北部灣盆地潿西南凹陷稠油特征及成因機(jī)制

李 才 周 剛 楊希冰 董貴能 陳亞兵

（中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057）

0 引言

北部灣盆地潿西南凹陷是南海北部已證實(shí)的富生烴凹陷，發(fā)現(xiàn)了多個(gè)億噸級(jí)油田及一批含油氣構(gòu)造。但在油田的勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，部分油田雖然儲(chǔ)量規(guī)模比較大，但原油儲(chǔ)層的滲透性比較差，最主要的原因之一就是原油的品質(zhì)相對(duì)不好，表現(xiàn)為稠油的特征。而此前針對(duì)潿西南凹陷稠油的研究非常少［1-9］。因此，系統(tǒng)分析和研究潿西南凹陷已發(fā)現(xiàn)稠油油田原油的特征和成因機(jī)制，明確其分布范圍，對(duì)本區(qū)油氣勘探開(kāi)發(fā)具有重要的意義。筆者在前人研究成果的基礎(chǔ)上充分利用相關(guān)資料［10］，對(duì)研究區(qū)稠油油田原油的基本特征和成因模式進(jìn)行了分析，總結(jié)了稠油的形成機(jī)制，可以為該區(qū)的油氣勘探開(kāi)發(fā)提供必要的參考依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

潿西南凹陷位于北部灣盆地北部坳陷帶，主要經(jīng)歷了古近紀(jì)的張裂和新近紀(jì)的裂后熱沉降兩大階段，具有明顯的“先斷后拗”斷坳雙層結(jié)構(gòu)。古近紀(jì)張裂期表現(xiàn)為強(qiáng)拉張背景下所形成的箕狀斷陷，拉張、走滑、壓扭、反轉(zhuǎn)等構(gòu)造活動(dòng)多樣，斷裂發(fā)育，且盆地內(nèi)各次凹相互獨(dú)立，由不同的控凹斷裂所控制。進(jìn)入新近紀(jì)拗陷期，盆地內(nèi)絕大多數(shù)斷裂包括控凹斷裂均停止活動(dòng)，盆地內(nèi)各凹陷相互連通形成一個(gè)統(tǒng)一盆地，整體發(fā)生熱沉降接受沉積。這種“先斷后拗”的盆地演化歷程決定了古近系內(nèi)發(fā)育復(fù)雜多樣的圈閉類(lèi)型，而新近系圈閉相對(duì)較為單一，多為披覆背斜構(gòu)造，并發(fā)現(xiàn)了多個(gè)大中型油田，其主要產(chǎn)層包括新近系角尾組、下洋組和古近系潿洲組、流沙港組一段、三段等地層。特別是對(duì)于角尾組油藏為油水關(guān)系簡(jiǎn)單的底水或邊底水油藏，具有統(tǒng)一的油水界面，天然能量充足，但原油品質(zhì)相對(duì)較差，原油密度大，粘度高，為稠油油藏。從分布來(lái)看，這類(lèi)油藏主要呈NE向帶狀分布在①號(hào)斷層上升盤(pán)及東南斜坡構(gòu)造帶（圖1）。

圖1 潿西南凹陷新近系稠油油田分布圖

2 稠油油田原油特征

2.1 原油物性特征

稠油指在原始油層溫度條件下，脫氣原油粘度為100～10 000 mPa·s或在15.6℃及1 Pa下密度為0.934～1.00 g／cm3的原油［11］。潿西南凹陷稠油具有明顯的“三高一低”的特點(diǎn)（表1），即：原油密度高（0.903 7～0.965 7 g／cm3）、原油粘度高（50℃時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度為41.4～1 701.84 mPa·s，平均值為724.52 mPa·s）、膠質(zhì)瀝青質(zhì)高（16.5%～27.3%，平均值為22.4%）及低含硫量（0.26%～0.51%，平均值為0.41%）。

表1 潿西南凹陷稠油物性數(shù)據(jù)表

2.2 地球化學(xué)特征

潿西南凹陷高粘度原油主要分布在M油田、N油田及K油田等，層系主要為角尾組和下洋組；原油族組成中飽和烴含量為35.25%～50%，芳烴含量為22%～28.30%，飽／芳比為1.24～2.50，非烴+瀝青質(zhì)含量較高，為17.82%～39.67%。飽和烴含量較低的N-1井、K-3井最低只有29.97%，而且飽和烴氣相色譜圖中正構(gòu)烷烴也基本被吞食，個(gè)別樣品原油飽和烴中低碳數(shù)正構(gòu)烷烴基本被微生物吞食殆盡，以高碳數(shù)為主，主峰碳為C29或C30，存在鼓包現(xiàn)象（圖2），表明遭受不同程度的生物降解作用等。

圖2 潿西南凹陷新近系稠油飽和烴氣相色譜圖

2.3 稠油分布特征

潿西南凹陷稠油油藏具有帶狀分布、埋藏淺的特點(diǎn)。本區(qū)稠油油藏基本表現(xiàn)為（低）凸起背斜型，主要呈NE向帶狀分布在①號(hào)斷層上升盤(pán)及東南斜坡構(gòu)造帶。通過(guò)統(tǒng)計(jì)原油樣品分析后發(fā)現(xiàn)，稠油油藏均為新近系油藏，分布在新近系角尾組和下洋組，埋深比較淺，介于800～1 000 m的范圍內(nèi)，埋深大于1 000 m基本上沒(méi)有稠油油藏的存在。而且根據(jù)相關(guān)性分析結(jié)果表明，稠油油藏的密度、粘度、硫含量和瀝青質(zhì)+硅膠質(zhì)與埋深呈負(fù)相關(guān)性特點(diǎn)，埋深越大，原油的密度、粘度越小，硫含量和瀝青膠質(zhì)含量越低（圖3）。

圖3 潿西南凹陷新近系稠油原油物性參數(shù)隨深度變化分析圖

3 稠油成因分析

3.1 稠油油源分析

從甾、萜烷特征來(lái)看，高粘度原油樣品中重排甾烷含量均較高；C27、C28、C29規(guī)則甾烷中C29規(guī)則甾烷大于C27規(guī)則甾烷；且C30-4甲基甾烷含量豐富，幾乎不含奧利烷和樹(shù)脂化合物“W、T”；與潿西南凹陷流沙港組二段下源巖的甾、萜烷分布特征較為一致（圖4），表明生烴母質(zhì)主要來(lái)源于低等水生生物、藻類(lèi)，認(rèn)為與構(gòu)造底部及鄰區(qū)的流沙港組二段下源巖具有良好的親緣關(guān)系，為正常成熟型原油經(jīng)輸導(dǎo)斷裂垂向遠(yuǎn)距離運(yùn)移成藏。

圖4 潿西南凹陷新近系稠油原油與流沙港組二段下源巖色譜質(zhì)譜特征對(duì)比圖

3.2 潿西南凹陷稠油形成機(jī)理

一般稠油的形成主要包括原生稠油和次生稠油。對(duì)于原生稠油，由于稠油的粘度比較大，原油在運(yùn)移、聚集、成藏的過(guò)程中相對(duì)輕質(zhì)油顯得非常困難，所以遠(yuǎn)離主力烴源巖聚集形成的稠油油藏大部分還是以次生稠油為主。本區(qū)富集的稠油油源主要為洼中古近系流沙港組泥巖或油頁(yè)巖，正常成熟生成的原油經(jīng)輸導(dǎo)斷層垂向運(yùn)移至新近系成藏。綜合分析本區(qū)稠油基本為次生稠油，生物降解作用、水洗作用、氧化作用等次生作用是原油發(fā)生稠化的重要因素。

1）地溫場(chǎng)的分布埋深范圍限制了原油生物降解縱向稠油的分布

微生物對(duì)原油的改造作用受限于一定環(huán)境因素的控制。由于分解原油的細(xì)菌生存所需的溫度基本在100℃以下，所以對(duì)于生物降解作用，一般只發(fā)生在相應(yīng)的埋深范圍內(nèi)。目前世界各地不同降解程度的原油受溫度控制，20～60℃范圍內(nèi)地層埋深的原油表現(xiàn)為強(qiáng)烈降解帶，60～88℃范圍內(nèi)地層埋深的原油降解作用相對(duì)減弱，88℃以上細(xì)菌作用基本為微弱。①號(hào)斷裂帶上升盤(pán)M-1井地溫梯度為3.69℃／100 m，稠油油層埋深范圍基本在750～900 m，換算地層溫度介于50.7～56.3℃，正好處于微生物發(fā)育的強(qiáng)烈降解帶。東南斜坡構(gòu)造帶稠油主要分布在K、N油田或含油構(gòu)造，K油田角尾組二段油層地溫梯度為3.9℃／100 m，稠油油層分布在890～960 m，換算油藏溫度為57.71～60.44℃；N油田角尾組油層測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算地溫梯度為3.94℃／100 m，稠油油層分布在720～865 m，換算油藏溫度為54.57～61.40℃。這表明，東南斜坡構(gòu)造帶稠油同樣處于微生物發(fā)育的強(qiáng)烈降解帶內(nèi)。同時(shí)結(jié)合地球化學(xué)分析結(jié)果表明，該區(qū)原油族組成表現(xiàn)為低飽和烴、高芳烴和瀝青質(zhì)等非烴含量高的特點(diǎn)，正構(gòu)烷烴已全部消失。因此，綜合分析判斷潿西南凹陷新近系稠油主要為生物降解作用形成。

2）底水型油藏地層水洗加劇了原油的稠化作用

水洗作用主要是指原油中的一些可溶性烴類(lèi)成分被未飽和的地層水選擇性溶解或萃取的一個(gè)過(guò)程。通常與大氣連通的地表水?dāng)y帶氧氣沿?cái)嗔严聺B，或油藏底水、邊水等與油層接觸界面附近的地層水對(duì)原油性質(zhì)產(chǎn)生影響有關(guān)。北部灣盆地潿西南凹陷構(gòu)造演化表明，新近系以來(lái)盆地基本進(jìn)入拗陷階段，主要以區(qū)域沉降為主，斷裂基本不發(fā)育。因此，與大氣連通的地表水也就無(wú)法通過(guò)斷裂下滲到下部地層，通過(guò)含烴不飽和的淡水對(duì)原油性質(zhì)產(chǎn)生影響有限，這樣也就無(wú)法通過(guò)攜氧地表水對(duì)原油產(chǎn)生氧化作用。但是筆者發(fā)現(xiàn)，M、K等稠油油藏基本都是底水油藏，濱海相砂巖地層儲(chǔ)層厚度超過(guò)75 m，而油層基本位于背斜的高點(diǎn)，基本為一種低幅的油藏，油柱高度僅為20多米。這種底水型油藏的油層底界與地層水大面積接觸，在地下水流動(dòng)過(guò)程中必然會(huì)選擇性地吸收并帶走可溶性烴類(lèi)物質(zhì)，使原油被水洗而發(fā)生稠化作用，導(dǎo)致密度變大，粘度增強(qiáng)。其實(shí)這種水洗作用一般只能將原油中部分易溶于水的輕質(zhì)組分帶走，從而使原油輕度變稠，對(duì)原油成分的影響并不是很大，只是加劇了原油的稠化。

4 結(jié)論

1）潿西南凹陷稠油油藏具有帶狀分布、埋藏淺的特點(diǎn)。原油的密度、粘度、硫含量和瀝青質(zhì)+硅膠質(zhì)與埋深呈負(fù)相關(guān)性，埋深越大，原油的密度越小、粘度越小，硫含量和瀝青膠質(zhì)含量越低。

2）潿西南凹陷新近系稠油正好處于微生物發(fā)育的強(qiáng)烈降解帶，主要受生物降解作用影響?？v向地溫場(chǎng)的分布范圍限制了生物降解稠油的分布。

3）背斜底水型油藏的油層底界與地層水大面積接觸，在地下水流動(dòng)過(guò)程中發(fā)生的水洗作用進(jìn)一步加劇了本區(qū)原油的稠化。