鄂爾多斯盆地姬塬油田延長(zhǎng)組原油性質(zhì)與來(lái)源分析

鄭榮才,牛小兵,梁曉偉,王成玉,辛紅剛

(1.成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都610059; 2.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司長(zhǎng)慶油田分公司勘探開發(fā)研究院,陜西西安710018)

0 引言

姬塬油田位于鄂爾多斯盆地中西部,區(qū)域構(gòu)造橫跨天環(huán)坳陷和伊陜斜坡帶(圖1)。近年來(lái)該地區(qū)于上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8、長(zhǎng)6、長(zhǎng)4+5段等多個(gè)層位的油氣勘探開發(fā)取得了重大突破,共同構(gòu)成了姬塬油田延長(zhǎng)組油藏的主力產(chǎn)層[1-10]。然而,由于巖性油藏的隱蔽性、油品性質(zhì)的復(fù)雜性,圍繞多套出油層系的主力油源及油源貢獻(xiàn)問(wèn)題一直是該盆地石油地質(zhì)工作者探討與爭(zhēng)論的熱點(diǎn),已成為束縛姬塬油田成藏機(jī)理認(rèn)識(shí)和勘探開發(fā)拓展的瓶頸之一[11-18]。筆者以“源控論”為指導(dǎo),綜合利用油氣和油藏地球化學(xué)及EasyRo%模型的生烴史模擬技術(shù)[19-20],從油藏特征和原油性質(zhì)入手,通過(guò)潛在烴源巖的綜合評(píng)價(jià),重點(diǎn)開展精細(xì)油源對(duì)比研究,探討姬塬油田長(zhǎng)8、長(zhǎng)6、長(zhǎng)4+5等油層組油藏的成因機(jī)制,從“源”出發(fā)劃分含油氣系統(tǒng),為下一步勘探目標(biāo)優(yōu)選提供依據(jù)。

1 油藏特征與流體性質(zhì)

姬塬油田上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組(尤其是長(zhǎng)8、長(zhǎng)6、長(zhǎng)4+5段)原油富集程度高、資源潛力大,同時(shí)受圈閉類型多樣、圈閉空間隱蔽、運(yùn)聚規(guī)律復(fù)雜、富集區(qū)域局限等成藏條件的影響,或呈疊置連片狀分布,或呈孤立分布。對(duì)不同區(qū)帶、不同圈閉類型、不同供烴強(qiáng)度以及不同輸導(dǎo)性能的同一圈閉類型,其油氣成藏特征、成藏規(guī)模均不相同,資源空間分布貧富差異大。從總體上看,各油層組油藏主要以巖性圈閉為主,砂體側(cè)向尖滅或巖性致密遮擋型的油藏往往具有疊置連片狀分布的特點(diǎn),油藏規(guī)模相對(duì)較大,含油豐度及產(chǎn)量亦較高;而孤立分布的透鏡體型油藏規(guī)模小,隱蔽性強(qiáng),含油豐度及產(chǎn)量亦較低。對(duì)研究區(qū)內(nèi)150口油井的長(zhǎng)82、長(zhǎng)81、長(zhǎng)61和長(zhǎng)4+52油層的試油數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,各油層組油藏厚度差異較大(圖2),具有平均厚度薄、垂向上油層疊置分布、平面上油層與水層間互不均一分布等特點(diǎn)。單井油層厚度為1～30 m,主要集中在3～9 m,平均6 m左右,其中以長(zhǎng)82油層平均厚度最大(平均9 m左右),長(zhǎng)81、長(zhǎng)61、長(zhǎng)4+52油層平均厚度較大(平均6～7 m),長(zhǎng)63、長(zhǎng)62、長(zhǎng)4+51油層平均厚度較小(平均4 m左右)。已探明原油儲(chǔ)量集中分布在紅井子—堡子灣、麻黃山—?jiǎng)⑨管?、王洼子—吳倉(cāng)堡、楊井—新安邊、耿灣—黃米莊科等幾個(gè)局限區(qū)帶。在通源斷裂不發(fā)育的構(gòu)造背景中,油藏主要呈小規(guī)模孤立分散分布形態(tài),具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性、隱蔽性和近源成藏特點(diǎn)。據(jù)此,可初步推斷垂向上的多套原油并非僅來(lái)源于某一層段的烴源巖。

圖2 油層厚度與含油面積對(duì)比Fig.2 Correlation for the Reservoirs Thickness and Area

據(jù)姬塬油田延長(zhǎng)組近100件油田水分析數(shù)據(jù),顯示地層水主要為CaCl2型。詳細(xì)對(duì)比各油層組地層水礦化度、變質(zhì)系數(shù)和脫硫酸系數(shù)等參數(shù)指標(biāo)(表1),表明長(zhǎng)6與長(zhǎng)4+5油層組的地層水礦化度較高,平均為80 g/L,化學(xué)性質(zhì)基本接近,與流體長(zhǎng)期處于相對(duì)封閉的還原環(huán)境、活躍性差、很少與外界流體相交換有關(guān),故礦化度較高,變質(zhì)系數(shù)和脫硫酸系數(shù)都較低;而長(zhǎng)8油層組地層水礦化度較低,平均僅為31 g/L,與長(zhǎng)6及長(zhǎng)4+5油層組存在顯著差別,說(shuō)明長(zhǎng)8油層組地層水處于較開放的偏氧化環(huán)境體系中,流體活動(dòng)性較強(qiáng),有一定的變質(zhì)程度,脫硫酸系數(shù)顯著增高。各油層組油田水性質(zhì)的差異性說(shuō)明垂向上多套油層處于不同的流體化學(xué)場(chǎng),這證明各油層組原油及其烴流體來(lái)源亦不應(yīng)該屬于同一流體系統(tǒng)。

姬塬油田延長(zhǎng)組各油層組原油物理性質(zhì)的統(tǒng)計(jì)資料表明,原油密度、黏度、含蠟量3項(xiàng)指標(biāo)都存在從長(zhǎng)8→長(zhǎng)6→長(zhǎng)4+5油層組逐漸增高的變化趨勢(shì)(圖3),油品性質(zhì)總體較為復(fù)雜,原油物性以長(zhǎng)8油層組最好,其密度、黏度最低,而長(zhǎng)4+5油層組最差,其密度、黏度最高。原油物理性質(zhì)存在差異,主要與油藏充注時(shí)間和流體來(lái)源不同有關(guān),其中供烴母質(zhì)來(lái)源、母質(zhì)的沉積環(huán)境和熱成熟度等方面的差異更為重要。各油層組的原油族組成與飽和烴氣相色譜質(zhì)譜特征的對(duì)比分析表明,長(zhǎng)8油層組氣相色譜多呈現(xiàn)前峰型特征(主峰碳主要為C19),質(zhì)譜圖中三環(huán)萜系列相對(duì)含量較高,三降藿烷峰面積比(18α-三降藿烷與17α-三烷峰面積比)平均大于2,重排膽甾烷和4-甲基甾烷含量較高,C27～C29α α α膽甾烷含量具“L”型式樣,說(shuō)明其成烴母質(zhì)類型較好或成熟度較高;長(zhǎng)6油層組質(zhì)譜圖中五環(huán)三萜系列相對(duì)含量偏高,三降藿烷峰面積比平均為1～2,重排膽甾烷和4-甲基甾烷含量偏低,C27～C29α α α膽甾烷含量基本具“V”型式樣,表明原油母質(zhì)類型和成熟度處于中等水平;長(zhǎng)4+5油層組原油氣相色譜多呈現(xiàn)雙峰型特征,質(zhì)譜圖中五環(huán)三萜系列相對(duì)含量較高,三降藿烷峰面積比平均為0.5～1.5,重排膽甾烷和4-甲基甾烷含量較低,C27～C29α α α膽甾烷含量具反“L”型式樣,說(shuō)明原油的供烴母質(zhì)主要來(lái)源于陸源高等植物,低等水生生物貢獻(xiàn)很少且有機(jī)質(zhì)成熟度偏低。對(duì)比分析結(jié)果表明,長(zhǎng)8、長(zhǎng)6、長(zhǎng)4+ 5油層組原油在成熟度及母源性質(zhì)方面存在一定差異,具有不同供烴母質(zhì)來(lái)源或混源性質(zhì)。

表1 油田水化學(xué)性質(zhì)對(duì)比Tab.1 Correlation for Chemical Properties of Oilfield Water

圖3 地層原油物性對(duì)比Fig.3 Correlation for Physical Properties of Crude Oil

2 源巖特征與油源對(duì)比

姬塬油田延長(zhǎng)組發(fā)育多套潛在烴源巖層段,由于縱向上相互分隔、橫向上不連續(xù)以及沉積環(huán)境不同所導(dǎo)致的有機(jī)質(zhì)豐度及類型各異,生烴演化程度差異也較大,加之烴源灶時(shí)空遷移等多因素影響,導(dǎo)致油源關(guān)系認(rèn)識(shí)不清、有效供烴巖層不確定等問(wèn)題。研究區(qū)長(zhǎng)9、長(zhǎng)8、長(zhǎng)7、長(zhǎng)6、長(zhǎng)4+5段沉積環(huán)境和有利烴源巖發(fā)育的暗色泥巖沉積區(qū)受構(gòu)造格局與演化過(guò)程明顯控制,均具有一定的生烴能力,各項(xiàng)評(píng)價(jià)參數(shù)都達(dá)到了中等或較好烴源巖的標(biāo)準(zhǔn)[14],但不同層段的烴源巖具有不同的沉積有機(jī)相背景,有機(jī)質(zhì)類型和生烴潛能存在較大差異,各層段烴源巖地球化學(xué)指標(biāo)特征如下。

(1)發(fā)育廣泛的長(zhǎng)7段泥巖有機(jī)質(zhì)豐度最高,總有機(jī)碳平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.8%,氯仿瀝青“A”平均為0.3%,有機(jī)質(zhì)類型以較好的Ⅰ型為主,鏡質(zhì)體反射率(Ro)為0.8%～1.0%,處于大量生排液態(tài)烴的高峰期,生烴潛量高達(dá)7.5×10-3,是延長(zhǎng)組最為重要的優(yōu)質(zhì)烴源巖層系。

(2)長(zhǎng)8段生烴有機(jī)質(zhì)豐度較高,總有機(jī)碳平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%、氯仿瀝青“A”平均為0.2%,但因受整體長(zhǎng)8期淺水三角洲沉積環(huán)境所限,生烴母質(zhì)中的陸源高等植物貢獻(xiàn)較多,有機(jī)質(zhì)類型較差,以Ⅱ2和Ⅲ型為主,Ro為0.9%～1.1%,生烴潛量中等[21]。

(3)長(zhǎng)6和長(zhǎng)4+5段泥巖有機(jī)質(zhì)各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)較為相近,有機(jī)質(zhì)豐度都處于中等水平,總有機(jī)碳平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%～1.3%、氯仿瀝青“A”平均為0.06%左右,有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ2型,Ro為0.7%～0.9%,進(jìn)入了生烴門限,生烴潛量一般,平均為1.0×10-3左右。

(4)根據(jù)前人研究成果,北部的古峰莊區(qū)塊長(zhǎng)9段泥質(zhì)有機(jī)質(zhì)同樣具備較好的生烴能力,但其供烴油層、貢獻(xiàn)率等問(wèn)題尚待進(jìn)一步研究[22-23]。

通過(guò)各層段烴源巖和各油層組原油的飽和烴氣相質(zhì)譜測(cè)試分析,選取意義明確和對(duì)比性強(qiáng)的生物標(biāo)志化合物特征,如五環(huán)三萜與三環(huán)萜峰面積比、三降藿烷峰面積比、γ蠟烷相對(duì)含量、C27～C29α α α膽甾烷構(gòu)型、4-甲基甾烷相對(duì)含量等參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行精細(xì)油源對(duì)比(圖4),結(jié)果表明姬塬油田延長(zhǎng)組各油層的油源關(guān)系較為復(fù)雜,不同油層主力供烴層段不同,同一油層不同區(qū)帶的主力供烴層段亦不同[14],由此得出如下認(rèn)識(shí)。

(1)長(zhǎng)8油層組原油主要來(lái)源于長(zhǎng)7段低等水生生物,長(zhǎng)8段烴源巖亦有一定貢獻(xiàn)。大部分地區(qū)以長(zhǎng)7段烴源巖貢獻(xiàn)為主,如沙崾峴和堡子灣地區(qū),少部分地區(qū)以長(zhǎng)8段有機(jī)質(zhì)貢獻(xiàn)為主,如小澗子地區(qū)。

圖4 含油層組的油源對(duì)比Fig.4 Oil Source Correlation of Different Formations

(2)長(zhǎng)6油層組原油主要來(lái)源于長(zhǎng)7和長(zhǎng)6段烴源巖的貢獻(xiàn),其中長(zhǎng)63和長(zhǎng)62油層的原油應(yīng)以長(zhǎng)7段供烴為主,而長(zhǎng)61油層原油主要以長(zhǎng)6段本身供烴為主。

(3)長(zhǎng)4+5油層組原油主要以長(zhǎng)7段烴源巖貢獻(xiàn)為主,以長(zhǎng)6段及自身烴源巖貢獻(xiàn)為輔。

(4)在局限地區(qū),長(zhǎng)6和長(zhǎng)4+5油層組原油也可能存在其下部多套生烴有機(jī)質(zhì)的混合供源貢獻(xiàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)姬塬油田延長(zhǎng)組各油層以巖性油藏為主,原油富集程度差異大,垂向上呈現(xiàn)疊置發(fā)育特征,而平面上分區(qū)分塊特征明顯。

(2)長(zhǎng)8油層組地層水及原油物化特征反映的低礦化度開放流體系統(tǒng)、較好的原油物性、較高的原油成熟度和低等水生生物為主的母源貢獻(xiàn)等特征,與長(zhǎng)6和長(zhǎng)4+5油層組存在明顯差別,而長(zhǎng)6和長(zhǎng)4+5油層組在原油性質(zhì)較為相近的基礎(chǔ)上,局部地區(qū)或某些對(duì)比參數(shù)亦存在一定差異。

(3)長(zhǎng)9、長(zhǎng)8、長(zhǎng)7、長(zhǎng)6、長(zhǎng)4+5段暗色泥巖均具有一定的生排烴能力,其中以長(zhǎng)7段烴源巖各項(xiàng)指標(biāo)品質(zhì)為最好,且處于生烴高峰期,生烴潛量巨大;長(zhǎng)8段烴源巖品質(zhì)次之,生烴潛量中等;長(zhǎng)6和長(zhǎng)4+5段烴源巖品質(zhì)相近,生烴潛量一般。

(4)長(zhǎng)8油層組原油主要來(lái)源于長(zhǎng)7及長(zhǎng)8段烴源巖雙重貢獻(xiàn),以長(zhǎng)7段為主;長(zhǎng)6油層組原油主要來(lái)源于長(zhǎng)7和長(zhǎng)6段烴源巖雙重貢獻(xiàn);長(zhǎng)4+5油層組原油以長(zhǎng)7段烴源巖貢獻(xiàn)為主,以長(zhǎng)6段和自身烴源巖貢獻(xiàn)為輔;局部地區(qū)可能存在多套烴源巖混源供油的貢獻(xiàn)。

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