王 卓，趙靖舟，孟選剛，趙世虎，沈振振，張 恒，高飛龍

1.西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，西安 710065；2.陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710065；3.長(zhǎng)慶油田 第一采油廠，陜西 延安 716000；4.延長(zhǎng)油田股份有限公司 七里村采油廠，陜西 延安 716000

致密油作為重要的非常規(guī)油氣資源，在我國(guó)分布廣泛，且分布層位眾多，以鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)6油層最為富集[1-2]。但目前學(xué)術(shù)界對(duì)致密油成藏主控因素及分布規(guī)律的研究較少，且多數(shù)集中于對(duì)儲(chǔ)層特征的研究，缺乏多因素的綜合分析判斷[3-13]。為了深入認(rèn)識(shí)致密油藏的成藏主控因素與分布規(guī)律，本文以中國(guó)大陸所發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)油田——七里村油田柴上塬區(qū)為例，在鉆井、錄井、電測(cè)井、巖心、試油及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)等資料的支撐下，結(jié)合室內(nèi)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)，全面分析構(gòu)造、烴源巖、儲(chǔ)層、蓋層、運(yùn)移條件對(duì)長(zhǎng)6致密油藏是否有一定的控制作用。此外，在分析運(yùn)移條件和蓋層條件時(shí)，為將其發(fā)育程度準(zhǔn)確量化，引入下伏砂地比和上覆泥地比概念。

1 地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地構(gòu)造上北接烏蘭格爾基巖凸起，南鄰渭北撓褶帶，東接晉西撓褶帶，西鄰賀蘭—六盤(pán)山?jīng)_斷帶，輪廓呈矩形，面積約25×104km2[14-18]。盆地周緣斷層、褶皺發(fā)育，而盆地內(nèi)部構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，地層平緩，一般傾角小于5°。盆地可劃分出伊盟隆起、渭北隆起、晉西撓褶帶、伊陜斜坡、天環(huán)坳陷及西緣沖斷構(gòu)造帶6個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元[14](圖1)。

研究區(qū)位于陜西省延長(zhǎng)縣境內(nèi)，屬于中國(guó)大陸所發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)油田——七里村油田的一部分。構(gòu)造上位于伊陜斜坡東南部，是盆地內(nèi)中生界含油富集區(qū)之一(圖1)[19-20]。該區(qū)塊規(guī)模產(chǎn)建始于2002年，資源面積37.77 km2，長(zhǎng)6油層地質(zhì)儲(chǔ)量1 480.23×104t。區(qū)內(nèi)長(zhǎng)6地層分布穩(wěn)定，呈現(xiàn)西傾單斜形態(tài)，地層傾角約0.38°，厚度約120 m，長(zhǎng)6油層組自上而下可劃分為長(zhǎng)61、長(zhǎng)62、長(zhǎng)63、長(zhǎng)64四個(gè)亞組，長(zhǎng)61可進(jìn)一步劃分為四個(gè)小層、長(zhǎng)62三個(gè)小層、長(zhǎng)63三個(gè)小層、長(zhǎng)64兩個(gè)小層。區(qū)內(nèi)目前共有各類(lèi)井868口，其中注水井16口，隨著油田開(kāi)發(fā)階段的轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步深化該區(qū)油藏富集規(guī)律和主控因素研究，對(duì)油田下步增儲(chǔ)上產(chǎn)具有重要指導(dǎo)作用。

圖1 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)位置

2 長(zhǎng)6油藏特征

2.1 原油物理特征

研究區(qū)內(nèi)48口井原油樣品的分析結(jié)果表明：區(qū)內(nèi)長(zhǎng)6原油具有“三低一少一高”(低密度、低黏度、低含硫、少含蠟、高凝固點(diǎn))的典型輕質(zhì)油特征，其原油密度平均為0.83 g/cm3；黏度(20 ℃)平均為4.22 mPa·s；平均含硫量0.04%；平均含蠟量11.95%；受含蠟量的影響，其凝固點(diǎn)最高17.50 ℃，最低5.50 ℃，平均凝固點(diǎn)為6.55 ℃(表1)。

表1 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)三疊系長(zhǎng)6原油物性統(tǒng)計(jì)

2.2 原油地化特征

通過(guò)對(duì)郭807等井的原油樣品族組分檢測(cè)分析，區(qū)內(nèi)原油總烴含量較高，最高可達(dá)84.34%，平均73.91%(烴類(lèi)中以飽和烴為主，平均含量63.84%，芳烴次之，平均含量10.07%)；非烴和瀝青質(zhì)含量較少，平均含量均在10%以下，飽芳比分布在4.96～17.07，平均6.30，表明長(zhǎng)6油層原油成熟度較高(表2)。

表2 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)三疊系長(zhǎng)6原油族組分含量

2.3 油藏類(lèi)型及其分布特征

2.3.1 油藏類(lèi)型

長(zhǎng)6沉積期為三角洲建設(shè)主要時(shí)期，沉積穩(wěn)定，砂體發(fā)育，但儲(chǔ)層物性差，非均質(zhì)性強(qiáng)。層內(nèi)發(fā)育的致密砂巖可形成自封閉體，再者儲(chǔ)集層四周發(fā)育的致密層或泥質(zhì)沉積、長(zhǎng)4+5湖侵期大量的泥質(zhì)沉積，均可對(duì)儲(chǔ)集體中的流體起到很好的遮擋和封蓋作用，構(gòu)成了長(zhǎng)6典型的巖性圈閉群。

另外，確定油藏類(lèi)型，需先明確其是否存在邊底水。根據(jù)區(qū)內(nèi)油藏剖面及各井產(chǎn)能分析確定：研究區(qū)長(zhǎng)6油層組內(nèi)有少量純水層分布，但水層與含油層之間存在隔夾層，并未處于同一套砂體(圖2)；同時(shí)，區(qū)內(nèi)各井投產(chǎn)后均不存在無(wú)水生產(chǎn)期，投產(chǎn)即見(jiàn)水，且各井含水率隨開(kāi)發(fā)的進(jìn)行趨于某一穩(wěn)定值。上述三點(diǎn)均可說(shuō)明研究區(qū)長(zhǎng)6油藏不發(fā)育邊底水。綜合確定研究區(qū)長(zhǎng)6油藏為典型的致密巖性油藏(圖2)。

2.3.2 油藏分布特征

圖2 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)叢12-2井—南22-2井連井油藏剖面

圖3 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)三疊系長(zhǎng)6各層砂厚及油層顯示厚度分布

圖4 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)三疊系長(zhǎng)和長(zhǎng)小層油層厚度

綜上所述，研究區(qū)內(nèi)長(zhǎng)6油藏在平面上大面積連續(xù)分布，而縱向上為富集程度不均的“準(zhǔn)連續(xù)”分布[21-22]。橫向上各小型油藏彼此鄰近，縱向上相互疊置，構(gòu)成了大面積分布的油藏群，各油藏之間相互鄰近，無(wú)明確界限。

3 長(zhǎng)6致密油成藏控制因素

由上述可知，研究區(qū)長(zhǎng)6油層在縱橫向上富集程度均存在較大差異。那么，造成長(zhǎng)6油藏富集程度差異的原因是什么？換言之，是什么因素控制著研究區(qū)長(zhǎng)6致密油藏的形成和分布？以下將從構(gòu)造、烴源巖、儲(chǔ)層、蓋層和輸導(dǎo)條件等方面分別加以分析。

3.1 構(gòu)造

圖5 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)長(zhǎng)頂面構(gòu)造與初產(chǎn)疊合圖

3.2 烴源巖

研究區(qū)位于現(xiàn)今盆地邊緣，大多研究認(rèn)為[3-5,23-24]該區(qū)域內(nèi)烴源巖發(fā)育較差，原油主要來(lái)源于距離較遠(yuǎn)的湖盆中心。本次研究發(fā)現(xiàn)，包括研究區(qū)在內(nèi)的整個(gè)七里村油田，均分布著長(zhǎng)7黑色頁(yè)巖(即張家灘頁(yè)巖)和暗色泥巖兩類(lèi)烴源巖，黑色泥頁(yè)巖平均厚度9.26 m，TOC含量平均為2.74%；暗色泥巖平均厚度28.95 m，TOC含量平均1.82%，二者均達(dá)到成熟階段，說(shuō)明研究區(qū)不乏有效烴源巖且品質(zhì)優(yōu)越。

一般來(lái)說(shuō)，烴源在生烴增壓過(guò)程中所產(chǎn)生剩余壓力的大小及生烴量的多少控制著油藏富集程度。在TOC等地化參數(shù)確定的前提下，其厚度越大，生烴量越大，產(chǎn)生的過(guò)剩壓力越大，原油的運(yùn)移充注動(dòng)力越強(qiáng)，便可更好地驅(qū)替地層水，越有利于原油富集成藏。反之，則會(huì)油層高含水，使得原油富集程度有限。通過(guò)對(duì)油田范圍內(nèi)70口探井烴源巖厚度與其試油及含油飽和度的相關(guān)關(guān)系分析得知：無(wú)論是黑色頁(yè)巖還是暗色泥巖，其厚度與試油均呈較好的正相關(guān)關(guān)系，而與含油飽和度相關(guān)性較差，后者可能與測(cè)井解釋的含油飽和度誤差較大有關(guān)(圖6)。從這樣的相關(guān)性可見(jiàn)，烴源巖是控制區(qū)內(nèi)長(zhǎng)6致密油富集的一個(gè)重要因素。

圖6 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)烴源巖厚度與試產(chǎn)和So交會(huì)圖

3.3 儲(chǔ)層

3.3.1 砂體發(fā)育程度

圖7 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)砂地比與初產(chǎn)和So交會(huì)圖

3.3.2 儲(chǔ)層物性

圖8 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)長(zhǎng)長(zhǎng)物性與初月產(chǎn)油和油層厚度交會(huì)圖

3.4 輸導(dǎo)體系

據(jù)前人研究[23-24]可知，鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組宏觀裂縫主要為侏羅紀(jì)末期和白堊紀(jì)末期—古近紀(jì)的構(gòu)造活動(dòng)形成，裂縫方向以東西向、北西—南東向、南北向和北東—南西向?yàn)橹?。而延長(zhǎng)組成藏時(shí)期為早白堊世末期，侏羅紀(jì)末期形成的宏觀裂縫有條件成為原油運(yùn)移的有效通道。本次研究在進(jìn)行巖心系統(tǒng)觀察時(shí)，在長(zhǎng)6層底部及長(zhǎng)7均發(fā)現(xiàn)大量的垂直縫，縫長(zhǎng)約45～200 cm，縫面平直。且可見(jiàn)油跡或可聞見(jiàn)濃重油味，這均為原油運(yùn)移痕跡的證明(圖9)。由此可以推斷，宏觀裂縫為區(qū)內(nèi)原油垂向運(yùn)移的重要通道。

圖9 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)巖心裂縫照片

另一方面，通過(guò)鏡下薄片觀察發(fā)現(xiàn)，張家灘頁(yè)巖及暗色泥巖中發(fā)育大量微裂縫，在單偏光下微裂縫中可觀測(cè)到黃褐色—深褐色油質(zhì)，熒光下呈現(xiàn)亮黃色或黃褐色，判斷為原油運(yùn)移過(guò)程中的殘余物質(zhì)，即在微裂縫內(nèi)存在原油運(yùn)移的痕跡(圖10)。綜上可知長(zhǎng)6和長(zhǎng)7中發(fā)育的宏觀裂縫和烴源巖中發(fā)育的微裂縫均為原油運(yùn)移通道。

圖10 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)烴源巖熒光照片

雖然微觀和宏觀裂縫可作為原油運(yùn)移的重要通道。但長(zhǎng)6層中上部裂縫發(fā)育程度有限，其對(duì)油藏富集的貢獻(xiàn)值也較小，遠(yuǎn)小于地層內(nèi)橫向連通、縱向疊置的滲透性砂層。因此，筆者在分析運(yùn)移通道對(duì)油藏分布的控制作用時(shí)，側(cè)重于后者。為了準(zhǔn)確表征其對(duì)區(qū)內(nèi)油藏的貢獻(xiàn)，此處引入下伏砂厚和下伏砂地比概念，下伏砂厚指儲(chǔ)集層至烴源巖頂部的滲透性砂體累計(jì)厚度，下伏砂地比指儲(chǔ)集層至烴源巖頂部的滲透性砂體累計(jì)厚度與該段地層總厚度的比值，兩者均可反映輸導(dǎo)條件的發(fā)育情況。

圖11 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)下伏砂地比與試油產(chǎn)量和So交會(huì)圖

3.5 直接蓋層

圖12 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)上覆泥地比與初月產(chǎn)量和So交會(huì)圖

通過(guò)上述分析，可初步斷定區(qū)內(nèi)長(zhǎng)6油藏的富集受烴源、儲(chǔ)層、輸導(dǎo)條件及蓋層條件四大因素共同控制，不同因素對(duì)于油藏的富集均有貢獻(xiàn)，不存在某單一因素的絕對(duì)控藏。再者結(jié)合各要素相關(guān)程度及權(quán)重占比，對(duì)研究區(qū)致密油藏控制作用由強(qiáng)到弱依次為烴源、輸導(dǎo)條件、儲(chǔ)層、直接蓋層。各成藏要素之間有怎樣的耦合關(guān)系更利于成藏，還需進(jìn)一步深入分析研究。

4 油藏富集規(guī)律

前文提及研究區(qū)長(zhǎng)6油藏主力烴源巖為本地長(zhǎng)7黑色泥頁(yè)巖，其次為暗色泥巖；構(gòu)造成因的宏觀裂縫、微裂縫及儲(chǔ)集層與烴源之間橫向連通、縱向疊置的滲透性砂體，為石油運(yùn)移的重要通道。原油不斷生成過(guò)程中形成的生烴超壓促使烴類(lèi)經(jīng)裂縫和垂向疊置、橫向連通的砂體垂直向上運(yùn)移，同時(shí)伴隨短距離橫向運(yùn)移至儲(chǔ)集層，長(zhǎng)6層內(nèi)發(fā)育的直接蓋層及長(zhǎng)4+5層發(fā)育的穩(wěn)定區(qū)域蓋層對(duì)原油繼續(xù)向上運(yùn)移起到了很好的遮擋作用，使得原油可在長(zhǎng)6儲(chǔ)集層內(nèi)聚集成藏(圖13)。

圖13 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)鄭058井—東探014井NW—SE向油藏剖面

綜上所述，研究區(qū)原油富集規(guī)律可根據(jù)烴源發(fā)育的好壞概括為：在烴源較差處，原油更多富集于砂體發(fā)育程度較好的下部地層，而在烴源較好處，原油的富集則更多受到輸導(dǎo)條件和蓋層條件的控制，砂體發(fā)育程度相當(dāng)?shù)那闆r下，兩者耦合關(guān)系較好處，便為原油富集區(qū)。

5 結(jié)論

(2)研究區(qū)油藏的分布和富集受烴源、儲(chǔ)層、輸導(dǎo)條件、運(yùn)移條件四大因素控制。不同因素對(duì)油藏分布和富集的貢獻(xiàn)不盡相同，貢獻(xiàn)值從大到小依次為烴源、輸導(dǎo)條件、儲(chǔ)層、直接蓋層。各單因素對(duì)油藏分布均無(wú)絕對(duì)的控制作用，各因素之間的相互耦合決定油藏的分布和富集情況。

(3)區(qū)內(nèi)本地?zé)N源生排烴過(guò)程中，原油經(jīng)裂縫和縱向疊置的滲透性砂體向上垂向運(yùn)移，當(dāng)遇到具一定封蓋能力遮擋層時(shí)聚集成藏。東部烴源較差區(qū)，原油主要富集于砂體發(fā)育較好的下部地層；而烴源較好的西部，砂體發(fā)育程度相當(dāng)，輸導(dǎo)條件和蓋層條件耦合越好，原油富集程度越高。