陳家莊凸起北坡稠油地層油藏扇體側(cè)向封堵性分析

劉軍鍔，尚墨翰，董寧芳，帥 萍 ，范振峰

（1.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）資源學(xué)院，湖北武漢430074；2.中國石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營257015；3.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083）

隨著世界油氣勘探技術(shù)發(fā)展和認(rèn)識的不斷深入，在新發(fā)現(xiàn)的油氣藏中地層油藏?zé)o論是在產(chǎn)量還是在儲量上都占有不可忽視的地位［1］。對于濟(jì)陽坳陷而言，陸相斷陷盆地具有地層油藏廣泛發(fā)育的有利石油地質(zhì)條件，勘探潛力巨大［2］。截至2013年底，地層類油藏的探明儲量已占濟(jì)陽坳陷探明總儲量的8%，成為勝利油區(qū)重要的增儲穩(wěn)產(chǎn)類型。前人針對濟(jì)陽坳陷盆緣地層油藏進(jìn)行過側(cè)向封堵性研究，認(rèn)為陳家莊凸起前古近系風(fēng)化粘土層、硬殼以及不整合頂、底板正常沉積的非滲透性巖石組成了油氣遮擋層［3］。但由于自西向東沙河街組超覆在不同地層之上（包括中生界、上古生界、下古生界、太古界），而且凸起不同層段風(fēng)化程度有所不同，其側(cè)向封堵能力變化大且難以預(yù)測，制約了勘探進(jìn)程。通過對沙河街組扇體物性和油性的差異性分析，認(rèn)為其自身具有一定的封堵能力，可以不考慮或弱化前古近系潛山的側(cè)向封堵條件，從而極大地提升了盆緣超覆地層油藏的勘探空間。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

陳家莊凸起是濟(jì)陽坳陷的一個次級正向構(gòu)造單元，東接青坨子凸起，西與義和莊凸起相望，北鄰沾化生油凹陷，呈東西向展布，橫亙于濟(jì)陽坳陷中部。目前已發(fā)現(xiàn)陳家莊油田館陶組超覆稠油地層油藏、羅家鼻狀構(gòu)造沙四段砂礫巖稠油地層油藏。除此以外，凸起及北坡整體勘探程度、認(rèn)識程度均較低。

陳家莊凸起北坡自下而上鉆遇了太古界、古生界、中生界和新生界，太古界和中、古生界組成了南高北低的斜坡狀基底，新生界則形成了沉積蓋層。其中沙河街組自北向南逐層超覆于前古近系之上，形成多期次的地層圈閉。北部渤南和四扣洼陷主要生油層系為沙四段上亞段、沙三段下亞段和沙一段的暗色泥巖和油頁巖沉積，生油巖厚度可達(dá)800～1 200 m［4］。研究區(qū)具備發(fā)育大規(guī)模地層油藏的有利石油地質(zhì)條件。

2 沉積特征

研究區(qū)主要目的層系沙四段—沙三段為扇三角洲沉積。由于后期過路沉積的沖刷和地層的剝蝕作用，扇三角洲平原亞相相對不發(fā)育。平面上，由南至北（順物源方向）砂體具有粒度由粗變細(xì)，分選逐漸變好的特點?？v向上，扇體具有明顯的退積特點，即自下向上總體上具有粒度變細(xì)、厚度變薄的特點，形成一個大的多旋回正韻律層序，體現(xiàn)了向岸方向退積的沉積規(guī)律，而且單砂層組自下向上也總體表現(xiàn)為變細(xì)變薄的正旋回特征。

陳家莊凸起由于長期抬升，前古近系呈現(xiàn)溝梁相間的古地貌特征，扇體發(fā)育具有溝扇對應(yīng)的特點，對應(yīng)古沖溝的前方扇體更為發(fā)育，如中部地區(qū)古沖溝前方的陳162和虎16等井在沙三段鉆遇規(guī)模較大的扇體，而在古梁子前方的虎16和邵11等井以泥巖為主，扇體不發(fā)育。

3 稠油地層油藏封堵性分析

頂、底板條件是地層圈閉能否形成有效圈閉的重要因素?？v向上沉積多旋回的演化，形成了有利的儲蓋配置。沙一段區(qū)域上的泥巖蓋層及砂礫巖體沉積間斷、遷移形成的局部泥巖蓋層，形成有利的頂板條件。因此，該區(qū)圈閉能否形成有效圈閉的關(guān)鍵要素是底板條件。通過對該區(qū)物性和油性的差異性分析認(rèn)為，二者差異性的共同作用使扇體自身具有一定的側(cè)向封堵能力，從而弱化了底板的條件，拓展了稠油地層油藏的勘探空間。

3.1 物性的差異性

研究區(qū)沙河街組物源來自南部的陳家莊凸起，隨著扇體向前推進(jìn)，巖性及物性呈現(xiàn)規(guī)律性變化。

由南自北，對于同一期扇體，巖性依次為厚層塊狀混雜砂礫巖、具有正遞變層理的含礫砂巖或砂礫巖、厚度較薄的塊狀層理及平行層理砂礫巖?？v向自下而上表現(xiàn)為砂粒由粗變細(xì)的特點［5］。測井曲線一般表現(xiàn)為正旋回特征，呈弱齒化箱形或鐘形。

通過研究區(qū)巖心資料，結(jié)合測井解釋結(jié)果，統(tǒng)計出不同砂層組砂礫巖體的物性特征。平面上順物源方向，同一期扇體的物性總體具有逐漸變好的特點（圖1）。以羅30、羅33、羅321井沙三段其中的一期扇體為例，近物源的羅30井孔隙度為2.063%、滲透率為0.82×10-3μm2，離物源相對較遠(yuǎn)的羅33井孔隙度為13.98%、滲透率為3.81×10-3μm2，扇體前端即距離凸起邊界最遠(yuǎn)的羅321井孔隙度為24.5%、滲透率為90.623×10-3μm2（圖2）。儲層物性的這種變化規(guī)律，起到了側(cè)向上的物性遮擋作用?？v向上，物性變化具有旋回性的特點，整體呈現(xiàn)逐漸變好的特點，且每一期扇體自下而上具有物性變好的特點，如羅9井扇體自下而上巖性由中礫巖變?yōu)楹[砂巖，孔隙度由12.65%增至15.96%、滲透率由0.475×10-3增至256.91×10-3μm2，每一期扇體孔隙度和滲透率均具有增大的特點。

圖1 扇體物性與推進(jìn)距離的關(guān)系統(tǒng)計

圖2 羅30—羅10井近南北向油藏剖面（物性分析、油性分析）

3.2 油性的差異性

研究區(qū)為特稠油—普通稠油地層油藏。包裹體均一溫度分析表明，該區(qū)稠油地層油藏的形成至少存在2期油氣運移歷史。羅家地區(qū)沙四段上亞段、沙三段下亞段為混合型成熟原油，油源既有來自沙三段的暗色泥巖，又有來自沙四段上亞段的碳酸鹽巖、膏鹽［5-6］。

前人分析認(rèn)為，該區(qū)原油曾經(jīng)遭受大氣淡水淋濾、生物降解及地層水的水洗、氧化作用，使得輕烴組分散失，原油密度、粘度增加，滯留在儲層中，形成重質(zhì)油或瀝青［3］。其中瀝青充填是研究區(qū)的一大特點，是原油充滿砂礫巖的孔隙后受構(gòu)造抬升、斷層活動的影響，遭受大氣淡水淋濾或地層水水洗和氧化作用的結(jié)果。瀝青或重質(zhì)稠油充填于砂礫巖的原生和次生孔隙中，堵塞孔隙，使孔隙度、滲透率降低，完全抑制晚期碳酸鹽膠結(jié)作用，形成低孔、低滲透儲層。其對后期油氣運移具有一定的側(cè)向遮擋作用，可在一定程度上降低對底板條件的要求。

根據(jù)試油資料統(tǒng)計，該區(qū)地層油藏原油性質(zhì)自北向南具有油性稠化、粘度逐漸增大的特征［7-8］。統(tǒng)計表明，在距超覆點2 000 m范圍內(nèi)，主要為特稠油，而距離大于2 000 m為普通稠油（圖3）。以羅30、羅33、羅321井沙三段其中的同一期扇體為例，近物源的羅30井解釋為干層，北部的羅33井解釋為油層，地面原油粘度為3 351 mPa·s、密度為1.060 8 g/cm3，扇體前端的羅321井地面原油粘度為2 112 mPa·s、密度為1.018 8 g/cm3?？拷润w根部的特稠油對后期注入的原油起到一定的遮擋作用（圖2）。

圖3 扇體油性與推進(jìn)距離的關(guān)系統(tǒng)計

3.3 扇體側(cè)向封堵性

研究區(qū)稠油地層油藏自北向南具有物性逐漸變差、油性逐漸變稠的特點。橫向上向物源方向物性變差，致密帶形成側(cè)向封堵。油性的差異性同樣可以形成一定的側(cè)向封堵能力。兩者共同作用所形成的特稠油致密帶（即稠油環(huán)）具有一定的側(cè)向封堵能力，即扇體可自成圈閉。由于稠油環(huán)的控制作用，在地層超覆帶上油藏分布序列由南向北具有干層—油層—水層特點；縱向上同一個砂層組具有下干上油的特點（圖2）。由于稠油環(huán)的側(cè)向封堵作用，底板條件不再是一個重要因素，特別是對基底即前古近系的底板條件要求不是很苛刻，即使超覆到寒武系和奧陶系的砂體也可以成藏。如陳40和陳25井。也就是說，對于稠油地層油藏，可以不考慮基底的側(cè)向遮擋能力，極大地拓寬了勘探空間。

4 油氣藏成藏要素定量評價

考慮到勘探的實效性及目前針對稠油地層油藏的開采技術(shù)，為了圈定有利范圍（可動用油藏展布范圍），需要對扇體的關(guān)鍵成藏要素進(jìn)行定量計算［9］。研究中嘗試應(yīng)用地質(zhì)綜合統(tǒng)計法，對每一期扇體的稠油環(huán)、有利區(qū)進(jìn)行定量計算，明確其在平面上的延伸距離及分布規(guī)律，為井位部署奠定基礎(chǔ)。對于每一期扇體而言，高部位的稠油環(huán)解釋為干層（試油不出，如墾108等井），低部位存在底水。扇體剔除高部位的干層和低部位的水層，剩余的中間部位即是有利區(qū)的展布范圍。從勘探實效性［10-11］出發(fā)，結(jié)合鉆井、試油資料及地震剖面，通過對研究區(qū)多條南北向油藏剖面的解剖，對干層、油層的最大展布寬度、最大含油高度等關(guān)鍵成藏要素進(jìn)行了定量評價（表1）。對不同構(gòu)造位置干層和油層的寬度進(jìn)行了統(tǒng)計，將不同點的干層、油層的寬度和對應(yīng)的坡角進(jìn)行擬合，繪制了相應(yīng)的散點圖，根據(jù)擬合結(jié)果，即可得到寬度和坡角的擬合公式，進(jìn)而求得不同構(gòu)造位置干層和油層的寬度，從而達(dá)到明確有利區(qū)展布范圍的目的。另外，需要注意扇體的展布范圍，即有利區(qū)在扇體發(fā)育之內(nèi)，如墾104井計算出的油水邊界在該井北部，但該處扇體展布范圍較小，因此有利區(qū)的范圍要考慮扇體的推進(jìn)距離。沙三段成藏要素統(tǒng)計結(jié)果表明：特稠油致密帶寬度為450～650 m；可動用油藏（即有利區(qū)）的最大含油寬度為600～1 200 m、最大含油高度為40～100 m。因此，井位應(yīng)部署在稠油環(huán)（干層）之外以及最大含油高度之內(nèi)的有利環(huán)帶，以提高井位的成功率（圖4）。

表1 陳家莊凸起北坡成藏要素統(tǒng)計

圖4 陳家莊凸起北坡東部地區(qū)沙三段第1超覆層綜合評價

按照這樣的勘探思路，打破了以往的勘探禁區(qū)，在陳家莊凸起北坡東部部署的羅322、墾119、羅71、墾123、墾斜125等井在沙三段相繼獲得成功，其中羅322井井壁取心顯示為油浸和油斑，試油產(chǎn)油量為5.8 t/d，產(chǎn)水量為5.25 m3/d；墾119井井壁取心顯示油斑和油浸，試油產(chǎn)油量為5.5 t/d，產(chǎn)水量為8.68 m3/d，打破了該區(qū)12 a未部署探井的被動局面。

5 結(jié)束語

通過對陳家莊凸起北坡沙四段—沙三段稠油地層油藏側(cè)向封堵性分析，認(rèn)為物性和油性的差異性共同作用所形成的特稠油致密帶（即稠油環(huán)），使該區(qū)扇體自身可以形成側(cè)向封堵。首次提出了沙四段—沙三段稠油地層油藏具有自身的側(cè)向封堵能力，從而弱化了前古近系的側(cè)向遮擋能力要求，極大地拓寬了勘探空間。通過成藏關(guān)鍵要素的定量分析，明確了井位部署關(guān)鍵所在，即要避免在稠油環(huán)（干層）以及最大含油高度之外部署井位，提高了井位的成功率。以此為指導(dǎo)，在研究區(qū)東部部署的多口井位獲得成功，并于2013年上報預(yù)測儲量為2 462×104t，打破了該區(qū)12 a勘探停滯不前的被動局面。

［1］ 劉震，趙陽，金博，等.沉積盆地巖性地層圈閉成藏主控因素分析［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2006，21（4）：1-5.

［2］ 王永詩，石砥石.濟(jì)陽坳陷新近系地層油藏特征——以太平油田為例［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2006，13（1）：44-47.

［3］ 隋風(fēng)貴，王學(xué)軍，卓勤功，等.陸相斷陷盆地地層油藏勘探現(xiàn)狀與研究方向——以濟(jì)陽坳陷為例［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2007，14（1）：1-6.

［4］ 王永詩.隱蔽油氣藏勘探階段區(qū)帶評價方法及實踐——以濟(jì)陽坳陷為例［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2010，17（3）：1-5.

［5］ 張善文.濟(jì)陽坳陷深層稠油成因機(jī)理、儲層評價與成藏規(guī)律［D］.廣州：中國科學(xué)院研究生院（廣州地球化學(xué)研究所），2002.

［6］ 隋風(fēng)貴，趙樂強(qiáng)，林會喜，等.濟(jì)陽坳陷第三系地層油藏形成機(jī)制與組合模式［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2005，12（6）：1-5.

［7］ 張凱，李陽，王琳娜，等.稠油流變特性實驗研究［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2007，14（5）：91-94.

［8］ 徐偉，宋國奇，王建偉.東營凹陷南坡東段沙四段原油特征及其地質(zhì)意義［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2013，20（2）：30-33.

［9］ 王學(xué)軍，寧方興，向立宏.斷陷盆地盆緣地層圈閉含油性定量預(yù)測模型——以濟(jì)陽坳陷古近系—新近系為例［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2011，18（1）：4-6.

［10］ 孫璐，陳民鋒，劉月田，等.厚層稠油油藏蒸汽吞吐后期立體注采井網(wǎng)設(shè)計及優(yōu)化［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2013，20（5）：72-75.

［11］ 劉鑫金，宋國奇，劉惠民，等.東營凹陷北部陡坡帶砂礫巖油藏類型及序列模式［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2012，19（5）：20-23.