齊家南地區高臺子油層致密油成藏模式

袁 青，羅 群，李 楠，李 斌，高雄雄

(1.中國石油大學，北京 102249；2.延長石油股份有限公司，陜西 定邊 718600；3.神華地質勘查有限責任公司，北京 100022)

?

齊家南地區高臺子油層致密油成藏模式

袁 青1，羅 群1，李 楠2，李 斌3，高雄雄1

(1.中國石油大學，北京 102249；2.延長石油股份有限公司，陜西 定邊 718600；3.神華地質勘查有限責任公司，北京 100022)

近年來，大慶齊家南地區高臺子油層致密油顯示了較大的資源潛力，但其源儲關系不明，成藏模式不清，難以確定甜點，增加了勘探風險。為了弄清研究區的源儲關系及對應的成藏模式，利用鉆井、測井和實驗資料數據，結合沉積微相分析、油藏類型分析等綜合研究，總結出致密油源儲組合類型和成藏模式。結果表明，研究區發育4種類型的源儲組合成藏模式：三明治型源儲組合成藏模式、下源上儲復合型源儲組合成藏模式、上源下儲型源儲組合成藏模式和薄互層型成藏模式。該區致密油藏以三明治型源儲成藏模式和下源上儲型源儲成藏模式為主，油氣富集程度最高；薄互層類型的源儲組合不利于石油的富集。該認識在一定程度上指導了研究區的勘探開發工作。

致密油；高臺子油層；源儲組合；成藏模式；齊家南地區

0 引 言

大慶齊家南地區位于松遼盆地北部的齊家—古龍凹陷的北部。研究區整體上無構造圈閉，純油區集中在凹陷帶，向斜坡方向含水增加。油氣整體表現為縱向上低油高水，平面上不同位置油層發育層位不同，油藏具有典型的致密油特征。北部主要發育高四油層組，南部主要發育高三油層組，油層分布與構造無關。致密油源儲分布不清，成藏模式與富集規律不明，制約了該區目的層致密油勘探開發，需要對該區致密油源儲組合特征、成藏模式和富集規律進行深入研究和總結。

1 地質背景

齊家—古龍凹陷東鄰大慶長垣，西鄰龍虎泡大安階地，是松遼盆地的主要生烴凹陷，油源充足[1]，研究區主體處于齊家凹陷。前人研究認為[2-6]，齊家南地區構造上經歷了斷陷、坳陷以及反轉3個演化階段，縱向上表現為“下斷上凹”。齊家凹陷主要沉積和產油的地層為白堊系地層，早白堊系包含沙河子組、營城組、登婁庫組和泉頭組，晚白堊系包含青山口組、姚家組、嫩江組、四方臺組以及明水組[7-8]。其中，前三角洲分布區的姚家組薩爾圖和葡萄花油層、青山口組高臺子油層以致密油為主，烴源巖發育區的青山口組高臺子油層以頁巖油為主，泉頭組的扶余和楊大城子油層主要發育致密油[9]，齊家南高臺子油層為前三角洲致密油。

2 致密油地質特征

2.1 烴源巖條件

研究區主力烴源巖為青山口組一、二、三段和嫩江組一段烴源巖，濱淺湖相—深湖相是源巖的主要沉積環境[1，4，10-13]。其中，青一段源巖為優質烴源巖，以灰黑色泥巖、頁巖夾雜油頁巖為主，青二段和青三段源巖以灰黑色和深灰色泥巖為主，嫩一段源巖則以黑色泥頁巖為主。研究區青山口組烴源巖厚度為30～90 m[14]，高三和高四組地層厚度變化較大，為125～230 m。其中，高三組地層厚度為40～90 m，高四組地層厚度為80～140 m，總體厚度表現為南厚北薄、東厚西薄，厚薄之差最大為50～60 m；與西高東低、北高南低的古構造背景一致。該區高臺子地層為穩定沉降，不存在缺失，整個齊家—古龍凹陷均有發育，為大面積的連片沉積。

前人通過大量研究，認為青一段主要為極好烴源巖或者好烴源巖，青二、三段源巖總體比青一段源巖差[15]。對于青一段的高臺子油層，根據前人研究和該區族組分、碳數分布曲線和碳同位素等油源對比，其油源主要為青二、三段有機質。據目前實驗資料統計表示，高臺子四段源巖特征為：TOC主體為1.50%～2.40%，平均為1.78%；S1+S2主體為9.0～16.5 mg/g；氯仿瀝青“A”主體為0.10%～0.35%，平均為0.22%。高三段烴源巖特征為：TOC主體為1.00%～2.00%，平均為1.21%；S1+S2主體為5～9 mg/g；氯仿瀝青“A”主體為0.30%～0.40%，平均為0.21%。高臺子四段Ro為1.040%～1.200%，平均為1.104%；高臺子三段Ro為0.72%～1.03%，平均為0.94%。高臺子所有樣品Ro主體為0.60%～1.20%，平均為0.95%，最大值為1.85%；烴源巖總體處于生油高峰階段。

綜上分析，高四段烴源巖略優于高三段。該區烴源巖符合致密油烴源巖標準[16]，總體為Ⅲ類偏Ⅱ類烴源巖，個別為Ⅰ類烴源巖。

2.2 儲層特征

前人研究表明，高臺子地層分為高零、高一至高四共5段地層，主力油層為高三段和高四段地層，主要為三角洲前緣席狀砂、遠砂壩和河口壩沉積。研究區高三油層組砂體厚度主要分布為5～75 m[12]，高四油層組砂體厚度為65～103 m，小層厚度為6～19 m[17]。高三、高四地層以深灰色、灰色泥巖，粉砂巖和含泥含鈣粉砂巖為主，這些巖石組成砂泥巖薄互層地層。由于物源來自凹陷北部[18]，砂體由北到南逐漸變薄，直到尖滅。儲層巖石顆粒主要以細砂巖—粉砂巖為主，為泥質或方解石膠結[19]，平均粒度為0.01～0.15 mm，分選程度一般較好；由于砂巖儲層致密，顆粒接觸方式為點—線接觸。全區主要發育細砂巖，最高含量達到90%。位于北部的河道間和席狀砂發育大量粉砂巖，可達40%～60%，為致密油的有利區。

通過巖石薄片鑒定、常規壓汞毛管力實驗，綜合分析了研究區高臺子油層儲層孔隙度、滲透率的分布規律。齊家凹陷高臺子儲層在西部斜坡區和北部地區孔滲高，南部地區孔滲低?？傮w來說，高四組和高三組相對較好。研究區西部斜坡及北部區域孔隙度為15%～30%，為中—高孔；凹陷中部主體區孔隙度為1%～15%，為低孔—特低孔，屬致密砂巖發育區。滲透率的分布與孔隙度分布趨勢類似，西部斜坡區和北部局部地區滲透率相對較高，為10.00×10-3～300.00×10-3μm2，為低滲—中滲，中部凹陷區大部分地區滲透率為0.01×10-3～10.00×10-3μm2，主要為特低滲、超低滲，但主體凹陷中低幅度隆起區出現相對高值區，為有利潛力區。

2.3 源儲組合類型及分布特征

研究區源儲發育，空間匹配關系復雜，組合類型多。結合地質、測井和化驗等資料，經沉積微相、油藏類型及油源特征綜合研究，通過典型井的源儲縱向匹配關系分析，將研究區致密油源儲組合總結為：上源下儲、下源上儲、三明治和薄互層4種類型，其中薄互層型油層較薄。通過分析該區錄井、測井和試油成果，對61口單井源儲組合進行統計，不同類型源儲組合的油層厚度分別是：三明治型為3.0～8.0 m，下源上儲型為3.0～6.0 m，上源下儲型為3.0～5.5 m，薄互層型為1.0～2.5 m。從厚度上看，三明治型油層最厚，其次是下源上儲型和上源下儲型，薄互層型油層最薄。

薄互層源儲組合類型由于源巖薄、儲層薄，導致其油氣產生和油氣富集能力較弱，最終油氣聚集較少，因此，暫不研究其分布范圍。研究區其他源儲組合類型分布情況如下：龍虎泡階地儲層橫向連續性相對好，主要發育下源上儲復合型源儲組合；凹陷區主要發育三明治型源儲組合，如齊平1井區；而下源上儲型源儲組合發育于齊家南凹陷南部地區。從西到東，致密油油藏逐漸向常規油藏過渡，發育三明治型、下源上儲型和上源下儲型，在少數砂體疊置的斜坡中高部位區發育薄互層；凹陷部位的致密油藏多為純油層，發育多種源儲類型，以三明治型為主。

3 成藏模式

目前，普遍認為致密油成藏動力主要為源儲壓差，其次是毛細管力以及浮力。由于凹陷中心生、排烴強度大，周圍源儲壓差大，有利于石油向源巖周邊緊鄰的致密儲層充注、運移和成藏；在從烴源巖向致密儲層的充注過程中，毛細管力為動力，有利于成熟石油從烴源巖的微孔縫向致密儲層的相對大的孔縫系統運移。

由于不同類型源儲空間位置的差異，致密油的充注機制與充注效應有很大的差異。對于下源上儲組合，浮力可作為成藏動力，利于致密油成藏。而上源下儲組合，浮力將成為阻力，致密油要成藏，需要克服浮力，因此，該組合致密油成藏相對困難。研究區高臺子油藏的烴源巖為青山口組二、三段，在其3次成藏期(嫩江組末期、白堊紀末期和老第三紀末期)，青二、三段生排出的成熟石油向其緊鄰的致密砂體(即高臺子油層的儲層)直接充注而就近成藏，形成現今的高三、高四致密油藏，其成藏方式主要表現為上源下儲、下源上儲、三明治和薄互層等多種成藏形式(圖1、表1)。

(1) 下源上儲型源儲組合成藏模式主要發育于龍虎泡階地。油藏集中在高三組上部、高四組上部，儲層為席狀砂，特征為下部泥巖生烴，在源儲壓差和浮力為動力的作用下，油氣向上運移就近充注。

圖1 齊家南高臺子油層龍121—龍22—龍291井剖面典型致密油運聚成藏模式

(2) 薄互型和上源下儲型源儲組合成藏模式發育于齊家南凹陷北部地區，主要為巖性油藏。北部集中在高四、高三上部，儲層為水下分流河道、河口壩，由于水下河流分道的頻繁改道，形成砂泥巖交互的地層序列，形成了薄互型油藏；部分儲層上覆厚度較大的泥層，形成上源下儲型油藏。由于湖盆的不斷進積，砂體向盆地中心進積，烴源巖厚度增加，排烴量增加，南部油藏集中在高三組，儲層為河口壩、前緣席狀砂，為下源上儲型油藏，如龍121井高三油藏。

(3) 三明治型源儲組合成藏模式主要發育于齊家南凹陷南部接近湖盆中心區，如齊平1井區。由于接近湖盆中心，埋藏更深，以泥巖為主，夾雜砂巖層，儲層主要為高三組濁積砂及三角洲前緣席狀砂。排烴期砂巖被上下泥巖產生的油氣直接充注，形成油藏，成藏類型為三明治型源儲組合成藏模式，如杏41井高三油藏。

綜上所述，總結出研究區4種類型的源儲組合及其成藏富集特征。4種成藏模式富集石油的能力依次為三明治型、下源上儲型、上源下儲型、薄互層型。

4 結 論

(1) 高臺子油層烴源巖按致密油烴源巖分類，總體為Ⅲ類偏Ⅱ類烴源巖；儲層在西部斜坡區和北部地區孔滲相對較高，為中孔低滲儲層；凹陷區為低孔滲—超低孔滲儲層。

(2) 高臺子油層致密油源儲緊密接觸，形成多種源儲疊置關系，分別為：三明治型、下源上儲型、上源下儲型和薄互層型4種源儲組合類型。受源儲組合類型和油氣運移特征控制，致密油主要分布在凹陷中心及其兩側斜坡區，龍虎泡階地和凹陷南部為下源上儲型源儲組合成藏模式，凹陷北部為上源下儲型和薄互型源儲組合成藏模式，凹陷南部接近湖盆中心區為三明治型源儲組合成藏模式。

(3) 高臺子致密油油層中三明治型、下源上儲型油氣富集程度最高，薄互層型不利于致密油的富集；富集能力從三明治型、下源上儲型、上源下儲型至薄互層型依次減弱。

[1] 楊萬里.松遼陸相盆地石油地質[M].北京：石油工業出版社，1985：45-60.

[2] 付曉飛，王朋巖，呂延防，等.松遼盆地西部斜坡構造特征及對油氣成藏的控制[J].地質科學，2007，42(2)：209-222.

[3] 殷進垠，劉和甫，遲海江.松遼盆地徐家圍子斷陷構造演化[J].石油學報，2002，23(2)：26-29.

[4] 高瑞祺，蔡希源，等.松遼盆地油氣田形成條件與分布規律研究[M].北京：石油工業出版社，1997：20-45.

[5] 胡望水，呂炳全，張文軍，等.松遼盆地構造演化及成盆動力學探討[J].地質科學，2005，40(1)：16-31.

[6] 遲元林，蒙啟安，楊玉峰.松遼盆地巖性油藏形成背景與成藏條件分析[J].大慶石油地質與開發，2004，23(5)：10-15，121.

[7] 楊玉芳，鐘建華，王海僑，等.松遼盆地青山口組震積巖特征及油氣地質意義[J].西南石油大學學報(自然科學版)，2010，32(3)：41-50.

[8] 林春明，馮志強，張順，等.松遼盆地北部白堊紀超層序特征[J].古地理學報，2007，9(6)：619-634.

[9] 鄒才能，陶士振，白斌，等.論非常規油氣與常規油氣的區別和聯系[J].中國石油勘探，2015，20(1)：1-16.

[10] 侯啟軍，馮志強，馮子輝，等.松遼盆地陸相石油地質學[M].北京：石油工業出版社，2009：621-643.

[11] 施立志，吳河勇，林鐵鋒，等.松遼盆地大慶長垣及其以西地區扶楊油層油氣運移特征[J].石油學報，2007，28(6)：173-187.

[12] 施立志，王卓卓，張永生.松遼盆地齊家地區高臺子油層致密油分布及地質特征[J].天然氣地球科學，2014，25(12)：1943-1950.

[13] 大慶石油地質志編寫組.中國石油地質志(卷二)[M].北京：石油工業出版社，1993：771-785.

[14] 鄒才能，朱如凱，吳松濤.常規與非常規油氣富集類型、特征、機理及展望——以中國致密油和致密氣為例[J].石油學報，2012，33(2)：173-187.

[15] 薛海濤，田善思，盧雙舫，等.頁巖油資源定量評價中關鍵參數的選取與校正——以松遼盆地北部青山口組為例[J].礦物巖石地球化學通報，2015，34(1)：70-78.

[16] 趙政璋，杜金虎，鄒才能，等.致密油氣[M].北京：石油工業出版社，2012：5-10.

[17] 靳博文.大慶油田齊家—古龍凹陷典型儲層地質特征研究[D].杭州：浙江大學，2011.

[18] 鄒才能，賈承造，趙文智，等.松遼盆地南部巖性-地層油氣藏成藏動力和分布規律[J].石油勘探與開發，2005，32(4)：125-130.

[19] 曾洪流，朱筱敏，朱如凱，等.砂巖成巖相地震預測——以松遼盆地齊家凹陷青山口組為例[J].石油勘探與開發，2013，40(3)：266-274.

編輯 黃華彪

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.01.012

20150914；改回日期：20151125

國家自然科學基金“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)和國家“973”項目“陸相致密油甜點成因機制及精細表征”(2015CB250901)聯合資助

袁青(1986-)，女，2009年畢業于中國石油大學(北京)勘查技術與工程專業，現為該校地質工程專業在讀碩士研究生，主要從事致密油評價研究。

TE121.1

A

1006-6535(2016)01-0054-04