扎哈泉地區(qū)新近系致密油形成條件與分布特征

張連梁，段勝強(qiáng)，李會光，薛建勤，姜營海

(1. 中國石油測井有限公司，甘肅 敦煌 736202；2. 中國石油青海油田分公司，甘肅 敦煌 736202)

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扎哈泉地區(qū)新近系致密油形成條件與分布特征

張連梁1，段勝強(qiáng)1，李會光2，薛建勤2，姜營海2

(1. 中國石油測井有限公司，甘肅 敦煌 736202；2. 中國石油青海油田分公司，甘肅 敦煌 736202)

近年來，致密油已成為柴達(dá)木盆地油氣勘探開發(fā)的重點(diǎn)領(lǐng)域。在烴源巖地球化學(xué)分析、致密儲層分析、源儲關(guān)系以及單井解剖分析等基礎(chǔ)上，對柴西扎哈泉地區(qū)新近系致密油成藏條件和分布特征進(jìn)行研究。結(jié)果表明：扎哈泉地區(qū)新近系烴源巖分布范圍廣，以暗色泥巖和泥灰?guī)r為主，下段烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度高于上部，成熟度適中，正處于生油窗內(nèi)；致密油砂體以細(xì)砂巖、粉砂巖為主，主要為長石巖屑砂巖和巖屑長石砂巖，儲層孔隙發(fā)育一般，孔隙分布不均勻，連通性中等，儲集空間主要為原生粒間孔，其次為溶蝕微孔，見少量的裂縫；砂巖與烴源巖緊密接觸，源儲配置關(guān)系較好，表現(xiàn)為半深湖相水下扇砂體與相對優(yōu)質(zhì)烴源巖交錯疊置展布，源儲共生、源儲一體?？碧綄?shí)際表明，主力生烴凹陷控制致密油藏的分布，凹陷中心或緊鄰的構(gòu)造斜坡區(qū)是致密油發(fā)育的重點(diǎn)地區(qū)。

致密油；形成條件；分布規(guī)律；柴西扎哈泉地區(qū)；新近系

0 引 言

隨著油氣地質(zhì)理論的不斷深入以及工程技術(shù)的不斷發(fā)展，油氣勘探開發(fā)從簡單的構(gòu)造油氣藏轉(zhuǎn)向復(fù)雜的巖性油氣藏，從陸地轉(zhuǎn)向海洋，從常規(guī)油氣資源轉(zhuǎn)向非常規(guī)油氣資源；諸如致密油氣、頁巖油氣、煤層氣、油頁巖、油砂等非常規(guī)油氣資源類型，其資源潛力巨大，預(yù)測資源量是常規(guī)油氣的數(shù)倍[1-3]。目前，致密油是非常規(guī)油氣勘探的新熱點(diǎn)。對于致密油的概念尚沒有形成統(tǒng)一的認(rèn)識。致密油的基本地質(zhì)特征是儲層致密，與烴源巖緊密共生，石油未經(jīng)過大規(guī)模長距離運(yùn)移而聚集于致密砂巖、致密碳酸鹽巖等儲集巖中[6-7]。致密油資源在中國分布廣泛，如準(zhǔn)噶爾盆地二疊系蘆草溝組、鄂爾多斯盆地三疊系延長組、三塘湖盆地馬朗凹陷二疊系以及柴達(dá)木盆地新近系干柴溝組等，都發(fā)育豐富的致密油資源[7-10]。

柴達(dá)木盆地是中國西部重要的含油氣盆地，近年來，在多個地區(qū)新近系下干柴溝組上段與烴源巖互層的致密儲層中見到了良好的油氣顯示[11]。2013年以來，青海油田優(yōu)選扎哈泉地區(qū)，加大致密油的勘探力度，先后完成9口井的試油，其中8口井獲得工業(yè)油流。由于非常規(guī)油氣勘探地質(zhì)研究起步較晚，致密油形成條件與資源潛力認(rèn)識還不夠深入。通過對扎哈泉地區(qū)烴源巖條件、儲層物性、源儲關(guān)系、勘探實(shí)踐等方面進(jìn)行分析評價，研究柴西扎哈泉地區(qū)致密油形成條件與資源潛力，以期為該地區(qū)致密油的有效勘探開發(fā)提供依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

扎哈泉地區(qū)位于柴達(dá)木盆地西南部，東至烏南綠草灘油田，西至躍進(jìn)油田，南部至切克里克洼陷中部，北鄰獅子溝油砂山油田；南北分別以阿拉爾斷層和Ⅻ號斷層為界。扎哈泉地區(qū)包括躍東構(gòu)造、扎哈泉構(gòu)造及烏南—綠草灘斜坡3個三級構(gòu)造，面積約為200 km2，是致密油勘探的重點(diǎn)構(gòu)造帶。新近系上干柴溝組是扎哈泉地區(qū)致密油的主要產(chǎn)層，也是早第三紀(jì)以來繼承性的沉積和生烴中心，重力流砂體發(fā)育，儲層埋深大于4 000 m的區(qū)域位于南北兩側(cè)，其他地區(qū)儲層埋深小于4 000 m，其構(gòu)造位置見圖1。

圖1 柴西扎哈泉地區(qū)構(gòu)造位置(陰影區(qū)域)

2 致密油形成條件

2.1 烴源巖條件

廣泛分布的優(yōu)質(zhì)烴源巖是致密油藏形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是進(jìn)行致密油資源潛力評價的關(guān)鍵地質(zhì)要素。扎哈泉地區(qū)新近系可以細(xì)分為6個巖性組合，其烴源巖以暗色泥巖和泥灰?guī)r為主，單井烴源巖地球化學(xué)特征上可以明顯分為2段，下段烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度明顯高于上部，TOC主要為0.8%～1.2%，最高可達(dá)3.0%，氯仿瀝青“A”可達(dá)0.5%；下段烴源巖發(fā)育Ⅱ型干酪根，鏡質(zhì)體反射率Ro分布于0.8%左右，表明已處于生油窗范圍(圖2、3)。油源對比表明，扎哈泉地區(qū)致密油與N1烴源巖具有相似生物標(biāo)志化合物分布特征，而與E32烴源巖不同，說明扎哈泉地區(qū)致密油主要為N1烴源巖所生。因此，扎哈泉地區(qū)N1烴源巖可作為有效的生油巖。

圖2 扎哈泉地區(qū)烴源巖地球化學(xué)綜合柱狀圖

圖3 扎哈泉地區(qū)不同巖性組合段有機(jī)質(zhì)類型

晚印支時期以來，受構(gòu)造運(yùn)動的影響，柴達(dá)木盆地沉積沉降中心不斷遷移，在縱向上，自侏羅紀(jì)至第三紀(jì)沉積了3套互不疊置的優(yōu)質(zhì)烴源巖[11]。柴西盆地扎哈泉地區(qū)新近系發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖，其分布范圍廣、厚度大，沉積中心發(fā)育在北部地區(qū)，厚度普遍大于300 m(圖4)。廣覆式分布的有效烴源巖為致密油藏的形成奠定了良好的油源基礎(chǔ)。

2.2 儲集層條件

扎哈泉地區(qū)新近系沉積早期為受阿拉爾斷層控制的古斜坡，處于古阿拉爾物源入湖區(qū)，碎屑物質(zhì)充足。阿拉爾斷層活動較早，其下盤新近系下段

沉積期形成斷坡—深水沉積，自西向東地層逐漸加厚。

圖4 扎哈泉地區(qū)烴源巖厚度平面分布

對扎哈泉地區(qū)新近系致密儲層的巖石鑄體薄片觀察、電鏡分析表明，儲集層砂巖孔隙發(fā)育一般，孔隙分布不均勻，連通性中等；致密儲層孔隙度集中在3.0%～9.0%，有效儲層平均孔隙度為5.9%，空氣滲透率集中在0.05×10-3～1.00×10-3μm2，平均滲透率為0.43×10-3μm2。儲集空間類型按孔隙成因劃分，主要為原生粒間孔，其次為溶蝕微孔，見少量的裂縫(貼?？p或微裂縫)。儲層孔隙類型按孔隙尺度大小可劃為微米級和納米級孔隙(表1)。扎哈泉致密砂巖儲層壓汞曲線形態(tài)一般具有中—粗歪度、排驅(qū)壓力較高(均大于5 MPa)、孔喉半徑分布范圍較寬的特征。

表1 扎哈泉地區(qū)致密油儲層孔隙類型與分布

2.3 源儲關(guān)系

賈承造研究指出[2]，連續(xù)分布的致密儲層與生油巖垂向緊密接觸或源儲間互接觸，形成良好的源儲配置關(guān)系，便于原油以初次運(yùn)移或短距離的二次運(yùn)移為主、以整體推進(jìn)的方式進(jìn)入致密儲層，形成大面積、連續(xù)分布的致密油層。柴西盆地扎哈泉地區(qū)致密油成藏條件研究表明，該區(qū)烴源巖對含油氣性具有明顯控制作用，扎哈泉新近系致密油是目前最具開發(fā)潛力的勘探領(lǐng)域，主要分布在生烴凹陷內(nèi)的重力流砂體中，砂巖與烴源巖緊密接觸，源儲配置關(guān)系較好，表現(xiàn)為半深湖相水下扇砂體與相對優(yōu)質(zhì)烴源巖交錯疊置展布，源儲共生、源儲一體，屬于典型的自生自儲就近聚集的源內(nèi)致密油成藏類型；油藏埋深為3 100～5 000 m，累計油層厚度為15～63 m?？碧綄?shí)踐表明，整個扎哈泉地區(qū)，新近系致密油集中分布在Ⅳ、Ⅵ砂層組中。

3 致密油分布規(guī)律

致密油以自生自儲為重要特征，國內(nèi)外典型致密油發(fā)育盆地，致密油分布的核心區(qū)往往與生油中心緊鄰或相距不遠(yuǎn)，生油中心對致密油分布的影響作用明顯。柴西扎哈泉地區(qū)目前探明的致密油分布區(qū)，也多處于生油中心區(qū)或者緊鄰生油中心的構(gòu)造斜坡區(qū)。由此可認(rèn)為，扎哈泉地區(qū)主力生油中心控制致密油藏的分布。

3.1 構(gòu)造斜坡區(qū)

柴西扎哈泉地區(qū)持續(xù)發(fā)育三大古斜坡區(qū)，即七個泉—紅柳泉—砂西斜坡區(qū)、躍進(jìn)斜坡區(qū)和烏南斜坡區(qū)。柴西南區(qū)的致密油藏幾乎均處于三大古斜坡位置，分析其原因主要有2點(diǎn)：一是斜坡的下傾方向發(fā)育大量類型好、厚度大的優(yōu)質(zhì)烴源巖，油源條件充足，致密砂巖緊密接觸鄰近烴源巖發(fā)育區(qū)，在油氣運(yùn)聚過程中具有“近水樓臺”的效應(yīng)，因此，斜坡區(qū)及其下傾方向是致密油成藏的有利區(qū)帶；二是地質(zhì)歷史時期，扎哈泉地區(qū)發(fā)生了多期、多級的湖進(jìn)湖退過程，使得古斜坡在湖盆演化發(fā)展期(E32—N1)沉積了辮狀河三角洲前緣砂體、濱淺湖灘壩砂體等，形成了多套疊置砂體，為致密油藏的形成提供了主要的儲集空間。

3.2 生油中心

生油中心是指烴源巖厚度最大、熱演化程度適中、生油能力最強(qiáng)的區(qū)域。扎哈泉地區(qū)生油中心受湖平面的旋回升降控制，多期次的湖平面升降，使優(yōu)質(zhì)烴源巖與致密儲層頻繁互層接觸，形成了良好的源儲組合關(guān)系。扎哈泉為阿拉爾斷層下盤發(fā)育的東傾鼻狀斜坡，位于切克里克—扎哈泉富烴凹陷腹部，泥質(zhì)烴源巖與碎屑巖都發(fā)育。平面上烴源巖大面積連續(xù)分布，致密儲層基本分布在有效烴源巖范圍之內(nèi)，為烴源巖生成的大量原油以初次運(yùn)移或短距離的二次運(yùn)移方式進(jìn)入致密儲層提供了地質(zhì)條件；越靠近生油中心，致密儲層的含油飽和度越高。

4 勘探開發(fā)實(shí)踐

1984年鉆探的HZ1井在新近系湖相烴源巖發(fā)育區(qū)的砂巖儲層見到多層油砂顯示，為探索致密油，2012年實(shí)施鉆探了HZ2井(圖5)。HZ2井完鉆井深為3 500 m，測井解釋油層28 m，取心段孔隙度為3%～10%，滲透率為0.05×10-3～2.00×10-3μm2。對3 292.5～3 303.5井段實(shí)施壓裂改造，4 mm油嘴控制放噴，日產(chǎn)油為6.33 m3/d，試油試采累計產(chǎn)油為240.51 m3。原油樣品分析結(jié)果表明，原油密度為0.871～0.873 g/cm3，平均為0.872 g/cm3，黏度為28.77 mPa·s(溫度為25 ℃、壓力為101.3 kPa)，屬于中質(zhì)原油。鉆探過程中巖屑錄井顯示儲層巖性為棕灰色油浸細(xì)砂巖、油浸粗砂巖和熒光粉砂巖，含油實(shí)驗濕、干照亮黃色，正己烷浸泡乳白色，燈下亮白色，滴照放射狀，厚度為1～3 m，含油儲層上下巖性主要為灰色泥巖及灰質(zhì)泥巖等；儲層與烴源巖緊密接觸，源儲關(guān)系明顯。HZ2井鉆探的成功，拉開了該區(qū)致密油勘探的序幕。為進(jìn)一步擴(kuò)大扎哈泉致密油勘探潛力，利用沉積相研究和井約束的地震屬性預(yù)測成果，先后在HZ2井周緣部署鉆探HZ201、HZ7、HZ8等9口井，有8口井解釋出油層，單井平均解釋油層厚度為25.5 m。目前已試油5口井，6個層組獲工業(yè)油流，平均日產(chǎn)油為17.3 m3/d。按照致密油富集規(guī)律，以下坡、下凹找致密油的理念，在東、西2個鼻狀斜坡的鞍部部署鉆探的HZ9井和HZS1井均獲得成功，說明整個扎哈泉地區(qū)新近系致密油主要受烴源巖分布控制，具有連片分布的地質(zhì)特征。

5 結(jié) 論

(1) 柴西扎哈泉地區(qū)新近系一段泥巖有機(jī)質(zhì)豐度較高，類型較好，成熟度適中，正處于主要生油窗范圍內(nèi)，且烴源巖累計厚度大，分布范圍廣，在北部地區(qū)發(fā)育厚度中心，為層段內(nèi)部致密儲層提供充足油源。

(2) 扎哈泉地區(qū)致密儲層主要發(fā)育于半深湖相水下扇環(huán)境，巖性以長石巖屑砂巖及巖屑長石砂巖為主；儲集空間類型多樣，主要包括原生孔隙、次生溶蝕孔隙、礦物晶間孔隙等微米—納米級孔隙，儲層平均孔隙度為5.9%，空氣滲透率平均為0.43×10-3μm2；孔隙分選性較差，儲層排驅(qū)壓力高。

(3) 柴西扎哈泉地區(qū)新近系下段致密砂巖與烴源巖緊密接觸或交錯疊置展布，源儲配置關(guān)系好?？碧介_發(fā)實(shí)踐表明，該區(qū)致密油以自生自儲為重要特征，致密油藏多處于生烴凹陷中心或緊鄰生烴凹陷的構(gòu)造斜坡區(qū)，相對優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育區(qū)控制著致密油藏的分布。

圖5 扎哈泉地區(qū)HZ2井測井綜合解釋成果

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編輯 劉兆芝

20150930；改回日期：20151125

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(“973”項目)“中國陸相致密油(頁巖油)形成機(jī)理與富集規(guī)律”(2014CB239000)

張連梁(1983-)，男，工程師，2009年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院地球化學(xué)專業(yè)，現(xiàn)主要從事油氣地質(zhì)評價與解釋工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.02.009

TE122.1

A

1006-6535(2016)02-0036-05