古龍南凹陷葡萄花油層致密油成藏機理研究

劉福義

(神華地質勘察有限責任公司，北京 100022)

古龍南凹陷葡萄花油層致密油成藏機理研究

劉福義

(神華地質勘察有限責任公司，北京 100022)

古龍南凹陷葡萄花油層油水關系復雜，由凹陷中心向四周表現為致密油藏-油水過渡帶-常規油藏的特點。通過沉積微相、儲層微觀孔隙特征、成巖作用、恒速壓汞實驗、相滲實驗研究可知，凹陷中心區以三角州前緣席狀砂為主，北部和西部物源交互沉積，形成了條帶狀或透鏡狀砂體。砂體泥質含量較高，成巖作用較強，儲層巖石親油。凹陷內儲層喉道半徑大于構造高部位區儲層喉道半徑，且分選性較差；凹陷區儲層孔隙半徑小于高部位區儲層孔隙半徑，且分選性較好。凹陷區儲油空間以喉道為主，凹陷區內儲層孔隙、喉道數量較少，孔喉半徑比相對較小，孔隙連通性較差；構造高部位區儲油空間以孔隙為主，儲層孔隙、喉道數量較多，孔喉半徑比較大，孔隙連通性較好；石油成藏動力以喉道毛管力與下伏地層生烴壓力為主。

松遼盆地；葡萄花油層；致密油;向斜成藏;恒速壓汞;毛管力;相滲曲線

經勘探研究，古龍南凹陷葡萄花油層孔隙度小于10%，滲透率小于1×10-3μm2，具有油下水上的倒置型油水接觸關系，為典型的致密油層[1-4]。自從致密油發現以來，其油氣藏聚集機理一直是國內外學者研究的焦點，并提出多種聚集機理來解釋其聚集特征[1, 5-9]。近年來，一些學者從動力學分析角度研究了向斜區致密油藏的動力來源，提出了滯留效應及毛細管力原理[7]。這種觀點認為油氣在向斜區低-超低滲透儲層中運移時，氣、水以單個或幾個分子結合的狀態運移，能夠自由通過喉道，而油珠的最小直徑一般要大于喉道直徑，必須通過變形才能通過，導致氣、水優先運移，而油珠運移滯留，聚集成藏[7]，但沒有指出空間上孔隙、喉道變化規律及其原因，且有關油、氣、水運移形態缺乏充足的證據。該觀點也提出了毛管力的變化導致油水分異[7]，但缺乏具體的過程分析，尤其是空間上孔隙微觀特征變化與毛管力變化的關系，還有待深入研究。本文將結合沉積微相研究、儲層微觀孔隙特征、成巖作用及恒速壓汞、相滲實驗研究結果，綜合分析致密油成藏機理，以期從根源上解決致密油成藏動力學長期爭論的問題[1, 10-12]。

1 沉積構造背景

古龍南凹陷區域構造位置位于松遼盆地中央坳陷區齊家-古龍凹陷南部，西北部跨入龍虎泡-大安階地。凹陷的主體為古龍向斜，其西部是月亮泡鼻狀構造、東部為新肇鼻狀構造，北部是葡西鼻狀構造，南部是大安鼻狀構造[13]。

松遼盆地自晚侏羅世以來經歷了早期斷陷、中期坳陷、晚期萎縮3個時期，中期坳陷期是盆地的全盛時期，在白堊系沉積了青山口組、姚家組、嫩江組地層，以砂泥巖互層為主，地層厚度空間上由西向東、由北向南呈增厚的趨勢[13]。

古龍南凹陷葡萄花油層發育于白堊系姚家組一段，主要為淺水湖泊背景下的三角洲前緣沉積，受西部和北部物源沉積體系控制，以西部物源沉積體系為主。沉積微相類型有水下分流河道、水下分流間灣、水下決口扇、河口壩和席狀砂。多方向展布、錯疊分布的水下分流河道和前緣席狀砂是主要的儲層砂體類型[14]。由于物源方向不同，且水動力強度頻繁變化，導致沉積物向湖盆內推進距離差異性波動，其砂體的形狀呈現出條帶狀或透鏡狀，凹陷中心顆粒較細，泥質含量較高。

2 巖石學特征及儲層物性

古龍南凹陷葡萄花油層以巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主，巖石粒度較細，以粉砂、細砂為主，填隙物以黏土礦物和碳酸鹽礦物為主。黏土礦物以雜基的形式填充在儲層巖石顆粒之間，以綠泥石、伊利石為主，空間上不等比例發育高嶺石及伊蒙混層，蒙脫石含量極低[15-18]。

巖心分析資料表明，古龍南凹陷鼻狀構造區孔隙度較高，為中-高孔，孔隙度15%～30%，凹陷中心區為低孔-特低孔，孔隙度2%～10%；凹陷中心鼻狀構造區滲透率(10～85)×10-3μm2，為低滲，凹陷中心區滲透率(0.01～10)×10-3μm2，為特低滲-超低滲。凹陷中心與鼻狀構造之間的斜坡區孔、滲介于二者之間。從凹陷中心向四周構造高部位地區孔滲具有環帶狀增加的趨勢。

3 恒速壓汞實驗分析與孔喉分布特征

選擇古龍南凹陷中心英79井及凹陷周緣構造高部位區古651井進行了恒速壓汞實驗，以分析其孔隙、喉道的空間分布及關系。

英79井氣測孔隙度為6.2%，氣測滲透率為0.03×10-3μm2，為特低孔、超低滲。其單位體積喉道個數178個/cm3，喉道半徑加權平均值3.14 μm，局部集中，整體分散。古651井氣測孔隙度為13.6%，氣測滲透率為0.75 ×10-3μm2，為低孔、超低滲。古651井單位體積喉道個數6229個/cm3，喉道半徑加權平均值0.85 μm，分布較集中。英79井喉道個數較古651井少，且喉道分選差，喉道半徑整體較大。

英79井單位體積孔隙個數178個/cm3，孔隙半徑加權平均值118.84 μm，整體集中，呈正態分布(圖1)；古651井單位體積孔隙個數6 229個/cm3，孔隙半徑加權平均值124.63 μm，整體集中，呈半正態分布(圖2)。英79井孔隙個數較古651井少得多，且較分散。

英79井單位體積巖樣孔喉半徑比個數159個/cm3，孔喉半徑比加權平均值303.3 μm，分布分散(圖3)；古651井單位體積巖樣孔喉半徑比個數3411個/cm3，孔喉半徑比加權平均值234.45 μm，分布集中，呈正態分布(圖4)。英79井巖樣孔喉半徑比個數比古651井少得多，且孔喉半徑比值分散。

由孔隙、喉道毛管壓力曲線看出(圖5，圖6，圖7，圖8)，英79井總毛管力曲線平緩段較短，歪度較小，而古651井總毛管力曲線平緩段較長，歪度較大。說明英79井有效滲透孔隙喉道較少，且分選較好，而古651有效孔隙、喉道較多，分選較差。英97井排驅壓力及飽和度中值壓力明顯大于古651井，英97井初始進汞孔喉半徑明顯小于古651井，英97井進汞飽和度比古651井進汞飽和度小得多，說明其采收率較低。英97井孔隙毛管力曲線為直線，說明孔隙幾乎不連通，其滲透性主要取決于喉道；而古651井孔隙、喉道曲線變化較一致，其滲透性由孔隙和喉道共同控制。

圖1 英79井孔隙半徑分布

圖2 古651井孔隙半徑分布

圖3 英79井孔喉半徑比分布

圖4 古651井孔喉半徑比分布

圖5 英79井孔隙喉道毛管壓力曲線

圖6 古651井孔隙喉道毛管壓力曲線

圖7 英79井孔隙喉道毛管壓力與喉道半徑關系

圖8 古651井孔隙喉道毛管壓力與喉道半徑關系

由以上分析可知，凹陷中心區儲層喉道半徑較構造高部位區大，且分選性較好，構造高部位區儲層喉道半徑較小，且分選性差；凹陷區內儲層孔隙、喉道數量較少，而構造高部位區儲層孔隙、喉道數為凹陷區的500倍；凹陷中心區儲層孔隙半徑比構造高部位區儲層孔隙半徑小，且分選性較好；凹陷中心儲層孔喉半徑比分散，其值呈兩極分布，構造高部位區儲層孔喉半徑比較集中，呈正態分布；凹陷中心區儲層孔隙不連通，主要存儲空間為喉道，而構造高部位區儲層孔隙連通，主要存儲空間為孔隙。

4 相滲分析

以凹陷中心內英79井和構造高部位區古651井葡萄花油層相滲實驗為例，說明其相滲特點(圖9，圖10)。

圖9 英79井油水兩項相滲曲線

圖10 古651井油水兩項相滲曲線

英79井束縛水飽和度(krw)為24.4%，殘余油飽和度(kro)為44.7%，等滲點含水飽和度為43%，兩相共滲范圍較小，為30.9%，巖石親油，孔隙小，連通性差；油相滲透率下降較快，殘余油飽和度98%，束縛水飽和度53%(圖9)。古651井束縛水飽和度23.4%，殘余油飽和度51.1%，等滲點含水飽和度為38%，兩相共滲范圍較小，為25.5%。巖石親油，孔隙小，連通性差；油相滲透率下降較快，殘余油飽和度96%， 束縛水飽和度58%。

由相滲曲線可以推斷，古龍南凹陷葡萄花油層儲層巖石親油，凹陷區儲層巖石的親油性明顯強于構造高部位地區。儲層巖石的親油性與其成巖作用、綠泥石和伊利石等黏土含量較高等因素密切相關[17-22]。

5 油層油水分布特征與向斜成藏機制

古龍南葡萄花油層油水分布規律為：英臺鼻狀構造為水層，三肇鼻狀構造及新站鼻狀構造為油層，凹陷中心區為油層，凹陷中心到鼻狀構造的斜坡處為油水同層，靠近中心位置斜坡多為下油上水，靠近鼻狀構造位置斜坡為下水上油。總體上，從凹陷中心到構造高部位區呈環形狀分布著滯留區、油水同層區及重力分異區，具備向斜內致密油分布的特點[23-25]。

古龍南凹陷葡萄花油層主要為三角洲前緣席狀砂沉積，泥質含量較高，經多期成巖作用后黏土礦物大多蝕變為伊利石和綠泥石，孔隙巖石壁親油。毛管力與下伏地層的排烴壓力為油氣運移的主要動力。凹陷中心儲層以喉道為主，受毛管力與排烴壓力雙重作用下油氣沿著喉道向上運移，并沿吼道聚集成藏。由于凹陷中心儲層孔隙較小，且為非連通孔隙，孔隙內不會因重力勢能作用儲水，所以在凹陷中心形成了較純的向斜型致密油藏；而構造高部位區孔隙較大，且為連通孔隙，孔隙內含水，而喉道半徑減小，毛管力加大，在毛管力及生烴壓力作用下油氣向上運移，當遇到較連通的大孔隙時，孔隙內的水由于重力勢能作用與下部油氣產生分異，油氣向構造高部位區運移，水則向勢能較小的底部位區運移，形成了下水上油的常規構造油藏。而構造高部位與凹陷之間的斜坡區則介于兩者之間，下部為非連通孔隙或局部連通孔隙，不含水，上部為連通孔隙，含水。經毛管力與排烴壓力的雙重作用下，連通孔隙內的水與喉道內或局部連通孔隙內的油共同形成了油水同層(圖11)。

圖11 古龍南凹陷油水分布成因模式

6 結論

(1)古龍南凹陷葡萄花油層具有致密油藏的基本特點。

(2)古龍南淺水三角洲多物源沉積環境形成了三角洲前緣席狀砂巖透鏡體，泥質含量較高。

(3) 古龍南凹陷葡萄花儲層表面綠泥石等親油礦物含量較高，儲層巖石親油。

(4)古龍南凹陷葡萄花油層孔隙、喉道的分布不均，凹陷內油氣儲層以喉道為主，構造高部位區以連通孔隙為主，斜坡區為過渡區，以喉道與局部連通孔隙為主。

(5)由于喉道、孔隙半徑及其連通性在凹陷區、斜坡區及構造高部位區的變化導致了滯留區、油水同層區及重力分異區的分布，其動力來源為毛管力、下伏地層的生烴壓力以及油水重力差產生的浮力。

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編輯：吳官生

1673-8217(2015)03-0016-05

2014-10-17

劉福義，高級工程師，碩士，1964年生，2005年畢業于太原理工大學采礦專業，現從事油田地質研究工作。

國家重大科技專項“云質巖致密油儲層微米-納米孔喉網絡體系及其流體耦合流動機理與流動下限”(41372145)。

TE122.2

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