松遼盆地西部斜坡帶原油物性特征及成因分析

陳鳳祥

(大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,黑龍江大慶163000)

我國(guó)稠油資源豐富，陸上稠油及瀝青資源在石油資源總量中的占比達(dá)20%以上，目前已在松遼盆地、渤海灣盆地、蘇北盆地、江漢盆地、塔里木盆地、準(zhǔn)格爾盆地、吐哈盆地、南陽(yáng)盆地等均發(fā)現(xiàn)稠油油田，預(yù)測(cè)稠油資源量可達(dá)1.98×1010t，已發(fā)現(xiàn)的稠油油田多集中分布在遼河油田、勝利油田、河南油田及克拉瑪依油田[1]。

我國(guó)發(fā)現(xiàn)的稠油油藏多具有陸相沉積的特點(diǎn)，區(qū)域構(gòu)造復(fù)雜，油藏非均質(zhì)性嚴(yán)重，埋藏多在800m以下，儲(chǔ)層以碎屑巖為主，儲(chǔ)層物性較好，孔隙度和滲透率均較高，巖石礦物膠結(jié)疏松，稠油油田多分布在盆地邊緣斜坡帶，通常與常規(guī)原油呈共生關(guān)系，從盆地凹陷中部向邊緣地區(qū)，油質(zhì)逐漸變稠[2]。大慶油田雖然不是我國(guó)主要的稠油產(chǎn)區(qū)，但稠油資源較豐富，儲(chǔ)量可觀，具有較好的勘探開(kāi)發(fā)前景。隨著大慶油田進(jìn)入勘探開(kāi)發(fā)后期，地層采出液含水率不斷升高，原油產(chǎn)量下降，加強(qiáng)對(duì)稠油油藏的開(kāi)發(fā)，對(duì)于大慶油田持續(xù)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)具有重要意義。

1 地質(zhì)背景及成藏條件

1.1 地質(zhì)背景

松遼盆地西部斜坡帶地理位置上橫跨兩市（大慶市、齊齊哈爾市）三縣（肇源、泰康、泰來(lái)），南北向長(zhǎng)度可達(dá)180km，東西向?qū)挾冗_(dá)100km，區(qū)域構(gòu)造上位于大慶長(zhǎng)垣以西，為松遼盆地北部一級(jí)構(gòu)造帶，包含齊家—古龍凹陷、龍虎泡—大安階地、泰康隆起及西部超附帶4個(gè)二級(jí)構(gòu)造單位。研究區(qū)內(nèi)油氣資源儲(chǔ)量豐富，勘探開(kāi)發(fā)主要目的層為黑帝廟油層、葡萄花油層、高臺(tái)子油層、扶余油層及楊大城子油層[3]。

青山口組一段泥巖和嫩江組一段泥巖是區(qū)域內(nèi)的烴源巖和蓋層。有研究表明，松遼盆地西部斜坡帶稠油儲(chǔ)層的油氣資源主要來(lái)源于東部的齊家—古龍凹陷。在青山口組一段泥巖和嫩江組一段泥巖這2套烴源巖之間的薩爾圖油層是區(qū)域內(nèi)的主要的油氣儲(chǔ)層，也是主要的勘探目的層位。研究區(qū)西部斜坡帶地層傾角普遍小于1°，局部地區(qū)地層傾角稍微偏大，不同地層間均為整合接觸，油氣運(yùn)移的通道主要是西部斜坡帶砂體。前人對(duì)區(qū)域內(nèi)烴源巖進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，青山口組一段的烴源巖在中白堊紀(jì)末期進(jìn)入生烴門限，進(jìn)入白堊紀(jì)末期達(dá)到了生烴高峰，而嫩江組一段烴源巖演化相對(duì)較晚，在白堊紀(jì)末期進(jìn)入生烴門限，到古近紀(jì)末期進(jìn)入生烴高峰。油氣從烴源巖向儲(chǔ)層運(yùn)移的過(guò)程主要發(fā)生在白堊紀(jì)末期。研究區(qū)儲(chǔ)層中不僅蘊(yùn)含較為豐富的稠油資源，還含有一定的天然氣資源，具有較好的勘探開(kāi)發(fā)前景。經(jīng)過(guò)多年的勘探開(kāi)發(fā)，先后開(kāi)發(fā)了他哈拉、葡西、敖古拉和龍虎泡等油田，取得了較好的勘探成果。

1.2 成藏條件

（1）地層區(qū)域不整合接觸及斷層構(gòu)成油氣運(yùn)移的主要通道。西部斜坡地區(qū)油層主要為薩爾圖油層和高臺(tái)子油層，該地區(qū)發(fā)育大量斷層，斷層規(guī)模較小，主要為正斷層，斷距通常介于10～30m之間，斷層延伸長(zhǎng)度在1～10km之間，斷層及區(qū)域不整合面構(gòu)成了油氣運(yùn)移的主要通道。西部斜坡區(qū)原油是鄰近的齊家—古龍凹陷成熟的烴源巖生產(chǎn)的油氣運(yùn)移過(guò)來(lái)的，主要有以下2種運(yùn)移途徑：①油氣沿著斷層進(jìn)入青山口組砂體中，而后沿著儲(chǔ)層上傾方向運(yùn)移，再然后向西部高位運(yùn)移匯聚成藏；②油氣沿著斷層做縱向或側(cè)向運(yùn)移，到達(dá)不整合面之上的嫩江組。

（2）西部斜坡地區(qū)發(fā)育的平緩構(gòu)造帶為油氣成藏提供了條件。在區(qū)域構(gòu)造上，西部斜坡帶發(fā)育白音諾勒、阿拉新及江橋構(gòu)造3個(gè)平緩的構(gòu)造帶，這些平緩構(gòu)造帶為稠油富集創(chuàng)造了條件，由于稠油密度大、粘度高，流動(dòng)性比較差，對(duì)圈閉要求不高，平緩構(gòu)造帶上發(fā)育的低幅度構(gòu)造能夠控制稠油的運(yùn)聚，為稠油匯聚成藏創(chuàng)造了條件。

1.3 油藏類型

（1）地層圈閉油藏。當(dāng)儲(chǔ)層滲透性變差或沿上傾方向尖滅時(shí)會(huì)形成圈閉，圈閉中油氣藏頂界是砂巖儲(chǔ)層的尖滅線或由砂巖相變?yōu)槟鄮r的相變線，油氣藏底界是下傾方向的底水界限。研究區(qū)油氣由東向西沿?cái)鄬踊虿徽厦孢\(yùn)移，隨著儲(chǔ)層尖滅或砂巖相變成泥巖，油氣運(yùn)移通道關(guān)閉，在圈閉內(nèi)匯聚成藏，研究區(qū)內(nèi)的江55區(qū)塊、杜66區(qū)塊稠油油藏都是屬于地層圈閉型油藏。

（2）構(gòu)造油藏。當(dāng)?shù)貙映霈F(xiàn)斷裂或構(gòu)造變形時(shí)，會(huì)形成構(gòu)造圈閉，油氣在圈閉中聚集會(huì)形成構(gòu)造油藏。研究區(qū)油氣來(lái)自齊家—古龍凹陷的烴源巖，在長(zhǎng)距離運(yùn)移過(guò)程中遇到構(gòu)造變形時(shí)匯聚成藏，形成了他拉紅、阿拉新區(qū)塊等稠油油藏，遇到斷層時(shí)匯聚成藏形成了江37區(qū)塊稠油油藏。

2 稠油物性特征

2.1 稠油油藏一般特征

我國(guó)通常將原油粘度大于50mPa·s的原油稱為稠油，稠油油藏一般具有以下特征：①稠油油藏通常埋藏較淺，大多數(shù)稠油油藏埋深在2000m以內(nèi)，埋藏淺的油藏僅為幾十米，因此，稠油油藏的溫度和壓力相對(duì)較低；②稠油油藏多分布在砂巖地層中，小部分分布在礫巖或砂質(zhì)礫巖中，地層膠結(jié)較為疏松，儲(chǔ)層的孔隙度和滲透較高，相應(yīng)的含油飽和度也較高；③稠油油藏的飽和壓力和氣油比通常較低。由于稠油油藏在形成過(guò)程中會(huì)發(fā)生氧化作用和生物降解作用，其中的天然氣和輕烴組份在油氣運(yùn)移過(guò)程中發(fā)生逸散，導(dǎo)致稠油油藏的飽和壓力和氣油比均較低[4]。

2.2 稠油物性特征

大慶油田經(jīng)過(guò)多年的勘探開(kāi)發(fā)，共發(fā)現(xiàn)數(shù)十個(gè)大小不等的油田，其中大多數(shù)油田生產(chǎn)普通原油，對(duì)于普通原油的物性參數(shù)及特征做了大量的研究工作，掌握了大量數(shù)據(jù)。對(duì)于西部斜坡帶的稠油，取嫩江區(qū)塊稠油進(jìn)行了高壓物性分析，數(shù)據(jù)如表1所示，與松遼盆地普通原油物性進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果如表2所示。

表1 稠油高壓物性參數(shù)

表2 西部斜坡帶稠油與普通原油物性對(duì)比

由稠油高壓物性參數(shù)測(cè)定結(jié)果可知，嫩江區(qū)塊稠油埋藏較淺，深度在400～500m之間。地層壓力在4～5MPa之間，遠(yuǎn)小于大慶油田主力油層的地層壓力（大于10MPa），地層溫度在19℃左右，遠(yuǎn)低于大慶油田主力油層地層溫度（45℃左右）。稠油氣油比低于大慶油田普通原油氣油比，此外，稠油的飽和壓力較低。

由表2稠油與普通原油物性對(duì)比可知，西部斜坡帶稠油膠質(zhì)含量較普通原油高，臘含量低于普通原油。稠油相對(duì)密度明顯高于普通原油。此外，稠油中飽和烴含量及瀝青質(zhì)和非烴含量明顯高于普通原油，而芳烴含量低于普通原油。

圖1 稠油密度隨油藏深度變化關(guān)系

圖2 稠油粘度隨油藏深度變化關(guān)系

為了研究稠油物性隨深度變化情況，將研究區(qū)內(nèi)稠油的密度、粘度數(shù)據(jù)進(jìn)行投點(diǎn)，如圖1、圖2所示，隨著油藏埋藏深度增加，稠油密度降低、粘度下降，物性表現(xiàn)出隨深度增加而變好的趨勢(shì)。

3 稠油成因探討

松遼盆地西部斜坡帶富含稠油資源，關(guān)于稠油的成因，相關(guān)研究表明，稠油在大氣降水下滲過(guò)程中造成的水洗作用、埋藏過(guò)程中的生物降解作用和氧化作用共同作用下，原油中正構(gòu)烷烴消耗殆盡，支鏈烷烴和環(huán)烷烴大量富集，導(dǎo)致原油密度和粘度上升，形成稠油[5]。

3.1 水洗作用

研究表明，經(jīng)過(guò)水洗作用的原油會(huì)出現(xiàn)稠化現(xiàn)象，相應(yīng)的地層水礦化度會(huì)降低。為了研究松遼盆地西部斜坡帶水洗作用范圍，可以通過(guò)研究流體壓力場(chǎng)及地層水礦化度情況。通過(guò)對(duì)西部斜坡帶流體壓力場(chǎng)研究表明，超壓過(guò)渡帶頂面深度在1000m左右，超壓帶底面深度位于1350m左右，因此，大氣降水下滲的深度在1000m左右，由于西部斜坡帶的砂體具有良好的滲透性，加之?dāng)鄬虞^為發(fā)育，在超壓過(guò)渡帶上部以水洗作用為主，下部水洗作用較弱或無(wú)水洗作用。超壓頂界面的地層水礦化度為5000mg/L左右，以此為依據(jù)，可以在平面上限定水洗作用的分布范圍，在地層水礦化度小于5000mg/L的區(qū)域內(nèi)，稠油的成因以水洗作用為主，大于5000mg/L的區(qū)域，稠油成因存在其它作用機(jī)制。

3.2 氧化作用

在氧化作用下，自由氧能夠?qū)⒃脱趸伤岷痛?，使得原油中飽和烴含量減少，非烴和瀝青質(zhì)含量增加。西部斜坡地區(qū)薩爾圖和高臺(tái)子油層埋藏較淺，且油層上部斷層較發(fā)育，富含氧氣的地表水通過(guò)斷層下滲到油藏中，使得油藏滲透性砂體中含有豐富的氧，在此條件下，原油容易被氧化，其中正構(gòu)烷烴含量減少，支鏈烷烴和環(huán)烷烴含量增加，形成稠油。

3.3 生物降解作用

生物降解作用廣泛存在與地質(zhì)作用過(guò)程中，生物存活的溫度一般小于80℃～100℃，此外，生物降解作用還需要具備有機(jī)質(zhì)及富含氧氣的地層水。由于西部斜坡帶薩爾圖和高臺(tái)子油層埋藏較淺，地層溫度均低于80℃，油層頂部斷層較發(fā)育，富含氧氣的地表水下滲到儲(chǔ)層中，儲(chǔ)層中含有豐富的有機(jī)質(zhì)，以上這些因素為生物降解作用創(chuàng)造了適宜的條件，因此，儲(chǔ)層中細(xì)菌降解作用比較活躍，消耗了原油中正構(gòu)、異構(gòu)烷烴化合物，不會(huì)消耗有機(jī)硫化物，細(xì)菌代謝過(guò)程中產(chǎn)生的部分硫化物還會(huì)進(jìn)入原油中，使得原油中硫化物的含量顯著增加。

4 結(jié)論

（1）通過(guò)對(duì)松遼盆地西部斜坡帶稠油油藏成藏條件研究表明，地層區(qū)域不整合接觸及斷層構(gòu)成油氣運(yùn)移的主要通道，西部斜坡地區(qū)發(fā)育的平緩構(gòu)造帶為油氣成藏提供了條件。稠油油藏類型為地層圈閉油藏和構(gòu)造油藏。

（2）稠油高壓物性參數(shù)測(cè)定結(jié)果表明，稠油埋藏較淺，地層壓力和溫度遠(yuǎn)小于大慶油田主力油層，氣油比與飽和壓力均較低。與大慶油田普通原油物性相比，西部斜坡帶稠油膠質(zhì)含量高、臘含量低、相對(duì)密度高。此外，稠油中芳烴含量及瀝青質(zhì)和非烴含量明顯高于普通原油，飽和烴含量較低。

（3）隨著油藏埋藏深度增加，稠油密度降低、粘度下降，物性表現(xiàn)出隨深度增加而變好的趨勢(shì)。

（4）研究區(qū)內(nèi)稠油的成因主要包括水洗作用、埋藏過(guò)程中的生物降解作用和氧化作用。