丁勇

（中國石油化工股份有限公司西北油田分公司勘探開發(fā)研究院）

塔河油田奧陶系油氣藏流體分布與受控因素

丁勇

（中國石油化工股份有限公司西北油田分公司勘探開發(fā)研究院）

塔河油田奧陶系油氣藏流體類型復(fù)雜，流體分布縱橫向差異較大。通過分析流體分布的受控因素，認(rèn)為早期成藏改造、晚期充注調(diào)整是塔河油田奧陶系油氣藏重要的成藏機(jī)制，成藏封閉條件的形成與演化是油氣成藏的重要控制因素。局部受致密石灰?guī)r側(cè)向封擋和大型斷裂分割的控制，造成不同區(qū)域油氣性質(zhì)及油氣藏類型存在差異；相對(duì)獨(dú)立的縫洞系統(tǒng)，以及受油氣藏多期成藏所控制，造成流體性質(zhì)在平面上及縱向上差異較大；受蓋層完整性及后期多期改造程度的影響，造成各區(qū)及區(qū)內(nèi)流體性質(zhì)的差異；受圈閉演化以及各成藏期動(dòng)力條件變化的影響，各縫洞系統(tǒng)油藏底部水體深度差異明顯。

塔里木盆地；塔河油田；奧陶系；油氣藏；流體分布；控制因素

多年的勘探證實(shí)，塔河油田奧陶系油氣藏為一大型塊狀碳酸鹽巖巖溶縫洞型底水油氣藏，油氣藏具有整體連片含油、局部（特別是塔河油田南部）因巖溶縫洞發(fā)育差異而不連片分布的特點(diǎn)。油氣性質(zhì)復(fù)雜多樣、差別大，從凝析氣藏到重質(zhì)稠油均有分布。前人總結(jié)塔河油區(qū)油氣分布特點(diǎn)為“三大一多”：含油性差別大，油質(zhì)差異大，橫向變化大，縱向組合類型多［1］。不少研究者對(duì)塔河油田流體分布的控制因素也有分析，如認(rèn)為碳酸鹽巖儲(chǔ)層分布的強(qiáng)非均勻性、儲(chǔ)集空間連通關(guān)系的復(fù)雜性、以及多期次的油氣充注成藏特性是導(dǎo)致奧陶系油氣藏的油水關(guān)系復(fù)雜、油水分布規(guī)律不夠清晰的原因［2］；多數(shù)研究者是從儲(chǔ)層因素、成藏期次與調(diào)整等方面進(jìn)行分析，或者是對(duì)流體分布復(fù)雜性的表象進(jìn)行解釋［3-9］。隨著對(duì)塔河奧陶系勘探的不斷深入以及向外圍和深層勘探的不斷拓展，對(duì)塔河油田奧陶系油氣藏原油分布特征的分析也在不斷加強(qiáng)，以探尋流體分布及其受控因素所顯現(xiàn)出的一定規(guī)律性，這對(duì)于指導(dǎo)勘探開發(fā)有著重要意義。

1　流體分布特征

1.1平面分布特征

實(shí)際鉆探表明，塔河油田奧陶系油氣的平面分布不受現(xiàn)今構(gòu)造高低所控制［8］。按現(xiàn)今構(gòu)造格局，阿克庫勒凸起的下奧陶統(tǒng)構(gòu)造高部位在LN2井至S9井一帶（圖1），但這些井所鉆遇的奧陶系井段卻均為水層，而在有利于巖溶發(fā)育的構(gòu)造斜坡上的鉆井則含氣，巖溶斜坡上發(fā)育的古殘丘是油氣高產(chǎn)的有利部位，這顯示出油氣富集受控于巖溶儲(chǔ)集體的發(fā)育與展布。流體在平面上的分布具有明顯的規(guī)律性（圖1），即油氣主要受控于烴源巖的分布：主要烴源巖區(qū)位于東部的草湖凹陷—滿加爾坳陷，這是寒武系—奧陶系多套、長期持續(xù)供烴的烴源巖，次要烴源巖來自于阿瓦提凹陷 （研究區(qū)之外西北邊）的寒武系—奧陶系，而油田西南部的奧陶系烴源巖，供烴則有限。塔河油田奧陶系油氣藏東南部為凝析氣區(qū)，往西北方向逐漸過渡到重質(zhì)油區(qū)。

通過對(duì)塔河油田油氣藏大量鉆井中奧陶系產(chǎn)出原油所進(jìn)行常規(guī)物性分析資料的統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)原油物性平面分布特征呈現(xiàn)出較好的規(guī)律性（圖1）：原油密度由東南部的0.82 g/cm3以下過渡到西北部的1.0 g/cm3以上，呈現(xiàn)出西北部大、東南部小，西北部為重質(zhì)稠油、東南部為中質(zhì)油－輕質(zhì)油的特點(diǎn)，總體上，在原油密度從東南向西北逐漸加重的變化背景上，又存在若干小的異常井區(qū)；原油含蠟量在平面上表現(xiàn)為向西北部逐漸降低，向東部、南部逐漸增高的趨勢(shì)［6］。這種流體分布特征與烴源灶分布及油氣成藏特征有關(guān)（見圖2）。主力烴源巖位于東南部草湖凹陷—滿加爾坳陷的多套烴源巖，這些主力烴源巖多期接替供烴的色層效應(yīng)，造成了本區(qū)這種奧陶系流體分布特征。

圖1　　塔河油田奧陶系油氣藏流體性質(zhì)與烴源灶分布

圖2　　塔河油田奧陶系油氣藏成藏模式圖

從天然氣成分的分析來看，也顯示出一定的規(guī)律性。油田東部（9區(qū)）奧陶系產(chǎn)層的天然氣表現(xiàn)出高甲烷、低重?zé)N、高干燥系數(shù)的過成熟裂解氣特征；3區(qū)西部、4區(qū)、6區(qū)奧陶系產(chǎn)層則以成熟油氣為主，7區(qū)奧陶系產(chǎn)層主要為成熟油氣—高熟凝析氣；1區(qū)、2區(qū)三疊系產(chǎn)層主要為成熟油氣—高熟凝析氣。從天然氣的賦存狀態(tài)來看，油田東部多為氣頂氣（如1區(qū)三疊系產(chǎn)層，3區(qū)奧陶系產(chǎn)層），西部則以溶解氣為主（如4區(qū)、6區(qū)），西南部的7區(qū)為氣頂氣、溶解氣兼而有之。天然氣成熟度表現(xiàn)為東高西低、南高北低的趨勢(shì)。天然氣中硫化氫分布比較局限，主要富集于奧陶系油藏的西南部，以T740井奧陶系天然氣中的硫化氫含量最高。

地層水及其性質(zhì)在平面上分布也有一定規(guī)律性。東部和西部以及南部和北部的水層埋深又有較大的差異，總體上呈現(xiàn)西淺東深、北淺南深的分布特征。除典型定容水分布外，地層水礦化度總體上以主體區(qū)（4區(qū)、6區(qū)、10區(qū)、12區(qū)）較高，這一分布特征與流體成藏和保存特征是一致的，即早期成藏的油氣由于缺乏后續(xù)流體供給（包括地層水），長期“失水”必然造成地層水礦化度較高［1］。

1.2縱向分布特征

塔河油田的油氣藏在縱向上表現(xiàn)為相同圈閉類型、不同流體相態(tài)和不同流體性質(zhì)相組合后疊合分布的復(fù)雜形式?？傮w表現(xiàn)為原油密度上部輕、下部重的特征，反映出油氣垂向分異比較普遍（見圖3）。但在南部的部分地區(qū)，如托甫臺(tái)地區(qū)奧陶系油藏則存在原油上重下輕的反?，F(xiàn)象。

圖3　　塔河油田4區(qū)、6區(qū)原油密度與深度關(guān)系圖

由上述原油性質(zhì)縱橫向分布的特征可以看出，塔河油田奧陶系油氣藏具較強(qiáng)的非均質(zhì)性。馬安來等［10］認(rèn)為，油藏內(nèi)部氣油比和化學(xué)組成的非均質(zhì)性，是在油田充注期間由油源巖有機(jī)相和成熟度的差異所致，并在石油聚集過程中繼承下來，石油注入儲(chǔ)層后，由于儲(chǔ)層物性及油藏結(jié)構(gòu)特征的影響，也可造成流體組成的非均質(zhì)性。造成成藏石油非均質(zhì)性的因素有很多，諸如重力分異、熱對(duì)流、密度驅(qū)動(dòng)、擴(kuò)散混合等［10］。在同一油氣藏中，原油側(cè)向上的組成差異與原油注入油田的途徑或漸進(jìn)式源巖成熟效應(yīng)有關(guān)［10］，垂向上的組成差異是由快速擴(kuò)散作用和重力分異作用所決定的，同時(shí)也可能是由于油氣多期聚集成藏，以及靠近開啟斷層高部位而遭受生物降解和水洗作用所造成。另外，不同地區(qū)地層水的出水深度相差很大，在塔河油田，全區(qū)整體上沒有統(tǒng)一的底水，并且存在層間水、定容水的分布。在油田南部還表現(xiàn)出“上油下水”的分布特征。

1.3奧陶系原油物性的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化

塔河油田多年來的開發(fā)實(shí)踐表明，多口井出現(xiàn)油品性質(zhì)由輕質(zhì)油過渡到重質(zhì)油的現(xiàn)象。在生產(chǎn)過程中，原油密度、黏度、生產(chǎn)氣油比都有逐步變化的現(xiàn)象（圖4），總體有增高的趨勢(shì)，生產(chǎn)過程中局部出現(xiàn)過密度異常增高，這反映出油藏內(nèi)的中質(zhì)油與重質(zhì)油之間相互過渡的關(guān)系，總體表現(xiàn)為原油物性從東南向西北逐漸由輕變重（圖1）。

圖4　　塔河油田部分井原油密度隨時(shí)間變化圖

在塔河油田輕質(zhì)油區(qū)內(nèi)，發(fā)現(xiàn)有重質(zhì)油留下的許多痕跡，如T301井，在鉆探過程中，當(dāng)鉆進(jìn)奧陶系時(shí)槽面見稠油，完鉆后，在投產(chǎn)初期，原油地面密度為（0.9444～0.9660）g/cm3（屬重質(zhì)油），生產(chǎn)一段時(shí)間后，原油密度迅速變小 （原因分析見后文）。再如3區(qū)的TK305井，完鉆后對(duì)奧陶系頂部酸壓投產(chǎn)，初期原油密度只有0.82g/cm3左右，后密度增加到0.87g/cm3左右，于2001年5月突然見稠油，原油密度達(dá)1.0705g/cm3，之后又噴出塊狀瀝青質(zhì)，最后該井因無法流動(dòng)而長時(shí)間關(guān)井。

綜合錄井、取心資料顯示，重質(zhì)油與輕質(zhì)油為同一油藏的不同部分，二者之間是漸變、包容的過渡關(guān)系。如8區(qū)的S76井奧陶系主要產(chǎn)輕質(zhì)－正常原油，然而在奧陶系井段的縫合線極發(fā)育，均被黑色干瀝青充填。S86井的奧陶系也主要產(chǎn)輕質(zhì)－正常原油，但產(chǎn)層段的巖心見黑色原油珠狀滲出，大裂縫多被瀝青充填，顯示含黑色瀝青質(zhì)斑塊，而裂縫含輕質(zhì)油。

2　塔河油田奧陶系流體分布受控因素

塔河油田奧陶系油藏流體分布盡管存在較強(qiáng)的非均質(zhì)性特征，但仍具有一定的規(guī)律性，綜合塔河油田奧陶系油氣成藏機(jī)制的研究成果，流體分布主要受控于以下幾個(gè)方面。

2.1受蓋層完整性及后期改造程度的影響，使得各區(qū)流體性質(zhì)差異大

塔河油田的油氣具多期成藏特點(diǎn)，“九五”科技攻關(guān)研究①顧憶，丁勇，陳躍，等.新疆塔里木盆地塔河油區(qū)成藏歷史與成藏機(jī)制研究［R］.中石化西北石油局（烏魯木齊），2000：67-76.認(rèn)為油區(qū)油氣藏的形成是起始于海西早期、延續(xù)至喜馬拉雅期的持續(xù)過程，按構(gòu)造期可分為海西早期、海西晚期、燕山期—喜馬拉雅早期、喜馬拉雅晚期四個(gè)階段。海西晚期以區(qū)域擠壓和褶皺為主的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成了塔河油田北部奧陶系及其上覆地層遭受不同程度的剝蝕，導(dǎo)致缺乏有效蓋層，構(gòu)成油氣泄漏區(qū)與水動(dòng)力活躍區(qū)，沿不整合面及斷裂帶對(duì)低部位聚集的油氣藏進(jìn)行改造破壞，使得早期聚集的油氣部分泄漏、遭受水洗和氧化等作用，而長期的水洗、氧化作用可以形成瀝青稠油帶，加上儲(chǔ)層孔滲條件差，容易形成有效的封閉能力，使得遠(yuǎn)離泄漏區(qū)的潛山斜坡帶的油氣得到較好保存，這是現(xiàn)今北部稠油形成和得以保存的原因之一。而在油田南部，上覆蓋層較厚，且斷裂發(fā)育程度要次于北部，故遭受水洗、氧化及生物降解作用的改造程度弱，所受影響較小，加之距油源近，受后期高成熟原油—天然氣充注改造的影響大，造成了現(xiàn)今北部重質(zhì)原油、南部輕質(zhì)—中質(zhì)原油的分布格局。

2.2早期成藏改造、晚期充注調(diào)整是塔河油田重要的成藏機(jī)制，成藏封閉條件的形成與演化是塔河油田油氣成藏的重要控制因素

研究表明①，塔河油田的油氣主要來自其東南部草湖凹陷—滿加爾坳陷的寒武系—下奧陶統(tǒng)烴源巖。該套烴源巖自海西期以來長期生烴、多期供烴，是塔河油田油氣多期成藏的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。海西早期以破壞為主，奧陶系石灰?guī)r中普遍見到的硬瀝青，即是該期成藏后遭受破壞的標(biāo)志；海西晚期破壞與改造并存，是本區(qū)最重要的成藏期，目前所見的奧陶系重質(zhì)油藏均為該期所形成，如塔河油田西北部的奧陶系稠油；燕山期—喜馬拉雅早、中、晚期區(qū)域性封閉系統(tǒng)的重建，為高成熟油氣的聚集提供了條件，部分奧陶系油氣藏發(fā)生再次充注，或已成藏的油氣進(jìn)行調(diào)整；喜馬拉雅晚期區(qū)域性封閉系統(tǒng)最終定型，形成高—過成熟油氣的聚集，以輕質(zhì)油和氣藏為主，如塔河油田東南部的奧陶系輕質(zhì)油藏。油氣運(yùn)移的總體方向是自東南向西北，按照油氣藏地球化學(xué)理論，石油是以類似“波陣面”的形式向圈閉內(nèi)部推進(jìn)［1］，塔河油田東南部，位于最靠近油氣運(yùn)移通道的部位，經(jīng)歷了多期油氣充注，并受后期油氣充注的影響最大，而后期，高成熟度油氣依次向塔河油田西北部充注的影響遞降。塔河油田奧陶系油氣藏目前的原油物理性質(zhì)是多期油氣充注改造后的綜合反映，距油源越遠(yuǎn)，則受海西期后的充注期次的影響越弱，在油氣性質(zhì)上表現(xiàn)為東南部油質(zhì)輕、西北部油質(zhì)重，成熟度自西北向東南遞增的特點(diǎn)，這與靠近烴源巖的原油，亦即后生成的原油成熟度表現(xiàn)得更高一些相吻合。

2.3局部地區(qū)受致密石灰?guī)r側(cè)向封擋和大型斷裂分割的影響，造成不同區(qū)域油氣性質(zhì)及油氣藏類型存在差異

油氣分布在平面上及縱向上差異較大，這與致密石灰?guī)r和大斷裂的分割及封擋作用密切相關(guān)（圖2）。斷裂是油氣垂向的運(yùn)移通道，也是儲(chǔ)層的相對(duì)發(fā)育區(qū)。斷層的分布造成儲(chǔ)層的非均質(zhì)性增強(qiáng)，它在一定程度上會(huì)對(duì)油氣運(yùn)移、聚集具有分割控制作用。2.4相對(duì)獨(dú)立的縫洞系統(tǒng)以及受油氣多期成藏影響的控制，造成流體性質(zhì)在平面上及縱向上差異較大

不同成藏期烴源區(qū)油氣的供給量、運(yùn)聚范圍及流體性質(zhì)有所不同。對(duì)塔河油田幾個(gè)區(qū)的奧陶系裂縫、溶洞等儲(chǔ)集空間充填物的有機(jī)包裹體測(cè)定結(jié)果表明，烴類包裹體呈多種相態(tài)，氣液比顯示較大，色調(diào)也有所不同，均一溫度差別較大，說明烴類的成藏溫度及成藏期有所不同①。這種成藏期次和構(gòu)造作用的強(qiáng)弱在縱向上和平面上的表現(xiàn)有所差異，在塔河油田西部、西北部保存的主要是海西晚期形成的遭受水洗氧化和生物降解的重質(zhì)油，而在南部、東南部保存的主要是喜馬拉雅晚期形成的輕質(zhì)—中質(zhì)油。由于油氣充注的能量和規(guī)模依次大幅度降低，造成后期成藏供烴嚴(yán)重不足，油氣驅(qū)替儲(chǔ)層中地層水的能量也不斷降低，故在塔河油田南部的油氣只能部分驅(qū)替儲(chǔ)層中的地層水，造成了塔河油田南部，特別是下部以地層水為主的流體分布格局。

2.5受圈閉演化以及各成藏期動(dòng)力條件變化的影響，各縫洞系統(tǒng)油氣藏底部水體深度差異明顯

這主要與喜馬拉雅期前后的圈閉形態(tài)發(fā)生較大變化有關(guān)，圈閉呈向西北傾覆，而受各區(qū)塊儲(chǔ)集體局部相對(duì)封隔的影響，造成西北側(cè)流體分布隨構(gòu)造沉降而降低；東南側(cè)則受后期流體運(yùn)聚成藏的控制，形成了油氣藏含水深度與西北側(cè)明顯不同的特點(diǎn)。從單側(cè)（東南方向）連續(xù)注入成熟度不斷增加和密度不斷減小的石油，在100m的油柱上由于受重力分異作用而形成的濃度梯度可以在1Ma內(nèi)完成，這可使得塔河油田含油柱高度普遍大于200 m，因此，在輕質(zhì)油區(qū)同樣會(huì)發(fā)現(xiàn)重質(zhì)油痕跡，以及在輕質(zhì)油與重質(zhì)油的過渡帶出現(xiàn)參差交互狀的現(xiàn)象［1］，由于平面上受儲(chǔ)層強(qiáng)非均質(zhì)性的影響，混合作用更加不徹底，從而未能形成一個(gè)充分獨(dú)立調(diào)整流體的勢(shì)場(chǎng)。

總體上，塔河油田奧陶系油氣成藏富集的主控因素可以概括如表1所示。不同部位、不同層位的油氣富集，其主控因素略有差別，它們分別受控于儲(chǔ)層發(fā)育、構(gòu)造部位、封擋條件、成藏與調(diào)整特點(diǎn)等因素。

3結(jié)　語

盡管塔河油田油氣藏具有多期成藏、油氣推進(jìn)、前緣方式充注、改造次數(shù)和強(qiáng)度各區(qū)不同的特點(diǎn)，加上碳酸鹽巖縫洞型儲(chǔ)層的強(qiáng)非均質(zhì)性，造成流體性質(zhì)和分布十分復(fù)雜，經(jīng)過深入研究發(fā)現(xiàn)塔河油田奧陶系油氣藏原油物性分布仍有一定的規(guī)律可循。塔河油田奧陶系油氣藏流體分布的格局是多期成藏、充注改造、儲(chǔ)層非均質(zhì)等因素在平面上和縱向上的綜合反映。由于對(duì)奧陶系油氣藏地層水的研究尚缺乏手段，加上塔河油田奧陶系碳酸鹽巖油氣藏的多期成藏，致使油水關(guān)系更加復(fù)雜，與此相關(guān)的研究相對(duì)薄弱，因此建議加強(qiáng)這方面的基礎(chǔ)研究。

表1　　塔河油田奧陶系油氣成藏主控因素

［1］顧憶，黃繼文，馬紅強(qiáng).塔河油區(qū)油氣分布特點(diǎn)及其控制因素［J］.中國西部油氣地質(zhì)，2006，2（1）：19-25.

［2］甘麗麗，董文玉，朱永源，等.塔河油田鹽下地區(qū)流體控制因素研究［J］.重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，15（2）：35-38.

［3］顧憶，邵志兵，陳強(qiáng)路，等.塔河油田油氣運(yùn)移與聚集規(guī)律［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2007，29（3）：224-230，237.

［4］楊迎春，楊延?xùn)|，王超.塔河油田托甫臺(tái)地區(qū)奧陶系油氣成藏特征及控制因素［J］.新疆石油天然氣，2011，7（1）：6-11.

［5］李國政，王輝，丁勇.塔河油田奧陶系碳酸鹽巖油氣藏石油地質(zhì)條件［J］.新疆石油地質(zhì)，2002，23（6）：493-495.

［6］丁勇.塔河油田奧陶系原油高蠟成因［J］.中國西部油氣地質(zhì)，2005，1（1）：85-88.

［7］丁勇，彭守濤，李會(huì)軍.塔河油田及塔北碳酸鹽巖油藏特征與成藏主控因素［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2011，33（5）：488-494.

［8］陽生國，王順玉，明爽，等.塔河油田十二區(qū)奧陶系油氣分布規(guī)律及控制因素［J］.海相油氣地質(zhì)，2012，17（1）：17-22.

［9］張金川，唐玄，邊瑞康，等.塔河地區(qū)奧陶系油田水分布與運(yùn)動(dòng)學(xué)特征研究［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào)，2007，81（8）：1135-1142.

［10］馬安來，金之鈞，王毅，等.塔里木盆地臺(tái)盆區(qū)海相油源對(duì)比存在的問題及進(jìn)一步工作方向［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2006，27（3）：356-362.

編輯：黃革萍

Ding Yong：Senior Geology Engineer.Add：Exploration&Development Research Institute of Northwest Branch Company，SINOPEC，466 Changchun Nan Rd.，Urumqi，Xinjiang，830011，China

Distribution and Control Factors of Fluids in Ordovician Reservoirs in Tahe Oil Field，Tarim Basin

Ding Yong

Fluids are varied and complex in physical property due to greatly different longitudal and lateral distribution of the fluids in Ordovician reservoirs in Tahe Oil Field，Tarim Basin.It is shown that the early hydrocarbon accumulation and placement and the later charging and adjustment are the main mechanism of forming the Ordovician reservoirs in this field.The sealing condition of cap rock is the important control factor.The local lateral blocking of compact limestone and controlling of large faults are the cause of regional differentiation in hydrocarbon property and reservoir types.Correspondingly independent fracture-cavity system and multi-phased hydrocarbon accumulation lead the fluids greatly different in plane and vertical extent.Hydrocarbon is generally lighter in the upper and heavier in the lower of the reservoirs，and it is commonly lighter in the south and the east of the field and it is heavier in the north and the west.The depth of bottom water is evidently different in every fracture-cavity system because of the trap evolvement and the dynamic condition.

Ordovician；Reservoir；Fluid distribution；Control factor；Tahe Oil Field

沉積·儲(chǔ)層

TE122.3+3

A

10.3969/j.issn.1672-9854.2016.01.003

1672-9854（2016）-01-0013-06

2014-07-09；改回日期：2015-09-15

本文受國家重大專項(xiàng)“塔里木盆地塔北地區(qū)大中型油氣田形成規(guī)律與勘探評(píng)價(jià)”（編號(hào)：2010zx05005-004-002）資助

丁勇：1968年生，高級(jí)工程師。2009年獲成都理工大學(xué)油氣田開發(fā)工程專業(yè)博士學(xué)位，主要從事油氣特征與成藏研究。通訊地址：830011新疆烏魯木齊長春南路466號(hào)中石化西北石油科研生產(chǎn)園區(qū)研究院基礎(chǔ)地質(zhì)研究所A302；E-mail：dingyongemail@163.com