張文婧，包麗，彭建亮，付麗，王敬巖，韓昊

1.大慶油田有限責(zé)任公司 勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712; 2.大慶油田有限責(zé)任公司 第三采油廠，黑龍江 大慶 163118

0 引言

松遼盆地北部具備“滿凹含油”的地質(zhì)條件，石油資源非常豐富[1--2]。據(jù)“第四輪全國(guó)油氣資源評(píng)價(jià)”結(jié)果顯示，松遼盆地北部石油資源量為101.47×108t[3]。經(jīng)過(guò)近60年的勘探開發(fā)，盆地整體已進(jìn)入勘探成熟階段，資源探明率已超過(guò)60%，剩余資源具有埋藏深、規(guī)模小、分布散、隱蔽性強(qiáng)和油水關(guān)系復(fù)雜等特點(diǎn)，效益增儲(chǔ)難度日益加大[3--4]?！笆濉币詠?lái)，隨著地質(zhì)認(rèn)識(shí)的深化和技術(shù)水平的提高，齊家—古龍、長(zhǎng)垣—三肇等富油凹陷精細(xì)勘探取得了新的突破，資源潛力有了新的增長(zhǎng)。而同期，國(guó)際油價(jià)持續(xù)低迷、中國(guó)經(jīng)濟(jì)增速放緩等因素給石油勘探帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。成熟老探區(qū)還有多大的資源潛力能夠滿足后備資源接替不足的難題？尚不明確。為此，筆者在成藏地質(zhì)條件分析基礎(chǔ)上，開展資源評(píng)價(jià)方法和關(guān)鍵參數(shù)研究，重新落實(shí)資源潛力，以期對(duì)預(yù)測(cè)高勘探程度區(qū)剩余油氣資源的空間分布和推動(dòng)該領(lǐng)域的勘探突破有所幫助。

1 地質(zhì)背景及勘探概況

松遼盆地是疊置于古生代基底上的大型中、新生代沉積盆地[5--6]，面積約26×104km2。盆地構(gòu)造演化大體經(jīng)歷了斷陷期、斷--坳轉(zhuǎn)換期、坳陷期和萎縮期4個(gè)階段[6--7]。其中，斷陷期沉積時(shí)期，盆地由孤立分散的小型盆地逐漸統(tǒng)一為大型坳陷盆地，可劃分為6個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元(圖1)，并細(xì)分為32個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元。白堊系為盆地主體沉積，自下而上可劃分為10個(gè)地層單元[6]?？v向上根據(jù)生儲(chǔ)蓋組合和油源對(duì)比結(jié)果[3]，可劃分為上部、中部、下部和深部4套含油氣組合，發(fā)育黑帝廟油層(H)、薩爾圖油層(S)、葡萄花油層(P)、高臺(tái)子油層(G)、扶余油層(FY)和登婁庫(kù)油層(D)等6大含油層系(圖1)。

圖1 松遼盆地坳陷期構(gòu)造地層單元分區(qū)及含油氣組合綜合圖Fig.1 Comprehensive map of tectonic formation division in fall period and oil-gas combination of Songliao Basin

葡萄花油層發(fā)育在姚家組一段大型淺水湖盆三角洲沉積體系中，砂體分布范圍廣、埋藏適中、物性較好，并夾在青山口組、嫩江組兩套主力烴源巖之間[3]。砂體與青山口組一段生油巖直接接觸，位于油氣側(cè)向短距離運(yùn)移的有利部位，具備“下生上儲(chǔ)”的優(yōu)越條件。此外，嫩江組一、二段在盆地范圍內(nèi)廣泛分布暗色的湖相泥巖也是葡萄花油層良好的蓋層。這種大規(guī)模的儲(chǔ)集體被生油巖、蓋層包圍的空間組合模式也是大慶油田形成的基礎(chǔ)。

葡萄花油層有利勘探面積約3×104km2，探井2 469口，工業(yè)油井639口，累計(jì)提交石油三級(jí)地質(zhì)儲(chǔ)量28.02×108t，是松遼盆地北部中淺層勘探程度最高的一個(gè)層位。近年來(lái)，龍西—杏西地區(qū)多口井于葡萄花油層獲得高產(chǎn)工業(yè)油氣流，富油凹陷展現(xiàn)億噸級(jí)場(chǎng)面，勘探老區(qū)仍有很大的資源潛力。

2 葡萄花油層刻度區(qū)優(yōu)選

刻度區(qū)是指在油氣資源評(píng)價(jià)過(guò)程中作為評(píng)價(jià)區(qū)類比標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)基本地質(zhì)單元。按照“勘探程度高、地質(zhì)規(guī)律認(rèn)識(shí)程度高及資源落實(shí)程度高”[8]的三高原則，選擇位于成熟源巖區(qū)內(nèi)的敖南地區(qū)進(jìn)行精細(xì)解剖。一方面由于該區(qū)勘探程度較高，油藏類型、油水關(guān)系清楚，資源落實(shí)可靠，有利于提高刻度的精度；另一方面，敖南地區(qū)葡萄花油層為北部物源三角洲前緣相沉積，能夠代表長(zhǎng)軸緩坡--低位河流三角洲組合的刻度區(qū)類型，與已發(fā)現(xiàn)的肇州油田、永樂(lè)油田和新肇油田等巖性油氣藏同在一個(gè)物源區(qū)的相同沉積相帶上，烴源巖、儲(chǔ)層等地質(zhì)特征與相應(yīng)的評(píng)價(jià)單元也具有較好的可對(duì)比性。

敖南刻度區(qū)位于松遼盆地北部中央凹陷區(qū)的東南部(圖1)，處于齊家—古龍凹陷、大慶長(zhǎng)垣、三肇凹陷以及朝陽(yáng)溝階地4個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元的接合部位。東與永樂(lè)油田相連，西至茂興三維工區(qū)，北接敖9三維工區(qū)，南抵松花江北岸。敖南刻度區(qū)已完成二維地震測(cè)線908 km，三維地震256 km2。含油層位主要為黑帝廟油層、葡萄花油層和扶余油層。其中，葡萄花油層以產(chǎn)能高、面積廣作為該區(qū)的主力油層，探井29口，進(jìn)尺6.33×104m，已提交石油探明地質(zhì)儲(chǔ)量3 305.4×104t。

3 成藏主控因素分析

3.1 有效烴源巖控制油氣分布范圍

明水組沉積末期，青山口組烴源巖在齊家等地區(qū)均已成熟并開始大量排烴，排烴強(qiáng)度最大可達(dá)4×106t/km2，排烴范圍包括齊家—古龍、三肇等地區(qū)，總體上控制了敖南刻度區(qū)油氣的分布范圍。齊家—古龍、三肇地區(qū)的青山口組一段烴源巖地化資料統(tǒng)計(jì)表明(表1)，齊家—古龍凹陷青山口組一段烴源巖有機(jī)碳平均值達(dá)到2.13%，一般分布在1.0%～3.0%。氯仿瀝青“A”平均值達(dá)到0.43%，主要分布在0.4%～0.9%。生烴潛量S1+S2平均值達(dá)到18.49 mg/g，主要分布在10～35 mg/g。三肇凹陷青山口組一段烴源巖有機(jī)碳平均值為3.14%，主要分布在1.0%～6.0%。氯仿瀝青“A”平均值為0.626%，主頻分布在0.2%～0.9%。生烴潛量S1+S2平均值高達(dá)29.27 mg/g，主頻分布在10～35 mg/g。

表1 齊家—古龍、三肇地區(qū)青山口組一段烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度

Table 1 Hydrocarbon source rock organic abundance of Qingshankou Formation Member--1in Qijia--Gulong and Sanzhao area

地區(qū)層位有機(jī)碳/%氯仿“A”/%S1+S2/mg·g-1評(píng)價(jià)結(jié)果齊家—古龍凹陷K2qn10.22～6.672.13(87)0.016～1.1500.429(69)0.06～69718.49(190)最好三肇凹陷K2qn10.11～7.923.14(87)0.006～1.7520.626(51)0.01～48429.27(108)最好

敖南刻度區(qū)葡萄花油層的原油主要來(lái)自下伏青山口組一段生油巖，源巖年齡100 Ma，有效烴源巖厚度53 m，有機(jī)質(zhì)豐度較高，一般>2.0%，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ類，平均TOC為3%，達(dá)到了好烴源巖的標(biāo)準(zhǔn)[9]。有機(jī)質(zhì)成熟度一般>0.9%，平均為0.87，反映烴源巖已進(jìn)入生油高峰階段。

3.2 三角洲前緣亞相薄互層砂體構(gòu)成油氣儲(chǔ)集層

受北部三角洲沉積體系的控制，敖南刻度區(qū)沉積微相由三角洲內(nèi)前緣相過(guò)渡到三角洲外前緣相，北部為三角洲內(nèi)前緣水下分流河道沉積，中部為三角洲外前緣席狀砂沉積，往南過(guò)渡為前三角洲沉積。敖南刻度區(qū)砂體類型主要為分流河道砂體、河口壩和席狀砂(圖2)，多呈條帶狀和透鏡狀。其中，分流河道砂體厚3～5 m，寬200～300 m；河口壩砂體厚2～3 m；席狀砂厚1～2 m。砂體橫向連通性較差、變化快，砂地比總體為20%～50%。沉積相帶展布特征決定了砂體平面分布北厚南薄的特點(diǎn)，廣泛分布的分流河道和席狀砂沉積為大面積巖性油藏的形成提供了儲(chǔ)層背景。

圖2 敖南刻度區(qū)葡萄花油層沉積相及砂體分布Fig.2 Sediment phase and sand distribution of Putaohua oil layer in Aonan calibrated area

儲(chǔ)層巖石類型主要為含泥長(zhǎng)石巖屑粉、細(xì)砂巖。黏土礦物以綠泥石、伊利石為主，其次為高嶺石。儲(chǔ)層孔隙度為14.8%～24.0%，平均為19.4%，滲透率為0.29～61.68 mD ，平均為15.9 mD，屬中孔、中低滲儲(chǔ)層。儲(chǔ)集空間類型以原生粒間孔為主，其次為粒間擴(kuò)大孔(圖3A-3C)。北部葡萄花油層孔隙較發(fā)育，連通性較好(圖3D)，常見長(zhǎng)石顆粒被溶蝕現(xiàn)象,形成次生孔隙；孔隙中共生綠泥石與次生石英(圖3E)，顆粒表面共生綠泥石與伊利石(圖3F)。南部孔隙較北部發(fā)育略差，粒間生長(zhǎng)次生石英，顆粒表面貼附伊利石充填孔隙。

圖3 敖南刻度區(qū)葡萄花油層儲(chǔ)集層特征Fig.3 Reservoir features of Putaohua oil layer in Aonan calibrated area

3.3 受沉積相帶控制，砂體、構(gòu)造匹配發(fā)育大面積巖性油藏

烴源巖研究表明，敖南刻度區(qū)的油氣主要來(lái)自齊家—古龍凹陷，其次為三肇凹陷，生油凹陷宏觀上控制了油藏分布。葡萄花油層沉積時(shí)期，主要受北部三角洲沉積體系的控制，儲(chǔ)集體由多套薄砂層垂向疊置、橫向上錯(cuò)疊連片(圖2、4)。廣泛分布的三角洲前緣砂體與青山口組主力烴源巖在垂向疊合，為形成大面積巖性油藏創(chuàng)造了有利條件。根據(jù)砂體類型與構(gòu)造匹配關(guān)系，構(gòu)造較高部位油氣重力分異較好，多為純油區(qū)，以巖性為主控因素，形成大面積的巖性油藏，局部因巖性影響存在同層與水層。在構(gòu)造低部位，油水分異較差，多為油水同產(chǎn)區(qū)或產(chǎn)水區(qū)，油水關(guān)系較復(fù)雜，形成以巖性油藏為背景的構(gòu)造--巖性油藏。

圖4 敖南刻度區(qū)葡萄花油層油藏剖面圖Fig.4 Reservoir profile of Putaohua oil layer in Aonan calibrated area

此外，敖南地區(qū)葡萄花油層沉積時(shí)期，油源斷裂發(fā)育，其延展方向主要以南北向及北北西向?yàn)橹?，間或有北北東向，平面上條帶性較為明顯。油源斷裂溝通了青山口組一段烴源巖與姚家組一段砂體，青山口組一段生成的石油在浮力作用下沿?cái)鄬觽?cè)向運(yùn)移至葡萄花油層構(gòu)造高部位、斜坡部位的砂體中，形成常規(guī)油藏。構(gòu)造高部位儲(chǔ)層條件較好的砂體為儲(chǔ)量提交區(qū)塊。因此，油藏的形成受生烴凹陷、巖性和斷層共同控制。

三個(gè)山地都處于溫帶，緯度基本一致，經(jīng)度有所差異，導(dǎo)致三個(gè)山地間溫度較為接近，而降水量略有差異，由高到低依次為長(zhǎng)白山＞海棠山＞百花山。由此，三個(gè)山地間植物區(qū)系在科、屬、種上有不同程度的聯(lián)系，也有不同程度的差異。通過(guò)三個(gè)山地植物區(qū)系的比較分析，長(zhǎng)白山植被以北溫帶植物為主，百花山植被則與華中、華北、西北植物區(qū)系聯(lián)系較緊密，而海棠山植被既與華中、華北區(qū)系關(guān)系緊密，又與北溫帶植物區(qū)系密切關(guān)聯(lián)。

4 資源量計(jì)算

目前，國(guó)內(nèi)外通常采用油氣成因法、地質(zhì)類比法和地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法等方法進(jìn)行資源評(píng)價(jià)[8,10--12]。不同的方法具有不同的適用性，一般與評(píng)價(jià)區(qū)的勘探程度有關(guān)。敖南刻度區(qū)葡萄花油層勘探程度較高，發(fā)現(xiàn)的油藏較多，有足夠的樣本，采用多種方法進(jìn)行資源評(píng)價(jià)以確保資源評(píng)價(jià)的可靠性和準(zhǔn)確性。本次研究選取容積法和規(guī)模序列法進(jìn)行資源潛力分析。

4.1 容積法及計(jì)算參數(shù)選取

容積法計(jì)算石油地質(zhì)資源量公式 ：

N=100·A·H·Φ·Soi·ρO/Boi

(1)

式中：N為石油地質(zhì)儲(chǔ)量(104t)；A為含油面積(km2)；H為平均有效厚度(m)；Φ為平均有效孔隙度(%)；Soi為平均原始含油飽和度(%)；ρO為平均地面原油密度(t/m3)；Boi為平均地層原油體積系數(shù)(f)。

含油面積刻度區(qū)探明、控制儲(chǔ)量含油面積224.1 km2，以探明儲(chǔ)量、斷層作為含油邊界，取邊緣工業(yè)油井平均井距的一半或單井外推1～2 km，結(jié)合三維地震工區(qū)，計(jì)算刻度區(qū)含油面積為256.3 km2。

有效厚度油層有效厚度是指儲(chǔ)集層中具有產(chǎn)油能力的那部分厚度，它是正確識(shí)別油層分布狀況和準(zhǔn)確計(jì)算石油地質(zhì)儲(chǔ)量的重要依據(jù)。利用刻度區(qū)大量的巖芯、測(cè)井和試油等資料，確定有效厚度為2.8 m。

有效孔隙度敖南刻度區(qū)北部平均孔隙度為21.1%，南部平均孔隙度為16.46%，確定有效孔隙度為17.3%。

原始飽和度、原油密度、體系系數(shù)參照敖南地區(qū)儲(chǔ)量的飽和度、原油密度和體積系數(shù)。

根據(jù)上述計(jì)算參數(shù)選取結(jié)果，采用容積法計(jì)算敖南刻度區(qū)葡萄花油層地質(zhì)資源量為5 023×104t(表2)。

表2 敖南刻度區(qū)葡萄花油層資源量計(jì)算表

4.2 油藏規(guī)模序列法

油藏規(guī)模序列法是通過(guò)已發(fā)現(xiàn)油藏的規(guī)模序列預(yù)測(cè)未發(fā)現(xiàn)油藏的儲(chǔ)量和整個(gè)評(píng)價(jià)單元的資源量。計(jì)算資源量公式如下：

(2)

評(píng)價(jià)思路為連續(xù)迭代確定合理斜率k，進(jìn)而確定已發(fā)現(xiàn)油藏在序列中的符合率，分概率統(tǒng)計(jì)資源量分布。

根據(jù)本區(qū)已知油藏儲(chǔ)量的發(fā)現(xiàn)情況(目前已發(fā)現(xiàn)最小油藏為65.5×104t)，限定最小資源規(guī)模為20×104t，最大油藏個(gè)數(shù)<50個(gè)。連續(xù)迭代結(jié)果顯示k=62時(shí)最合理(圖5)，計(jì)算敖南刻度區(qū)葡萄花油層地質(zhì)資源量為5 093.16×104t，且已發(fā)現(xiàn)油藏在預(yù)測(cè)規(guī)模序列中，資源接近。

圖5 敖南刻度區(qū)葡萄花油層油藏規(guī)模序列分布(A)與地質(zhì)資源量分布(B)Fig.5 Sequence of reservoir scale (A)and distribution of geological resource(B)of Putaohua oil layer in Aonan calibrated area

參照容積法和油藏規(guī)模序列法評(píng)價(jià)敖南刻度區(qū)葡萄花油層地質(zhì)資源量的結(jié)果，最終采用特爾菲概率加權(quán)確定本區(qū)石油地質(zhì)資源量期望值為5 057.1×104t。

5 資源評(píng)價(jià)的關(guān)鍵參數(shù)

5.1 運(yùn)聚系數(shù)

運(yùn)聚系數(shù)是指運(yùn)聚單元內(nèi)生成的油或氣量能夠聚集成藏的百分?jǐn)?shù)，即油氣地質(zhì)資源量與生烴量的比值，是資源評(píng)價(jià)的重要研究參數(shù)。主要受油氣生成、排烴、運(yùn)移、散失和聚集成藏過(guò)程中多種地質(zhì)因素控制。青山口組總生油量761×108t，占松遼盆地北部中淺層烴源巖總生油量的85%，是葡萄花油層的良好油源巖。敖南刻度區(qū)為長(zhǎng)期繼承性發(fā)育的古構(gòu)造，是油氣運(yùn)移、聚集的有利場(chǎng)所，盆地模擬結(jié)果表明刻度區(qū)總生烴量為15.22×108t，依據(jù)地質(zhì)資源量5 057.1×104t，計(jì)算運(yùn)聚系數(shù)為3.32%(表3)。

表3 敖南刻度區(qū)葡萄花油層石油資源評(píng)價(jià)綜合結(jié)果

Table 3 Comprehensive petroleum resource evaluationresults of Putaohua oil layer in Aonan calibrated area

分類區(qū)敖南刻度區(qū)含油面積/km2256.30地質(zhì)資源量/104 t5 057.10資源評(píng)價(jià)關(guān)鍵參數(shù)運(yùn)聚系數(shù)/%3.32可采系數(shù)/%22.00地質(zhì)資源豐度/104 t·km-219.73可采資源豐度/104 t·km-24.34儲(chǔ)量豐度/104 t·km-212.90含油面積系數(shù)0.87

5.2 可采系數(shù)

石油可采系數(shù)是指石油可采資源量與石油地質(zhì)資源量的比值。敖南刻度區(qū)葡萄花油層石油地質(zhì)資源量、石油可采資源量分別為5 057.1×104t、1 112.6×104t，由此確定可采系數(shù)為22%(表3)。已提交探明儲(chǔ)量的茂72、葡36、茂74區(qū)塊可采系數(shù)分別為21%、24%、22.5%，敖南刻度區(qū)的可采系數(shù)與上述區(qū)塊的可采系數(shù)相近。

5.3 資源豐度與儲(chǔ)量豐度

油氣資源豐度是油氣資源量與面積的比值，油氣儲(chǔ)量豐度是研究區(qū)內(nèi)已知油氣藏儲(chǔ)量與面積的比值，這兩個(gè)參數(shù)都反應(yīng)了研究區(qū)油氣聚集的條件與能力。敖南刻度區(qū)石油資源豐度為19.73×104t /km2(石油地質(zhì)資源量為5 057.1×104t與面積的比值)、可采資源豐度為4.34×104t /km2(可采資源量為1 112.6×104t與面積的比值)、儲(chǔ)量豐度為12.9×104t /km2(已提交石油探明地質(zhì)儲(chǔ)量為3 305.4×104t與面積的比值)(表3)。

5.4 含油面積系數(shù)

含油面積系數(shù)是已發(fā)現(xiàn)圈閉(油氣藏)的含油面積與圈閉面積的比值。對(duì)于整個(gè)研究區(qū)的平均圈閉含油面積系數(shù)是刻度區(qū)內(nèi)的疊合含油面積與研究區(qū)面積的比值，也可以用單個(gè)油藏含油面積系數(shù)的平均值。根據(jù)刻度區(qū)探明、控制儲(chǔ)量含油面積為224.1 km2，含油圈閉面積為224.1 km2，刻度區(qū)含油面積為256.3 km2，計(jì)算含油面積系數(shù)為0.87(表3)。

6 結(jié)論

(1)敖南刻度區(qū)資源評(píng)價(jià)結(jié)果為：容積法計(jì)算資源量為5 023×104t，油氣藏規(guī)模序列法計(jì)算資源量為5 093.16×104t，評(píng)價(jià)結(jié)果相差不大。因此，作為油氣勘探的指導(dǎo)目標(biāo)具有理論和實(shí)踐價(jià)值。

(2)采用特爾菲概率加權(quán)確定刻度區(qū)石油地質(zhì)資源量為5 057.1×104t，刻度區(qū)已提交石油探明地質(zhì)儲(chǔ)量為3 305.4×104t，占刻度區(qū)地質(zhì)資源量的65.4%，資源評(píng)價(jià)結(jié)果可信度高。

(3)獲取運(yùn)聚系數(shù)、可采系數(shù)、資源豐度、儲(chǔ)量豐度和含油面積系數(shù)等5項(xiàng)參數(shù)，以上參數(shù)代表了松遼盆地北部石油資源評(píng)價(jià)的關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)評(píng)價(jià)其他地區(qū)資源具有借鑒意義。