渤海海域PLA含油構(gòu)造稠油特征及稠變因素分析

官大勇，王 昕，李 才，高坤順，韋忠花

（1.中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海油田勘探開發(fā)研究院，天津塘沽 300452；2.中海石油能源發(fā)展股份有限公司采油工程研究院）

渤海海域PLA含油構(gòu)造稠油特征及稠變因素分析

官大勇1，王 昕1，李 才1，高坤順1，韋忠花2

（1.中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海油田勘探開發(fā)研究院，天津塘沽 300452；2.中海石油能源發(fā)展股份有限公司采油工程研究院）

海域油藏開發(fā)經(jīng)濟(jì)門限高，對(duì)稠油油藏來說，選取合理的開采技術(shù)提高產(chǎn)能、擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)效益將是重中之重。通過對(duì)PLA含油構(gòu)造區(qū)稠油物理特征、原油稠變環(huán)境以及影響原油稠變因素分析，總結(jié)出該區(qū)原油具有“三高三低”的稠油特點(diǎn)，屬于普通稠油－特稠油；原油稠變主要因素是地層埋藏淺、溫度低，保存條件差以及強(qiáng)生物降解和水洗作用。

渤海海域；廟西北凸起；生物降解；稠油特征；原油稠變因素

隨著稠油開采技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，日益增多的技術(shù)種類為稠油的開采提供了技術(shù)支持，但是每種技術(shù)都有其各自的特點(diǎn)，要具體根據(jù)油藏類型，因地制宜地采取相應(yīng)的技術(shù)措施［1－5］。如果能分析清楚原油稠變的原因，確定其油藏類型，根據(jù)具體情況再去研究與其匹配理想的開采技術(shù)，那樣會(huì)更具有針對(duì)性，效果和效益將會(huì)更加明顯。尤其在海域，稠油開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益下限要比陸地高的多，因此，研究稠油的油藏特征及稠變因素具有重要意義。

1 地質(zhì)概況

PLA構(gòu)造位于渤海東部海域廟西北凸起之上，是依附于邊界大斷層所形成的大型半背斜構(gòu)造，基巖潛山是長期遭受風(fēng)化剝蝕的元古界花崗巖地層，其上直接覆蓋著新近系明化鎮(zhèn)組和館陶組地層，具有圈閉面積大（60～160 km2），整體埋藏淺（新近系明下段高點(diǎn)埋深約900 m，館陶組高點(diǎn)埋深約1 100 m，潛山南、北兩高點(diǎn)埋深約900 m，中間鞍部埋深約1 260 m），多層系含油（明下段、館陶組和潛山均含油），油藏規(guī)模大（億噸級(jí)油藏）的特點(diǎn)。

該構(gòu)造先后鉆探2口探井，其中PLA－2井在構(gòu)造高部位（館陶組比PLA－1井高約30 m）的新近系（明下段和館陶組）和元古界潛山均發(fā)現(xiàn)近百余米油層，計(jì)算三級(jí)石油地質(zhì)儲(chǔ)量超過一億噸（圖1）。通過對(duì)2口井取樣和測試原油樣品進(jìn)行化驗(yàn)分析，明下段原油密度0.994 9 g／cm3（20℃），原油粘度11 833 mPa·s（50℃）；館陶組原油密度0.987 0～0.991 6 g／cm3（20℃），粘度4 133～5 742 mPa·s（50℃）；潛山原油密度0.951 0～0.978 3 g／cm3（20℃），粘度146.7～929.6 mPa·s（50℃）（表1）。原油密度和粘度較大，證實(shí)該含油構(gòu)造為一個(gè)億噸級(jí)稠油油藏。

圖1 PLA構(gòu)造油藏剖面

2 稠油的物理特征

通過對(duì)已鉆井（PLA－2井）化驗(yàn)分析成果來看，該區(qū)稠油屬于普通稠油－特稠油，物理特征上表現(xiàn)為“三高三低”的特點(diǎn)見表1，明下段原油屬于特稠油；館陶組原油屬于普通稠油Ⅰ－2級(jí)；潛山頂部原油屬于普通稠油Ⅰ－2級(jí)。根據(jù)稠油的特點(diǎn)，對(duì)不同溫度點(diǎn)的粘度進(jìn)行詳細(xì)的化驗(yàn)分析，從分析數(shù)據(jù)來看，原油粘度隨著溫度的增加迅速降低（圖2），原油的粘度對(duì)溫度變化非常敏感。

表1 PLA含油構(gòu)造原油物性一覽表

圖2 PLA－2井原油粘度－溫度關(guān)系曲線

3 稠變環(huán)境

通過油源對(duì)比和源巖對(duì)比分析，結(jié)果表明PLA含油構(gòu)造原油與鄰區(qū)的PLB－2井館陶組原油屬于同源巖，均來自渤東凹陷東營組烴源巖，渤東凹陷深度大于2 550 m已達(dá)生烴門限（鏡質(zhì)體反射率值R0大于0.5%），烴源巖已經(jīng)成熟，且PLB－2井館陶組原油油質(zhì)較好，原油密度0.814 4 g／cm3（20℃），飽和烴氣相色譜圖中正構(gòu)烷烴含量較高。由此可見，PLA含油構(gòu)造原油非原生稠油，而是次生稠油，是后期在適宜的環(huán)境條件基礎(chǔ)上發(fā)生的原油稠變。

3.1 溫壓特征

從據(jù)已鉆井可知，該區(qū)地層埋藏較淺，新近系埋藏深度小于1 300 m，根據(jù)PLA－1井的MDT測壓數(shù)據(jù)對(duì)該區(qū)的地層溫度和壓力進(jìn)行分析，明下段地層溫度51～56℃，地層壓力8.8～10.8 MPa，館陶組地層溫度56～61℃，地層壓力10.8～12.8 MPa，潛山頂面基巖地層溫度61℃，地層壓力12.8 MPa，屬于正常的溫壓系統(tǒng)，為細(xì)菌的生存、繁衍以及對(duì)烴類的侵蝕提供了必要的條件。

3.2 水洗作用

鉆井證實(shí)PLA構(gòu)造新近系為邊水層狀油藏，潛山為底水塊狀油藏（圖1）。尤其是潛山塊狀油藏，底水接觸面積非常大，加上適宜的溫壓條件，為水洗、氧化作用提供充分的條件。

4 地質(zhì)因素

影響原油稠變的地質(zhì)因素主要包括運(yùn)移條件、埋藏深度、保存條件、生物降解作用和水洗氧化作用。

4.1 運(yùn)移條件

眾所周知，運(yùn)移距離過長，致使原油的輕質(zhì)組分在運(yùn)移過程中散失，嚴(yán)重影響油氣的密度和粘度等物理特征，使原油變稠。通過地層結(jié)構(gòu)的分析，PLA含油構(gòu)造原油主要來自渤東凹陷，距離相對(duì)較近，對(duì)原油性質(zhì)影響相對(duì)較小。

4.2 埋藏深度

PLA構(gòu)造整體埋藏較淺，新近系明下段高點(diǎn)埋深只有900 m左右，館陶組高點(diǎn)埋深約1 100 m，潛山中間鞍部埋深約1 260 m。通過原油物性特征的描述（表1），明化鎮(zhèn)組、館陶組和潛山油藏埋藏越淺，溫度、壓力就越低，原油的粘度就越大，隨著埋藏深度的加大，原油物性變好，而且通過上面分析來看，原油的粘度對(duì)溫度的變化非常敏感（圖2），所以地層埋藏深度直接影響原油的物理特征。

4.3 保存條件

保存條件包括蓋層條件、側(cè)封條件和斷層活動(dòng)性等，保存條件的優(yōu)劣直接影響油氣成藏及規(guī)模，同樣影響原油的物理特征。

4.3.1 蓋層條件

PLA含油構(gòu)造蓋層條件相對(duì)比較理想，明下段和館陶組是河流和湖泊沉積環(huán)境形成的砂泥巖互層儲(chǔ)蓋組合，泥巖厚度在5～30 m之間，潛山鞍部頂面發(fā)育7～10 m風(fēng)化泥巖，加上館陶組底部約40～90 m厚區(qū)域泥巖直接覆蓋在潛山之上，形成良好的蓋層條件，但潛山南、北兩個(gè)高山頭出露較高，直接與明上段大套砂巖直接接觸，油氣可能散失，亦可能由剩余的瀝青質(zhì)組分形成稠油封堵的稠油油藏，目前山頭的儲(chǔ)蓋條件尚未鉆探證實(shí)。

4.3.2 側(cè)封條件

通過已鉆2口井巖性組合來看，明上段發(fā)育大套的砂巖地層，最大厚度達(dá)400余米，結(jié)合斷距分析，下盤的油層段明下段、館陶組及部分潛山正好與上盤明上段地層進(jìn)行對(duì)接（圖1），造成油氣輕質(zhì)組分大量散失，剩余油品質(zhì)變差。通過2口井的原油性質(zhì)對(duì)比來看（表1），也證實(shí)這種觀點(diǎn)的正確性，距離斷層較近區(qū)域（PLA－2井）的原油密度和粘度均大于距離斷層相對(duì)遠(yuǎn)一點(diǎn)區(qū)域（PLA－1井）的原油密度和粘度，說明側(cè)封條件比較差。

4.3.3 斷層活動(dòng)性

為了研究該區(qū)斷層的活動(dòng)性，對(duì)控制構(gòu)造邊界大斷層在明下段的生長指數(shù)進(jìn)行詳盡分析，分析結(jié)果表明在構(gòu)造南側(cè)明下段斷層生長指數(shù)均接近2.0或大于2.0（圖3），說明晚期新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活動(dòng)非常強(qiáng)烈，對(duì)地層沉積具有明顯的控制作用，而且在大斷層頂端地層也見到明顯的“氣云”現(xiàn)象，說明強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)造成油氣輕質(zhì)組分嚴(yán)重散失，導(dǎo)致原油稠變。

4.4 生物降解作用

據(jù)世界各地生物降解原油的地溫資料統(tǒng)計(jì)，溫度在20～60℃（個(gè)別在75℃）正烷烴和芳香烴的生物降解很強(qiáng)烈，而在61～77℃范圍內(nèi)正烷烴一般蝕變輕微，在個(gè)別盆地中，80℃似乎是發(fā)現(xiàn)生物降解作用痕跡的上限［6］。

圖3 PLA構(gòu)造邊界斷層明下段生長指數(shù)

PLA構(gòu)造新近系明下段、館陶組及潛山地層溫度50～65℃，為生物降解提供適宜的溫度條件，從化驗(yàn)分析結(jié)果來看，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)C25降藿烷值非常高，達(dá)到54～55，酸值達(dá)到4.78～9.88，說明原油遭受強(qiáng)烈的生物降解作用，在飽和烴氣相色譜圖中正構(gòu)烷烴含量較少，在明下段和館陶組甚至全部消失（圖4），說明該區(qū)明下段和館陶組原油受到生物降解作用更加嚴(yán)重，致使原油發(fā)生嚴(yán)重稠變。

4.5 水洗、氧化作用

通過已鉆井證實(shí)，新近系（明下段和館陶組）為邊水層狀油藏，邊水的水洗、氧化作用致使低部位原油發(fā)生稠變，邊水油藏的原油性質(zhì)從油藏邊部至油藏主體部位變好［7］。潛山為大型塊狀底水油藏，底水的大面積接觸同樣造成原油發(fā)生稠變，鉆井已經(jīng)證實(shí)同一油藏頂部與底部原油性質(zhì)的變化。如PLA－1井潛山頂部原油密度0.951 0g／cm3（2 0℃），原油粘度146.7 mPa·s（50℃）；下部原油密度0.9737 g／cm3（20℃），原油粘度779.6 mPa·s（50℃），潛山油藏頂部原油品質(zhì)明顯優(yōu)于潛山下部的原油品質(zhì)，這與埋藏越深原油物性越好是相違背的，這主要是底水的氧化、水洗作用所造成潛山頂部與底部原油性質(zhì)的變化。

圖4 PLA－2井原油m／z圖和氣相色譜

5 結(jié)論

該區(qū)原油在物理特征上表現(xiàn)為“三高三低”的特點(diǎn)，屬于屬于普通稠油－特稠油，開發(fā)難度較大。根據(jù)該區(qū)稠油油藏的環(huán)境、構(gòu)造、地質(zhì)條件，對(duì)該區(qū)原油稠變的影響因素進(jìn)行了分析。分析結(jié)果認(rèn)為影響原油稠變的主要因素包括三個(gè)方面：地層埋藏淺，溫度低；保存條件差；強(qiáng)烈的生物降解作用和邊（底）水氧化、水洗作用。

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［7］郭永華，周心懷，李建平，等.渤海海域新近系稠油油藏原油特征及形成機(jī)制［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2010，31（3）：375－380.

編輯：吳官生

TE112.3

A

1673－8217（2012）03－0069－03

2011－09－15；改回日期：2011－11－09

官大勇，工程師，1979年生，2002年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院石油地質(zhì)學(xué)專業(yè)，2005年獲得碩士學(xué)位，現(xiàn)主要從事石油地質(zhì)與油氣勘探綜合研究工作。

國家科技重大專項(xiàng)“近海大中型油氣田形成條件與分布”（2011ZX05023－006）資助。