鄂爾多斯盆地延長組烴源巖評價及油源對比分析

吳 琳 王 寧 吳春燕 隋筱銳 王 娟 周 武 劉慶海

1.陜西延長石油（集團）有限責任公司研究院 陜西西安 710065；

2.延長油田股份有限公司勘探開發(fā)技術研究中心 陜西西安 716000

鄂爾多斯盆地延長組為地層傾角小的西傾單斜，主要發(fā)育濱淺湖、三角洲沉積，主要為多旋回韻律發(fā)育的砂巖與泥巖組合。延長組由下至上發(fā)育5 段共計10 個油層組，湖盆在長10 油層組處于拗陷初期沉積階段，長9- 長8 油層組處于拗陷發(fā)展沉積階段，長7- 長4+5 油層組處于深陷擴張期沉積階段，長3- 長2 油層組處于抬升收縮早期沉積階段，長1 油層組處于抬升收縮晚期沉積階段。

1 烴源巖發(fā)育的控制因素分析

板塊運動史決定了烴源巖發(fā)育的時間，烴源巖只發(fā)育于特定的地史階段；板內構造運動和成盆作用決定了烴源巖發(fā)育的空間，即只有特定的盆地類型適合烴源巖的發(fā)育。早寒武世、晚二疊世時，揚子板塊始終游離于古大陸之外，活動性強，形成多島體系。這是它不同于世界其他地區(qū)，發(fā)育下寒武統(tǒng)、上二疊統(tǒng)兩套烴源巖的重要原因。不利于烴源巖發(fā)育的原因有陸源物質輸入過多，牽引流發(fā)育，水動力過強；生物席不發(fā)育，生物席之間的膠結物過多，初級生產力低；環(huán)境不穩(wěn)定，變化太頻繁，甚至在1cm 厚內可以發(fā)育不同微相；深水陸棚很快變淺，成為淺水陸棚。圖1 為源內儲層綜合評價圖。

圖1 源內儲層綜合評價圖

2 烴源巖評價及油源對比取得的認識

2.1 認識陸相淡水湖盆源內成藏理論

長7 段是中生界主力烴源巖，長期以來主要圍繞烴源巖評價開展工作，有效指導了延長組源外大油田的勘探發(fā)現(xiàn)。2008 年起，受國外頁巖油勘探開發(fā)啟示，圍繞長7源內非常規(guī)油藏“生、儲、聚”等研究取得了突破性進展，鎖定了盆地源內非常規(guī)勘探的方向和目標。

2.2 優(yōu)質烴源巖為頁巖油富集奠定了物質基礎

2.2.1 金藻構成了優(yōu)質烴源巖重要的母質來源

在長7 段烴源巖中發(fā)現(xiàn)了十多種形態(tài)的金藻休眠孢囊化石，構成了優(yōu)質烴源巖的重要母質來源，是迄今國內外發(fā)現(xiàn)的最古老的金藻化石，將地球上金藻時代往前推進1 億多年。對金藻起源及藻類演化研究具有重大科學價值，對湖盆古環(huán)境、古生態(tài)與生烴母質研究具有重要的實際意義。

2.2.2 長7 段不同類型沉積巖整體生烴，有利于頁巖油富集

地球化學指標表明，長7 段黑色頁巖、暗色泥巖為優(yōu)質烴源巖，與之伴生的粉砂質泥巖、泥質砂巖也具有一定的生烴能力，共同形成了整體生烴特征。且砂巖中富含的有機質改變了儲層的潤濕性，有利于烴類高效充注。

2.2.3 高生產力、低稀釋、低消耗造就了泥頁巖高富有機質

火山物質蝕變、深部熱液作用提供豐富營養(yǎng)元素，促使生物勃發(fā)，形成高生產力。低陸源碎屑補償促進有機質富集，沉積后的缺氧環(huán)境有利于有機質保存，有機質豐度高，TOC 平均含量達13.8%。

2.3 烴源巖成熟度適中

長7 烴源巖熱演化程度適中（Ro為0.7%～1.2%），平均Tmax達447℃，已達生油成熟階段，處于生油高峰期，以生成液態(tài)烴為主，并有大量伴生氣。

2.4 湖相優(yōu)質烴源巖分布廣、厚度大、生烴能力強

黑色頁巖面積達4.3 萬km2，平均厚度達16m，最厚達60m；暗色泥巖面積達6.2 萬km2，平均厚度達17m，最厚達124m。規(guī)模優(yōu)質烴源巖為頁巖油規(guī)模成藏提供了良好的生烴物質基礎。盆地長7 黑色頁巖平均生烴強度約240 萬t/ km2，生烴量約1000 億t；暗色泥巖平均生烴強度約35 萬t/ km2，生烴量約250 億t，共計1250 億t。

2.5 古構造控制了原油類型及分布

以往認為長7 受深水沉積環(huán)境控制主要發(fā)育烴源巖，砂體不發(fā)育。通過創(chuàng)新認識，長7 期受古氣候（溫暖潮濕）、古地形（西南陡坡帶）、古水深（深水）“三古”有利因素控制，湖盆深水區(qū)形成多種重力流規(guī)模砂體。由長73至長71，湖盆演化經歷了從鼎盛到逐漸萎縮的過程，其中長73湖廣水深，深湖區(qū)面積6.5 萬km2，富有機質泥頁巖大面積分布，湖盆中部發(fā)育少量重力流砂質沉積，周邊發(fā)育小規(guī)模的三角洲沉積。長72湖盆開始萎縮，深湖- 半深湖區(qū)面積5.8 萬km2，湖盆中部以重力流沉積為主，東北及西南體系發(fā)育一定規(guī)模的三角洲沉積。長71湖盆進一步萎縮，半深湖- 深湖面積5.1 萬km2，湖盆中部仍以重力流沉積為主，東北體系三角洲持續(xù)向湖盆中心推進，沉積砂體較為發(fā)育。

受古構造、古地形、古水深控制，在不同演化時期沉積了不同類型的砂體，其中長73湖盆中部發(fā)育零星分布的重力流砂體；周邊發(fā)育小規(guī)模的三角洲砂體，厚5～15m。長72以重力流、三角洲沉積砂體為主，湖盆中部砂體較薄（5～10m），周邊砂體較厚（5～15m），砂體分布具有一定規(guī)模。長71砂體規(guī)模進一步增大，局部砂厚15～20m，形成了大面積復合連片分布。

2.6 儲集體巖石類型多、孔隙類型多、儲集性能較好

發(fā)育多種巖石類型儲集體，以細砂巖、粉砂巖為主，泥頁巖也可作為有效儲集體，巖心常見粉砂巖、泥巖含油。孔隙組合類型多樣，掃描電鏡等多方法分析測試表明，長7 儲層有效孔隙類型除了少量較大的粒間孔、溶孔外，發(fā)育大量微納米級的粘土礦物晶間孔。儲層孔喉尺度小，但數量多，具有較好的儲集性能長7 砂巖儲層孔喉細小，孔隙半徑主要集中在2～8μm。但微納米孔隙數量眾多，提高了儲集空間，使長7 頁巖油儲層具有與低滲透儲層相當的儲集能力。儲層喉道一般為20～120nm，連通性較好，納米級喉道連通微納米級孔隙形成了數量眾多的簇狀復雜孔喉單元，有效提升了儲集性能。勘探實踐證明，在長7粉細砂巖儲層已獲規(guī)模勘探開發(fā)的同時，在滲透率更低的泥頁巖儲層也有較好的石油產出，不斷突破滲透率下限。

2.7 源內自生自儲持續(xù)高壓充注形成高富集度頁巖油

生烴模擬實驗及成藏古壓力分析表明，排烴前封閉條件下源巖生烴增壓可達到38.5MPa，成藏期儲層古壓力為18M～26MPa，烴源巖、致密砂巖過剩壓力差一般為8 M～16MPa。源內持續(xù)充注，形成高富集度的源內非常規(guī)油藏。優(yōu)先充注較大孔隙，儲層中含油飽和度呈快速增長。持續(xù)高壓充注下，大量微小孔隙充注，含油飽和度緩慢增長，經歷快速成藏和持續(xù)充注富集兩個階段，最終含油飽和度高達70%以上。“源儲一體”形成了高產富集區(qū)，超富有機質供烴、微納米孔喉共儲、高強度持續(xù)富集，形成了湖盆中部頁巖油大面積分布、甜點高產的富集特征。