地区致密油勘探也取得了重要进展,但成藏条件研究程度依然较低。从长8致密油分布特征、烃源岩特征、沉积储层、源-储配置关系及运移动力等方面,对鄂尔多斯盆地中部长8致密油成藏主控因素进行了探讨。研究认为长8致密油成藏受控于以下地质因素:①优质烃源岩不仅提供了充足的油源,而且还是运移充注动力来源,其分布控制致密油的成藏位置和规模; ②大面积发育的三角洲前缘水下分流河道复合砂体是长8致密油聚集的主要储集场所,广泛致密背景上的局部“甜点”有利于石油的富集与高产; ③长7、长9优质烃源岩与长8段优质储层空间配置关系控制了长8致密油的形成与富集。
A huge progress has been made in tight oil exploration and exploitation activities in the Longdong area and Xinanbian region of Ordos Basin in recent years,where nearly 100 millions geological oil reserves have been confirmed.In recent years,the tight oil exploration in central and southern of the Ordos Basin has made important progress,but inadequate study on accumulation conditions.In this paper,the main controlling factors are discussed from the distribution characteristics,the sedimentary and reservoir characteristics,the source rock characteristics,as well as the source-reservoir collocated relation and migration forces.The results show that:①The high-quality source rocks not only provide enough oil,but also provide power of oil migration and reservoir infill,and the distribution of high-quality source rock controls the location and scale of the tight oil reservoir; ②The large area of the underwater distributary channel composite sand bodies in the delta front are the main accumulation sites of the Chang 8 tight oil,and the partial “dessert” under the wide tight reservoir background is conducive to oil enrichment and high yield of oil; ③The spatial collocated relations between the High-quality sources of Chang 7 and Chang 9 and Chang 8 reservoir control the migration and enrichment of Chang 8 tight oil reservoir.
引言
“非常规油气”已成为中国油气行业乃至能源领域关注的热点。致密油起步较晚,但随着理论研究的深入和压裂工艺技术的逐步成熟,致密油将成为中国未来几年最为现实的非常规油气资源[1]。鄂尔多斯盆地率先在陇东地区开展了致密油勘探与开发,提交探明石油地质储量近亿吨[2]。随后长8致密油开发试验在鄂尔多斯盆地靖边以南、甘泉以北、吴起以东、延安以西的区域,面积约20 000 km2的盆地中部获重要进展,通过直井稀探和水平井+体积压裂,单井试采日产量较常规压裂后提高3~5倍,初步证实鄂尔多斯盆地中部长8致密油具有良好的勘探开发前景。
目前对致密油概念的理解还存在一定的争论,主流观点认为致密油是指紧邻或夹持于优质生油岩层系的致密碎屑岩或碳酸盐岩储层中聚集的石油[1]。文中致密油指赋存于油页岩及与其互层共生的致密砂岩储层中(储层渗透率小于0.5×10-3 μm2),未经过大规模长距离运移,利用目前常规开发技术无法动用或动用效果较差,须通过技术攻关才可以有效开发的原油称为致密油,包括致密砂岩油和页岩油2大类[3]。前人从烃源岩、沉积、储层特征等方面对致密油形成主控因素进行了一定的研究[4-9],取得的认识曾有效指导了致密油的勘探,但主要局限在鄂尔多斯盆地西部陇东、新安边等地区,对鄂尔多斯盆地中部长8致密油分布规律及成藏条件研究较少。鉴于此,笔者对鄂尔多斯盆地中部长8致密油分布规律和成藏主控因素进行剖析,以期为鄂尔多斯盆地中部长8致密油的勘探和后续开发提供地质依据。
1 致密油油水分布特征
鄂尔多斯盆地致密油是中国陆相致密油的典型代表,致密油攻关已取得了重要进展。截至2014年,长庆油田在新安边地区探明了中国第一个亿吨级大型致密油田,在陇东地区建成了3个致密油藏规模开发试验区,年生产能力达70×104 t.初步估算出鄂尔多斯盆地致密油总资源量达30×108 t[10-11].
延长油田与长庆油田同处鄂尔多斯盆地,具有相似的致密油成藏条件,2013年在鄂尔多斯盆地南部成功施钻第一口致密油水平井(MP3井),采用大型体积压裂后,最高日产油64 t,拉开了延长油田致密油勘探开发的序幕。截至目前,延长油田已实施致密油水平井百余口,建成2个致密油勘探开发试验区,年生产能力约10×104 t.随着致密油勘探开发的进一步推进,致密油储量和产量将会不断增加。
根据近几年长8致密油勘探成果分析,鄂尔多斯盆地中部长8致密油藏在平面上围绕湖盆沉积中心大面积准连续分布,由多个彼此相邻的中小型油藏组成,湖盆中心油藏最为富集,向物源方向油藏规模逐渐变小,且只有零星分布。纵向上主要分布在长8上部砂岩储层中,在长8中段暗色泥岩隔夹层发育的志丹、甘泉地区,表现为长8上部和下部同时含油。总体上,在研究区南部-中西部长8致密油最为富集,单井平均产量高; 在研究区的东北部安塞、靖边地区长7下部烃源岩不发育地区,只有个别井在紧邻长9顶部烃源岩的砂岩中见到油流。
鄂尔多斯盆地三叠系延长组油藏类型前人做过大量研究[12-15],有岩性油藏、构造油藏、构造-岩性油藏、地层-岩性油藏、构造-水动力复合油藏、差异溶蚀油藏等多种油藏类型。以往对油气藏的分类,主要是针对单个常规油气藏而言的,无法全面反映非常规油气藏的聚集成藏特征,根据油气藏的聚集方式,赵靖舟等将油气藏划分为连续型、准连续型和不连续型3种油气聚集类型。结合研究区长8致密油藏储层致密、近源成藏、以及由多个彼此相邻的中小型油藏组成等特征,属典型的准连续型油藏。油藏类型主要以岩性油藏为主,在研究区常见的油藏类型是砂岩上倾尖灭岩性油藏、砂岩透镜状岩性油藏、致密层遮挡岩性油藏和成岩-物性油藏组成的复合油藏。
2 优质烃源岩分布及控藏作用
2.1 优质烃源岩分布及生烃潜力鄂尔多斯盆地延长组生油岩系主要为延长组湖泛期泥岩和油页岩,在层位上主要有2套,即长7张家滩油页岩和长9李家畔油页岩。
从研究区长7烃源岩厚度等值线平面图来看,研究区长7烃源岩广泛发育,厚度一般在10~50 m之间,厚值区位于研究区西南部,可达85 m以上,整体上由西南向北东逐渐变薄(图1)。纵向上,长7主要发育3套油页岩(图2),其中底部油页岩厚度最大、分布最广,一般在5~30 m之间,是研究区最重要的一套烃源岩; 中部油页岩普遍发育,厚度相对较薄,一般在5~20 m之间; 顶部油页岩厚度较薄,介于5~15 m之间,分布较为局限,向东北方向逐渐过渡为含凝灰质薄层暗色泥岩[16]。
图1 鄂尔多斯盆地中部长7烃源岩厚度与长8含油面积叠合图
Fig.1 Congruent map of Chang 7 source rock thickness and Chang 8 oil-bearing area从长9烃源岩厚度等值线图及分布来看(图3),长9烃源岩厚度一般在5~25 m之间,厚值区位于研究区东南部,最厚可达30 m以上,呈近南北向条带展布,向两侧变薄,在靖边以北逐渐消失。长9烃源岩主要分布在长9油层组的顶部(图2)。
鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7张家滩油页岩和长9李家畔油页岩的生烃潜力已得到了大量研究成果的证实[10,17-18]。研究区长7烃源岩主要有机质类型以Ⅰ型为主,TOC含量比较高,平均为3.82%; 西南部吴起-志丹-甘泉地区TOC平均含量高达5.29%,显示为好烃源岩特征; 北部安塞地区TOC平均含量小于0.4%,显示为差烃源岩特征。长7烃源岩成熟度适中(Ro=0.92%),生烃潜力大[(S1+S2)=9.83 mg/g],达到优质烃源岩标准。长9烃源岩有机质类型主要以Ⅱ1型为主,TOC含量较高,平均为1.86%,显示为较好烃源岩特征; 该套烃源岩成熟度适中(Ro=0.73%),生烃潜力大[(S1+S2)=5.22 mg/g],达到优质烃源岩标准。
2.2 优质烃源岩控藏作用综合研究表明,优质烃源岩不仅提供了充足的油源,而且还是运移充注动力来源。鄂尔多地盆地中部邻近凹陷沉积中心,发育半深湖-深湖相。长8储层直接嵌于长7张家滩油页岩和长9李家畔油页岩之间,烃源岩条件优越,其对长8油藏油源供给作用已被公认,文中重点讨论优质烃源岩对长8油藏运移充注动力的控制作用。
长7和长9段烃源岩内生成的石油,在纵向排驱运移至长8储层聚集成藏的过程中,主要会遇到2种力,即上覆或下伏储层中毛细管压力和过剩压力,只有在过剩压力超过储层毛管压力值时,石油运移才可能发生。据张文正等研究,单位体积的长7段烃源岩生烃后其体积可增加8%~17%,甚至更高,此过程产生的超压是相当可观的,完全可以提供石油运移的动力。就研究区而言,从志丹-安塞方向源-储过剩压力差剖面可以看出(图6),从Z355井至X28井,长7,长9顶为最高的剩余压力分布层位,大于10 MPa,局部超过15MPa,主要集中在长7中下部、长9顶部,经计算,研究区长7-长8-长9之间相邻的两地层普遍存在较高的过剩压力差,尤以长7与其下伏长8地层最为明显,其次为长9和上覆长8地层,过剩压力差是长7烃源岩生成的石油能够向下运移至长8储层以及长9烃源岩生成的石油向上运移至长8储层的主要动力。
图2 鄂尔多斯盆地中部延长组下组合地层综合柱状图(W76井)
Fig.2 Comprehensive column of lower assemblage of Yanchang formation(Well W76)综上所述,优质烃源岩的发育对于长8致密油形成与分布的控制作用十分明显。根据研究区共316口直井长8段试油成果统计,研究区共发现长8油藏(出油点)62个,在长7烃源岩厚度10 m以下区域试油13口,出油井占比15%,单井最高日产油不到1 t/d,出油井主要位于长8下部紧邻长9烃源岩的砂体内; 在10~20 m区域内试油33口,出油井占比45%,试油井平均日产油0.8 t/d,单井最高日产油5.3 t/d,储层含油性和油藏富集程度明显改善,说明厚度在10 m以上有效烃源岩对长8油藏的富集与分布具有控制作用; 在20~30 m区域内试油44口,出油井占比48%,试油井平均日产油1.3 t/d,单井最高日产油9.0 t/d; 在30~40 m区域内试油104口,出油井占比57%,试油井平均日产油1.2 t/d,单井最高日产油12.75 t/d; 在40 m以上区域试油122口,出油井占比72%,试油井平均日产油2.1t/d,单井最高日产油103 t/d,本区域为长8油藏最富集区。长9烃源岩厚度变化趋势及其对长8油藏富集的控制作用与长7烃源岩类似,二者共同控制长8油藏分富集与分布。根据以上统计数据可以看出,随着有效烃源岩厚度的增加,油藏规模和富集程度进一步增大。说明长8致密油富集明显受控于优质烃源岩分布,具有典型“源控”特征。
3 储层和源-储组合特征及控油性
3.1 储层特征鄂尔多斯盆地中部长8主要属于三角洲前缘沉积,研究区发育靖边三角洲、安塞三角洲和延安三角洲沉积,其中靖边三角洲沉积规模最大,沉积微相主要为三角洲前缘水下分流河道和分流间湾微相,水下分流河道砂体前端呈朵状分布,不同方向的砂体在沉积中心汇聚,平面上砂体互相叠置连片分布。研究区长8砂体延展约百余公里,宽约25~60 km,厚度一般为5~50 m,其中,紧邻长7中下部主力烃源岩的长8上部砂体,砂体最为发育,无论纵向上砂体厚度还是横向分布范围,均好于长8中下部砂体。
图3 鄂尔多斯盆地中部长9烃源岩厚度与长8含油面积叠合图
Fig.3 Congruent map of Chang 9 source rock thickness and Chang 8 oil-bearing area图4 鄂尔多斯盆地中部延长组Z355井-X28井异常压力剖面
Fig.4 Abnormal pressure profile of Well Z355-Well X28 of Yanchang formation研究区长8储层岩性以细粒长石砂岩和岩屑长石砂岩为主,填隙物以方解石、伊利石和浊沸石为主,分选好,储集空间以残余粒间孔、溶孔为主; 孔隙度分布于3.8%~16%,平均孔隙度为6.9%,主峰位于5%~10%; 渗透率分布于0.05×10-3~1.6×10-3 μm2,平均值为0.27×10-3 μm2,主峰位于0.1×10-3~0.4×10-3 μm2,属于致密储层。在研究区长8储层整体具有致密储层的背景下,局部地区存在物性较好区。如柳洛峪LP180井区平均孔隙度9.8%,平均渗透率为0.47×10-3 μm2; 志丹Z446井区平均孔隙度11.5%,平均渗透率为1.45×10-3 μm2.
3.2 储层特征及控油性三角洲前缘水下分流河道粒度相对较粗,而且受到河流的改造作用,颗粒分选较好,因此孔隙比较发育,渗透性往往较好,能形成良好的储层物性,所以长8广泛发育的三角洲前缘水下分流河道复合砂体为有利相带,有利相带上物性相对发育区为油藏聚集的“甜点”区。研究区已发现长8致密油藏主要分布在三角洲前缘水下分流河道复合砂体带上,局部富集程度高。纵向上主要发育上下2套砂体,上部砂体具备更有利的成藏运聚条件,含油性较好。
3.3 源-储紧邻控制了长8致密油富集区的分布国内外学者对常规油气的源-储关系进行过大量系统研究,认为主要有自生自储、下生上储和上生下储3种类型。但常规大油气田的形成除了具备生烃条件和储层条件外,还受运移通道、圈闭条件和封盖保存能力等诸多条件限制,而长8致密油则不同,由于储层致密,非均质性强,原油以短距离运移和垂向运移为主,对圈闭与盖层条件要求较低,因此烃源岩与储层的组合关系就变得至关重要[1]。笔者认为,源-储紧邻即大面积致密砂岩储层与优质烃源岩紧密接触对长8致密油的形成与分布具有关键控制作用(图5),即优质源-储有效配置关系控制着致密油富集区的分布。
研究区长8致密油藏主要聚集在长8上部砂岩储层中,此类储层物性相对较好,且直接下覆于长7主力烃源岩,具有明显的油源和运移优势,尤其是长7中下部累计厚度大于10 m的优质烃源岩对此类油藏控制作用非常明显,认为研究区长8上部储层和长7中下部优质烃源岩组合为本区主要的源-储组合配置; 长8下部油藏分布范围相对比较局限,一方面受长8中部暗色泥岩隔夹层发育的影响,另一方面也受长9李家畔油页岩分布的影响,在长7中下部烃源岩不发育区,厚度在5 m以上的李家畔油页岩对本区长8中下部油藏具有一定的控制作用。
4 结 论
1)鄂尔多斯盆地中部长8致密油藏在平面上围绕湖盆沉积中心大面积准连续分布,由多个彼此相邻的中小型油藏组成,湖盆中心油藏最为富集,单井平均产量高,向物源方向油藏规模逐渐变小。纵向上主要分布在长8上部砂岩储层中,在长9烃源岩和长8中段暗色泥岩隔夹层发育的志丹、甘泉地区,表现为长8上部和下部同时含油; 在安塞北部、靖边中西部地区只有紧邻长9顶部烃源岩的砂岩中零星分布;
2)鄂尔多斯盆地中部长8致密油成藏主要受优质烃源岩分布、三角洲前缘水下分流河道复合砂体及源-储配置关系、源-储过剩压力差共同控制,其中优质烃源岩分布和源-储有效配置关系对长8致密油形成与富集具有更加明显的控制作用。
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