楊智峰,曾濺輝,馮　梟,馮　森,張譯丹,喬俊程（中國石油大學a.油氣資源與探測國家重點實驗室;b.地球科學學院，北京102249）

源儲巖性組合對致密油聚集的影響
——以鄂爾多斯盆地延長組長7段為例

楊智峰,曾濺輝,馮梟,馮森,張譯丹,喬俊程
（中國石油大學a.油氣資源與探測國家重點實驗室;b.地球科學學院，北京102249）

根據(jù)對巖心、錄井和測井資料的綜合分析，將研究區(qū)上三疊統(tǒng)延長組長7段劃分為源夾儲、源儲互層和儲夾源3種源儲巖性組合類型。結合烴源巖厚度、內部流體壓力發(fā)育特征、地化分析資料及有效充注空間系數(shù)的研究，證實源儲巖性組合類型對致密油排烴與充注具有重要的影響。其中源夾儲與源儲互層型巖性組合具有微裂縫幕式排烴與不充分排烴兩種排烴方式，儲夾源型巖性組合排烴充分。源夾儲型巖性組合致密油的富集程度較高，源儲互層型次之，而儲夾源型相對較差。源儲組合的研究對深化鄂爾多斯盆地致密油的勘探與開發(fā)有指導意義。

鄂爾多斯盆地；延長組；巖性組合；致密油；排烴與聚集

中國致密油勘探面積遼闊，地質資源量豐富，具有非常大的資源潛力。致密砂巖油氣藏源儲大面積共生，圈閉界限不明顯，烴源巖生成的油氣直接充注進入致密儲集層，源儲之間的空間接觸關系、巖性組合與充注動力對致密砂巖油氣藏的形成具有重要的作用[1-2]。

前人依據(jù)巖性組合的方式劃分常規(guī)油氣藏烴源巖的結構，研究不同巖性組合的壓實狀態(tài)、壓力分布狀態(tài)及排烴特征[3-5]；部分學者也開展了有效源儲巖性組合對致密氣藏分布的研究[6]，指出巖性組合影響常規(guī)儲集層烴源巖的排烴方式及致密氣藏的分布。但對致密油巖性組合的研究相對較少，尚有一些重要問題亟待研究。例如，致密油儲集層巖性組合的劃分依據(jù)，不同巖性組合內烴源巖的排烴特征及其對石油聚集的影響。由于致密砂巖儲集層的物性差，石油由烴源巖向致密砂巖儲集層的充注阻力及其作用特征與常規(guī)儲集層具有差異，致密油與致密氣富集機理亦有不同。目前有關常規(guī)油氣藏及致密氣藏油氣充注作用的源儲組合研究認識難以適用于致密油。本文以鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長組長7段為例，分析不同源儲巖性組合類型下致密油的充注特征與富集規(guī)律，揭示源儲巖性組合對致密油聚集的控制作用。

1　研究區(qū)地質概況

鄂爾多斯盆地從晚三疊世開始進入內陸盆地演化階段后，發(fā)育了廣泛的陸相碎屑巖沉積[7]。湖盆從延長組長10段沉積期開始發(fā)育，至長7段沉積期達到鼎盛，發(fā)育了一套較厚、富含有機質頁巖的暗色泥巖，成為盆地中生界延長組的主力烴源巖，具有較強的生排烴能力[8]。到長4+5段沉積期后，湖盆開始收縮消亡[9]。

研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡的西南部，面積約5 600 km2（圖1）。上三疊統(tǒng)延長組長7段以湖泊、重力流沉積為主，大面積展布的儲集體緊鄰長7段廣覆式優(yōu)質烴源巖，無明顯圈閉和直接蓋層。致密油具有大面積分布，豐度不均一的特征。平面上，石油主要連續(xù)分布于緊鄰烴源巖上下的大面積致密儲集層中；縱向上，多層系疊合連片含油，形成大規(guī)模的石油聚集。

2　研究區(qū)長7段巖性特征

延長組沉積期湖盆快速穩(wěn)定的下沉，還原的地球化學環(huán)境、豐富的水生生物以及相對溫濕的氣候等諸多有利因素的共同作用，形成了鄂爾多斯盆地有利的生油環(huán)境[10-11]。長7段烴源巖層的有機碳含量為0.52%~33.68%，氯仿瀝青A含量為0.01%~1.66%，生烴潛力為0.37~116.17 mg/g，有機質類型主要為Ⅰ型、Ⅱ1型，少部分為Ⅱ2型。長7段最大裂解溫度主頻為440~460℃，鏡質體反射率均大于0.65%，處于成熟演化階段（表1）。

表1　研究區(qū)長7段有機質特征

研究區(qū)長7段砂巖儲集層主要為巖屑長石砂巖，其次為長石砂巖和長石巖屑砂巖。砂巖的成分成熟度普遍較低，碎屑顆粒中石英的含量平均為41%，長石含量為32.2%，巖屑含量為26.8%，巖屑以噴發(fā)巖、隱晶巖、千枚巖、板巖和沉積巖巖屑為主，雜基含量較低。研究區(qū)砂巖以細砂巖為主，砂巖的分選性普遍較好，但磨圓度相對較差，以次棱角狀為主，反映了沉積區(qū)近物源的特點。

3　源儲巖性組合

致密砂巖油氣藏的一個顯著特征就是連續(xù)分布的致密儲集層與烴源巖組成緊密接觸或相鄰的共生層系，即大面積源儲共生，烴源巖生成的油氣直接充注進入致密儲集層。因此，烴源巖和儲集層之間的空間配置關系與巖性組合對致密油的形成具有重要的影響。

研究區(qū)延長組長7段為源儲共生型地層。在巖心觀察與測井曲線判識的基礎上，結合錄井巖性組合與單井砂地比含量，將長7段巖性組合劃分為源夾儲型、源儲互層型和儲夾源型3種類型（表2，圖2）。

表2　研究區(qū)長7段巖性組合類型特征

平面上不同巖性組合類型呈現(xiàn)出明顯的分區(qū)性，源夾儲型主要發(fā)育在華池—慶城一帶及合水地區(qū)，整體以半深湖與深湖相沉積為主，較厚的烴源巖夾孤立的濁積砂體，顯示出泥包砂的特征。其砂巖厚度一般為4~30 m，平均19 m，砂地比多在4%~30%，平均19%，此類巖性組合約占35%.

源儲互層型主要發(fā)育在慶城—慶陽及慶城—合水一帶，整體上環(huán)源夾儲巖性組合類型分布，為多期濁積砂體與湖相泥巖或油頁巖垂向的疊置，顯示出砂巖與烴源巖互層或疊置的特征。其砂巖厚度一般為26~45 m，平均35 m，砂地比多在31%~48%，平均38%，此類巖性組合約占50%.

圖2　研究區(qū)長7段源儲巖性組合類型

儲夾源型主要集中在研究區(qū)的西北部與西南部，零星分布，發(fā)育在湖盆邊緣或多期濁積砂體疊置的部位，以大套厚層砂巖為主，顯示出砂包泥的特征。其砂巖厚度一般為46~62 m，平均55 m，砂地比多在51%~67%，平均58%，此類巖性組合約占15%.

剖面上延長組長7段源儲巖性組合類型控制著單井油氣顯示。源夾儲巖性組合類型油氣顯示以油層與油水層為主；源儲互層巖性組合類型油氣顯示多為含油水層、油水層與差油層；儲夾源巖性組合類型油氣顯示多為差油層、水層及干層。源儲互層巖性組合類型控制了油氣的聚集程度，延長組長7段油藏主要分布在源夾儲型巖性組合發(fā)育區(qū)域，其次為源儲互層型巖性組合，儲夾源型巖性組合分布的區(qū)域，沒有發(fā)現(xiàn)油藏的分布（圖3）。

4　巖性組合對石油聚集的影響

4.1巖性組合對排烴方式的影響

不同的巖性組合烴源巖厚度不同，其對排烴具有重要影響。關于烴源巖排烴特征的研究較多，烴源巖厚度對排烴的影響較大，異常高壓與烴源巖組構的分布決定排烴類型[12-13]，不同的排烴方式具有不同的壓實狀態(tài)與地化效應[14]。鄂爾多斯盆地延長組長7段烴源巖排烴作用強烈，產烴率較高[6]，生排烴期普遍存在異常高壓，具有很強的排烴動力[15]，生烴增壓是長7段烴源巖異常高壓形成的主因。長7段烴源巖具有連續(xù)生烴、幕式排烴與多點式充注成藏的特征[15]。巖性組合與單層烴源巖厚度，是影響長7段流體壓力及排烴效率的重要因素。依據(jù)烴源巖厚度及其內部流體壓力發(fā)育特征，并結合有限的地球化學分析資料，將長7段排烴方式劃分為薄層泥巖充分排烴型、厚層泥巖相對滯排烴型及厚層泥巖微裂縫幕式排烴型3種。

圖3　研究區(qū)長7段源儲組合類型與油藏分布

（1）充分排烴型儲夾源巖性組合中烴源巖單層厚度小于30 m，處于正常壓實或較低的欠壓實狀態(tài)。此類烴源巖的有效排烴厚度等于烴源巖厚度，根據(jù)烴源巖內流體壓力的發(fā)育特征，劃分為正常壓力型和異常壓力型。正常壓力型的烴源巖厚度一般小于5 m，基本處于正常壓實狀態(tài)，不存在異常高流體壓力，烴類流體在壓實作用下充分排出。而異常壓力型的烴源巖厚度多為5~25 m，烴源巖中部有機碳含量高達20%，上下儲集層中有機碳含量逐漸降低，烴源巖內部存在異常高的孔隙流體壓力點，壓力系數(shù)一般小于1.3，烴類流體由異常高壓點分別向上下儲集層方向排出（圖4a）。

（2）相對滯排烴型壓力升高對生烴具有抑制作用，烴類要突破吸附作用與毛細管壓力的封閉作用才能大規(guī)模排烴，烴源巖內部存在部分烴類未排出的相對滯烴帶。對于源儲互層型和源夾儲型巖性組合，烴源巖厚度多為25~55 m，該層段殘余有機碳明顯較高且穩(wěn)定分布，而上下邊緣部位殘余有機碳含量明顯較低；殘留烴含量與氯仿瀝青A含量在該部位呈現(xiàn)出明顯的相對高值，平均分別為3.2 mg/g和0.89%，而烴源巖的上部為2.2 mg/g和0.55%，下部為2.6 mg/g和0.63%，表明烴類未充分排出。該層段排烴效率明顯偏低，平均為67.0%，該套烴源巖的上部和下部平均為80.0%和78.2%，說明中部烴類滯留在烴源巖中而未排出。相對滯烴帶多表現(xiàn)為較平穩(wěn)的異常高壓帶，壓力系數(shù)不超過1.52，形成超壓封存箱，其有效排烴厚度小于烴源巖厚度，烴源巖排烴具有非均一性，烴源巖上下邊緣地區(qū)排烴效率高，而內部排烴效率相對較低，排烴不充分，出現(xiàn)相對滯排烴帶（圖4b）。

圖4　研究區(qū)長7段主要排烴類型

（3）微裂縫幕式排烴型幕式排烴是烴源巖系統(tǒng)演化過程中一種重要的方式，異常高壓可以使分隔層或圍巖產生裂縫與其他形式的運移通道[16]，使已聚集的烴類流體聚集到分隔層之上或周圍的地層中，形成再次聚集。一旦壓力降低到分隔層的破裂壓力時，微裂縫閉合，這種積壓—釋壓—積壓在地層中反復出現(xiàn)，形成微裂縫排烴，異常高壓與幕式排烴具有密切的關系[17-18]。

長7段由于強烈的膠結與壓實作用，烴源巖的連通性較差，出現(xiàn)異常流體壓力，當壓力達到并超過烴源巖的破裂壓力時，在烴源巖內就會形成微裂縫，發(fā)生微裂縫排烴。對于源儲互層與源夾儲型巖性組合，烴源巖厚度下限為25 m，烴源巖內存在異常高壓帶。一般認為當烴源巖流體壓力達到0.85倍靜巖壓力時，烴源巖中就有可能產生微裂縫，從而使得烴類流體排出。而當孔隙流體壓力下降到一定程度時微裂縫重新閉合，直到壓力增長而重新開啟，烴源巖表現(xiàn)出幕式排烴的特征，其有效排烴厚度等于或小于烴源巖總厚度（圖4c）。此外，前人在鄂爾多斯盆地西北部長7段烴源巖與長8段儲集層中發(fā)現(xiàn)的大量沸騰油氣包裹體群，從而證實油氣幕式排烴與微裂縫排烴的觀點相一致[19]。

4.2巖性組合對充注強度的影響

源儲巖性組合不僅對烴源巖的排烴方式產生影響，而且對石油的充注也有影響，不同的源儲巖性組合，具有不同的充注強度。筆者通過有效充注空間系數(shù)，即油氣顯示厚度與砂巖厚度的比值，來表征致密油的充注強度。依據(jù)統(tǒng)計結果分析，研究區(qū)長7段源夾儲型巖性組合的有效充注空間系數(shù)最大，平均為0.78；源儲互層型巖性組合的有效充注空間系數(shù)次之，平均為0.71；而儲夾源型巖性組合的有效充注空間系數(shù)最小，平均為0.60.因此，源夾儲型巖性組合最有利于致密油的富集，源儲互層型巖性組合次之，而儲夾源型巖性組合相對較差。

5　結論

（1）研究區(qū)上三疊統(tǒng)延長組長7段發(fā)育源夾儲型、源儲互層型與儲夾源型3種巖性組合。華池—慶城一帶主要發(fā)育源夾儲型與源儲互層型巖性組合；合水地區(qū)發(fā)育源儲互層型與源夾儲型巖性組合；慶城—慶陽一帶主要發(fā)育源儲互層型與儲夾源型巖性組合。

（2）研究區(qū)長7段烴源巖排烴方式分為薄層泥巖充分排烴型、厚層泥巖相對滯排烴型及厚層泥巖微裂縫幕式排烴型3種類型。

（3）不同的源儲巖性組合，具有不同的石油聚集程度。源夾儲型巖性組合最有利于致密油的聚集，源儲互層型巖性組合次之，而儲夾源型巖性組合相對較差。

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Effects of Source?Reservoir Lithologic Assemblage on Tight Oil Accumulation:A Case Study of Yanchang Chang?7 Member in Ordos Basin

YANG Zhifeng,ZENG Jianhui,FENG Xiao,FENG Sen,ZHANG Yidan,QIAO Juncheng
(ChinaUniversity of Petroleum,a.State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting; b.School of Geosciences,Beijing 102249,China)

According to comprehensive analysis of data from core lab,logging and well logs,the Chang?7 member of Yanchang formation of Upper Triassic in the study area can be dividedinto three types of source?reservoir lithologic assemblages such as source sandwiching reser?voir(Type 1),source?reservoir interbed(Type 2)and reservoir sandwiching source rock(Type 3).This Paper indicates that such assemblage types have important effects on expulsion and charging of tight oil,based on studied results of source rock thickness,internal fluid pressure feature,geochemical analysis and effective oil chargingspace coefficient.The former two types have micro?fracture episodic hydrocarbon ex?pulsion and incomplete expulsion,the third type is one with complete expulsion.For the tight oil enrichment extent,Type 1 is high,fol?lowed by Type 2,Type 3 is relatively poor.

Ordos basin;Yanchangformation;lithologic assemblage;tight oil;hydrocarbon expulsion and accumulation

TE112.1

A

1001-3873（2015）04-0389-05

10.7657/XJPG20150403

2015-01-19

2015-04-09

國家自然科學基金（40772088；411721）

楊智峰（1987-），男，新疆克拉瑪依人，博士研究生，石油地質，（Tel）13161976413（E-mail）yangzhifeng_2005@126.com.