孟祥振，劉 聃，孟旺才，冷丹鳳，陳立軍

(1.陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075；2.中國(guó)石油大學(xué)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；3.中國(guó)石油大學(xué)非常規(guī)天然氣研究院，北京 102249)

0 引 言

致密油開發(fā)是當(dāng)今非常規(guī)石油資源發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域，具有十分廣闊的勘探開發(fā)前景[1]。近年來(lái)，中國(guó)致密油的勘探開發(fā)連續(xù)在鄂爾多斯盆地、松遼盆地取得戰(zhàn)略性突破。鄂爾多斯盆地豐富的致密油資源主體位于環(huán)縣-慶陽(yáng)范圍內(nèi)，縱向上位于延長(zhǎng)組中部[2-3]。

大量學(xué)者針對(duì)鄂爾多斯致密油分布規(guī)律和主控因素進(jìn)行過(guò)研究[2-4，6-9，13]，但目前尚無(wú)從源巖、沉積、儲(chǔ)層、裂縫等多方面系統(tǒng)的綜合研究，缺少相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律和地質(zhì)“甜點(diǎn)”定量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)?！疤瘘c(diǎn)”評(píng)價(jià)目前廣泛應(yīng)用于頁(yè)巖油氣、致密油氣等非常規(guī)油氣領(lǐng)域中。前人在非常規(guī)油氣勘探主要評(píng)價(jià)烴源性、巖性、物性、脆性、含油氣性與地應(yīng)力各向異性“六特性”及匹配關(guān)系，即評(píng)價(jià)生油氣能力、儲(chǔ)油氣能力、產(chǎn)油氣能力，尋找油氣連續(xù)分部邊界與“甜點(diǎn)”區(qū)[14-16]。長(zhǎng)7段地質(zhì)“甜點(diǎn)”評(píng)價(jià)要素主要為烴源巖、儲(chǔ)集層、沉積相、裂縫發(fā)育程度及源儲(chǔ)匹配性5個(gè)方面。因此，在大量收集測(cè)井、巖心、分析化驗(yàn)等地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)鄂爾多斯盆地西南部地質(zhì)要素平面分布特征與已知致密油藏疊合統(tǒng)計(jì)分析，闡明致密油成藏主控因素，有效預(yù)測(cè)地質(zhì)“甜點(diǎn)”目標(biāo)及有利區(qū)分布，對(duì)鄂爾多斯盆地西南部的致密油勘探開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地面積為37×104km2，是一個(gè)大型中生代內(nèi)陸坳陷型克拉通盆地[9]。研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡帶的西南部位，南至渭北隆起北緣，西至天環(huán)凹陷東部，盆地主體部位構(gòu)造簡(jiǎn)單，地層平緩，地層傾角一般不足1 °，區(qū)域構(gòu)造呈現(xiàn)為西傾的平緩大單斜。研究區(qū)致密油資源主要分布在西部與南部探區(qū)的定邊、吳起、志丹、甘泉、富縣、黃陵、旬邑等地區(qū)，面積約為11 000 km2，其中，南部探區(qū)是致密油的主要勘探開發(fā)地區(qū)，縱向上主要賦存于三疊系延長(zhǎng)組的長(zhǎng)6到長(zhǎng)8油層組。在長(zhǎng)7沉積時(shí)期，發(fā)生一次大規(guī)模的湖侵事件，形成了一套以油頁(yè)巖、黑色泥巖為主的半深湖—深湖相烴源巖，具有分布范圍廣、物性差、儲(chǔ)集層致密、含油飽和度高、原油性質(zhì)好等特點(diǎn)[10-13]。

2 致密油分布與富集規(guī)律

2.1 有效烴源巖

在近源成藏的背景下，有效烴源巖的大面積分布是致密油藏形成的關(guān)鍵。鄂爾多斯盆地中生界主力烴源巖主要為三疊系延長(zhǎng)組的暗色泥巖和油頁(yè)巖，其中，位于長(zhǎng)7段的張家灘頁(yè)巖是主要烴源巖，次要烴源巖為長(zhǎng)9段的李家畔頁(yè)巖。延長(zhǎng)組時(shí)期廣泛發(fā)育的深湖—半深湖沉積環(huán)境控制了烴源巖的分布范圍及厚度。長(zhǎng)7段致密油油藏整體上在TOC大于2%的區(qū)域內(nèi)較為富集，多位于生烴中心及其附近，并具有明顯的源控特征。長(zhǎng)7段油藏屬于源內(nèi)成藏[17]，主要受長(zhǎng)73張家灘頁(yè)巖供烴控制成藏作用，長(zhǎng)71和長(zhǎng)72段內(nèi)局部頁(yè)巖具有局部供烴和頂板封隔雙重作用，運(yùn)移距離短，烴源巖排烴動(dòng)力充足，油氣成藏對(duì)烴源巖有效性指標(biāo)的需求低，長(zhǎng)7段有效烴源巖厚度下限值為10 m。在排烴強(qiáng)度大于100×104t/km2時(shí)，致密油儲(chǔ)量面積較大，在排烴強(qiáng)度為50×104～100×104t/km2時(shí)，已知致密油儲(chǔ)量面積相對(duì)較少，在排烴強(qiáng)度小于50×104t/km2時(shí)，幾乎沒(méi)有發(fā)現(xiàn)致密油儲(chǔ)量面積分布。

2.2 沉積微相及優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層

長(zhǎng)7時(shí)期，研究區(qū)三角洲主要自東北方向向湖盆中心推進(jìn)，東部主要為三角洲前緣亞相，西部主要發(fā)育半深湖—深湖亞相。圖1為研究區(qū)致密油油藏不同沉積微相與長(zhǎng)7段已知致密油油藏疊合分布圖。由圖1可知，長(zhǎng)7段油藏主要分布于深湖—半深湖相，以水下分流河道和濁積砂為主要儲(chǔ)層。

沉積作用造就了致密砂巖儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)[18]，大面積分布的致密儲(chǔ)層可對(duì)致密油油藏分布起到顯著地控制作用。從研究區(qū)已知油藏分布來(lái)看，長(zhǎng)7段對(duì)應(yīng)的油藏普遍分布在厚層砂體中，含油飽和度隨累計(jì)砂體厚度的增加具有增大的趨勢(shì)，研究區(qū)含油性評(píng)價(jià)下限值為35%，對(duì)應(yīng)的地質(zhì)“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層物性評(píng)價(jià)中長(zhǎng)7段累計(jì)砂巖厚度下限值為15 m。

通過(guò)對(duì)研究區(qū)200多口井孔滲資料統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)7段致密油優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層孔隙度有利區(qū)間為8%～12%，研究區(qū)整體滲透率由于受裂縫、不規(guī)則的孔喉分布空間等因素的影響，導(dǎo)致滲透率分布非常離散且無(wú)固定區(qū)間，與儲(chǔ)層含油性對(duì)應(yīng)關(guān)系的規(guī)律性不強(qiáng)。

2.3 源儲(chǔ)匹配關(guān)系

對(duì)于湖盆致密儲(chǔ)層，沉積韻律更為復(fù)雜，整體泥巖系統(tǒng)內(nèi)，致密砂質(zhì)儲(chǔ)層常常嵌在具有生烴潛力的泥巖內(nèi)，因此，良好的源儲(chǔ)匹配關(guān)系是致密油富集成藏的重要地質(zhì)條件。鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組致密油整體上具有較好的源儲(chǔ)緊鄰配置[19]。致密油源巖發(fā)育情況和厚度決定了致密油資源豐度情況，儲(chǔ)層質(zhì)量和厚度決定了致密油可采性特征，而兩者的配置關(guān)系則直接影響了致密油油藏“甜點(diǎn)”的分布。研究區(qū)長(zhǎng)7段屬于源內(nèi)成藏，儲(chǔ)層多為重力流復(fù)合沉積砂體，且砂體縱向疊加厚度較大、平面分布穩(wěn)定[20]，通過(guò)測(cè)井曲線綜合解釋發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)長(zhǎng)7段“上源中儲(chǔ)下源”型為最佳源儲(chǔ)匹配關(guān)系。

圖1 致密油藏與沉積微相疊合圖

2.4 裂縫發(fā)育特征

裂縫型“甜點(diǎn)”是延長(zhǎng)組致密儲(chǔ)層的一個(gè)典型特征，單井上最明顯的特征是在砂巖和泥巖交界處(巖石力學(xué)界面轉(zhuǎn)換處)會(huì)存在縱橫交錯(cuò)的天然裂縫網(wǎng)絡(luò)，是致密儲(chǔ)層中流體流動(dòng)的有利指向區(qū)[21]。圖2為已知致密油藏與裂縫發(fā)育分布疊合圖，采用ANSYS有限元數(shù)值模擬技術(shù)，基于地層形態(tài)、地層厚度、巖石力學(xué)相3種裂縫發(fā)育主控因素，對(duì)長(zhǎng)7段裂縫發(fā)育指數(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬。

由圖2可知，已知致密油藏主要集中分布在裂縫數(shù)值模擬的黃色區(qū)域，即裂縫發(fā)育指數(shù)為0.50～0.75，對(duì)于裂縫發(fā)育指數(shù)為0.75以上的區(qū)域，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)更加強(qiáng)烈，通常伴隨貫穿儲(chǔ)層的大型斷裂，目前尚無(wú)致密油油藏發(fā)現(xiàn)。

3 致密油地質(zhì)“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)及“甜點(diǎn)”分布特征

采用權(quán)重系數(shù)法計(jì)算地質(zhì)“甜點(diǎn)”控藏概率，實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)“甜點(diǎn)”區(qū)的有效預(yù)測(cè)。最終劃定長(zhǎng)官?gòu)R、富縣等9個(gè)致密油“甜點(diǎn)”區(qū)和定邊、吳起等4個(gè)有利區(qū)(表1、圖3)。

總體上，基于源-儲(chǔ)-縫的單因素分析，結(jié)合延長(zhǎng)致密油盆地地質(zhì)特征總結(jié)其致密油“甜點(diǎn)”分布特征。鄂爾多斯盆地作為中國(guó)典型的大型坳陷淡水湖碎屑巖致密油盆地，具有獨(dú)特的構(gòu)造、沉積演化特征及致密油地質(zhì)“甜點(diǎn)”形成的有利條件。在大型坳陷淡水湖盆中致密油“甜點(diǎn)”分布主要受油頁(yè)巖的控制，具有明顯的源控特征，目前研究區(qū)發(fā)現(xiàn)的大部分致密油藏均分布在長(zhǎng)7張家灘頁(yè)巖和長(zhǎng)9李家畔烴源巖附近。盆地內(nèi)發(fā)育的大量縱向區(qū)域裂縫及橫向?qū)永砜p組成了獨(dú)特的裂縫網(wǎng)絡(luò)體系，是致密油運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)通道，可形成獨(dú)特的致密油裂縫型“甜點(diǎn)”。多套大面積分布的油頁(yè)巖與致密儲(chǔ)層形成的有利源儲(chǔ)組合和發(fā)育的區(qū)域裂縫與層理縫形成的裂縫網(wǎng)絡(luò)體系是大型坳陷淡水湖致密油盆地形成致密油地質(zhì)“甜點(diǎn)”的基本地質(zhì)條件。

圖2 已知致密油藏與裂縫發(fā)育分布疊合圖

“甜點(diǎn)”區(qū)名稱“甜點(diǎn)”區(qū)面積/km2有利區(qū)名稱有利區(qū)面積/km2油房莊“甜點(diǎn)”區(qū)205.88定邊有利區(qū)1870.48吳倉(cāng)堡“甜點(diǎn)”區(qū)221.98樊學(xué)“甜點(diǎn)”區(qū)117.25吳起東北“甜點(diǎn)”區(qū)97.58長(zhǎng)官?gòu)R“甜點(diǎn)”區(qū)223.58吳起有利區(qū)2398.80志丹“甜點(diǎn)”區(qū)292.64志丹有利區(qū)1390.85甘泉“甜點(diǎn)”區(qū)331.00富縣“甜點(diǎn)”區(qū)517.36直羅“甜點(diǎn)”區(qū)213.16富縣有利區(qū)3714.36

4 結(jié) 論

(1) 多套大面積分布的油頁(yè)巖與致密儲(chǔ)層形成的有利源儲(chǔ)組合和發(fā)育的區(qū)域裂縫與層理縫形成的裂縫網(wǎng)絡(luò)體系是大型坳陷淡水湖致密油盆地形成致密油地質(zhì)“甜點(diǎn)”的基本地質(zhì)條件。

(2) 研究區(qū)長(zhǎng)7段地質(zhì)“甜點(diǎn)”評(píng)價(jià)指標(biāo)中，有效烴源巖評(píng)價(jià)指標(biāo)TOC下限值為2%，源巖厚度下限值為10 m，排烴強(qiáng)度下限值為100×104t/km2，濁積扇和水下分流河道為有利儲(chǔ)集相，孔隙度有利區(qū)間為8%～12%，累計(jì)砂體厚度下限值為15 m，裂縫發(fā)育指數(shù)有利區(qū)間為0.50～0.75。

(3) 研究區(qū)長(zhǎng)7段共劃定長(zhǎng)官?gòu)R、富縣等9個(gè)致密油“甜點(diǎn)”目標(biāo)和定邊、吳起等4個(gè)有利區(qū)，“甜點(diǎn)”面積為2 220.43 km2。

圖3 長(zhǎng)7段致密油“甜點(diǎn)”目標(biāo)及分布