雷家地區(qū)沙四段湖相碳酸鹽巖油氣藏特征分析

李曉光，金 科，周 艷

(中國石油遼河油田分公司，遼寧 盤錦 124010)

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雷家地區(qū)沙四段湖相碳酸鹽巖油氣藏特征分析

李曉光，金 科，周 艷

(中國石油遼河油田分公司，遼寧 盤錦 124010)

雷家地區(qū)沙四段白云巖油藏為“源儲雙控”型油氣藏。通過巖性鑒定、儲層物性分析和地球化學檢測等手段，結(jié)合已發(fā)現(xiàn)油氣的分布特征，研究該區(qū)湖相碳酸鹽巖的油氣成藏特征。研究表明：該區(qū)高升油層組儲集巖主要為粒屑云巖，杜家臺油層組主要為泥晶云巖，油氣分布受構造控制不明顯，在孔洞、裂縫發(fā)育的粒屑云巖和泥晶云巖的“甜點”區(qū)油氣相對較為富集；烴源巖分布廣泛，縱向上儲集層和烴源巖相互疊置，呈“三明治”結(jié)構；在生烴門限之上以常規(guī)油氣藏為主，具有統(tǒng)一油水界面；生油門限之下以連續(xù)型油氣藏為主，生、儲、蓋三位一體，呈連續(xù)分布。該成藏特征新認識對深化區(qū)域地質(zhì)研究和尋找有利目標區(qū)具有指導意義。

白云巖；“甜點”；“三明治”結(jié)構；源儲雙控型油氣藏；雷家地區(qū)

0 引 言

伴隨世界油氣需求的持續(xù)增長與常規(guī)油氣產(chǎn)量的不斷下降，具有較大資源潛力的非常規(guī)油氣成為新的研究熱點，其中，連續(xù)型油氣藏也逐漸被人們所重視[1-4]。該類油氣藏分布于飽和水的巖石下傾方，缺乏明顯的圈閉和蓋層，油氣充注明顯，分布范圍較廣，基質(zhì)滲透率和異常壓力較低。近年來，以美國、加拿大為主的北美地臺區(qū)發(fā)現(xiàn)了連續(xù)型油氣藏[5-6]，中國在鄂爾多斯盆地、四川盆地也取得了重大突破[7-8]。

雷家地區(qū)沙四段為湖相白云巖發(fā)育區(qū)[9-10]，隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)該區(qū)油藏類型和分布特征復雜多樣，既發(fā)育常規(guī)油氣藏，也發(fā)育致密油，油氣呈連續(xù)型分布。因此，以往的勘探理念無法很好地指導下一步的勘探，需要對該區(qū)的油藏特征進行重新認識。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

雷家地區(qū)位于遼河坳陷西部凹陷中北部，南起曙70井，北至高81井，西起西部凸起，東至陳家潛山—高升隆起一線，包括雷家、高升2個構造單元，面積約為580 km2(圖1)。沙四段沉積時期為西部凹陷初始裂陷期，湖盆較淺，受高升地區(qū)房身泡組巨厚玄武巖形成的降起帶的遮擋影響，形成以陳家地區(qū)(郎1井以南)為沉積中心的半封閉湖灣和平緩寬闊的濱淺湖環(huán)境。由于湖盆水體礦化度高、碎屑物質(zhì)供應不足，沉積了一套有一定量的陸源碎屑注入的湖相碳酸鹽巖，發(fā)育高升和杜家臺2套油層組。

圖1 雷家地區(qū)區(qū)域位置

2 成藏特征

雷家地區(qū)沙四段沉積時期總體為濱淺湖—半深湖—深湖相沉積，廣泛發(fā)育泥巖和碳酸鹽巖，并伴有少量的陸源碎屑沉積。高升沉積時期，湖盆較淺，氣候相對溫暖，北部為半封閉湖灣環(huán)境，地層分布范圍相對較?。欢偶遗_沉積時期，湖盆進一步擴大，氣候干旱炎熱、碎屑供給不足，形成具有一定厚度的、連續(xù)的碳酸鹽巖沉積。

2.1 高升油層巖性特征

高升油層組巖性總體可劃分為石灰?guī)r、粒屑云巖、白云巖、泥頁巖和油頁巖五大類，又可細分為18種巖性，其中優(yōu)勢巖性主要為泥晶粒屑云巖、泥質(zhì)泥晶云巖和云質(zhì)頁巖。泥晶粒屑云巖是高升油層特有的巖石類型，粒屑結(jié)構，塊狀構造，主要成分為白云石，含石英、長石、黏土礦物及少量方解石(圖2a)，為濱淺湖相沉積。受古地理環(huán)境的控制，呈條帶狀分布在雷家地區(qū)北部，面積約為50 km2。泥質(zhì)泥晶云巖為泥晶結(jié)構，紋層狀構造，主要成分為泥晶白云石，粉砂級長石、石英均勻分布，泥質(zhì)以黏土礦物為主，呈紋層狀展布(圖2b)，為淺湖相沉積，研究區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育，面積約為100 km2。云質(zhì)頁巖為泥質(zhì)結(jié)構，以黏土礦物為主，混有泥晶碳酸鹽，泥質(zhì)層和泥晶方解石層呈薄層狀交互，偶見碎屑，泥質(zhì)層中含有機質(zhì)殘體，屬于深湖—半深湖相沉積，主要分布在泥質(zhì)泥晶云巖和陳家洼陷泥巖之間的過渡區(qū)，面積約為20 km2。由于富含白云巖而脆性較強，在裂縫發(fā)育的地區(qū)可以成為有效儲層。

圖2 雷家地區(qū)沙四段主要巖石類型

2.2 杜家臺油層巖性特征

杜家臺油層組巖性可劃分為白云巖、石灰?guī)r、砂巖、泥頁巖和方沸石巖五大類，又可細分為23種巖性，優(yōu)勢巖性主要為含泥方沸石質(zhì)云巖、含泥泥晶云巖和云質(zhì)頁巖。含泥方沸石質(zhì)云巖為泥晶結(jié)構，主要成分為泥晶白云石，呈層狀、團塊狀分布，泥質(zhì)呈層狀富集，方沸石呈粉—細晶狀分布于泥質(zhì)發(fā)育層中(圖2c)，位于雷家地區(qū)主體部位，從高古2井—雷40井一帶均有發(fā)育，有利區(qū)面積約為50 km2。含泥泥晶云巖為泥晶結(jié)構，成分以泥晶白云石為主，含少量黏土礦物、石英、長石和方解石(圖2d)，分布面積最廣，北到高61井，南至曙光地區(qū)，有利區(qū)面積約為115 km2；云質(zhì)頁巖主要分布在陳家洼陷西側(cè)的曙光地區(qū)，有利區(qū)面積為25 km2。

2.3 儲層非均質(zhì)特征

對于碳酸鹽巖致密儲層，通常具有低孔、低滲特征(孔隙度小于12.00%，滲透率小于0.1×10-3μm2)，而孔滲條件較好的地區(qū)稱為“甜點”區(qū)[11-12]。雷家地區(qū)沙四段白云巖儲層非均質(zhì)性強，孔隙度為1.70%～21.20%，平均為8.75%，但總體以致密儲層為主，孔隙度小于12.00%的占總數(shù)的81.9%；滲透率基本小于1.0×10-3μm2。另外，部分地區(qū)受礦物轉(zhuǎn)變、溶蝕和構造作用的影響，發(fā)育裂縫和溶蝕孔洞，提高了油氣儲集能力，形成“甜點”區(qū)，儲層滲透率大于10.0×10-3μm2。

不同巖性的儲層裂縫、溶蝕孔洞的發(fā)育程度不同，也造成了儲層的非均質(zhì)性不同。泥晶粒屑云巖和含泥含砂粒屑泥晶云巖孔隙度較高，屬于中高孔、低滲儲層。含泥泥晶云巖和含泥方沸石質(zhì)云巖孔隙度較低，屬于低孔、低滲儲層。泥質(zhì)含云方沸石巖屬于特低孔、特低滲儲層。因此，該區(qū)的泥晶粒屑云巖和含泥含砂粒屑泥晶云巖儲層是“甜點”區(qū)。另外，含泥泥晶云巖和含泥方沸石質(zhì)泥晶云巖在裂縫發(fā)育區(qū)也可形成油氣“甜點”區(qū)，泥質(zhì)含云方沸石巖和含云方沸石質(zhì)泥巖儲層最差。

從勘探情況來看，雷家地區(qū)沙四段白云巖油氣分布受構造控制作用不明顯，“甜點”控制油氣富集程度。高升油層泥晶粒屑云巖分布范圍小，已上報探明儲量為335×104t，開采效果好；杜家臺油層含泥方沸石質(zhì)泥晶云巖上報探明儲量為1 007×104t，但自然產(chǎn)能低，目前尚無法開采。另外，從已開發(fā)的杜家臺油層的雷11塊單井產(chǎn)量來看，同一區(qū)塊受“甜點”儲層控制的產(chǎn)量差異較大，雷29-9井累計產(chǎn)油為63 448 t，相同部位的雷29-7井累計產(chǎn)油僅為20 t，同一區(qū)塊高部位的雷27-9井累計產(chǎn)油為693 t。

2.4 地球化學特征

雷家地區(qū)沙四段泥質(zhì)巖類本身也具有一定的生烴能力，烴源巖主體處于轉(zhuǎn)化率為5%～25%階段，從2 000 m低熟期開始生烴，雖然未達到大量生烴階段，但由于有機質(zhì)豐度較高，生油數(shù)量仍然相當可觀，該區(qū)的熱液活動也可以快速生烴，主要生成低熟原油。2 700 m進入成熟期，可大量生成成熟原油。其中，該區(qū)不同的巖性，生油能力也不同。含碳酸鹽巖的生油巖(云質(zhì)頁巖、云質(zhì)泥巖等)生烴能力最強，是該區(qū)低熟油主力烴源巖，有機質(zhì)豐度高，TOC為2.00%～8.00%，以Ⅰ—Ⅱ1型為主，2 500 m進入成熟門限；其次是塊狀泥巖，TOC為2.25%～3.84%，以Ⅰ型為主，為好的生油巖；方沸石白云巖含泥時可生烴，但生烴能力遠低于頁巖和泥巖。

另外，由于研究區(qū)白云巖與泥頁巖呈薄互層狀展布的特殊性，形成了儲層與烴源巖互層，或自身既是儲層又是生油層的“三明治”結(jié)構，油氣生成后可直接在原地聚集成藏，也可進入相鄰儲層或經(jīng)過短距離運移聚集成藏。如雷36井沙四段杜家臺油層的泥質(zhì)云巖與上部的含云泥巖和下部的云質(zhì)泥巖，在縱向上呈“三明治”型展布，泥質(zhì)云巖中原油生物標志化合物特征與上下生油巖間大體相似，都具有主峰碳為C17和“V”型—反“L”型分布的特征，具有親緣關系，但原油為中伽馬蠟烷特征，是上、下2套生油巖的過渡階段，說明原油來自上、下2套生油巖，具有混源特征。

2.5 分布特征

雷家地區(qū)沙四段白云巖油藏成藏特征復雜，受烴源巖和儲層的雙重控制，不同的地區(qū)具有不同的油藏類型。在生烴門限之上，油藏受儲層控制明顯，在浮力的作用下，陳家洼陷烴源巖生成的油氣經(jīng)過二次運移，最終在儲層發(fā)育的圈閉中聚集成藏，具有統(tǒng)一的油氣水界面，含油氣飽和度均一，常規(guī)技術能夠開采；在生烴門限之下，生油巖與泥晶云巖呈互層狀展布，生、儲、蓋三位一體，油氣大規(guī)模生成后，部分油氣在排烴壓力作用下初次運移至相鄰儲層，并在儲層“甜點”區(qū)聚集成藏，油氣呈連續(xù)型分布，富集程度受“甜點”控制，為連續(xù)型油氣藏。該油氣藏無明顯圈閉界限，油氣水分布復雜，含油氣飽和度差異大，常規(guī)技術較難開采(圖3)。受成藏機理的控制，不同區(qū)帶的原油物性特征也不同。在成熟油生烴門限(2 700 m)之下，原油成熟度高，原油物性好，原油密度大多低于0.90 g/cm3；在低熟油生烴門限(2 000 m)之下，油氣就近運移，以低熟油為主，原油物性隨深度變淺而變差，在門限深度附近密度大多大于0.92 g/cm3；在生烴門限之上，油氣主要來自其下成熟油和低熟油，原油物性相對較好，密度大多為0.90～0.92 g/cm3。

圖3 雷家地區(qū)沙四段白云巖油藏成藏模式

在對研究區(qū)成藏特征綜合研究基礎上，結(jié)合巖性、物性、含油性和脆性等特征，將雷家地區(qū)沙四段白云巖油藏劃分為4類：Ⅰ類油藏以含泥泥晶云巖儲層為主，物性好、脆性強，含油級別在油斑以上，具有一定自然產(chǎn)能；Ⅱ類油藏以含泥含方沸石—泥晶云巖和泥質(zhì)泥晶云巖儲層為主，物性較好、脆性強，含油級別為油斑、油跡，在工程技術改造下可獲較好產(chǎn)能，其中，Ⅰ、Ⅱ類油藏屬于常規(guī)巖性油氣藏，含油飽和度均可達80%；Ⅲ類油藏含油飽和度可達60%，以泥質(zhì)云巖、云質(zhì)頁巖互層和方沸石質(zhì)巖類儲層為主，物性差，含油級別在熒光以上，需要大型工程技術改造可獲一定產(chǎn)能，屬于致密油；Ⅳ類油藏含油飽和度可達30%，以泥頁巖類儲層為主，夾泥質(zhì)云巖，儲層物性、脆性差，屬于頁巖油，現(xiàn)有工程技術難以改造，目前尚未動用(表1)。

表1 雷家地區(qū)沙四段湖相白云巖油藏分類評價標準

3 結(jié) 論

(1) 雷家地區(qū)沙四段白云巖儲層巖性多樣，粒屑云巖、泥質(zhì)泥晶云巖和含方沸石質(zhì)泥晶云巖是主要的優(yōu)勢巖性，杜家臺油層的泥晶云巖普遍發(fā)育方沸石。

(2) 雷家地區(qū)沙四段白云巖儲層致密，油氣在物性良好的泥晶粒屑云巖、含泥方沸石質(zhì)泥晶云巖等“甜點”發(fā)育區(qū)富集。多種巖性均可生油，縱向上源儲一體，呈“三明治”型分布。

(3) 雷家地區(qū)沙四段白云巖油藏成藏特征復雜，為源儲雙控型油氣藏。受油源和儲層雙重控制，在生烴門限之上，以常規(guī)油氣藏為主，具有統(tǒng)一的油水界面；生烴門限之下，生、儲、蓋三位一體，油氣整體呈連續(xù)型分布。

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編輯 黃華彪

20160222；改回日期：20160510

國家油氣重大專項“渤海灣盆地精細勘探關鍵技術”(2011ZX05006)

李曉光(1966-)，男，教授級高級工程師，中國石油天然氣集團公司高級技術專家，《特種油氣藏》編委，1989年畢業(yè)于石油大學(華東)石油地質(zhì)專業(yè)，2008年畢業(yè)于中國石油大學(北京)地質(zhì)資源與地質(zhì)工程專業(yè)，獲博士學位，現(xiàn)主要從事石油勘探研究與管理工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.04.005

TE121.2

A

1006-6535(2016)04-0025-04