三肇地區扶余油層致密油形成條件及分布規律

王松喜

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三肇地區扶余油層致密油形成條件及分布規律

王松喜

（大慶油田有限責任公司 海拉爾石油勘探開發指揮部，黑龍江 大慶 021000）

綜合利用地質、鉆井、測井及地球化學等方面資料，系統分析了松遼盆地三肇地區扶余油層致密油的形成條件和分布規律。結果表明，研究區具備形成致密油的4個有利條件：原油性質好，可流動性強，致密油形成條件優越；廣覆式大面積分布的優質烴源巖與致密儲層緊鄰，為致密油形成提供了充足的油源基礎；大面積廣泛分布的致密儲層為致密油藏形成提供了有效儲集空間；地層超壓與油源斷層有機匹配，為致密油向下運移提供了充足的動力。最后指出，三肇地區扶余油層致密油具有大面積（準）連續分布特征，含油非均質性極強，存在局部“甜點”富集區，河道砂體控制致密油局部“甜點”富集區。

松遼盆地；三肇地區；非常規油氣；致密油；形成條件；分布規律

致密油是富集于致密砂巖或碳酸鹽巖等儲集體中，未經過大規模和長距離運移所形成的油氣聚集[1?3]。致密油資源相當豐富，與頁巖氣并舉，是非常規油氣勘探領域的熱點[4?6]。目前，全球范圍已有諸多致密油成功勘探的案例，如北美地區Williston盆地、Maverick盆地和Fort Worth等盆地[7?9]。近年來，中國致密油勘探也取得顯著成效，在鄂爾多斯盆地、吐哈盆地、準噶爾盆地、四川盆地、塔里木盆地及松遼盆地均具備形成致密油規模儲量和有效開發的條件，已形成良好的勘探局面[10?12]。

然而，松遼盆地三肇地區扶余油層致密油的勘探程度與地質認識程度相對低，關于致密油形成條件及分布規律認識薄弱，制約了致密油領域的勘探與開發。因此，筆者綜合利用地質、鉆井、測井及地球化學等方面資料，對松遼盆地三肇地區扶余油層致密油形成條件進行了深入研究，進而分析了扶余油層致密油的分布規律，從而推進松遼盆地致密油的勘探與開發，爭取早日實現增儲上產。

1 地質背景

三肇凹陷是松遼盆地致密油富集地區之一，構造位置西鄰大慶長垣，東接朝陽溝階地，北連明水階地，面積約為5 575 km2，整體為一個二級負向構造單元,自下而上依次發育下白堊統的有火石嶺組、沙河子組、營城組、登婁庫組和泉頭組，以及上白堊統的青山口組、姚家組、嫩江組、四方臺組和明水組（見圖1）。其中，位于泉頭組四段的扶余油層是目前松遼盆地致密油勘探的重點目標[13]。扶余油層為典型的“上生下儲式”成藏組合，儲層為近北西?南東向展布,大面積錯疊連片的河流?三角洲砂體,其與上覆地層青山口組一段優質烴源巖緊鄰，近源接觸，源儲配置關系有利，從而為致密油形成提供了良好的地質條件。

圖1　松遼盆地三肇地區地層系統及區域位置

2 致密油形成條件

2.1 原油性質

原油的流體性是影響致密油儲層能否獲得工業油流的重要條件之一[14]。據原油性質分析可知，三肇凹陷扶余油層致密油原油性質較好。地面原油地層密度0.573~0.852 kg/m3，平均0.843 kg/m3，黏度2.64~12.19 mPa·s，平均6.57 mPa·s；初餾點14~198 ℃，平均125 ℃；凝固點26~48 ℃，平均24 ℃。其具有低密度、低黏度、中凝固點、不含硫、流動性強特征，為輕質原油。三肇凹陷扶余油層致密油的儲層物性孔隙度為11%，滲透率為0.283×10-3μm2。由核磁共振可動流體實驗分析測試可知，該段致密油可動流體飽和度平均為55.41%，表明致密油流體流動性較強，烴類流體在致密儲層中具有較好流動性，致密油原油性質好。

2.2 烴源巖性質

三肇凹陷位于中央凹陷區，生油條件極佳。研究表明，扶余油層的石油主要來自上覆的青一段泥質烴源巖，兩者在地層上為直接接觸關系。青山口組沉積期，三肇凹陷處于整體下降階段，凹陷發生了一次規模較大的湖侵事件，湖水面積較大，發育了一套面積較大的深湖相黑色泥巖和油頁巖為主的細粒沉積，是盆地的主力烴源巖。據巖心樣品的地球化學資料統計表明，青一段烴源巖有機碳（TOC）質量分數為0.16%~7.82%，平均3.13%，生烴潛量(1+2)為0.08~441 mg/g，平均29.35 mg/g，氯仿瀝青“A”質量分數為0.006%~1.752%，平均0.626%，有機質類型以Ⅰ-Ⅱ1型為主，鏡質體反射率（o）在0.47%~2.45%，平均1.08%。據中國陸相生油巖有機質豐度評價標準[15]，青一段烴源巖生油指標好，為盆地重要的優質烴源巖，該套烴源巖厚度較大，一般為50~80 m。有效烴源巖分布面積達3.8×104km2，占湖盆面積的70%，具有廣覆式大面積分布特征。廣覆式大面積分布的青一段優質烴源巖與扶余油層致密儲集層緊鄰接觸，源儲匹配關系優越，為致密油形成提供了充足的油源基礎。

2.3 致密儲層特征

非均質致密儲層大面積廣泛分布是形成致密油的基本保障[16?17]。三肇地區扶余油層致密砂巖儲層主要為粉砂巖、泥質粉砂巖，其次為含鈣粉砂巖及含介形蟲粉砂巖。儲層致密程度高，巖心實測孔隙度的主頻為4%~14%，平均為8.7%，孔隙度小于12%的樣品比例約為83%；巖心實測滲透率的主頻為（0.01~0.50）×10?3μm2，平均為0.4×10?3μm2，滲透率不足1×10?3μm2的樣品比例約為89%（見圖2）。

圖2　三肇地區扶余油層儲層物性頻率分布

三肇地區致密砂巖儲集空間多樣，包括粒間孔隙、粒內溶孔隙、晶間孔等。粒間孔隙由殘余粒間孔和溶蝕孔組成，孔徑多在5~100 μm，孤立狀居多（見圖3（a））；溶蝕孔隙主要發育在顆粒內部，被溶蝕的物質主要是長石和巖屑（見圖3（b））；網狀和發絲狀伊利石發育一定量納米級別微孔（見圖3（c）、（d）），這些納米級別的孔隙空間也是致密油氣富集的重要空間[18]。薄片鑒定與壓汞測試綜合分析表明，致密砂巖的物性、孔隙結構和孔隙形態直接密切關聯：當致密砂巖的滲透率小于1×10?3μm2時，最大喉道半徑平均小于2 μm，平均喉道半徑和主流喉道半徑均小于1 μm，分選系數小于0.4，孔隙形態主要呈星點狀、河線狀，孔隙連通較差；當致密砂巖的滲透率介于（1~10）×10?3μm2時，最大喉道半徑小于6 μm，平均喉道半徑和主流喉道半徑多數小于2 μm，分選系數在0.4左右，孔隙形態由枝狀向花斑狀過渡，孔隙連通較差?中等；當致密砂巖的滲透率大于10×10?3μm2時，最大喉道半徑平均大于10 μm，平均喉道半徑和主流喉道半徑均超過2 μm，分選系數平均為0.45，孔隙形態主要呈花斑狀，孔隙連通性較好（見表1）。

表1　三肇地區扶余油層儲層孔隙結構綜合統計

注：表中3組數據分別表示最小值、最大值、平均值。

宏觀上，三肇地區扶余油層為多物源控制下的淺水湖泊?三角洲沉積體系，主要以窄小分流河道為主，發育曲流河河道、三角洲水上分流河道、水下分流河道和決口扇等多種類型砂體（見圖4）。不同類型砂體特征不同，沉積規模存在較大差異。各類砂體單層厚度薄，橫向連續性差，一般為1~3 m，累計厚度較大，達20~70 m，致密儲層大面積、廣泛分布，有利面積達2.2×104km2，因此，大面積廣泛分布的致密儲層為致密油藏形成提供了有效儲集空間。

圖4　三肇地區扶余油層F12油層組沉積相平面圖

2.4 地層壓力特征

異常超壓是上生下儲式油氣成藏組合中油氣向下運移的主要驅動力[18?19]。青一段厚層泥巖（厚度20~120 m）在三肇地區全區分布，受欠壓實作用和生烴增壓作用控制，青一段泥巖普遍發育超壓，地層壓力由凹陷中心向其四周輻射降低。結合生排烴史研究可知，明水組末期的古超壓對青一段源巖油氣向下“倒灌”運移起關鍵作用[20]。利用Petromod軟件對研究區3８9口單井的超壓史恢復可知，青一段泥巖超壓始于明水組沉積末期，差值峰值可達18 MPa以上，主要分布在徐9井和升65井區；其次是芳21井和肇18井區，超壓值達到16 MPa（見圖5）；青一段源巖生成的油氣在上覆超壓驅動下，以T2油源斷層和泥巖微裂縫作為油氣運移的通道，大面積進入泉四段致密儲層中，從而形成致密砂巖油藏。因此，青一段源巖超壓與斷穿T2油源斷層有機匹配，為致密油向下運移提供了充足的動力。

圖5　青一段烴源巖排替壓力等值線

3 致密油分布規律

3.1 致密油分布特征

三肇地區扶余油層致密油具有大面積（準）連續分布，局部“甜點”富集特點，表現為連續含油特征。縱向上，無統一油水界面，受埋深、斷裂、物性多種條件影響，以上油下水為主。致密油具有近源富集的特點，主要分布在FⅠ、FⅡ和FⅢ油層組。不同油層組有所差異，FⅡ油層含油性最好，其次為FⅠ油層，而FⅢ油層含油性稍差。平面上，具有源區控油特征，主要分布在凹陷中心部位與凹陷南部周邊的斜坡、階地部位，含油面積較大，具有連片性，含油非均值性較強，存在局部“甜點”富集區，油藏無明顯邊界。由于中部和南部位于生烴凹陷中心，生油條件優越，同時儲集層砂體發育、地層壓力條件好，超壓較強，成藏條件較好。致密油藏分布仍然受構造控制，鼻狀隆起構造對油藏富集起到控制作用，整體以高部位及斜坡帶相對富集，向下油氣顯示減弱（見圖6）。

圖6　三肇凹陷致密油儲層與源巖配置關系

3.2 致密油“甜點”特征

三肇地區扶余油層的物源主要來自南部和北部，主要發育曲流河、三角洲平原和前緣3種沉積環境砂體類型，包括曲流河河道、水上分流河道、水下分流河道和決口扇等，河道窄小。圖7為三肇地區扶余油層巖心含油級別與沉積微相類型關系。通過對研究區儲集層的巖性、電性、物性、含油性的分析及圖7可知，曲流河砂體油氣顯示最好，工業油流和低產油流井累計達到40%，見油層井達到35%，見顯示井達到5%；其次是分流河道砂體，工業油流和低產油流井累計達到25%，見油層井達到24%，見顯示井達到1%；水下分流河道及決口扇砂體的油氣顯示程度較弱，見油氣顯示級別井以上的累計頻率不足7%。決口扇主要為粒度細、物性差的粉砂巖和泥質粉砂巖，難以構成有效儲層。

圖7　三肇地區扶余油層巖心含油級別與沉積微相類型關系

由此可見，三肇地區扶余油層有利砂體的展布控制著致密油的分布，曲流河河道和分流河道砂體邊界即為致密砂巖油分布的外邊界。根據前文分析，扶余油層分流河道砂體較為發育，平面上分支多，縱向上多層疊置，構造了大面積分布的有利儲集層。致密砂巖油分布的非均質性受控于單期分流河道砂體及多期（或多支）分流河道砂體間的接觸關系。因此，區分不同分流河道單砂體、揭示單砂體空間展布與差異、弄清單砂體空間組合樣式等是確定研究區致密砂巖油分布的關鍵因素。

4 結論

（1）三肇地區扶余油層烴源巖品質好、致密儲層大面積分布、源儲緊密接觸、地層超壓，致密油成藏條件優越，勘探前景良好。

（2）原油性質好，可流動性強，具備形成致密大面積分布的優越條件，青一段優質烴源巖廣覆式分布與致密儲層緊鄰，為致密油形成提供了充足的油源基礎。

（3）儲集層砂體類型多，分流河道、河口壩、席狀砂等砂體累計厚度大，分布范圍廣，為致密油聚集提供了空間；地層超壓與源儲斷層匹配關系為致密油向下運移提供了充足的動力。

（4）致密油具有近源富集的特點，縱向上主要分布在FⅠ和FⅡ油層組，含油性最好， FⅢ油層含油性稍差，具有大面積（準）連續分布，局部“甜點”富集區，含油非均質性極強，河道砂體控制致密油局部“甜點”富集區。平面上表現為源區控油特征，主要分布于凹陷中心部位與凹陷周邊斜坡、階地。

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(編輯 王戩麗）

Formation and Distribution Rule of Tight Oil in Fuyu Oil Layer of the Sanzhao Area

Wang Songxi

（）

Bases on the data of geology, drilling, logging and geochemistry, the formation conditions and distribution rules of tight oil reservoir in Fuyu oil layer of Sanzhap area were systematically analyzed. The results show that the study area has four advantages for tight oil accumulation. The crude oil is of good quality and strong fluidity, and the formation condition of the dense oil is superior. High quality hydrocarbon source rocks with wide coverage and large area distribution are close to the tight reservoirs, which provide sufficient oil source for the formation of tight oil reservoir. The compact reservoirs with wide area distribution provide effective reservoir space for the formation of compact oil reservoirs. The formation overpressure matches with the oil source fault, which provides sufficient power for the oil migration. At last, it is pointed out that the tight oil in Fuyu oil reservoir in Sanzhao area has the characteristics of large area (quasi) continuous distribution, strong oil heterogeneity. The channel sand body controls the local sweet area of the tight oil.

Songliao basin； Sanzhao area； Unconventional oil and gas； Tight oil； Formation condition； Distribution rule

TE122.2

A

10.3969/j.issn.1006?396X.2018.06.008

2018?03?09

2018?04?10

中國石油天然氣股份公司重大科技專項（2011E?1201）。

王松喜（1982?），男，工程師，從事油藏描述及精細地質方面的研究；E?mail：xhz14789@126.com。

1006396X（ 2018）06004607

http://journal.lnpu.edu.cn