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）

0 引言

美國致密油的成功勘探開發(fā)，引發(fā)了國內(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組低—特低滲油層成為國內(nèi)致密油勘探開發(fā)的重點示范區(qū)［2-3］。姬塬地區(qū)作為鄂爾多斯盆地新的勘探熱點地區(qū)之一，是近年來長慶油田提交規(guī)模儲量較多、開發(fā)效果較好、產(chǎn)量上升幅度較大的油田之一。該區(qū)延長組下組合長8、長6、長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，在近年油田增儲上產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用［4-5］。在延長組下組合的勘探過程中，該區(qū)延長組上部地層長2 中也發(fā)現(xiàn)了一些高產(chǎn)油流井，總體呈現(xiàn)油氣顯示井點多、儲層含油飽和度低且普遍低阻的特征，展現(xiàn)出了該區(qū)長2 油層良好的勘探、評價潛力。

前人對鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長2 油層的研究，主要集中在沉積儲層［6-7］與低阻油層的成因及識別方面［8-10］，對油層低飽和度成因機理卻未進(jìn)行相關(guān)的研究。因此，開展姬塬地區(qū)長2 油藏低含油飽和度成因的研究，可為長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 個構(gòu)造單元（見圖1）。勘探現(xiàn)狀表明，研究區(qū)長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)重點井試油井段含油飽和度參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果，該區(qū)重點井長2 儲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%?？傮w而言，姬塬地區(qū)長2 儲層含油飽和度較低，而含水飽和度（可動水）則相對較高，屬于典型的低含油飽和度油藏。

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

此外，從不同層位砂巖儲層的含油飽和度對比（見圖4）可以看出，自下而上，隨著與長7 烴源巖距離的增大，長6、長4+5、長3 和長2 儲層的含油飽和度逐漸降低。這表明：由于研究區(qū)延長組長2 砂巖儲層遠(yuǎn)離長7 烴源巖生烴中心，油氣需經(jīng)過長距離運移才能到達(dá)長2 砂體成藏，同時長6、長4+5 及長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2 儲層的油氣數(shù)量較少；因此，長2 油藏充滿度較低，含油飽和度較低。

圖3 姬塬地區(qū)油氣運移模式

圖4 研究區(qū)不同層位儲層含油、含水飽和度對比

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)替儲集砂體中水的過程；從油氣成藏動力學(xué)的角度來講，一般就是油氣運移動力（浮力）克服油氣運移阻力（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。

前人研究表明，姬塬地區(qū)長2 油藏為構(gòu)造-巖性圈閉，油藏構(gòu)造隆起幅度低，一般為20 m，主要為一些鼻狀構(gòu)造。對研究區(qū)而言，油氣運移的動力主要為浮力，阻力為毛細(xì)管壓力。通常，地層水密度為1 000～1 100 kg/m3，原油密度為830～860 kg/m3，因此選取地層水密度1 100 kg/m3，原油密度830 kg/m3，構(gòu)造高度選最大值20 m，則Ffmax＝（ρw－ρo）Hhg＝（1 100-830）×20×9.8=52 920 Pa，即最大浮力為0.052 92 MPa。

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：

將計算的油氣運移最大浮力與姬塬地區(qū)長2 油藏毛細(xì)管壓力（見表2）進(jìn)行對比，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，仍只有部分儲層能被油氣充注，因此研究區(qū)長2砂巖儲層的含油飽和度低。

表1 不同系統(tǒng)中的θ，σ 值

2.2.3 束縛水飽和度高

通過對研究區(qū)長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2 砂巖儲層中束縛水所占比例較高，大量束縛水的存在，使得儲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2 油藏的含油飽和度低。

表2 長2 油藏毛細(xì)管壓力計算

表3 束縛水飽和度分析

2.2.4 儲層的非均質(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2 砂巖儲層特征及油藏成藏動力學(xué)分析，該區(qū)長2 砂巖儲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2 同一套砂巖儲層含油性存在較大的差異，從而使得一套砂巖儲層的含油飽和度綜合解釋結(jié)果較低。

圖5 姬塬地區(qū)儲層巖心

3 結(jié)論

1）姬塬區(qū)長2 砂巖儲層遠(yuǎn)離下部長7 生烴源巖，長7 烴源巖生成的油氣首先進(jìn)入長6、 長4+5 及長3儲層，運移到長2 砂巖儲層的油氣不充足，是長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，油氣運移動力（浮力）較??；因此，對于研究區(qū)“中孔低滲”的長2 儲層，毛細(xì)管壓力較大，浮力克服運移阻力的難度大，生成的油氣不能把低滲透儲層中的水完全置換出來。此外，研究區(qū)砂巖儲層束縛水飽和度較高，生成的油氣難以驅(qū)替，儲層可供油氣進(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，因此整段解釋會使儲層含油飽和度降低。

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