張富昌， 林承焰, 何金先， 牛海瑞

(1.中國石油大學(xué)(華東) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 山東 青島 266580； 2.中國礦業(yè)大學(xué) 資源與地球科學(xué)學(xué)院， 江蘇 徐州 221116)

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西峰油田延長組長8油層組油氣運(yùn)移特征研究

張富昌1， 林承焰1, 何金先2， 牛海瑞1

(1.中國石油大學(xué)(華東) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 山東 青島 266580； 2.中國礦業(yè)大學(xué) 資源與地球科學(xué)學(xué)院， 江蘇 徐州 221116)

為研究鄂爾多斯盆地西峰油田延長組長8油層組油氣運(yùn)移特征，在對(duì)原油咔唑類化合物、流體包裹體、過剩壓力分析的基礎(chǔ)上，歸納分析了原油運(yùn)移的方向、期次、通道及動(dòng)力.結(jié)果表明，長8油層組油氣在平面上主要自東北向西南、自南向北運(yùn)移，說明沿這兩個(gè)方向儲(chǔ)層物性較好，垂向上自長7油層組向長8油層組運(yùn)移；油氣運(yùn)移期次共有中晚侏羅世和早白堊世兩期；孔隙型砂體和裂縫是油氣運(yùn)移的有利通道；油氣運(yùn)移的主要?jiǎng)恿檫^剩壓力.西峰油田延長組是低滲透-超低滲的巖性油氣藏.對(duì)長8進(jìn)行研究，理論意義是深入認(rèn)識(shí)這種獨(dú)特油氣藏的運(yùn)移特征，實(shí)際意義是有利于后期指導(dǎo)相關(guān)油氣勘探開發(fā)工作，同時(shí)為延長組其他油層組的油氣運(yùn)移研究，提供重要參考.

鄂爾多斯盆地； 西峰油田； 長8油層組； 油氣運(yùn)移

0 引言

鄂爾多斯盆地由6個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元組成，西峰油田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡的西南部，該地區(qū)構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定[1,2].三疊系延長組共分為10個(gè)油層組(長1到長10)，其中長8油層組是西峰地區(qū)近年來最主要的產(chǎn)油層位.西峰油田構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定，主要油藏類型為巖性油氣藏[3]，沉積微相對(duì)巖性圈閉的分布影響很大.西峰油田長8儲(chǔ)層平均孔隙度12.7%，平均滲透率0.343×10-3μm2，屬于低孔、超低滲儲(chǔ)層[4]，成因復(fù)雜，油氣運(yùn)移規(guī)律認(rèn)識(shí)不清，成為油氣進(jìn)一步勘探的難題[5].對(duì)鄂爾多斯盆地西峰油田長8油層組的研究始于2003年，當(dāng)時(shí)對(duì)長8油層組的沉積相進(jìn)行研究，隨后不同學(xué)者對(duì)該研究區(qū)地球化學(xué)特征、地層、儲(chǔ)層、油藏進(jìn)行了研究，但在油氣運(yùn)移方面的研究還相對(duì)不足，對(duì)油氣運(yùn)移過程與機(jī)理尚不明確.

本文在對(duì)原油咔唑類化合物、流體包裹體、沉積相、流體壓力分析的基礎(chǔ)上，對(duì)鄂爾多斯盆地西峰油田延長組長8油層組原油運(yùn)移方向、期次、通道及動(dòng)力進(jìn)行整理、分析、歸納和總結(jié)，揭示了鄂爾多斯盆地西峰油田延長組長8油層組油氣運(yùn)移特征.

1 油氣運(yùn)移方向

西峰油田長8油層組為低滲-超低滲油氣藏、巖性油氣藏，主控因素是巖性非均質(zhì)性，油氣運(yùn)移方向難以常規(guī)預(yù)測，本文通過含氮化合物示蹤法對(duì)運(yùn)移方向進(jìn)行研究.同時(shí)，運(yùn)移方向可以指示儲(chǔ)層物性、運(yùn)移動(dòng)力的匹配關(guān)系.

1.1 咔唑類化合物平面分布特征與油氣平面運(yùn)移

在平面上，原油中咔唑類化合物含量分布具有一定的規(guī)律性.相關(guān)研究顯示，油氣運(yùn)移方向與相對(duì)距離可以通過原油中咔唑類化合物的分布規(guī)律得以展現(xiàn)[6,7].隨著運(yùn)移距離的增大，含氮化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)和分布將呈現(xiàn)如下變化規(guī)律：(1)含氮化合物總含量會(huì)降低(2)咔唑類化合物異構(gòu)體會(huì)增加，如1-/4-甲基咔唑比值.

本文通過對(duì)咔唑類化合物總含量和咔唑類化合物異構(gòu)體比值的分析，來研究長8油層組的油氣運(yùn)移特征.如圖1、2所示，西峰油田長8油層組原油樣品中咔唑類化合物總含量及1-/4-甲基咔唑比值的分布特征表現(xiàn)出一定的油氣運(yùn)移分餾效應(yīng).長8油層組油氣在平面上主要自東北向西南、自南向北運(yùn)移，也說明沿這兩個(gè)方向儲(chǔ)層物性較好.

圖1 西峰油田長8油層組原油 咔唑類化合物總含量平面分布[8，9]

圖2 西峰油田長8油層組原油 1-/4-甲基咔唑比值平面分布[8，9]

1.2 咔唑類化合物垂向分布特征與油氣垂向運(yùn)移

段毅等[9]選取了長8及相鄰層位(長8及長9、長3和延8)的原油，對(duì)原油的咔唑類化合物總含量及1，8-/2，4-二甲基咔唑、1，8-/2，7-二甲基咔唑、部分屏蔽型(PSNs)/全暴露型(ENs)進(jìn)行作圖比較，結(jié)果如圖3所示.

圖3(a)為咔唑類化合物總含量，長8油層組最高，向上、向下均減小，說明長8油層組離油源最近，向下長9及向上長3和延8離油源較遠(yuǎn)；圖3(b)為1，8-/2，4-二甲基咔唑比值，圖3(c)為1，8-/2，7-二甲基咔唑比值，圖3(d)為部分屏蔽型(PSNs)/全暴露型(ENs)比值.由圖3(b)、(c)、(d)可知，長8油層組最低，向上向下增加，同樣說明長8油層組離油源最近，向下長9及向上長3和延8離油源較遠(yuǎn).前人對(duì)油源分析表明，西峰地區(qū)原油主要來源于三疊系長7段泥巖[10-12].因此，長7烴源巖產(chǎn)生的油氣，向下運(yùn)移，分別經(jīng)過長8油層組和長9油層組；向上運(yùn)移，經(jīng)過長3油層組和延8油層組[9].

(a)咔唑類化合物總含量

(b)1，8-/2，4-二甲基咔唑

(c)1，8-/2，7-二甲基咔唑

(d)部分屏蔽型(PSNs)/全暴露型(ENs)圖3 西峰油田不同層位原油中咔唑類 化合物異構(gòu)體比值分布[9，10]

2 油氣運(yùn)移期次

油氣運(yùn)移期次與生烴史、埋藏史有密切聯(lián)系，對(duì)巖性油氣藏、低滲透油氣藏的運(yùn)移期次研究，可以豐富成藏期次的各項(xiàng)研究成果，加深相關(guān)認(rèn)識(shí).

流體包裹體常出現(xiàn)在油氣藏儲(chǔ)層中，利用其能很好地反映有機(jī)質(zhì)各個(gè)演化階段和盆地?zé)崃黧w的特征，更好地對(duì)油氣生成、運(yùn)移和聚集進(jìn)行研究[13].

前人在西峰油田延長組有過多次包裹體測試，都得到兩個(gè)均一化溫度峰值范圍，如楊俊杰[14]得到80 ℃～90 ℃和100 ℃～110 ℃；武明輝等[15]得到65 ℃～89 ℃和115 ℃～140 ℃；李士祥等[16]得到80 ℃～100 ℃和120 ℃～130 ℃.雖然范圍不同，但均說明長8油層組經(jīng)歷了兩次油氣運(yùn)移、充注期次[14].

通過對(duì)鄂爾多斯盆地西峰油田的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及演化的分析，可以得到：中、晚侏羅世，延長組長7烴源巖開始生油，這是第一期流體[17].由于燕山運(yùn)動(dòng)，鄂爾多斯盆地地層抬升，長7烴源巖生油終止，故此期油氣有限[18,19].早白堊世，地層沉降，生排烴持續(xù)上升，直到早白堊世末期達(dá)到頂峰[20]，這是第二期流體.

3 油氣運(yùn)移通道

由于鄂爾多斯盆地為克拉通邊緣坳陷盆地，構(gòu)造平緩，以巖性油藏為主，砂體既是油氣儲(chǔ)集體，又是油氣運(yùn)移的主要通道.西峰油田延長組長8油層組沉積體系主要為辮狀河三角洲體系，發(fā)育的分流河道、水下分流河道和前三角洲中的濁積砂體均是重要的含油砂體[21].并且，三角洲與濁流沉積砂體相互疊置、復(fù)合連片，為油氣側(cè)向運(yùn)移的主要通道[3]，也大大改善了低滲透油氣藏的運(yùn)移通道.

越來越多的研究表明，研究區(qū)中生界斷層內(nèi)垂向裂隙發(fā)育[15].趙文智等[22]認(rèn)為：鄂爾多斯盆地基底的斷裂控制了延長組油氣的運(yùn)移；地震資料、鉆井巖心表明，基底斷裂能夠影響到延長組而形成各種規(guī)模的斷裂、裂縫，側(cè)接和垂向疊置的砂體與其中的裂縫聯(lián)合組成通道，使得油氣能夠運(yùn)移較遠(yuǎn).

孔隙型砂體和裂縫均是油氣運(yùn)移的有利通道.其中，疊合連片的孔隙型砂體是油氣運(yùn)移的主要通道[5]，滑塌變形裂縫是油氣運(yùn)移的優(yōu)勢通道，構(gòu)造裂縫起輔助作用.

綜合前人的研究結(jié)果，繪制了西峰地區(qū)長8油層組油氣運(yùn)移示意圖(如圖4所示)，從示意圖可知，長7油層組生成的油氣通過砂體與裂縫的聯(lián)合通道，向下運(yùn)移到長8油層組[22].

圖4 鄂爾多斯盆地西峰油田長8油層 組油氣運(yùn)移示意圖[22]

4 油氣運(yùn)移動(dòng)力

根據(jù)等效深度法，繪制聲波壓實(shí)曲線，通過計(jì)算可以得到過剩壓力[23-25]，從而獲得地層最大埋深時(shí)期的壓力[26].

一般而言，快速埋藏、烴源巖排烴不暢及構(gòu)造抬升易造成泥巖中的欠壓實(shí)作用[27-29].在聲波時(shí)差與埋深的半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中，若泥巖為正常壓實(shí)，則表現(xiàn)為一直線；若泥巖出現(xiàn)欠壓實(shí)，則泥巖壓實(shí)曲線發(fā)生偏離[29-31].

由圖5可以看出，長7段之前泥巖壓實(shí)曲線表現(xiàn)為一直線，進(jìn)入長7段，泥巖壓實(shí)曲線發(fā)生偏離，出現(xiàn)泥巖欠壓實(shí)，欠壓實(shí)層段主要分布在1 900～2 000 m附近，對(duì)應(yīng)層位主要是延長組長7段中下部到長8段上部[31-33].

(a)西33井

(b)西57井圖5 西峰地區(qū)延長組泥巖壓實(shí)曲線[32]

通過泥巖壓實(shí)曲線，可以進(jìn)一步計(jì)算出過剩壓力，從而制作成過剩壓力剖面示意圖，如圖6所示.由圖6可知，從長4+5到長9油層組均存在過剩壓力，但每個(gè)油層組的過剩壓力大小有顯著差異，長7油層組的過剩壓力最高，其他油層組較低[3].流體在異常壓力作用下，由相對(duì)高值區(qū)向相對(duì)低值區(qū)流動(dòng)，所以縱向上以長7油層組為中心，油氣向下或向上運(yùn)移，進(jìn)入砂體聚集成藏.由此可見，泥巖欠壓實(shí)產(chǎn)生的過剩壓力是油氣運(yùn)移的動(dòng)力.

圖6 西峰油田西54井過剩壓力 剖面示意圖及油氣運(yùn)移方向[3]

5 結(jié)論

(1)西峰地區(qū)長8油層組油氣在平面上主要自東北向西南、自南向北運(yùn)移，說明沿這兩個(gè)方向儲(chǔ)層物性較好；垂向上，長7烴源巖生成的油氣，分別經(jīng)過長8油層組和長9油層組向下運(yùn)移，經(jīng)過長3油層組和延8油層組向上運(yùn)移.

(2)西峰地區(qū)長8油層組油氣運(yùn)移期次共分為兩期.第一期為中、晚侏羅世，第二期為早白堊世.

(3)低孔低滲砂體中毛細(xì)管阻力大，油氣運(yùn)移很困難，在過剩壓力作用下，油氣以幕式、快速的方式進(jìn)入致密砂體，沿孔隙型砂體和裂縫發(fā)生運(yùn)移，其中，疊合連片的孔隙型砂體大大改善了低滲透油氣藏的運(yùn)移通道，是油氣運(yùn)移的主要通道，滑塌變形裂縫是油氣運(yùn)移的優(yōu)勢通道，構(gòu)造裂縫起輔助作用.

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【責(zé)任編輯：陳 佳】

Study on the migration of crude oil in chang-8 subsection of th Yanchang formation， Xifeng oilfield

ZHANG Fu-chang1， LIN Cheng-yan1, HE Jin-xian2， NIU Hai-rui1

(1.School of Geosciences， China University of Petroleum (Huadong)， Qingdao 266580， China; 2.School of Resources and Geosciences， China University of Mining and Technology， Xuzhou 221116， China)

Aimed to study the migration characteristics of hydrocarbons in Chang-8 subsection of Yanchang formation in Xifeng oilfield in the Ordos Basin，this paper inductively analyzes the migration directions，periods，pathways and dynamics of crude oil in Chang-8 Member based on the analysis of carbazole compounds，fluid inclusions and residual pressure.The results show that，horizontally，hydrocarbons of Chang-8 Subsection mainly migrated from northeast to southwest and from south to north，which indicates that the physical properties of reservoirs along these two directions are good.Vertically，hydrocarbons transported from the Chang-7 Subsection downward into the Chang-8 Subsection. The hydrocarbon migration periods can be divided into two stages，namely the Middle-Late Jurassic and the early Cretaceous.Besides，the porous sand bodies and fractures are the favorable migration pathway.Moreover，the residual pressure is the main dynamic for hydrocarbon migration.The Yanchang Formation in the Xifeng oilfield is the lithologic reservoirs with low to ultra-low permeability.Studying on the Chang-8 Subsection，can be propitious to insight into the migration characteristics of these distinctive reservoirs in theory，and is conducive to further guide the related works of hydrocarbon exploration and development，meanwhile，provides important reference for the research on hydrocarbon migration in other subsections of Yanchang Formation.

Ordos Basin； Xifeng Oilfield； chang-8 subsection； oil migration

2016-03-26

教育部構(gòu)造與油氣資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目(TPR-2015-04); 教育部中國博士后科學(xué)基金項(xiàng)目(2015M571841)

張富昌(1991-)，男，山東濰坊人，在讀碩士研究生，研究方向：油藏描述

1000-5811(2016)05-0109-05

TE122.1

A