施立志，王卓卓，張革，張永生，邢恩袁

（1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所國(guó)土資源部鹽湖資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2.大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院）

松遼盆地齊家地區(qū)致密油形成條件與分布規(guī)律

施立志1,2，王卓卓1,2，張革2，張永生1，邢恩袁1

（1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所國(guó)土資源部鹽湖資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2.大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院）

應(yīng)用地質(zhì)、地球化學(xué)、試油、鉆井、測(cè)井等相關(guān)資料，對(duì)松遼盆地齊家地區(qū)上白堊統(tǒng)青山口組高臺(tái)子油層高三、高四油層組致密油形成條件與分布規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)研究。本區(qū)致密油形成主要具備良好的烴源巖、儲(chǔ)集層、源儲(chǔ)配置及地層壓力條件4個(gè)有利條件：青山口組一段、青山口組二+三段、嫩江組一段3套優(yōu)質(zhì)烴源巖為本區(qū)致密油的形成奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)；儲(chǔ)集層條件較好，砂體類型多，主要有分流河道、河口壩、席狀砂等，各類砂體累計(jì)厚度大，在平面上分布范圍較廣，連續(xù)性好，為致密油的形成提供了聚集空間；三角洲前緣相儲(chǔ)集巖體直接與烴源巖接觸或者呈指狀尖滅于湖相烴源巖之中或者與烴源巖互層，提供了良好的源儲(chǔ)配置條件；致密油儲(chǔ)集層存在異常超壓，壓力系數(shù)分布在1.20～1.50，為致密油提供了成藏充注動(dòng)力。研究表明本區(qū)高三、高四油層組致密油在平面上主要分布在凹陷的中心部位與凹陷周邊的斜坡、階地。圖12表3參16

松遼盆地；齊家地區(qū)；非常規(guī)油氣；致密油；形成條件；分布規(guī)律

0 引言

隨著松遼盆地北部勘探程度的提高，勘探對(duì)象逐步由常規(guī)油氣藏向非常規(guī)油氣轉(zhuǎn)變，近年來(lái)，在松遼盆地齊家地區(qū)上白堊統(tǒng)青山口組高臺(tái)子油層高三、高四油層組中發(fā)現(xiàn)了資源潛力巨大的致密油，取得了勘探新突破。本文應(yīng)用地質(zhì)、地球化學(xué)、試油、鉆井、測(cè)井等相關(guān)資料，對(duì)齊家地區(qū)高三、高四油層組致密油形成條件與分布規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)研究，以期為該區(qū)致密油勘探提供技術(shù)支持。

1 研究區(qū)概況

齊家地區(qū)構(gòu)造上位于松遼盆地北部中央坳陷區(qū)，主要包括齊家—古龍凹陷、龍虎泡—大安階地兩個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元的主體北部，勘探面積約3 500 km2（見圖1）。齊家地區(qū)中新生界自下而上沉積了白堊系、古近系、新近系和第四系，縱向上以中、下部含油氣組合為主要目的層，包括薩爾圖、葡萄花、高臺(tái)子、扶余和楊大城子5個(gè)含油層系[1-4]（見圖1）。上白堊統(tǒng)青山口組和嫩江組沉積期兩次大規(guī)模水進(jìn)沉積的巨厚泥巖構(gòu)成了本區(qū)主要的烴源巖和蓋層，控制了生、儲(chǔ)、蓋組合和油氣分布[1-4]。

松遼盆地近年來(lái)在齊家地區(qū)高臺(tái)子油層高三、高四油層組中發(fā)現(xiàn)了資源潛力巨大的致密油，對(duì)比發(fā)現(xiàn)其與美國(guó)北達(dá)科塔州巴肯致密油具有相似的地質(zhì)特征[5-9]（見表1）：致密油在平面上大面積連續(xù)分布，缺乏明顯的圈閉邊界，沒有統(tǒng)一的壓力系統(tǒng)與油水邊界；生油條件優(yōu)越，生儲(chǔ)組合配置良好，源儲(chǔ)一體；儲(chǔ)集層物性差，本區(qū)孔隙度平均為8.5%，空氣滲透率平均為0.40×10-3μm2；地層壓力異常，存在超壓，本區(qū)地層壓力系數(shù)在1.20～1.50；儲(chǔ)集層含油飽和度較高，可動(dòng)水含量少，油質(zhì)輕。

圖1 松遼盆地地層劃分及齊家地區(qū)構(gòu)造單元與高臺(tái)子油層頂面構(gòu)造疊合圖

表1 松遼盆地齊家地區(qū)致密油與巴肯致密油特征對(duì)比[5-9]

2 致密油形成條件

2.1 烴源巖

工區(qū)位于齊家—古龍凹陷的生烴中心，齊家—古龍凹陷發(fā)育多套優(yōu)質(zhì)、大面積分布的烴源巖，主力烴源巖包括青山口組一段（青一段，K2qn1）、青山口組二+三段（青二+三段，K2qn2+3）以及嫩江組一段（嫩一段，K2n1）[1-2,10-12]，烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高，母質(zhì)類型好，以Ⅰ型和Ⅱ型為主，有機(jī)質(zhì)處于成熟—高成熟階段。烴源巖巖性主要為暗色泥巖和油頁(yè)巖，厚度較大，青一段、青二+三段、嫩一段烴源巖厚度分別為50～250 m、100～450 m、60～200 m。烴源巖在凹陷區(qū)南部厚度大，往北逐漸變薄。

青山口組沉積期為松遼盆地大規(guī)模湖侵期，湖水侵淹全區(qū)，青一段發(fā)育深湖相灰黑色泥巖、砂巖、頁(yè)巖夾油頁(yè)巖、泥灰?guī)r條帶；青二+三段發(fā)育濱淺湖相灰黑、灰綠色泥巖夾砂巖。嫩江組沉積期也是松遼盆地的一次大規(guī)模湖侵期，嫩一段主要發(fā)育深湖相黑色泥頁(yè)巖夾油頁(yè)巖。

齊家—古龍凹陷青一段烴源巖總有機(jī)碳含量（TOC）平均值達(dá)2.13%（見圖2、表2），氯仿瀝青“A”含量平均值達(dá)0.43%，總烴平均值達(dá)4 149×10-6，生烴潛量(S1+S2)平均值達(dá)18.49 mg/g，根據(jù)中國(guó)陸相生油巖有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[10]，綜合評(píng)價(jià)為好烴源巖（見表2）。青二+三段以及嫩一段烴源巖也達(dá)到了好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)。3套烴源巖中，青一段、嫩一段烴源巖生油指標(biāo)更好，為最優(yōu)烴源巖。

圖2 齊家地區(qū)青一段烴源巖TOC值平面分布圖

表2 齊家—古龍凹陷烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度表

2.2 儲(chǔ)集層

2.2.1 儲(chǔ)集層砂體分布特征

齊家地區(qū)致密油儲(chǔ)集層整體為三角洲相沉積，致密油主要分布在三角洲內(nèi)前緣與外前緣相帶的各種砂體內(nèi)，砂體類型多，主要有分流河道、河口壩、席狀砂等。致密油開發(fā)區(qū)砂體精細(xì)解剖表明分流河道單砂體厚度為2～8 m，寬度為200～500 m；河口壩單砂體厚度為1～5 m；席狀砂單砂體厚度為0.8～2.0 m，延伸長(zhǎng)度為0.6～11.0 km。各類砂體累計(jì)厚度大，在平面上分布范圍較廣，連續(xù)性好，工區(qū)北部的砂巖厚度相對(duì)較大，由北向南砂體厚度逐漸減薄，進(jìn)入湖相發(fā)育區(qū)砂體不發(fā)育。高三油層組各類砂巖累計(jì)厚度在2.5～75.0 m，工區(qū)中、北部砂體累計(jì)厚度較大，達(dá)25～75 m，南部砂體累計(jì)厚度較小，一般小于25 m；高四油層組各類砂巖累計(jì)厚度在5～70 m，分布特征與高三油層組相似，也為北厚南薄。高三上、高四上油層組在工區(qū)北部的砂體厚度一般分布在10～35 m，往南砂體厚度逐漸變薄，砂巖厚度在10 m以下，進(jìn)入濱、淺湖區(qū)砂體不發(fā)育（見圖3）。

圖3 齊家地區(qū)高三上、高四上油層組砂體厚度分布圖

2.2.2 巖性、物性及含油性特征

齊家地區(qū)致密油儲(chǔ)集層巖性主要為粉砂巖，其次為含泥粉砂巖、含鈣粉砂巖、含介形蟲粉砂巖。儲(chǔ)集層物性較差，孔隙度主要為4%～12%，平均為8.5%，孔隙度小于12%的樣品占80%；空氣滲透率主要分布在（0.01～0.50）×10-3μm2，平均為0.4× 10-3μm2，空氣滲透率小于1×10-3μm2的樣品占93%（見圖4）。

圖4 齊家地區(qū)高三、高四油層組儲(chǔ)集層物性頻率分布直方圖（樣品數(shù)641）

應(yīng)用工區(qū)37口井823個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，按照含油產(chǎn)狀統(tǒng)計(jì)法，確定齊家地區(qū)致密油物性下限孔隙度為4%，空氣滲透率為0.02×10-3μm2（見圖5）。油浸粉砂巖孔隙度一般大于10%，油斑粉砂巖孔隙度一般大于8%，油跡粉砂巖孔隙度一般大于3%。結(jié)合齊家地區(qū)致密油儲(chǔ)集層特征，可將其分為兩類：Ⅰ類儲(chǔ)集層，孔隙度為8%～12%，空氣滲透率為（0.05～0.50）×10-3μm2，以油浸、油斑粉砂巖為主；Ⅱ類儲(chǔ)集層，孔隙度為4%～8%、空氣滲透率為（0.02～0.05）×10-3μm2，以油斑、油跡粉砂巖為主（見圖5）。

圖5 齊家地區(qū)高三、高四油層組儲(chǔ)集層分類評(píng)價(jià)圖

2.2.3 儲(chǔ)集空間類型及特征

根據(jù)巖石薄片鑒定，研究區(qū)致密油儲(chǔ)集層儲(chǔ)集空間主要有粒間孔、粒間溶孔、微裂縫（見圖6）等，孔隙大小在5～100 μm?？紫督Y(jié)構(gòu)以小孔細(xì)喉型為主，喉道細(xì)小，孔喉半徑普遍小于0.1 μm，導(dǎo)致滲透率低，流體難以流動(dòng)，但各種次生溶蝕孔隙、微裂縫等改善了致密儲(chǔ)集層的物性。

2.3 源儲(chǔ)配置

優(yōu)越的源、儲(chǔ)配置關(guān)系是形成致密油的關(guān)鍵條件之一[11-12]，齊家地區(qū)致密油儲(chǔ)集層分布在三角洲前緣相帶中，三角洲前緣相由北往南插入到湖相烴源巖中，三角洲前緣相儲(chǔ)集巖體直接與烴源巖接觸或者呈指狀尖滅于湖相烴源巖之中或者與烴源巖互層，青二+三段的烴源巖既為致密油儲(chǔ)集層提供油源又是部分儲(chǔ)集層的良好蓋層（見圖7）。同時(shí)致密油儲(chǔ)集層的底部與大面積、廣覆式分布的青一段優(yōu)質(zhì)烴源巖直接接觸，青一段生成的油氣可直接供給致密油儲(chǔ)集層。

圖6 齊家地區(qū)高臺(tái)子油層致密油儲(chǔ)集層微觀孔隙結(jié)構(gòu)

2.4 地層壓力

齊家地區(qū)高三、高四油層組致密油發(fā)育區(qū)現(xiàn)今實(shí)測(cè)地層壓力系數(shù)為1.20～1.50，具有一定異常超壓。這主要是由于致密油區(qū)處于凹陷生烴中心位置，埋藏深，不均衡壓實(shí)作用、構(gòu)造活動(dòng)、生烴作用、水熱作用等使地層形成了超壓[13-15]。由于致密油區(qū)儲(chǔ)集層物性相對(duì)較差，需要一定的超壓才能促使油氣運(yùn)移、聚集成藏，超壓為致密油的運(yùn)聚提供了動(dòng)力條件。

圖7 齊家地區(qū)L28井—G702井高臺(tái)子油層及其上下鄰近層沉積剖面圖

3 致密油分布規(guī)律與主控因素

3.1 致密油分布規(guī)律

齊家地區(qū)致密油在平面上主要分布在凹陷中心部位與凹陷周邊的斜坡、階地部位（見圖8、圖9），縱向上，致密油主要分布在高三、高四油層組，高一、高二油層組相對(duì)較少。工區(qū)中、南部致密油普遍發(fā)育，含油面積較大，具有連片性，油藏?zé)o明顯邊界。工區(qū)中部位于生烴凹陷中心，生油條件優(yōu)越，同時(shí)儲(chǔ)集層砂體發(fā)育、地層壓力條件好，超壓較強(qiáng)，成藏條件較好；工區(qū)南部的三角洲外前緣砂體（如圖9中L28井—J47井）直接插入烴源巖中（見圖9），有利于油氣優(yōu)先充注成藏。從致密油區(qū)往北，構(gòu)造逐漸抬升，儲(chǔ)集層物性變好，油水開始分異，出現(xiàn)了油水過渡區(qū)與水層發(fā)育區(qū)（見圖8）。

圖8 齊家地區(qū)高三下油層組油水分布平面圖

圖9 齊家地區(qū)L28井—J51井高三、高四油層組油層對(duì)比剖面圖（A—A′位置見圖8）

3.2 主控因素

3.2.1 儲(chǔ)集層巖性與物性

齊家地區(qū)儲(chǔ)集層巖性對(duì)致密油具有明顯控制作用，整體上砂巖的含油性優(yōu)于泥巖。致密油區(qū)粉砂巖普遍含油，含泥、含鈣較多的泥質(zhì)粉砂巖、鈣質(zhì)粉砂巖較純粉砂巖含油性變差，粉砂質(zhì)泥巖中的砂質(zhì)條帶含油，泥巖未見明顯含油現(xiàn)象。

儲(chǔ)集層物性控制致密油的分布，致密油分布區(qū)孔隙度主要為4%～12%，在這個(gè)范圍內(nèi)，物性越好的儲(chǔ)集層，其含油性就越好。統(tǒng)計(jì)表明，孔隙度為8%～12%的致密油儲(chǔ)集層含油性最好，其次為孔隙度4%～8%的儲(chǔ)集層，孔隙度在4%以下的儲(chǔ)集層含油性較差（見圖5）。

3.2.2 沉積相帶與砂體

受北部物源控制，齊家地區(qū)發(fā)育大面積三角洲相沉積，主要亞相有三角洲外前緣、三角洲內(nèi)前緣與濱淺湖相，儲(chǔ)集層延伸遠(yuǎn)、分布廣、砂體錯(cuò)疊連片、分布穩(wěn)定、連續(xù)性好、砂地比適中，是致密油主要分布區(qū)。由圖7、圖10可知高四上油層組致密油主要分布在三角洲內(nèi)前緣的河口壩、分流河道砂體與三角洲外前緣的席狀砂中，濱淺湖相淺湖砂壩中也有一定致密油分布。齊家地區(qū)沉積相帶與砂體控制致密油的平面與空間分布，為大面積分布的致密油提供了儲(chǔ)集空間。

圖10 齊家地區(qū)高四上油層組沉積相平面分布與油層發(fā)育區(qū)疊合圖

3.2.3 過剩壓力

筆者根據(jù)工區(qū)150多口井泥巖聲波時(shí)差測(cè)井資料，采用平衡深度法[16]恢復(fù)了成藏關(guān)鍵時(shí)期（明水組沉積末期）目的層中的過剩壓力（見圖11），過剩壓力的計(jì)算公式為：

式中 Δpz——過剩壓力，Pa；He——平衡深度（壓實(shí)曲線正常段上的某一點(diǎn)，若其聲波時(shí)差與異常段內(nèi)計(jì)算點(diǎn)相同，該點(diǎn)的深度即為平衡深度），m；rw——靜水壓力梯度，Pa/m；rbw——平衡深度至目的層段巖柱壓力梯度，Pa/m；H——目的層埋深，m。

由圖11可知，工區(qū)致密油主要分布在儲(chǔ)集層過剩壓力大于2.5 MPa的凹陷中心及油氣運(yùn)移指向的凹陷周邊斜坡、階地，這些地區(qū)過剩壓力較大，有利于油氣的運(yùn)移與聚集。過剩壓力控制了工區(qū)致密油的分布范圍。

圖11 齊家地區(qū)高四油層組過剩壓力與油井井位疊合圖

圖12 齊家地區(qū)高三、高四油層組資源潛力分布圖

4 致密油潛力評(píng)價(jià)

根據(jù)儲(chǔ)集層物性、油層厚度平面變化特征，結(jié)合烴源巖分布、沉積與構(gòu)造等地質(zhì)資料對(duì)齊家地區(qū)致密油進(jìn)行了評(píng)價(jià)（見圖12），Ⅰ類區(qū)主要分布在凹陷中心及龍虎泡—大安階地，Ⅱ類區(qū)主要分布在凹陷周邊的斜坡部位，部分處于凹陷中心。按照體積計(jì)算法計(jì)算高三、高四油層組致密油資源量為3.0×108t，其中Ⅰ類區(qū)資源量2×108t，Ⅱ類區(qū)資源量1×108t（見表3），資源潛力較大，是未來(lái)提交儲(chǔ)量的重要接替區(qū)。

表3 齊家地區(qū)高三、高四油層組致密油資源量統(tǒng)計(jì)表

5 結(jié)論

松遼盆地齊家地區(qū)高臺(tái)子油層高三、高四油層組致密油資源潛力較大，其形成具有優(yōu)越的烴源巖條件、儲(chǔ)集層條件、源儲(chǔ)配置條件及地層壓力條件。該區(qū)發(fā)育青一段、青二+三段、嫩一段3套優(yōu)質(zhì)烴源巖，具有良好的生烴物質(zhì)基礎(chǔ)；儲(chǔ)集層砂體類型多，主要有分流河道、河口壩、席狀砂等，各類砂體累計(jì)厚度大，在平面上分布范圍較廣，連續(xù)性好，為致密油聚集提供了空間；源儲(chǔ)配置條件好，三角洲前緣相儲(chǔ)集巖體直接與烴源巖接觸或者呈指狀尖滅于湖相烴源巖之中或者與烴源巖互層，有利于油氣優(yōu)先進(jìn)入鄰近的儲(chǔ)集層；致密油儲(chǔ)集層存在異常超壓，壓力系數(shù)為1.20～1.50，為致密油提供了成藏動(dòng)力；致密油在平面上主要分布于凹陷中心部位與凹陷周邊斜坡、階地，縱向上主要分布在高三、高四油層組，按照體積計(jì)算法計(jì)算高三、高四油層組致密油資源量為3.0×108t，其中Ⅰ類區(qū)資源量2×108t，Ⅱ類區(qū)資源量1×108t，資源潛力較大。

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（編輯 黃昌武 繪圖 劉方方）

Distribution and formation of tight oil in Qijia area,Songliao Basin,NE China

Shi Lizhi1,2,Wang Zhuozhuo1,2,Zhang Ge2,Zhang Yongsheng1,Xing Enyuan1
(1.MLR Key Laboratory of Saline Lake Resources and Environments,Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geology Sciences,Beijing 100037,China;2.Exploration and Development Research Institute of Daqing Oilfield Company Ltd.,Daqing 163712,China)

By using geologic,geochemical,well test,well drilling and well logging data,the formation conditions and distribution pattern of tight oil in Gao 3 and Gao 4 oil layers of Gaotaizi layer,Upper Cretaceous Qingshankou Formation,Qijia area,Songliao Basin were examined systematically.There are four favorable conditions for the formation of tight oil: high quality source rocks and reservoirs,good source and reservoir combination,and formation pressure.There are three series of source rocks in this area,K2qn1,K2qn2+3and K2n1,which provided material basis for the tight oil reservoirs;reservoirs including a variety of sands like distributaries channel,mouth bar and sheet sand are large in total thickness,wide in lateral distribution and good in continuity,providing accumulation space for tight oil;reservoir rocks of delta front in direct contact with the hydrocarbon source rock or pinching out in hydrocarbon source rock like fingers or interbedded with hydrocarbon source rock,constituted good source-reservoir combinations;abnormal overpressure in tight oil reservoirs with the pressure factor of 1.2-1.5,provided drive force for tight oil migration and charging.The study shows tight oil of Gao 3 and Gao 4 oil layers in Qijia area is mainly distributed in the center of,and slope and terrace around the sag.

Songliao Basin;Qijia area;unconventional hydrocarbon;tight oil;formation condition;distribution pattern

國(guó)家重大科技專項(xiàng)“松遼北部巖性地層油氣藏富集區(qū)帶、目標(biāo)優(yōu)選與勘探技術(shù)應(yīng)用”（2011ZX05001-001-04）

TE122.2

A

1000-0747(2015)01-0044-07

10.11698/PED.2015.01.05

施立志（1976-），男，安徽安慶人，博士，大慶油田勘探開發(fā)研究院高級(jí)工程師，主要從事石油地質(zhì)綜合研究。地址：黑龍江省大慶市，大慶油田勘探開發(fā)研究院勘探一室，郵政編碼：163712。E-mail: shilizhi@petrochina.com.cn

聯(lián)系作者：王卓卓（1978-），女，河北石家莊人，博士，大慶油田勘探開發(fā)研究院高級(jí)工程師，主要從事沉積學(xué)、構(gòu)造學(xué)及石油地質(zhì)方面研究。地址：黑龍江省大慶市，大慶油田勘探開發(fā)研究院勘探規(guī)劃室，郵政編碼：163712。E-mail: wzz@petrochina.com.cn

2014-02-18

2014-10-29