松遼盆地齊家地區高臺子油層致密油形成的有利條件

劉志舟

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，大慶黑龍江163411）

松遼盆地齊家地區高臺子油層致密油形成的有利條件

劉志舟*

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，大慶黑龍江163411）

為認識松遼盆地齊家地區高臺子油層致密油形成有利地質條件，通過應用地化資料分析、烴源巖排烴期、蓋層識別和精細地質分析等方法，研究該區致密油的生油條件、源儲匹配關系、儲集層和蓋層的發育特征。明確齊家地區致密油形成不同于常規油主要表現在烴源巖、儲集層和源儲共生關系。高臺子油層致密油主要發育在烴源巖內部的三角洲前緣相帶，為源儲共生型。青山口組高成熟烴源巖有機質成熟度高，處于生油高峰期；有效烴源巖范圍廣，烴源巖排烴強度大，主要分布在齊家—古龍凹陷，為形成致密油藏提供豐厚資源基礎。齊家地區致密砂巖儲集層有單層厚度薄，隔夾層發育，縱向非均質性強，但橫向分布穩定，大面積展布的特點。儲集層砂巖孔隙類型、泥巖儲集空間類型多樣，物性整體較差但普遍含油。孔隙度一般在4%～12%，平均8.5%，滲透率一般在0.01～0.5mD，平均0.4mD。儲層物性控制了純油區的分布范圍，純油區內孔隙度普遍小于12%，滲透率多小于1mD。齊家地區致密油源儲共生，處于穩定而寬緩的構造背景下，蓋層發育，保存條件好，有利于致密油在斷裂不發育、蓋層發育的地質下成藏。建議以致密油成藏有利地質條件為突破口，逐步探索形成一套致密油勘探技術方法，加快生產運行節奏，推動松遼盆地致密油勘探開發進展。

致密油；高臺子油層；有利地質條件；烴源巖；蓋層

近年來，致密油藏的開發受到越來越多的重視。據統計，2010年，美國致密油產量突破3000×104t，美國境內生產井2362口，單井日產油12t。使美國持續24年的石油產量下降趨勢首次得以扭轉。預計2020年全美致密油產量將達到1.5×108t［1-2］，使美國的原油產量增加1/3，大大減少對外依存度，一定程度改變了世界格局。我國現已發現鄂爾多斯延長組、準噶爾盆地二疊系、四川盆地中下侏羅統、渤海灣沙河街組、松遼盆地青山口組等地均屬致密油儲層。前期勘探結果表明：鄂爾多斯三疊系長6—長7地質資源量（22.0～25.0）× 108t，337口預探井獲得工業油流，有利面積25×104km2；準噶爾盆地地質資源量（20.0～22.0）×108t，準東上二疊統平地泉組3口井獲工業油流，有利面積13×104km2，四川盆地侏羅系地質資源量（15.0～18.0）×108t，探明0.8× 108t，三級儲量合計1.6×108t［3-5］，可見我國的致密油資源豐富。筆者根據松遼盆地齊家地區高臺子油層致密油的勘探進展，綜合運用地化、精細地質分析、沉積埋藏史、層序地層學等研究方法，結合測井、地震及試油資料，闡述了致密油成藏的有利地質條件，并預測該區致密油的資源量，以期對本地區及類似區塊致密油的勘探與開發有一定借鑒意義。

1　地質及勘探概況

松遼盆地高臺子油層屬中生界下白堊統青二、三段地層，區域地層對比結果，青二、三段地層基本發育了5個二級沉積旋槥，因此將高臺子油層劃分為高零、高一、高二、高三、高四5個油層組。齊家地區主力油層集中在青二、三段中下部地層的高三和高四組油層。高三高四組油層地層厚度變化較大，高三組地層厚度50～80m，高四組的層厚度60～90m，地層厚度變化的總趨勢為西北薄、東南厚。齊家地區是指松遼盆地齊家—古龍凹陷二級構造帶北部的三級構造—齊家凹陷，該區主體為齊家北、齊家南2個向斜。油藏類型主要為凹陷內及斜坡的自生自儲型油藏，三角洲前緣砂體與烴源巖在橫向上形成尖滅或側變、縱向形成相互疊置的沉積組合關系，具有典型致密油藏特征。該地區面積相對較小，勘探程度較高，截至目前，針對高三、高四段致密儲層已提交石油預測儲量7994×104t。齊家地區高臺子油層致密油大面積連續分布在低滲透儲層中，儲層主要以微米—納米級孔喉體系聯通。石油發育在源內儲層，以短距離運移為主，缺乏明顯的圈閉界限，無明顯的油水邊界，油水分布主要受儲層物性，砂體平面展布控制。

2　致密油形成的地質條件

2.1烴源巖條件

據油源對比研究［6-8］，齊家地區下白堊統青山口組致密油生油條件相當優越，縱向上位于齊家凹陷青一段的生油中心，且青二、三段本身也具有一定的生油能力，因此油源十分豐富。青一段暗色泥巖在主要凹陷區內厚度一般在40～100m。其中齊家—古龍凹陷厚度一般大于60m，為松遼盆地最主要的生油層，青二、三段暗色泥巖在厚度上明顯大于青一段，在主要凹陷區內厚度一般大于150m。且從北向南逐漸增大，反映出北部受物源影響較大，齊家南地區厚度一般大于100m。整體來看，齊家地區的青山口組烴源巖有機質成熟度高，一段成熟度一般為0.9%～1.2%，處于生油高峰期；有效烴源巖范圍廣，烴源巖排烴強度大：青一段一般大于3×106t/km2，青二、三段一般大于1×106t/km2，生油強度大，具有形成致密油藏的豐厚資源基礎。

2.2儲集層條件

2.2.1沉積環境及分布特征

齊家地區高臺子油層屬高水位體系域沉積，受北部大型三角洲控制，內、外前緣砂體發育。高三下、高四上橫向較穩定，三角洲外前緣延伸遠、分布廣，砂地比適中介于30%～50%，是致密油探索重點層系。儲集層以三角洲前緣席狀砂、河口壩為主，砂體相對較薄，一般為0.8～2.0m，高三、高四砂體由北向南逐漸減薄以至尖滅，單砂層數由多變少，砂地比由高到低［9］。縱向區內高三組油層單砂層數一般在8～12層，單砂層厚度一般在1.0～3.2m，鉆遇砂巖總厚為8.8～46.8m，砂地比變化在10%～62%。高四組油層單砂層數一般為10～20層，單砂層厚度一般在0.8～3.0m，鉆遇砂巖總厚為0～72.6m，砂地比變化為0～55%。其中河道砂體單砂體厚為3.0～8.0m，寬度為200～500m；河口壩單砂體厚為2.0～5.0m，在高三發育；席狀砂單砂體厚為0.1～0.3m；淺湖砂壩單砂體厚為0.3～1.0m。砂體類型中分流河道、河口壩、席狀砂及濱淺湖砂壩一般發育“甜點”。

2.2.2儲集層巖石學特征及其含油性

根據儲層巖芯的薄片鑒定和掃描電鏡資料分析，高臺子油層儲層巖性以含泥粉砂巖為主，其次為含介形蟲粉砂巖和含鈣粉砂巖。熒光薄片顯示粉砂巖普遍含油，粉砂質泥巖砂質條帶含油，泥巖未見明顯的含油現象。其中碎屑顆粒占巖石體積的50%～90%，絕大多數儲集巖具顆粒支撐結構。石英占碎屑顆粒的20%～37%，平均29%，單晶石英占絕對優勢。長石占碎屑顆粒的4%～39%。泥質含量2%～12%，鈣質含量2%～18%，一般以方解石膠結物的形式存在于儲層中。高臺子油層粘土礦物以伊利石為主，含量65%～85%，其次為綠泥石，含量5%～25%，另外還有10%左右的蒙—伊混層，高嶺石含量一般低于5%、伊利石多呈薄板狀或葉片狀貼附于顆粒表面并充填于孔隙中。含油性評價：原油賦存在孔隙內，巖性對含油性控制明顯（圖1）。

2.2.3儲集空間類型

致密油儲層砂巖儲集空間以基質孔為主，泥巖以裂縫及基質微孔為主。巖芯觀察和分析結果表明，巖石裂縫與微裂縫不發育。雖然儲層物性差，但含油顯示普遍，儲集空間類型較多，根據儲層巖芯的鑄體薄片鑒定結果，齊家地區青山口組砂巖孔隙類型主要為粒間孔隙、溶孔、溶縫、介屑內孔、微裂縫，鏡下儲集空間大小：10～100μm，溶孔可達500μm。泥巖儲集空間類型主要為：構造縫、層間縫、微裂縫、溶縫、基質微孔，鏡下儲集空間大小：微縫多小于5μm，滲透率低。孔隙結構類型以小孔細喉型為主，喉道細小，造成滲透率低，流體難以流動，但次生孔隙發育帶具備良好的增產改造潛力。

2.2.4物性特征及其對致密油分布的控制

齊家地區高臺子油層屬超低滲透特低孔致密砂巖油層，整體較差，孔隙度一般在4%～12%，平均8.5%，小于12%的樣品占80%，滲透率一般在0.01～0.5mD，平均0.4mD，小于1mD的樣品占93%。并且巖芯觀察和分析結果表明，巖石裂縫與微裂縫不發育，因此油井普遍無自然產能，需經壓裂改造后才能獲得工業油流。通過儲量與物性平面分布圖疊合，可知儲層物性控制了純油區的范圍，純油區內孔隙度普遍小于12%，滲透率多小于1mD，典型致密油區。

由巖芯資料繪制儲層物性與含油性關系圖（圖2），總結油浸粉砂巖孔隙度一般大于10%，油斑粉砂巖一般大于8%，見含油顯示大于3%。孔隙度8%以下的儲層部分直井有少量油產出，大規模體積壓裂技術可提高產能，直井工業產能孔隙度已突破了6%的界限。

圖1　QP1井含油性綜合評價圖

圖2　齊家高臺子致密油區儲層物性與含油性交匯圖

2.3源儲共生關系

齊家地區的生油條件相當優越，縱向上位于齊家凹陷青一段的生油中心；青二、三段本身還具有一定的生油能力，油源十分豐富。北部、西部三角洲伸入到齊家—古龍地區，優越的源儲配置關系為高臺子油層源儲一體致密油成藏提供了有利條件［10］。據排烴史研究成果，本區生油巖經歷了嫩末、明末、古近紀末3次大量排烴期，這3次排烴期恰與3次構造運動相匹配，因此該區薩西鼻狀構造及凹間脊等高部位對油氣運移、聚集起一定的誘導作用。且高臺子致密油儲層普遍具有異常超壓，其形成主要源于儲層致密，保存條件較好，生成的油氣或者運移進來的油氣難以散失，導致地層壓力增大，使得儲集空間內的壓力難以釋放，從而形成異常高壓，使得油氣運聚動力充足，齊家地區致密砂巖油藏具超壓特征，有利于油氣運聚［11］。

2.4保存條件

松遼盆地中淺層發育多套含油氣組合，高臺子油層屬于中部含油氣組合，下白堊統嫩江組一、二段泥質巖分布廣泛，為區域性蓋層。青二、三段泥質巖在少數部分地區有缺失，雖沒有嫩一、二段分布廣，但蓋層遮擋形成多個構造，厚度大，也可視為區域性蓋層。青山口組沉積時期，在構造運動和古氣候條件的控制下，湖盆在總的湖退背景下有多次暫時的湖進過程。湖進的結果，在齊家—古龍大范圍地區高零—高二組沉積了一套較厚的泥質巖。其中，高二組泥巖樣品物性分析資料表明，泥巖孔隙度為1.6%～2.0%，平均為1.8%，滲透率為（0.02～0.16）×10-3μm2，平均為0.056×10-3μm2，這組泥質巖成為高三、高四組極具封蓋能力的蓋層，對高臺子油層石油的保存起到了至關重要的作用。

3　資源潛力

松遼盆地北部高臺子油層致密油儲層主要發育于長垣西部的齊家、古龍、龍虎泡等地區，成藏特征主要為凹陷內及斜坡的自生自儲型油藏。其中齊家地區截止目前針對高三、高四段致密儲層已提交石油預測儲量7994×104t。已提交的儲量區外工業有流井46口，低產油流井78口。首先在青山口一段鉆探了齊平1井，水平段進尺1408 m，測井解釋差油層5層896.8 m，考慮到儲層特征選取多段多簇大規模復合體積壓裂增產改造技術，充分利用不同工作液造縫特征，形成由主縫、支縫、微縫的網絡系統［12］，完成12段壓裂，試油獲得日產油10.2t的工業油流，證實了源巖內致密油資源的可動用。之后又部署杏91井、齊平2井都取得了較好的油氣顯示。齊家地區高三、高四油層組有利區面積為2093km2，孔隙度為10.3%，原油密度為0.853t/m3，含油飽和度為49%，體積系數為1.151，采用容積法計算高臺子油層致密油剩余資源潛力8.8×108t。

4　結論

（1）齊家南地區高臺子油層屬于高水位體系域沉積，受北部大型三角洲控制形成的低滲透致密砂巖儲集層，青山口組深湖泥巖為良好的烴源巖和區域蓋層，形成了烴源巖與儲集砂體在橫向上尖滅或側變、縱向疊置的沉積組合關系，具有優先捕獲油氣的位置優勢，有利于在穩定的構造背景下形成典型的源內致密油藏。

（2）研究區致密油區別于常規油典型的地質特征：大面積連續分布在低孔滲儲集層為致密油形成提供儲集空間；儲集層以微米—納米級孔喉連通體系為主；源儲共生，缺乏明顯的圈閉界限，石油以短距離運移為主。

（3）在沉積體系、沉積相帶、儲集層特征和烴源巖評價的研究基礎上，通過系統分析致密油的成藏條件，采用小面積容積法，認為齊家地區高臺子油層致密油的資源潛力為8.8×108t，是大慶高產穩產的資源接替領域。

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TE112.2

A

1004-5716（2016）06-0039-04

2015-05-19

2015-05-21

劉志舟（1982-），男（漢族），黑龍江哈爾濱人，工程師，現從事鉆井地質與開發技術工作。