鄂尔多斯盆地姬塬油田延长组原油性质与来源分析

郑荣才,牛小兵,梁晓伟,王成玉,辛红刚

(1.成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都610059; 2.中国石油天然气集团公司长庆油田分公司勘探开发研究院,陕西西安710018)

0 引言

姬塬油田位于鄂尔多斯盆地中西部,区域构造横跨天环坳陷和伊陕斜坡带(图1)。近年来该地区于上三叠统延长组长8、长6、长4+5段等多个层位的油气勘探开发取得了重大突破,共同构成了姬塬油田延长组油藏的主力产层[1-10]。然而,由于岩性油藏的隐蔽性、油品性质的复杂性,围绕多套出油层系的主力油源及油源贡献问题一直是该盆地石油地质工作者探讨与争论的热点,已成为束缚姬塬油田成藏机理认识和勘探开发拓展的瓶颈之一[11-18]。笔者以“源控论”为指导,综合利用油气和油藏地球化学及EasyRo%模型的生烃史模拟技术[19-20],从油藏特征和原油性质入手,通过潜在烃源岩的综合评价,重点开展精细油源对比研究,探讨姬塬油田长8、长6、长4+5等油层组油藏的成因机制,从“源”出发划分含油气系统,为下一步勘探目标优选提供依据。

1 油藏特征与流体性质

姬塬油田上三叠统延长组(尤其是长8、长6、长4+5段)原油富集程度高、资源潜力大,同时受圈闭类型多样、圈闭空间隐蔽、运聚规律复杂、富集区域局限等成藏条件的影响,或呈叠置连片状分布,或呈孤立分布。对不同区带、不同圈闭类型、不同供烃强度以及不同输导性能的同一圈闭类型,其油气成藏特征、成藏规模均不相同,资源空间分布贫富差异大。从总体上看,各油层组油藏主要以岩性圈闭为主,砂体侧向尖灭或岩性致密遮挡型的油藏往往具有叠置连片状分布的特点,油藏规模相对较大,含油丰度及产量亦较高;而孤立分布的透镜体型油藏规模小,隐蔽性强,含油丰度及产量亦较低。对研究区内150口油井的长82、长81、长61和长4+52油层的试油数据统计结果表明,各油层组油藏厚度差异较大(图2),具有平均厚度薄、垂向上油层叠置分布、平面上油层与水层间互不均一分布等特点。单井油层厚度为1～30 m,主要集中在3～9 m,平均6 m左右,其中以长82油层平均厚度最大(平均9 m左右),长81、长61、长4+52油层平均厚度较大(平均6～7 m),长63、长62、长4+51油层平均厚度较小(平均4 m左右)。已探明原油储量集中分布在红井子—堡子湾、麻黄山—刘峁塬、王洼子—吴仓堡、杨井—新安边、耿湾—黄米庄科等几个局限区带。在通源断裂不发育的构造背景中,油藏主要呈小规模孤立分散分布形态,具有很强的非均质性、隐蔽性和近源成藏特点。据此,可初步推断垂向上的多套原油并非仅来源于某一层段的烃源岩。

图2 油层厚度与含油面积对比Fig.2 Correlation for the Reservoirs Thickness and Area

据姬塬油田延长组近100件油田水分析数据,显示地层水主要为CaCl2型。详细对比各油层组地层水矿化度、变质系数和脱硫酸系数等参数指标(表1),表明长6与长4+5油层组的地层水矿化度较高,平均为80 g/L,化学性质基本接近,与流体长期处于相对封闭的还原环境、活跃性差、很少与外界流体相交换有关,故矿化度较高,变质系数和脱硫酸系数都较低;而长8油层组地层水矿化度较低,平均仅为31 g/L,与长6及长4+5油层组存在显著差别,说明长8油层组地层水处于较开放的偏氧化环境体系中,流体活动性较强,有一定的变质程度,脱硫酸系数显著增高。各油层组油田水性质的差异性说明垂向上多套油层处于不同的流体化学场,这证明各油层组原油及其烃流体来源亦不应该属于同一流体系统。

姬塬油田延长组各油层组原油物理性质的统计资料表明,原油密度、黏度、含蜡量3项指标都存在从长8→长6→长4+5油层组逐渐增高的变化趋势(图3),油品性质总体较为复杂,原油物性以长8油层组最好,其密度、黏度最低,而长4+5油层组最差,其密度、黏度最高。原油物理性质存在差异,主要与油藏充注时间和流体来源不同有关,其中供烃母质来源、母质的沉积环境和热成熟度等方面的差异更为重要。各油层组的原油族组成与饱和烃气相色谱质谱特征的对比分析表明,长8油层组气相色谱多呈现前峰型特征(主峰碳主要为C19),质谱图中三环萜系列相对含量较高,三降藿烷峰面积比(18α-三降藿烷与17α-三烷峰面积比)平均大于2,重排胆甾烷和4-甲基甾烷含量较高,C27～C29α α α胆甾烷含量具“L”型式样,说明其成烃母质类型较好或成熟度较高;长6油层组质谱图中五环三萜系列相对含量偏高,三降藿烷峰面积比平均为1～2,重排胆甾烷和4-甲基甾烷含量偏低,C27～C29α α α胆甾烷含量基本具“V”型式样,表明原油母质类型和成熟度处于中等水平;长4+5油层组原油气相色谱多呈现双峰型特征,质谱图中五环三萜系列相对含量较高,三降藿烷峰面积比平均为0.5～1.5,重排胆甾烷和4-甲基甾烷含量较低,C27～C29α α α胆甾烷含量具反“L”型式样,说明原油的供烃母质主要来源于陆源高等植物,低等水生生物贡献很少且有机质成熟度偏低。对比分析结果表明,长8、长6、长4+ 5油层组原油在成熟度及母源性质方面存在一定差异,具有不同供烃母质来源或混源性质。

表1 油田水化学性质对比Tab.1 Correlation for Chemical Properties of Oilfield Water

图3 地层原油物性对比Fig.3 Correlation for Physical Properties of Crude Oil

2 源岩特征与油源对比

姬塬油田延长组发育多套潜在烃源岩层段,由于纵向上相互分隔、横向上不连续以及沉积环境不同所导致的有机质丰度及类型各异,生烃演化程度差异也较大,加之烃源灶时空迁移等多因素影响,导致油源关系认识不清、有效供烃岩层不确定等问题。研究区长9、长8、长7、长6、长4+5段沉积环境和有利烃源岩发育的暗色泥岩沉积区受构造格局与演化过程明显控制,均具有一定的生烃能力,各项评价参数都达到了中等或较好烃源岩的标准[14],但不同层段的烃源岩具有不同的沉积有机相背景,有机质类型和生烃潜能存在较大差异,各层段烃源岩地球化学指标特征如下。

(1)发育广泛的长7段泥岩有机质丰度最高,总有机碳平均质量分数为2.8%,氯仿沥青“A”平均为0.3%,有机质类型以较好的Ⅰ型为主,镜质体反射率(Ro)为0.8%～1.0%,处于大量生排液态烃的高峰期,生烃潜量高达7.5×10-3,是延长组最为重要的优质烃源岩层系。

(2)长8段生烃有机质丰度较高,总有机碳平均质量分数为1.5%、氯仿沥青“A”平均为0.2%,但因受整体长8期浅水三角洲沉积环境所限,生烃母质中的陆源高等植物贡献较多,有机质类型较差,以Ⅱ2和Ⅲ型为主,Ro为0.9%～1.1%,生烃潜量中等[21]。

(3)长6和长4+5段泥岩有机质各项参数指标较为相近,有机质丰度都处于中等水平,总有机碳平均质量分数为1.0%～1.3%、氯仿沥青“A”平均为0.06%左右,有机质类型为Ⅱ2型,Ro为0.7%～0.9%,进入了生烃门限,生烃潜量一般,平均为1.0×10-3左右。

(4)根据前人研究成果,北部的古峰庄区块长9段泥质有机质同样具备较好的生烃能力,但其供烃油层、贡献率等问题尚待进一步研究[22-23]。

通过各层段烃源岩和各油层组原油的饱和烃气相质谱测试分析,选取意义明确和对比性强的生物标志化合物特征,如五环三萜与三环萜峰面积比、三降藿烷峰面积比、γ蜡烷相对含量、C27～C29α α α胆甾烷构型、4-甲基甾烷相对含量等参数指标进行精细油源对比(图4),结果表明姬塬油田延长组各油层的油源关系较为复杂,不同油层主力供烃层段不同,同一油层不同区带的主力供烃层段亦不同[14],由此得出如下认识。

(1)长8油层组原油主要来源于长7段低等水生生物,长8段烃源岩亦有一定贡献。大部分地区以长7段烃源岩贡献为主,如沙崾岘和堡子湾地区,少部分地区以长8段有机质贡献为主,如小涧子地区。

图4 含油层组的油源对比Fig.4 Oil Source Correlation of Different Formations

(2)长6油层组原油主要来源于长7和长6段烃源岩的贡献,其中长63和长62油层的原油应以长7段供烃为主,而长61油层原油主要以长6段本身供烃为主。

(3)长4+5油层组原油主要以长7段烃源岩贡献为主,以长6段及自身烃源岩贡献为辅。

(4)在局限地区,长6和长4+5油层组原油也可能存在其下部多套生烃有机质的混合供源贡献。

3 结语

(1)姬塬油田延长组各油层以岩性油藏为主,原油富集程度差异大,垂向上呈现叠置发育特征,而平面上分区分块特征明显。

(2)长8油层组地层水及原油物化特征反映的低矿化度开放流体系统、较好的原油物性、较高的原油成熟度和低等水生生物为主的母源贡献等特征,与长6和长4+5油层组存在明显差别,而长6和长4+5油层组在原油性质较为相近的基础上,局部地区或某些对比参数亦存在一定差异。

(3)长9、长8、长7、长6、长4+5段暗色泥岩均具有一定的生排烃能力,其中以长7段烃源岩各项指标品质为最好,且处于生烃高峰期,生烃潜量巨大;长8段烃源岩品质次之,生烃潜量中等;长6和长4+5段烃源岩品质相近,生烃潜量一般。

(4)长8油层组原油主要来源于长7及长8段烃源岩双重贡献,以长7段为主;长6油层组原油主要来源于长7和长6段烃源岩双重贡献;长4+5油层组原油以长7段烃源岩贡献为主,以长6段和自身烃源岩贡献为辅;局部地区可能存在多套烃源岩混源供油的贡献。

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