黃驊坳陷云質(zhì)巖類致密油形成條件與勘探方向

李洪香，馬 紅

(1.中國(guó)石油大港油田分公司，天津 300280; 2.中國(guó)石油渤海鉆探工程有限公司，天津 300280)

黃驊坳陷云質(zhì)巖類致密油形成條件與勘探方向

李洪香1，馬 紅2

(1.中國(guó)石油大港油田分公司，天津 300280; 2.中國(guó)石油渤海鉆探工程有限公司，天津 300280)

黃驊坳陷是渤海灣盆地主要的富油氣坳陷，致密油是其重點(diǎn)接替資源。為明確黃驊坳陷孔二段致密油形成條件及勘探潛力，系統(tǒng)分析了孔二段的沉積環(huán)境、致密儲(chǔ)層類型及特征，優(yōu)選出致密砂巖、云質(zhì)過(guò)渡巖2類4個(gè)致密儲(chǔ)層甜點(diǎn)段?？锥未竺娣e分布的優(yōu)質(zhì)成熟烴源巖，與致密砂巖、云質(zhì)過(guò)渡巖類呈互層式疊置產(chǎn)出，源儲(chǔ)一體，構(gòu)成源內(nèi)疊置型、源內(nèi)包裹型、源下披覆型3種成藏組合類型，具有大面積連片含油特征。優(yōu)選南皮斜坡官東地區(qū)云質(zhì)過(guò)渡巖，孔西斜坡官西地區(qū)源內(nèi)致密砂巖，孔東、孔西斷裂帶源下致密砂巖3個(gè)致密油潛力區(qū)帶為下步有利勘探領(lǐng)域。

黃驊坳陷;孔二段;致密油;云質(zhì)過(guò)渡巖;油頁(yè)巖;勘探方向

0 引言

黃驊坳陷南部歷經(jīng)40多年的勘探開(kāi)發(fā)，是大港探區(qū)勘探程度非常高的富油氣區(qū)?？滓欢巍⒖锥问侵饕暮蛯酉?，已發(fā)現(xiàn)石油地質(zhì)儲(chǔ)量為3.5 ×108t［1］。黃驊坳陷南部孔二段屬于淡水—半咸水封閉型坳陷湖盆沉積環(huán)境，受四大盆外物源控制，環(huán)湖發(fā)育10個(gè)規(guī)模不等的三角洲朵葉體，沉積相帶呈環(huán)帶狀展布，湖盆邊緣發(fā)育常規(guī)砂巖儲(chǔ)層，湖盆低斜坡及中心區(qū)油頁(yè)巖與多類型云質(zhì)過(guò)渡巖、致密砂巖等大面積疊置連片，具備致密油成藏基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況

黃驊坳陷南部位于渤海灣盆地腹部，為大港探區(qū)主要富油氣凹陷之一，勘探面積為1 500 km2。該區(qū)自20世紀(jì)70年代初對(duì)孔二段常規(guī)砂巖油藏實(shí)施勘探，發(fā)現(xiàn)棗園、王官屯等一批油田，探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量為7 500×104t，主要儲(chǔ)層巖性為巖屑長(zhǎng)石中細(xì)砂巖，孔隙類型以粒間孔、粒內(nèi)溶孔等為主，油藏特征為構(gòu)造巖性油藏，油藏埋深為1 800～3 800 m，日產(chǎn)油為8～20 t/d。但受地質(zhì)認(rèn)識(shí)及工藝技術(shù)水平的限制，致密油層一直未引起足夠的重視。2014年，在官西、官東2個(gè)致密油潛力帶的 GX1X1、G108-8、GD6X1等井實(shí)施常規(guī)的壓裂改造，分別獲得21.30、8.45、32.00 t/d的工業(yè)油流，展示了云質(zhì)巖類致密油的勘探潛力。

2 致密油形成的地質(zhì)條件

2.1 湖盆區(qū)廣泛分布云質(zhì)類過(guò)渡巖

黃驊坳陷南部孔二段沿湖盆低斜坡及凹陷區(qū)，發(fā)育有分布廣泛的云質(zhì)巖類細(xì)粒沉積物，與油頁(yè)巖疊置，具備形成大規(guī)模致密油的基礎(chǔ)。

2.1.1 沉積環(huán)境

黃驊坳陷南部孔二段屬于淡水—半咸水封閉型坳陷湖盆沉積環(huán)境，受控于四大盆外物源體系，發(fā)育10個(gè)子物源，三角洲砂體沿湖盆邊緣環(huán)帶狀分布，主要分布在外環(huán)帶，儲(chǔ)集層巖石類型主要為巖屑長(zhǎng)石中細(xì)砂巖，溶蝕作用強(qiáng)，次生孔縫發(fā)育，物性以中低孔、低滲為主，儲(chǔ)集性較好，主要以常規(guī)構(gòu)造巖性油藏為主［2-3］。隨著碎屑物源波及強(qiáng)度的降低，古湖盆低斜坡—中心區(qū)的內(nèi)環(huán)帶主要為三角洲前緣席狀砂及過(guò)渡巖類等致密儲(chǔ)層與富有機(jī)質(zhì)油頁(yè)巖呈互層式大面積連片分布(圖1)。

圖1 黃驊坳陷南部孔二段巖相剖面

2.1.2 儲(chǔ)層類型及特征

黃驊坳陷南部孔二段致密儲(chǔ)層巖性主要為碎屑巖、碳酸鹽巖及云質(zhì)過(guò)渡巖類，以云質(zhì)過(guò)渡巖類占主體。其中碎屑巖主要為三角洲前緣廣泛分布的席狀砂巖，主要分布在環(huán)湖低斜坡區(qū)，巖性以石英質(zhì)巖屑長(zhǎng)石細(xì)粉砂巖為主，分選差，粗砂礫成斑狀分布，成分及結(jié)構(gòu)成熟度較低，孔隙度為6%～8%，滲透率為0.01×10-3～0.10×10-3μm2，儲(chǔ)集空間類型主要為粒間殘余孔、溶蝕孔，局部微裂縫發(fā)育。根據(jù)白云石和方解石的相對(duì)含量，碳酸鹽巖類儲(chǔ)層又可分為白云巖型、灰?guī)r型、云—灰混合型。儲(chǔ)集層的發(fā)育程度受沉積環(huán)境影響較大，主要分布在湖泛貧砂期的淺湖—半深湖灣斜坡區(qū)。礦物成分中白云石為91%，泥質(zhì)為8%，長(zhǎng)英質(zhì)為1%，泥狀結(jié)構(gòu)，孔隙類型主要為溶蝕孔和晶間孔，孔隙度為2.0%～8.8%，滲透率為0.05×10-3～1.60×10-3μm2。含油產(chǎn)狀以層理縫、微裂縫含油為主，其次為溶蝕孔和晶間孔。云質(zhì)過(guò)渡巖類巖性復(fù)雜多變，其巖性主要為含云泥質(zhì)細(xì)粉砂巖、砂質(zhì)云巖等類型。X衍射分析表明，該類巖性組成復(fù)雜，由石英、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、方解石、白云石、黏土、黃鐵礦、方沸石等組成，除結(jié)晶分異較好的白云巖外，其他巖性具有優(yōu)勢(shì)礦物不發(fā)育特點(diǎn)。薄片鑒定顯示具有泥質(zhì)細(xì)—粉砂狀結(jié)構(gòu)，顆粒主要為細(xì)粉砂，粒度為0.01～0.03 mm，顆粒分選較好，風(fēng)化中等。泥質(zhì)分布于粒間，為25%左右。儲(chǔ)集空間類型主要以裂縫和孔隙為主，其中裂縫主要以層間縫、構(gòu)造縫為主，主要見(jiàn)于紋層狀云質(zhì)巖相和平行層理狀砂巖相中。孔隙類型主要以微晶白云石晶間孔及部分溶蝕孔為主，孔隙度為8%～10%。巖心及薄片觀察均多見(jiàn)砂屑紋層與砂屑混染，以基質(zhì)孔隙含油為主，主要充填淡藍(lán)色油質(zhì)瀝青［4］;其次為粒間溶蝕孔、微裂縫含油，充填黃白色油質(zhì)瀝青，油質(zhì)相對(duì)較重。

2.1.3 致密油儲(chǔ)層甜點(diǎn)體分布

依據(jù)G108-8井500 m連續(xù)長(zhǎng)井段取心資料聯(lián)測(cè)分析，孔二段縱向上發(fā)育2類4個(gè)甜點(diǎn)段，即致密砂巖甜點(diǎn)段(Ek22上部和下部)和云質(zhì)過(guò)渡巖甜點(diǎn)段。對(duì)比分析表明，致密油甜點(diǎn)段沉積、儲(chǔ)層特征具有差異性。

2.2 大面積分布的優(yōu)質(zhì)成熟烴源巖

黃驊坳陷南部孔二段沉積時(shí)期屬于亞熱帶潮濕氣候，淡水—半咸水封閉型坳陷湖盆，水生生物繁茂，強(qiáng)還原環(huán)境，有機(jī)質(zhì)古生產(chǎn)力較高。發(fā)育了一套大面積分布的高豐度泥頁(yè)巖［5］，母質(zhì)類型好，致密儲(chǔ)層空間疊置連片，分布于源內(nèi)或與源巖呈互層，構(gòu)成源儲(chǔ)一體，為致密油的形成創(chuàng)造了良好的條件。

2.2.1 烴源巖厚度與分布

孔二段暗色泥頁(yè)巖主要分布于湖盆中部地區(qū)，而向東北、西南方向凸起周邊主要發(fā)育沖擊平原為主體的混雜沉積。暗色泥巖和油頁(yè)巖在平面上分布范圍有所差異，其中暗色泥巖沿湖盆區(qū)大面積分布，厚度為50～200 m，面積為1 200 km2，最大沉積厚度主要分布在北側(cè)官西地區(qū)。油頁(yè)巖主要分布在近湖盆中心區(qū)，厚度一般為25～200 m，面積約為882 km2。最大沉積厚度分布在北側(cè)官西地區(qū)，鉆井已揭示的最大厚度達(dá)260 m;南側(cè)官東地區(qū)，鉆井揭示最大厚度達(dá)178 m。平面上有北厚南薄，由中心向四周漸薄的特征［6］。

2.2.2 有機(jī)質(zhì)類型與豐度

該區(qū)有機(jī)質(zhì)中，類質(zhì)體含量普遍較高，干酪根類型主要為腐泥型，其中Ⅰ型占63%，Ⅱ型占30%。其中以早期生烴的藻類占主體，烴源巖“早生早排”特征明顯。干酪根的鏡下鑒定直觀地反映出有機(jī)質(zhì)的組成特征，孔二段暗色泥巖有機(jī)質(zhì)豐度很高，其TOC平均為3.07%，最高為9.23%，S1+ S2平均為19.46 mg/g，最大為69.91 mg/g，氯仿瀝青“A”含量平均為0.35%;各項(xiàng)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)，暗色泥巖已達(dá)到好—很好烴源巖的級(jí)別?？锥斡晚?yè)巖TOC平均為4.87%;S1+S2平均為36.59 mg/g，氯仿瀝青“A”含量平均為0.64%，為很好烴源巖。縱向上孔二段烴源巖豐度差異較大，其中Ek21上部TOC為0.20%～0.29%;Ek21下部 TOC為 3.99%～ 6.05%;段TOC為3.41%～8.5%;Ek23段TOC為2.81%～6.97%;Ek24段TOC為0.14%～1.33%。研究表明，孔二段主力生烴層段為Ek21下部、和

2.2.3 有機(jī)質(zhì)演化特征

孔二段泥頁(yè)巖熱成熟度平面分布不均，主要受到中后期斷陷反轉(zhuǎn)構(gòu)造格局控制，中央隆起帶泥頁(yè)巖在未成熟—低熟時(shí)期沉降速度減小，遭受抬升，致使其成熟度較低;而兩翼斜坡及繼承性湖盆區(qū)大幅沉降，致使其成熟度相對(duì)較高，進(jìn)入成熟階段，熱演化程度適中，整體范圍為0.5%～1.3%，為生油高峰期，是致密油成藏的良好階段。而縱向從至油組的熱演化程度是逐漸微增的，其中油組在富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖區(qū)域其成熟度較低［7］，對(duì)致密油的成藏具有不利的影響;而Ek22、油組熱演化程度大都進(jìn)入低熟—成熟階段，與北美的致密油Ro(0.5%～1.3%)及Tmax(405～453℃)具有較好的對(duì)比性，有利于致密油的成藏。

2.3 源儲(chǔ)一體疊置共生

黃驊坳陷南部孔二段具有常規(guī)油與致密油有序分布、連片聚集特點(diǎn)，即在斜坡區(qū)辮狀河三角洲主體發(fā)育常規(guī)油藏，在前端及古湖盆中心，孔二段廣泛分布的油頁(yè)巖與致密砂巖、云質(zhì)過(guò)渡巖類呈互層式疊置產(chǎn)出，源儲(chǔ)一體［8-9］，大面積連片含油。根據(jù)致密油形成的沉積環(huán)境、儲(chǔ)層分布、烴源巖條件及源儲(chǔ)共生關(guān)系，孔二段存在碎屑巖、云質(zhì)過(guò)渡巖2類致密油，分布在這4套層系內(nèi)。其中，以云質(zhì)過(guò)渡巖為主，官西地區(qū)為白云巖，官東地區(qū)為云質(zhì)粉砂巖，縱向厚度大，為20～40 m，為紋層狀。以致密砂巖為主，含油性較好，厚度為5～10 m。根據(jù)致密油形成的地質(zhì)條件及源儲(chǔ)匹配關(guān)系，劃分出3種成藏組合類型。

2.3.1 源內(nèi)疊置型組合

源內(nèi)疊置型組合即云質(zhì)巖類儲(chǔ)層與烴源巖呈薄互層式疊置共生，源儲(chǔ)一體，縱向上整體含油，分布面積廣，含油性受白云石、粉細(xì)砂含量影響明顯，含量越高，含油越好。該組合以下部、為主，主要分布在湖泛貧砂期的淺湖—半深湖灣斜坡區(qū)。油氣在源儲(chǔ)壓差作用下，克服毛細(xì)管力以滲流擴(kuò)散的方式進(jìn)入儲(chǔ)層中成藏，如官東致密油。

2.3.2 源內(nèi)包裹型組合

源內(nèi)包裹型組合即致密砂巖儲(chǔ)層呈透鏡狀直接包裹于上下烴源層中，該組合以Ek22頂部為主，主要出現(xiàn)在三角洲遠(yuǎn)端半深湖區(qū)的遠(yuǎn)岸水下扇塊狀重力流型砂巖區(qū)，隨著儲(chǔ)層埋深加大，在壓實(shí)、膠結(jié)等作用下，儲(chǔ)層逐漸致密，大面積成熟烴源巖生成的油氣在源儲(chǔ)壓差作用下，近距離運(yùn)移儲(chǔ)層中成藏，如官西地區(qū)Ek22上部致密砂巖油藏。

2.3.3 源下披覆型組合

源下披覆型組合即儲(chǔ)層位于大面積烴源巖之下。該組合以Ek24為主，主要出現(xiàn)在退積型濱淺湖辮狀河三角洲前緣砂體區(qū)。隨著儲(chǔ)層埋深加大，在壓實(shí)、膠結(jié)作用下，儲(chǔ)層致密，上覆烴源巖生成的油氣直接運(yùn)移至下覆儲(chǔ)層中成藏，該類油藏充滿程度較低，如官西斜坡Ek24致密砂巖油藏(圖2)。

圖2 孔二段成藏模式

3 致密油勘探方向

研究表明，黃驊坳陷南部孔二段中內(nèi)環(huán)帶油頁(yè)巖與致密砂巖、云質(zhì)過(guò)渡巖發(fā)育，勘探面積為260 km2，具備致密油連片聚集基礎(chǔ)［10］。通過(guò)致密油形成條件分析，優(yōu)選三大致密油勘探目標(biāo)區(qū)(圖3)。

圖3 滄東凹陷孔二段潛力區(qū)帶分布

3.1 官東地區(qū)云質(zhì)過(guò)渡巖類致密油

3.2 官西地區(qū)源內(nèi)砂巖致密油

3.3 孔東、孔西斷裂帶源下砂巖致密油

該區(qū)位于湖盆中部孔東、孔西斷裂帶，屬于后期構(gòu)造反轉(zhuǎn)形成的斷裂帶主體，主要層段Ek24為源下披覆型致密砂巖油，面積為50 km2，巖性以巖屑長(zhǎng)石細(xì)粉砂巖為主，厚度為8～20 m，油藏埋深為3 000～3 500 m，資源潛力為3 000×104t。正實(shí)施的KN9井日產(chǎn)油為4.52 t/d;G108-8井日產(chǎn)油為7.22 t/d，累計(jì)產(chǎn)油56.95 t，具有一定的勘探潛力。

4 結(jié)論

(1)黃驊坳陷南部孔二段沿湖盆低斜坡—中心區(qū)發(fā)育三角洲前緣致密砂巖、云質(zhì)過(guò)渡巖類2類4個(gè)致密儲(chǔ)層甜點(diǎn)段，儲(chǔ)層類型為特低孔、特低滲型儲(chǔ)層。

(2)孔二段屬于淡水—半咸水封閉型坳陷湖盆沉積環(huán)境，在湖盆中內(nèi)環(huán)油頁(yè)巖廣覆式分布，有機(jī)質(zhì)類型好、豐度高，屬于優(yōu)質(zhì)成熟烴源巖。

(3)致密儲(chǔ)層與富有機(jī)質(zhì)油頁(yè)巖呈疊置型、包裹型、披覆型接觸，源儲(chǔ)一體，具有大面積連片含油特征。

(4)南皮斜坡官東地區(qū)、孔西斜坡官西地區(qū)及孔東、孔西斷裂帶為滄東凹陷孔二段致密油潛力區(qū)帶，資源潛力較大，是下步重點(diǎn)的勘探領(lǐng)域。

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編輯林樹(shù)龍

TE122

A

1006-6535(2015)05-0018-05

20150424;改回日期:20150802

中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司重大科技專項(xiàng)“大港油區(qū)大油氣田勘探開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究”(2014E-06-03)

李洪香(1963-)，女，教授級(jí)高級(jí)工程師，大港油田分公司首席專家，1990年畢業(yè)于石油大學(xué)(華東)石油地質(zhì)專業(yè)，現(xiàn)從事油氣勘探部署研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.05.003