紅河油田長8致密油成藏機理及“甜點”模式

梁承春，劉小虎，林清申，楊 帆，吉園園

(中國石化華北油氣分公司，甘肅 慶陽 745000)

?

紅河油田長8致密油成藏機理及“甜點”模式

梁承春，劉小虎，林清申，楊 帆，吉園園

(中國石化華北油氣分公司，甘肅 慶陽 745000)

鄂爾多斯盆地西南部延長組長8油層組致密油成藏條件研究程度低，與盆地中部、北部同類油藏相比，勘探開發效果較差。為了分析其原因，通過對“生、儲、蓋、運、圈、保”等成藏條件的研究，結合盆地構造演化特征和油田開發動態分析認為，中期成熟油在生烴超壓驅動下，向下連續充注進入同期致密化的鄰近砂體，形成低豐度致密砂巖巖性油藏，油水基本不分異，晚白堊世以來的構造運動產生了多組斷裂，改造調整了原生油藏，原油在局部浮力驅動下沿高角度裂縫進行垂向、側向運移調整，直至上傾方向裂縫消失或閉合，聚集形成較高豐度次生油藏。建立了長8油層組7種次生油藏“甜點”模式，明確了盆緣構造區致密砂巖構造-巖性復合油藏的勘探和開發方向。

致密油；成藏機理；“甜點”模式；長8油層組；天環拗陷；鄂爾多斯盆地

0 引 言

鄂爾多斯盆地油氣資源豐富，近20 a來，油氣勘探開發已取得豐碩成果[1]。2001年隴東地區西X井首次在延長組長8油層組獲得高產油流，拉開了對長8致密油深度研究和勘探開發的序幕[2]。近幾年來，許多學者對致密油氣的成藏規律和成藏機理開展了大量的研究，闡述了沉積地質特征[3]、成藏機理與成藏期次[4-7]、致密油“六特性”等主控因素及“甜點”成藏模式[8-9]。截至目前，已在盆地長8油層組探明數億噸石油地質儲量。

紅河油田構造上位于鄂爾多斯盆地天環拗陷南端，工區面積約為2 515 km2，油氣資源量為3.2×108t，具有較好的勘探開發前景。2012至2014年，對該油田進行規模開發，開發效果未達到預期。此次重點研究了該區油藏地質、動態特征，闡明了成藏條件及主控因素，建立長8油層組次生油藏“甜點”模式，對于油田改善開發效果和進一步勘探具有重要的現實意義。

1 地質背景

紅河油田延長組沉積期，鄂爾多斯盆地整體呈現西南高、東北低的單斜陡坡構造，晚侏羅世至中白堊世，地層埋深增大，地溫迅速增高，主要生油巖長7段底部張家灘頁巖大規模生排烴。在構造運動作用下，晚白堊世地層抬升翹傾，形成現今的西傾單斜構造，地層傾角一般為1 °左右，局部發育微弱鼻狀構造。研究區發育北東—南西向、北西—南東向、近東西向、近南北向4組斷裂，前2組較常見，以高角度裂縫為主，最大主應力方向為61～103 °。主要含油層系為長8油層組，其沉積物源來自于鄂爾多斯盆地西南，沉積厚度為60～96 m，油層埋深約為2 190～2 280 m，其上緊鄰長7段底部張家灘頁巖，為主要生油巖，又是良好的蓋層。長8儲集層分長81和長82亞段，儲層平均孔隙度為10.7%，平均滲透率為0.4×10-3μm2。截至2014年，探明長8油層組含油面積為415.4 km2，石油地質儲量為1.725 4×108t。

2 油藏特征

2.1 位于原型盆地的西南緣，烴源巖品質低

盆地主力烴源巖為延長組長7段底部的張家灘頁巖，為最大湖泛期深湖—半深湖環境下沉積的暗色泥巖，分布面積廣，有效厚度一般為30～60 m，有機質母質類型為腐泥型—混合型(Ⅰ—Ⅱ型)，有機碳含量平均為12.9%，有機質成熟度為0.6%～0.8%，因此，長8油層組成藏模式主要為近源充注、上生下儲型。紅河油田處于原型盆地西南緣陡坡區，沉積相帶的差異造成烴源巖厚度總體較小(平均為12.9 m)、生烴強度低(150×104t/km2)、成藏動力不足，過剩壓力一般小于1 MPa[2]，儲量豐度及含油飽和度低。儲層含油飽和度一般為34.0%～50.0%，平均為43.8%(西峰油田為57.0%～62.0%)，統計414口水平井初始平均含水率為71.2%，大多數油井沒有無水采油期和低含水期。

2.2 富集高產區主要受構造、斷裂所控制

在高角度斷裂和裂縫的劈裂下，原生致密油藏基質孔隙中的石油會滲流到附近的縫網體系中，并在局部浮力驅動下沿縫網垂向、側向運移到高部位的有利儲集空間，直至上傾方向被不滲透的泥巖或無縫致密砂巖所遮擋形成次生構造-巖性復合油藏；從基質孔隙滲流出來的水在油水分異下被交換到裂縫連通的較低部位的儲集空間；遠離裂縫面的石油仍保留在基質孔隙中，保持原生巖性油藏特征。從已開發井區的砂體、斷裂、構造與高產井區分布疊合圖來看(圖1)，高產區一定受到斷裂、裂縫的控制，但不是所有裂縫區都是高產區。

圖1 研究區主要開發富集高產區分布

2.3 同一井區內油井含水差異大，地層水性質差異大

(1) 油藏無明顯的油水界面。長8油層組原生油藏儲層致密，孔隙度低，毛管阻力大，浮力作用十分微弱，層內油水無明顯分異。在斷裂或裂縫發育的次生油藏，一般構造高部位含油飽和度較高，較低部位含油飽和度低，但很難識別其油水界面，很難劃分有效油層邊界。

(2) 同一井區內富油區與高含水區共存。油藏內沒有統一的油水界面，井間含水差異主要受控于致密巖性和裂縫。致密基質儲層保留原生油藏低飽和度特性，含水較高，如該油田有66口水平井鉆遇基質型儲層，投產初期平均含水為90.2%，但油田初始含水低于30%的油井中有71%的井屬于鉆遇致密裂縫儲層高部位油井。

(3) 距離主源巖越遠，油井含水越高。研究區長81二亞段油層投產油井303口，初期平均含水為64.1%；長81三亞段油層投產油井49口，初期平均含水為77.0%；物性較好的長82一亞段油層投產油井62口，初期平均含水為83.6%，這說明物性不是決定長8油層組含油飽和度的關鍵因素。

(4) 同一井區地層水性質差異大。油田主斷裂縱向上延伸長，縱向溝通不同深度砂巖和泥巖，因不同層礦物離子的差異導致基質區和裂縫區油井產出水水性差異大，這在全油田是普遍現象，如HH36井區基質區油井產出水的氯離子含量一般大于25 000 mg/L，處于斷裂較發育區油井的氯離子含量在10 000 mg/L左右，且在生產過程中井筒及管網結垢現象較嚴重。

3 成藏機理及主控因素

前人研究認為隴東地區延長組成藏充注過程分為3期：早期低成熟小規模充注，中期成熟油大規模充注，晚期構造抬升調整成藏。筆者認為早、中期形成原生致密巖性油藏，晚期形成次生構造-巖性復合油藏。

3.1 石油垂向充注與原生油藏的形成

早白堊世末期，構造熱事件的發生使得烴源巖進入生烴、排烴高峰期，從長7段底部張家灘頁巖向下排烴至長8儲層，超壓驅動(源、儲壓力差)是主要充注動力，其次是擴散作用，在快速埋深過程中，儲層孔隙大幅度快速降低，毛管阻力增大。因此，在邊致密邊充注成藏過程中，在離油源較近的相對較大孔喉優先充注石油，較小孔喉水未排出，形成了致密深盆巖性油藏，“近源-優相-低勢”復合區是其地質“甜點”，上傾砂巖尖滅、上傾砂巖致密和微幅構造巖性油藏是其原生油藏的主要類型，但其儲層致密，儲量豐度低、含油飽和度低、油相滲透率低，一般無自然產能。

3.2 構造裂縫與次生油藏的形成

在印支期末期形成的以北西—南東向為主的主干斷裂平均長度為30 km，平均斷距為33 m。這些斷裂和裂縫早于主成藏期或者是同期形成，部分石油可沿斷裂垂向或側向運移。該組斷裂呈壓扭性，導流性相對較差，側向運移的距離有限；垂向上受斷距大小控制，當斷距不大于烴源巖厚度時，烴源巖作為蓋層封蓋性好，石油以向下運移為主，在主斷裂附近油井原油普遍呈現稀油特性證明了這一觀點。

現今的構造定型于喜馬拉雅期，新生代以來，由于印度板塊和歐亞板塊發生強烈的陸陸碰撞，在水平擠壓引張應力作用下，形成以北東—南西向為主的斷裂，平均長度為13 km，平均斷距為25 m，斷裂陡直，具有走滑性和張扭性，導流性較好，因而認為該組主斷裂開啟可能性較大。當致密儲層產生斷層或裂縫，其毛細管力變小，界面勢能降低，周邊油氣易進入斷裂系統，并沿裂縫網向有利高部位運移，當遇到上傾封閉條件時聚集成藏，從而形成次生構造-巖性復合油藏(圖2)。近幾年，長慶油田在盆地西緣的彭陽—演武地區發現了富集高產的構造油氣藏也證明了這一點。

圖2 裂縫性致密油藏富集模式

3.3 成藏條件及主控因素

研究區長8油層組既保存有原生巖性油藏，也發育次生構造-巖性復合油藏。該區致密油富集區的成藏條件仍然離不開常規油藏的“生、儲、蓋、運、圈、保”六大條件，只是表現形式與常規油藏相比有明顯的差異(表1)，有利高部位儲層縫網系統控制富集和高產的規模，是其“甜點”的主要模式。

表1 紅河油田延長組長8油層組成藏條件

4 長8油層組致密油次生油藏“甜點”模式

國內外學者認為高產“甜點”主要集中在油質好、壓力高和天然裂縫發育的有利構造部位。中國學者提出著眼于致密油“六特性”的匹配關系評價及8項非常規油氣富集“甜點”評價標準，認為除地質“甜點”及周圍油氣相對富集程度高外，其余大多數以分散狀不規律分布。研究區富集高產的地質“甜點”模式更多表現為次生構造-巖性復合油藏，結合礦場實際，建立該區7種次生油藏“甜點”模式(圖3)。

(1) 縫網溝通疊置砂上砂體富油型(圖3中a)。

圖3 研究區長8油層組次生油藏地質“甜點”模式

這類油藏是由于斷裂溝通上下疊置砂體，且上下砂體有一定的儲集規模，由于上砂體距離油源較近，優先充注，在油源不足情況下，下砂體往往充注很少，且在裂縫網的局部長期浮力作用，下砂體含油飽和度變得越來越低。如HH42井區HH51P4井鉆遇上砂體長81二亞段，初期日產油為9.4 t/d，含水為21.0%，鄰井HH42P4井鉆遇下砂體長82一亞段小層，初期含水高達95.2%(圖1中⑨井區)。

(2) 縫網溝通疊置砂上砂體致密下砂體富油型(圖3中b)。這類油藏同樣是斷裂上下溝通的上下疊置砂體，但上砂體因成巖作用致密化導致儲集性能極差、儲集規模小，而下砂體具有較好的儲集空間，在烴源巖生烴超壓動力下，石油沿斷裂輸送到相對較遠源的下砂體中成藏(圖1中⑤井區高部位)。

(3) 斷塊區縫網地壘富油型(圖3中c)。這類油藏發育于斷塊區，斷層具有明顯的斷距，其圈閉受構造和巖性雙重因素控制，富油區分布于縫網較發育的地壘區。由于構造運動產生明顯斷距的斷層及其伴生的裂縫網，在縫網的局部浮力驅動下，石油向有利高部位聚集富集，水向低部位聚集，形成上油下水的構造-巖性復合油藏。如HH36井區地壘區HH38P80和HH36P81井(圖1中井區)，彈性生產累計產油均大于7 500 t，而鄰近的地塹區幾口油井全部為高含水低產井。

(4)上傾方向砂巖尖滅且縫網消失或閉合型(圖3中d)。這類油藏是上傾方向砂巖尖滅巖性油藏被構造裂縫改造后形成的構造-巖性復合油藏。原生油藏地層傾角較小、孔滲性小，浮力作用微弱，但當砂體發育高角度裂縫后，裂縫網區域原油受到浮力驅動向上傾方向運移，當遇到縫網消失或者裂縫閉合情況下停止運移，形成低含水率富集高產區，這類油藏是研究區的主要“甜點”模式之一。如HH12井區HH12P31井初期日產油為23.1 t/d，含水為10.4%，累計采油已達16 915 t(圖1中③、⑨井區)。

(5) 上傾方向砂巖致密且縫網消失型(圖3中e)。這類油藏是原生巖性油藏被構造裂縫改造后形成的構造-巖性復合油藏，與圖3中d模式不同的是分布于油藏的中部，上傾方向為致密儲層但縫網不向上延伸，形成遮擋條件。縫網區原油受到浮力作用向上傾方向運移，形成局部富集高產區，這類油藏也是研究區的主要富集高產“甜點”模式之一。如HH12井區HH12P1井初期日產油為23.5 t/d，含水為18.9%，累計產油達到8 313 t，而其高、低部位油井均是低產井(圖1中②井區)。

(6) 縫網溝通錯位砂低位上砂體富油型(圖3中f)。這類油藏在縱向上發育2套或2套以上的砂體，鄰近但不疊合，原生成藏過程中均充注一定規模的原油，在構造運動產生高角度長裂縫條件下，溝通了上下錯位砂體，石油在縫網中依托浮力驅動向上運移，當構造低部位為上砂體時，往往上砂體富集高產。如HH73P84井鉆遇井區構造低部位長81二亞段，初期日產油為4.3 t/d，含水為61.0%，其高部位長81三亞段的HH73P85井初期含水達87.8%(圖1中⑦井區)。

(7) 縫網溝通錯位砂高位上砂體富油型(圖3中g)。這類油藏與圖3中f模式基本相同，但構造高部位為上砂體、低部位為下砂體，在低豐度區裂縫網溝通情況下，高部位上砂體富集高產，低部位往往為水層。如HH73P67井累計產油量達9 389 t時，含水不超過20.0%(圖1中⑥井區)。

5 結論與建議

(1) 紅河油田位于盆地邊緣，長7段烴源巖厚度薄、生烴強度小、排烴動力低，決定了該油區為低豐度油藏，總體含油飽和度低，油水關系復雜，儲層巖性、物性不是含油性的絕對控制因素，有別于盆地中部、中北部斜坡區高豐度致密低滲巖性油藏。

(2) 晚白堊世延長組地層抬升翹傾和新生代構造活動，使研究區發育多組斷裂和裂縫，改造了原生油藏，局部石油在浮力驅動下沿裂縫發生垂向、側向運移，在構造和儲層有利部位聚集形成次生油藏，這是盆緣構造帶的主要油藏類型。

(3) 盆緣構造帶油氣富集高產的主控因素是有利構造部位、優質儲集空間、有利縫網體系和有利遮擋條件，其合理配置形成了次生油藏，研究區已發現7種次生油藏“甜點”模式。

(4) 盆緣拗陷區低豐度致密砂巖油藏油氣富集“甜點”與有利勘探目標受眾多地質因素的控制和影響，除了著眼于致密油“六特性”及其“近源-優相-低勢”復合區匹配評價外，更要注重斷裂、裂縫的展布及性質研究，還應包括源斷全時空配置關系與油氣運聚控制作用關系等在內的“全含油系統”綜合評價研究。

[1] 王道富.鄂爾多斯盆地特低滲透油田開發[M].北京：石油工業出版社，2007：293-345.

[2] 楚美娟，李士祥，劉顯陽，等.鄂爾多斯盆地延長組長8油層組成藏機理及成藏模式[J].沉積學報，2013，31(4)：683-692.

[3] 楊華，陳紅德，付金華，等.鄂爾多斯盆地晚三疊世沉積地質與油藏分布規律[M].北京：科學出版社，2012：265-322.

[4] 席勝利，李文厚，李榮西.烴源巖生烴期次與油氣成藏——以鄂爾多斯盆地西緣馬家灘地區長7烴源巖為例[J].石油勘探與開發，2008，35(6)：657-663.

[5] 羅曉容，張劉平，楊華，等.鄂爾多斯盆地隴東地區長81段低滲油藏成藏過程[J].石油與天然氣地質，2010，31(6)：770-778.

[6] 郭彥如，劉俊榜，楊華，等.鄂爾多斯盆地延長組低滲致密巖性油藏成藏機理[J].石油勘探與開發，2012，39(4)：417-425.

[7] 楊偉偉，柳廣弟，劉顯陽，等.鄂爾多斯盆地隴東地區延長組低滲透砂巖油藏成藏機理與成藏模式[J].地學前緣，2013，20(2)：132-140.

[8] 楊智，等.致密油與頁巖油形成條件與“甜點區”評價[J].石油勘探與開發，2015，42(5)：555-565.

[9] 汪少勇，王社教，李登華，等.致密油地質風險分析方法與流程初探[J].特種油氣藏，2015，22(3)：1-7.

編輯 林樹龍

20160516；改回日期：20160915

國家科技重大專項“低豐度致密低滲油氣藏開發關鍵技術”(2016ZX05048)

梁承春(1973-)，男，高級工程師，1998年畢業于中國地質大學(北京)油藏工程專業，2007年畢業于長江大學石油與天然氣工程專業，獲碩士學位，現從事致密低滲油田開發地質及提高采收率技術研究工作，曾獲得中國石油化工集團公司科技進步二等獎1項。

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.06.006

TE121；TE122

A

1006-6535(2016)06-0026-05