李 才 周 剛 楊希冰 董貴能 陳亞兵

（中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057）

0 引言

北部灣盆地潿西南凹陷是南海北部已證實(shí)的富生烴凹陷，發(fā)現(xiàn)了多個(gè)億噸級(jí)油田及一批含油氣構(gòu)造。但在油田的勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，部分油田雖然儲(chǔ)量規(guī)模比較大，但原油儲(chǔ)層的滲透性比較差，最主要的原因之一就是原油的品質(zhì)相對(duì)不好，表現(xiàn)為稠油的特征。而此前針對(duì)潿西南凹陷稠油的研究非常少［1-9］。因此，系統(tǒng)分析和研究潿西南凹陷已發(fā)現(xiàn)稠油油田原油的特征和成因機(jī)制，明確其分布范圍，對(duì)本區(qū)油氣勘探開(kāi)發(fā)具有重要的意義。筆者在前人研究成果的基礎(chǔ)上充分利用相關(guān)資料［10］，對(duì)研究區(qū)稠油油田原油的基本特征和成因模式進(jìn)行了分析，總結(jié)了稠油的形成機(jī)制，可以為該區(qū)的油氣勘探開(kāi)發(fā)提供必要的參考依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

潿西南凹陷位于北部灣盆地北部坳陷帶，主要經(jīng)歷了古近紀(jì)的張裂和新近紀(jì)的裂后熱沉降兩大階段，具有明顯的“先斷后拗”斷坳雙層結(jié)構(gòu)。古近紀(jì)張裂期表現(xiàn)為強(qiáng)拉張背景下所形成的箕狀斷陷，拉張、走滑、壓扭、反轉(zhuǎn)等構(gòu)造活動(dòng)多樣，斷裂發(fā)育，且盆地內(nèi)各次凹相互獨(dú)立，由不同的控凹斷裂所控制。進(jìn)入新近紀(jì)拗陷期，盆地內(nèi)絕大多數(shù)斷裂包括控凹斷裂均停止活動(dòng)，盆地內(nèi)各凹陷相互連通形成一個(gè)統(tǒng)一盆地，整體發(fā)生熱沉降接受沉積。這種“先斷后拗”的盆地演化歷程決定了古近系內(nèi)發(fā)育復(fù)雜多樣的圈閉類型，而新近系圈閉相對(duì)較為單一，多為披覆背斜構(gòu)造，并發(fā)現(xiàn)了多個(gè)大中型油田，其主要產(chǎn)層包括新近系角尾組、下洋組和古近系潿洲組、流沙港組一段、三段等地層。特別是對(duì)于角尾組油藏為油水關(guān)系簡(jiǎn)單的底水或邊底水油藏，具有統(tǒng)一的油水界面，天然能量充足，但原油品質(zhì)相對(duì)較差，原油密度大，粘度高，為稠油油藏。從分布來(lái)看，這類油藏主要呈NE向帶狀分布在①號(hào)斷層上升盤及東南斜坡構(gòu)造帶（圖1）。

圖1 潿西南凹陷新近系稠油油田分布圖

2 稠油油田原油特征

2.1 原油物性特征

稠油指在原始油層溫度條件下，脫氣原油粘度為100～10 000 mPa·s或在15.6℃及1 Pa下密度為0.934～1.00 g／cm3的原油［11］。潿西南凹陷稠油具有明顯的“三高一低”的特點(diǎn)（表1），即：原油密度高（0.903 7～0.965 7 g／cm3）、原油粘度高（50℃時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度為41.4～1 701.84 mPa·s，平均值為724.52 mPa·s）、膠質(zhì)瀝青質(zhì)高（16.5%～27.3%，平均值為22.4%）及低含硫量（0.26%～0.51%，平均值為0.41%）。

表1 潿西南凹陷稠油物性數(shù)據(jù)表

2.2 地球化學(xué)特征

潿西南凹陷高粘度原油主要分布在M油田、N油田及K油田等，層系主要為角尾組和下洋組；原油族組成中飽和烴含量為35.25%～50%，芳烴含量為22%～28.30%，飽／芳比為1.24～2.50，非烴+瀝青質(zhì)含量較高，為17.82%～39.67%。飽和烴含量較低的N-1井、K-3井最低只有29.97%，而且飽和烴氣相色譜圖中正構(gòu)烷烴也基本被吞食，個(gè)別樣品原油飽和烴中低碳數(shù)正構(gòu)烷烴基本被微生物吞食殆盡，以高碳數(shù)為主，主峰碳為C29或C30，存在鼓包現(xiàn)象（圖2），表明遭受不同程度的生物降解作用等。

圖2 潿西南凹陷新近系稠油飽和烴氣相色譜圖

2.3 稠油分布特征

潿西南凹陷稠油油藏具有帶狀分布、埋藏淺的特點(diǎn)。本區(qū)稠油油藏基本表現(xiàn)為（低）凸起背斜型，主要呈NE向帶狀分布在①號(hào)斷層上升盤及東南斜坡構(gòu)造帶。通過(guò)統(tǒng)計(jì)原油樣品分析后發(fā)現(xiàn)，稠油油藏均為新近系油藏，分布在新近系角尾組和下洋組，埋深比較淺，介于800～1 000 m的范圍內(nèi)，埋深大于1 000 m基本上沒(méi)有稠油油藏的存在。而且根據(jù)相關(guān)性分析結(jié)果表明，稠油油藏的密度、粘度、硫含量和瀝青質(zhì)+硅膠質(zhì)與埋深呈負(fù)相關(guān)性特點(diǎn)，埋深越大，原油的密度、粘度越小，硫含量和瀝青膠質(zhì)含量越低（圖3）。

圖3 潿西南凹陷新近系稠油原油物性參數(shù)隨深度變化分析圖

3 稠油成因分析

3.1 稠油油源分析

從甾、萜烷特征來(lái)看，高粘度原油樣品中重排甾烷含量均較高；C27、C28、C29規(guī)則甾烷中C29規(guī)則甾烷大于C27規(guī)則甾烷；且C30-4甲基甾烷含量豐富，幾乎不含奧利烷和樹(shù)脂化合物“W、T”；與潿西南凹陷流沙港組二段下源巖的甾、萜烷分布特征較為一致（圖4），表明生烴母質(zhì)主要來(lái)源于低等水生生物、藻類，認(rèn)為與構(gòu)造底部及鄰區(qū)的流沙港組二段下源巖具有良好的親緣關(guān)系，為正常成熟型原油經(jīng)輸導(dǎo)斷裂垂向遠(yuǎn)距離運(yùn)移成藏。

圖4 潿西南凹陷新近系稠油原油與流沙港組二段下源巖色譜質(zhì)譜特征對(duì)比圖

3.2 潿西南凹陷稠油形成機(jī)理

一般稠油的形成主要包括原生稠油和次生稠油。對(duì)于原生稠油，由于稠油的粘度比較大，原油在運(yùn)移、聚集、成藏的過(guò)程中相對(duì)輕質(zhì)油顯得非常困難，所以遠(yuǎn)離主力烴源巖聚集形成的稠油油藏大部分還是以次生稠油為主。本區(qū)富集的稠油油源主要為洼中古近系流沙港組泥巖或油頁(yè)巖，正常成熟生成的原油經(jīng)輸導(dǎo)斷層垂向運(yùn)移至新近系成藏。綜合分析本區(qū)稠油基本為次生稠油，生物降解作用、水洗作用、氧化作用等次生作用是原油發(fā)生稠化的重要因素。

1）地溫場(chǎng)的分布埋深范圍限制了原油生物降解縱向稠油的分布

微生物對(duì)原油的改造作用受限于一定環(huán)境因素的控制。由于分解原油的細(xì)菌生存所需的溫度基本在100℃以下，所以對(duì)于生物降解作用，一般只發(fā)生在相應(yīng)的埋深范圍內(nèi)。目前世界各地不同降解程度的原油受溫度控制，20～60℃范圍內(nèi)地層埋深的原油表現(xiàn)為強(qiáng)烈降解帶，60～88℃范圍內(nèi)地層埋深的原油降解作用相對(duì)減弱，88℃以上細(xì)菌作用基本為微弱。①號(hào)斷裂帶上升盤M-1井地溫梯度為3.69℃／100 m，稠油油層埋深范圍基本在750～900 m，換算地層溫度介于50.7～56.3℃，正好處于微生物發(fā)育的強(qiáng)烈降解帶。東南斜坡構(gòu)造帶稠油主要分布在K、N油田或含油構(gòu)造，K油田角尾組二段油層地溫梯度為3.9℃／100 m，稠油油層分布在890～960 m，換算油藏溫度為57.71～60.44℃；N油田角尾組油層測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算地溫梯度為3.94℃／100 m，稠油油層分布在720～865 m，換算油藏溫度為54.57～61.40℃。這表明，東南斜坡構(gòu)造帶稠油同樣處于微生物發(fā)育的強(qiáng)烈降解帶內(nèi)。同時(shí)結(jié)合地球化學(xué)分析結(jié)果表明，該區(qū)原油族組成表現(xiàn)為低飽和烴、高芳烴和瀝青質(zhì)等非烴含量高的特點(diǎn)，正構(gòu)烷烴已全部消失。因此，綜合分析判斷潿西南凹陷新近系稠油主要為生物降解作用形成。

2）底水型油藏地層水洗加劇了原油的稠化作用

水洗作用主要是指原油中的一些可溶性烴類成分被未飽和的地層水選擇性溶解或萃取的一個(gè)過(guò)程。通常與大氣連通的地表水?dāng)y帶氧氣沿?cái)嗔严聺B，或油藏底水、邊水等與油層接觸界面附近的地層水對(duì)原油性質(zhì)產(chǎn)生影響有關(guān)。北部灣盆地潿西南凹陷構(gòu)造演化表明，新近系以來(lái)盆地基本進(jìn)入拗陷階段，主要以區(qū)域沉降為主，斷裂基本不發(fā)育。因此，與大氣連通的地表水也就無(wú)法通過(guò)斷裂下滲到下部地層，通過(guò)含烴不飽和的淡水對(duì)原油性質(zhì)產(chǎn)生影響有限，這樣也就無(wú)法通過(guò)攜氧地表水對(duì)原油產(chǎn)生氧化作用。但是筆者發(fā)現(xiàn)，M、K等稠油油藏基本都是底水油藏，濱海相砂巖地層儲(chǔ)層厚度超過(guò)75 m，而油層基本位于背斜的高點(diǎn)，基本為一種低幅的油藏，油柱高度僅為20多米。這種底水型油藏的油層底界與地層水大面積接觸，在地下水流動(dòng)過(guò)程中必然會(huì)選擇性地吸收并帶走可溶性烴類物質(zhì)，使原油被水洗而發(fā)生稠化作用，導(dǎo)致密度變大，粘度增強(qiáng)。其實(shí)這種水洗作用一般只能將原油中部分易溶于水的輕質(zhì)組分帶走，從而使原油輕度變稠，對(duì)原油成分的影響并不是很大，只是加劇了原油的稠化。

4 結(jié)論

1）潿西南凹陷稠油油藏具有帶狀分布、埋藏淺的特點(diǎn)。原油的密度、粘度、硫含量和瀝青質(zhì)+硅膠質(zhì)與埋深呈負(fù)相關(guān)性，埋深越大，原油的密度越小、粘度越小，硫含量和瀝青膠質(zhì)含量越低。

2）潿西南凹陷新近系稠油正好處于微生物發(fā)育的強(qiáng)烈降解帶，主要受生物降解作用影響?？v向地溫場(chǎng)的分布范圍限制了生物降解稠油的分布。

3）背斜底水型油藏的油層底界與地層水大面積接觸，在地下水流動(dòng)過(guò)程中發(fā)生的水洗作用進(jìn)一步加劇了本區(qū)原油的稠化。