王 卓，趙靖舟，孟選剛，趙世虎，沈振振，張 恒，高飛龍

1.西安石油大學 地球科學與工程學院，西安 710065；2.陜西省油氣成藏地質學重點實驗室，西安 710065；3.長慶油田 第一采油廠，陜西 延安 716000；4.延長油田股份有限公司 七里村采油廠，陜西 延安 716000

致密油作為重要的非常規(guī)油氣資源，在我國分布廣泛，且分布層位眾多，以鄂爾多斯盆地延長組長6油層最為富集[1-2]。但目前學術界對致密油成藏主控因素及分布規(guī)律的研究較少，且多數(shù)集中于對儲層特征的研究，缺乏多因素的綜合分析判斷[3-13]。為了深入認識致密油藏的成藏主控因素與分布規(guī)律，本文以中國大陸所發(fā)現(xiàn)的第一個油田——七里村油田柴上塬區(qū)為例，在鉆井、錄井、電測井、巖心、試油及生產動態(tài)等資料的支撐下，結合室內實驗觀測，全面分析構造、烴源巖、儲層、蓋層、運移條件對長6致密油藏是否有一定的控制作用。此外，在分析運移條件和蓋層條件時，為將其發(fā)育程度準確量化，引入下伏砂地比和上覆泥地比概念。

1 地質概況

鄂爾多斯盆地構造上北接烏蘭格爾基巖凸起，南鄰渭北撓褶帶，東接晉西撓褶帶，西鄰賀蘭—六盤山沖斷帶，輪廓呈矩形，面積約25×104km2[14-18]。盆地周緣斷層、褶皺發(fā)育，而盆地內部構造相對簡單，地層平緩，一般傾角小于5°。盆地可劃分出伊盟隆起、渭北隆起、晉西撓褶帶、伊陜斜坡、天環(huán)坳陷及西緣沖斷構造帶6個一級構造單元[14](圖1)。

研究區(qū)位于陜西省延長縣境內，屬于中國大陸所發(fā)現(xiàn)的第一個油田——七里村油田的一部分。構造上位于伊陜斜坡東南部，是盆地內中生界含油富集區(qū)之一(圖1)[19-20]。該區(qū)塊規(guī)模產建始于2002年，資源面積37.77 km2，長6油層地質儲量1 480.23×104t。區(qū)內長6地層分布穩(wěn)定，呈現(xiàn)西傾單斜形態(tài)，地層傾角約0.38°，厚度約120 m，長6油層組自上而下可劃分為長61、長62、長63、長64四個亞組，長61可進一步劃分為四個小層、長62三個小層、長63三個小層、長64兩個小層。區(qū)內目前共有各類井868口，其中注水井16口，隨著油田開發(fā)階段的轉變，進一步深化該區(qū)油藏富集規(guī)律和主控因素研究，對油田下步增儲上產具有重要指導作用。

圖1 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)位置

2 長6油藏特征

2.1 原油物理特征

研究區(qū)內48口井原油樣品的分析結果表明：區(qū)內長6原油具有“三低一少一高”(低密度、低黏度、低含硫、少含蠟、高凝固點)的典型輕質油特征，其原油密度平均為0.83 g/cm3；黏度(20 ℃)平均為4.22 mPa·s；平均含硫量0.04%；平均含蠟量11.95%；受含蠟量的影響，其凝固點最高17.50 ℃，最低5.50 ℃，平均凝固點為6.55 ℃(表1)。

表1 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)三疊系長6原油物性統(tǒng)計

2.2 原油地化特征

通過對郭807等井的原油樣品族組分檢測分析，區(qū)內原油總烴含量較高，最高可達84.34%，平均73.91%(烴類中以飽和烴為主，平均含量63.84%，芳烴次之，平均含量10.07%)；非烴和瀝青質含量較少，平均含量均在10%以下，飽芳比分布在4.96～17.07，平均6.30，表明長6油層原油成熟度較高(表2)。

表2 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)三疊系長6原油族組分含量

2.3 油藏類型及其分布特征

2.3.1 油藏類型

長6沉積期為三角洲建設主要時期，沉積穩(wěn)定，砂體發(fā)育，但儲層物性差，非均質性強。層內發(fā)育的致密砂巖可形成自封閉體，再者儲集層四周發(fā)育的致密層或泥質沉積、長4+5湖侵期大量的泥質沉積，均可對儲集體中的流體起到很好的遮擋和封蓋作用，構成了長6典型的巖性圈閉群。

另外，確定油藏類型，需先明確其是否存在邊底水。根據(jù)區(qū)內油藏剖面及各井產能分析確定：研究區(qū)長6油層組內有少量純水層分布，但水層與含油層之間存在隔夾層，并未處于同一套砂體(圖2)；同時，區(qū)內各井投產后均不存在無水生產期，投產即見水，且各井含水率隨開發(fā)的進行趨于某一穩(wěn)定值。上述三點均可說明研究區(qū)長6油藏不發(fā)育邊底水。綜合確定研究區(qū)長6油藏為典型的致密巖性油藏(圖2)。

2.3.2 油藏分布特征

圖2 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)叢12-2井—南22-2井連井油藏剖面

圖3 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)三疊系長6各層砂厚及油層顯示厚度分布

圖4 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)三疊系長和長小層油層厚度

綜上所述，研究區(qū)內長6油藏在平面上大面積連續(xù)分布，而縱向上為富集程度不均的“準連續(xù)”分布[21-22]。橫向上各小型油藏彼此鄰近，縱向上相互疊置，構成了大面積分布的油藏群，各油藏之間相互鄰近，無明確界限。

3 長6致密油成藏控制因素

由上述可知，研究區(qū)長6油層在縱橫向上富集程度均存在較大差異。那么，造成長6油藏富集程度差異的原因是什么？換言之，是什么因素控制著研究區(qū)長6致密油藏的形成和分布？以下將從構造、烴源巖、儲層、蓋層和輸導條件等方面分別加以分析。

3.1 構造

圖5 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)長頂面構造與初產疊合圖

3.2 烴源巖

研究區(qū)位于現(xiàn)今盆地邊緣，大多研究認為[3-5,23-24]該區(qū)域內烴源巖發(fā)育較差，原油主要來源于距離較遠的湖盆中心。本次研究發(fā)現(xiàn)，包括研究區(qū)在內的整個七里村油田，均分布著長7黑色頁巖(即張家灘頁巖)和暗色泥巖兩類烴源巖，黑色泥頁巖平均厚度9.26 m，TOC含量平均為2.74%；暗色泥巖平均厚度28.95 m，TOC含量平均1.82%，二者均達到成熟階段，說明研究區(qū)不乏有效烴源巖且品質優(yōu)越。

一般來說，烴源在生烴增壓過程中所產生剩余壓力的大小及生烴量的多少控制著油藏富集程度。在TOC等地化參數(shù)確定的前提下，其厚度越大，生烴量越大，產生的過剩壓力越大，原油的運移充注動力越強，便可更好地驅替地層水，越有利于原油富集成藏。反之，則會油層高含水，使得原油富集程度有限。通過對油田范圍內70口探井烴源巖厚度與其試油及含油飽和度的相關關系分析得知：無論是黑色頁巖還是暗色泥巖，其厚度與試油均呈較好的正相關關系，而與含油飽和度相關性較差，后者可能與測井解釋的含油飽和度誤差較大有關(圖6)。從這樣的相關性可見，烴源巖是控制區(qū)內長6致密油富集的一個重要因素。

圖6 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)烴源巖厚度與試產和So交會圖

3.3 儲層

3.3.1 砂體發(fā)育程度

圖7 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)砂地比與初產和So交會圖

3.3.2 儲層物性

圖8 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)長長物性與初月產油和油層厚度交會圖

3.4 輸導體系

據(jù)前人研究[23-24]可知，鄂爾多斯盆地延長組宏觀裂縫主要為侏羅紀末期和白堊紀末期—古近紀的構造活動形成，裂縫方向以東西向、北西—南東向、南北向和北東—南西向為主。而延長組成藏時期為早白堊世末期，侏羅紀末期形成的宏觀裂縫有條件成為原油運移的有效通道。本次研究在進行巖心系統(tǒng)觀察時，在長6層底部及長7均發(fā)現(xiàn)大量的垂直縫，縫長約45～200 cm，縫面平直。且可見油跡或可聞見濃重油味，這均為原油運移痕跡的證明(圖9)。由此可以推斷，宏觀裂縫為區(qū)內原油垂向運移的重要通道。

圖9 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)巖心裂縫照片

另一方面，通過鏡下薄片觀察發(fā)現(xiàn)，張家灘頁巖及暗色泥巖中發(fā)育大量微裂縫，在單偏光下微裂縫中可觀測到黃褐色—深褐色油質，熒光下呈現(xiàn)亮黃色或黃褐色，判斷為原油運移過程中的殘余物質，即在微裂縫內存在原油運移的痕跡(圖10)。綜上可知長6和長7中發(fā)育的宏觀裂縫和烴源巖中發(fā)育的微裂縫均為原油運移通道。

圖10 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)烴源巖熒光照片

雖然微觀和宏觀裂縫可作為原油運移的重要通道。但長6層中上部裂縫發(fā)育程度有限，其對油藏富集的貢獻值也較小，遠小于地層內橫向連通、縱向疊置的滲透性砂層。因此，筆者在分析運移通道對油藏分布的控制作用時，側重于后者。為了準確表征其對區(qū)內油藏的貢獻，此處引入下伏砂厚和下伏砂地比概念，下伏砂厚指儲集層至烴源巖頂部的滲透性砂體累計厚度，下伏砂地比指儲集層至烴源巖頂部的滲透性砂體累計厚度與該段地層總厚度的比值，兩者均可反映輸導條件的發(fā)育情況。

圖11 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)下伏砂地比與試油產量和So交會圖

3.5 直接蓋層

圖12 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)上覆泥地比與初月產量和So交會圖

通過上述分析，可初步斷定區(qū)內長6油藏的富集受烴源、儲層、輸導條件及蓋層條件四大因素共同控制，不同因素對于油藏的富集均有貢獻，不存在某單一因素的絕對控藏。再者結合各要素相關程度及權重占比，對研究區(qū)致密油藏控制作用由強到弱依次為烴源、輸導條件、儲層、直接蓋層。各成藏要素之間有怎樣的耦合關系更利于成藏，還需進一步深入分析研究。

4 油藏富集規(guī)律

前文提及研究區(qū)長6油藏主力烴源巖為本地長7黑色泥頁巖，其次為暗色泥巖；構造成因的宏觀裂縫、微裂縫及儲集層與烴源之間橫向連通、縱向疊置的滲透性砂體，為石油運移的重要通道。原油不斷生成過程中形成的生烴超壓促使烴類經裂縫和垂向疊置、橫向連通的砂體垂直向上運移，同時伴隨短距離橫向運移至儲集層，長6層內發(fā)育的直接蓋層及長4+5層發(fā)育的穩(wěn)定區(qū)域蓋層對原油繼續(xù)向上運移起到了很好的遮擋作用，使得原油可在長6儲集層內聚集成藏(圖13)。

圖13 鄂爾多斯盆地東南部柴上塬區(qū)鄭058井—東探014井NW—SE向油藏剖面

綜上所述，研究區(qū)原油富集規(guī)律可根據(jù)烴源發(fā)育的好壞概括為：在烴源較差處，原油更多富集于砂體發(fā)育程度較好的下部地層，而在烴源較好處，原油的富集則更多受到輸導條件和蓋層條件的控制，砂體發(fā)育程度相當?shù)那闆r下，兩者耦合關系較好處，便為原油富集區(qū)。

5 結論

(2)研究區(qū)油藏的分布和富集受烴源、儲層、輸導條件、運移條件四大因素控制。不同因素對油藏分布和富集的貢獻不盡相同，貢獻值從大到小依次為烴源、輸導條件、儲層、直接蓋層。各單因素對油藏分布均無絕對的控制作用，各因素之間的相互耦合決定油藏的分布和富集情況。

(3)區(qū)內本地烴源生排烴過程中，原油經裂縫和縱向疊置的滲透性砂體向上垂向運移，當遇到具一定封蓋能力遮擋層時聚集成藏。東部烴源較差區(qū)，原油主要富集于砂體發(fā)育較好的下部地層；而烴源較好的西部，砂體發(fā)育程度相當，輸導條件和蓋層條件耦合越好，原油富集程度越高。