遼河油田邊頂水超稠油油藏特征及其成因探討

才 業(yè)，樊佐春

（中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院）

遼河油田邊頂水超稠油油藏特征及其成因探討

才 業(yè)，樊佐春

（中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院）

遼河油田邊頂水超稠油油藏具有構(gòu)造平緩、巖石顆粒粗、物性好、成巖作用弱、非均質(zhì)性較弱、油水關(guān)系復(fù)雜的特征。通過對(duì)該類油藏的成因探討，認(rèn)為生物降解作用是形成邊頂水超稠油油藏的物質(zhì)基礎(chǔ)；水動(dòng)力和水洗作用使浮力對(duì)原油運(yùn)動(dòng)力的影響變得極小；氧化作用形成的“瀝青殼”阻止了地層水的下滲，有利于油藏的保存。

超稠油；油藏特征；生物降解作用；邊頂水油藏；遼河油田

邊頂水超稠油油藏是按油水關(guān)系和油品性質(zhì)劃分的油藏類型，它是一種四周和頂部都被水包圍而底部為油的特種油藏，整個(gè)油藏的形態(tài)呈饅頭狀。近年來，該類油藏在我國稠油油藏的研究中越來越多地被發(fā)現(xiàn)，如遼河油田D84塊、D239塊館陶組邊頂水超稠油油藏等日益受到人們的重視。但是目前國內(nèi)并沒有對(duì)該類油藏開展系統(tǒng)研究，筆者旨在研究邊頂水超稠油油藏的特征，并對(duì)其成因進(jìn)行探討，為今后該類油藏的開發(fā)提供有利的地質(zhì)基礎(chǔ)。

1 油藏特征

1.1 構(gòu)造特征

遼河油田邊頂水超稠油油藏地層平緩，構(gòu)造簡單。D84塊與D239塊均位于遼河盆地西斜坡帶構(gòu)造高部，盡管該區(qū)古近系斷裂較多，但在新近系地層沉積時(shí)基本不活動(dòng)，到館陶組沉積時(shí)期構(gòu)造活動(dòng)微弱，從目前已有資料來看，該區(qū)館陶組未發(fā)現(xiàn)斷層。D84塊與D239塊館陶組底面呈向南東傾斜的單斜構(gòu)造，地層傾角為2°～3°，地層厚度為150～210 m，與下伏的沙河街組地層呈角度不整合接觸。

1.2 儲(chǔ)層特征

遼河油田邊頂水超稠油油藏儲(chǔ)層巖性主要為粗碎屑的中砂巖、粗砂巖及含礫不等粒砂巖。D84塊、D239塊儲(chǔ)層粒度中值一般為0.3～0.7 mm；分選系數(shù)1.28～1.79，為中等—差類型；礫屑顆粒磨圓度多為次棱—次圓狀（圖1a），砂屑以中砂為主，少量為粗砂和細(xì)砂［1-2］。

1.2.1 儲(chǔ)層埋藏淺，成巖作用弱

D84塊、D239塊館陶組儲(chǔ)層埋藏深度為500～750 m，油層埋深為530～680 m，油藏埋藏較淺。儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)疏松，壓實(shí)作用和膠結(jié)作用均不明顯（圖1b），粒間原生孔隙保存良好，碎屑礦物無溶蝕和重結(jié)晶現(xiàn)象，黏土礦物組合為伊利石+高嶺石+綠泥石+蒙皂石組合，蒙皂石基本上還未向伊/蒙混層礦物轉(zhuǎn)化，尚處于早成巖作用階段A期。

圖1 巖心照片F(xiàn)ig.1 Core photos

1.2.2 儲(chǔ)層物性好

通過對(duì)D84塊館陶油層冷凍取心井127塊樣品的分析得出，平均孔隙度為36.3%，平均滲透率為5539 mD，平均泥質(zhì)含量為5.9%；對(duì)D239塊館陶油層63塊巖心分析得出：平均孔隙度為35.4%，平均滲透率為6073 mD，均屬于特高孔、特高滲儲(chǔ)層。

1.2.3 孔隙結(jié)構(gòu)較好，孔大喉寬

D84塊館陶油層平均孔隙半徑為107.5 μm，平均喉道寬為35.7 μm，平均孔喉半徑為 25.4 μm，均質(zhì)系數(shù)為0.2，屬于大孔中喉，孔隙結(jié)構(gòu)好。

1.2.4 儲(chǔ)層非均質(zhì)性較弱

根據(jù)D84塊、D239塊儲(chǔ)層非均質(zhì)性參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析（表1），綜合評(píng)價(jià)該區(qū)邊頂水超稠油油藏呈弱—中弱非均質(zhì)性。

表1 遼河油田邊頂水超稠油油藏非均質(zhì)性參數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table 1 Heterogeneity parameters of super heavy oil reservoir with top water and edge water in Liaohe Oilfield

1.3 流體特征

遼河油田邊頂水超稠油油藏原油屬于超稠油［3］，原油物性具有“一大、三高、一低”的特點(diǎn)，即地面脫氣原油密度大，黏度高、凝固點(diǎn)高、膠質(zhì)+瀝青質(zhì)含量高，含蠟低（表2）。雖然原油黏度很大，但其對(duì)溫度的敏感性特別強(qiáng)。通過黏度與溫度的敏感性實(shí)驗(yàn)可以看出（圖2），當(dāng)溫度升至60℃時(shí)，黏度降至 12000 mPa·s；當(dāng)溫度升至 100℃ 時(shí)，黏度降到1500 mPa·s以下。因此，遼河油田邊頂水超稠油油藏適合熱力開采［4］。

表2 遼河油田邊頂水超稠油油藏原油物性統(tǒng)計(jì)表Table 2 The physical properties of crude oil in super heavy oil reservoir with top water and edge water in Liaohe Oilfield

圖2 原油黏度與溫度關(guān)系圖Fig.2 Relationshipbetweencrudeoilviscosityandtemperature

1.4 油水分布規(guī)律

遼河油田邊頂水超稠油油藏油水關(guān)系復(fù)雜，無統(tǒng)一的油水界面。平面上，該類油藏受巖性控制，形態(tài)為不規(guī)則的圓形和橢圓形［5-6］，油層由中部向四周減薄，并直接與邊水接觸（圖3）；縱向上，油層頂面埋深淺，油層和頂水之間沒有純泥巖隔層，二者直接接觸，而且在館陶油層的少數(shù)井組發(fā)育底水，因此，整個(gè)油層在空間上呈饅頭狀（圖4）。

圖3 遼河油田D239塊館陶組油層平面分布圖Fig.3 Reservoir distribution of Guantao Formation in D239 district of Liaohe Oilfield

圖4 遼河油田邊頂水超稠油油藏剖面圖Fig.4 Reservoir profile of super heavy oil reservoir with top water and edge water in Liaohe Oilfield

2 油藏成因探討

遼河油田超稠油油藏形成于盆地的后期，在構(gòu)造抬升背景下通過生物降解、地層水洗和氧化等作用［7-8］，致使原油正構(gòu)烷烴消耗殆盡，而支鏈烷烴和含O，N，S等的環(huán)狀烴類大規(guī)模富集，其中生物降解作用是致使原油稠變最重要的因素［9］。

2.1 生物降解作用

D84塊、D239塊邊頂水超稠油油藏油源來自下伏的沙四段和沙三段，油源埋藏深，原油運(yùn)移至館陶組時(shí)組分已發(fā)生明顯改變。當(dāng)近地表補(bǔ)給水中富含氧、溫度低于65℃、原油中無H2S時(shí)，喜氧細(xì)菌開始代謝分解原油，使原油中的烴類（尤其是正構(gòu)烷烴）損失，抗生物降解能力強(qiáng)的膠質(zhì)瀝青含量增加，并使原油的比重增加，黏度升高［10］。通過分析圖5得出，D84塊、D239塊邊頂水超稠油油藏原油中的正構(gòu)烷烴已全部消失，老鮫烷、植烷已消失，規(guī)則甾烷大部分已消失，殘留部分以重排甾烷為主，五環(huán)三萜烷-25-降藿烷尚存，表明原油遭受了嚴(yán)重的生物降解［11］。

圖5 不同程度的生物降解對(duì)典型成熟原油的影響對(duì)比圖［11］Fig.5 Comparison diagram of effects of varying degreesbiodegradation on typical mature crude oil

2.2 水動(dòng)力作用和水洗作用

遼河盆地西斜坡帶地層?xùn)|傾，供水源頭一般為西部凸起帶的地層出露區(qū)，地層水總體上由西向東順層流動(dòng)，因此水壓力阻礙了工區(qū)原油順層向上（向西）運(yùn)移，同時(shí)使頂部原油在地層水流動(dòng)過程中發(fā)生水洗作用，致使原油黏度進(jìn)一步增大，凝固點(diǎn)進(jìn)一步下降。這種高密度、高黏度的超稠油在500～650 m的淺層范圍內(nèi)自我粘結(jié)、封閉，形成油藏的頂部封隔層。

2.3 氧化作用

遼河盆地內(nèi)源的氧化劑非常有限，而外源的氧化劑主要是隨大氣降水下滲所攜帶的微量氧氣。由于受構(gòu)造作用影響，地層抬升剝蝕，氧化劑隨著近地表的補(bǔ)給水下滲到油藏中，使近地表原油遭受氧化，進(jìn)一步增大了原油的密度和黏度，并在油水接觸面形成一層較致密的“瀝青殼”，阻止地層水下滲，封堵油藏。

總之，在原油運(yùn)移過程中，生物降解作用、水洗作用及氧化作用促使原油黏度增大、密度升高。當(dāng)原油密度與地層水密度相差很小甚至大于地層水密度時(shí)，加之構(gòu)造幅度較緩，浮力對(duì)原油產(chǎn)生的運(yùn)移動(dòng)力極小，致使無法克服巖層孔隙的毛管壓力，而氧化作用形成的“瀝青殼”更是阻止了地層水的下滲，從而形成自我封閉的油藏，由此形成了邊頂水超稠油油藏。

3 結(jié)論

（1）遼河油田邊頂水超稠油油藏儲(chǔ)層巖性以粗碎屑的中砂巖、粗砂巖及含礫不等粒砂巖為主，儲(chǔ)層埋藏淺，成巖作用弱，儲(chǔ)層物性好，非均質(zhì)性較弱，為特高孔、特高滲儲(chǔ)層。

（2）遼河油田邊頂水超稠油油藏原油物性具有“一大、三高、一低”的特點(diǎn)，沒有統(tǒng)一的油水界面，油水關(guān)系復(fù)雜。

（3）生物降解作用是形成邊頂水超稠油油藏的物質(zhì)基礎(chǔ)，是致使原油稠變最重要的因素，水動(dòng)力和水洗作用使浮力對(duì)原油運(yùn)動(dòng)力的影響變得極小，而氧化作用形成的“瀝青殼”更是阻止了地層水的下滲，從而形成自我封閉的邊頂水超稠油油藏。

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Characteristics and genesis of super heavy oil reservoir with top water and edge water in Liaohe Oilfield

CAI Ye，F(xiàn)AN Zuo-chun
（Research Institute of Exploration and Development， Liaohe Oilfield Company， PetroChina， Panjin 124010， China）

Super heavy oil reservoir with top water and edge water in Liaohe Oilfield is characterized by gentle structure,coarse rock particles,good physical properties,weak diagenesis,poor heterogeneity,no oil-water interface.The genesis ofthis special reservoir is discussed.The result shows that biodegradation is material basis,hydrodynamic force and water washing make the buoyancy affect crude oil movement little,and the “asphalt shell” formed by oxidation prevents the formation water infiltration,which is favorable for reservoir preservation.

superheavyoil； reservoircharacteristics；biodegradation； topwaterandedgewaterreservoir； LiaoheOilfield

TE345

A

2011-03-06；

2011-04-23

才業(yè)，1983年生，女，工程師，主要從事油田開發(fā)地質(zhì)研究工作。地址：（124010）遼寧省盤錦市興隆臺(tái)區(qū)石油大街95號(hào)遼河油田勘探開發(fā)研究院。 電話：（0427）7290475。 E-mail：cy_2003@126.com

1673-8926（2011）04-0129-04

王會(huì)玲）