鄂尔多斯盆地致密油地质特征及其分布规律

周 妍，孙 卫，白诗筠

（1.大陆动力学国家重点实验室·西北大学，陕西西安710069 2.西安石油大学）

致密油是一种非常规石油资源，近年来成为全球非常规石油勘探开发的新热点。美国为目前开采致密油最成功的国家，主要产层包括Bakken页岩、Niobrara页岩、Barnett页岩和Eagle Ford 页岩。过去5年来，美国石油资源中约有500亿桶来自致密油的发现，致密油的开采使美国持续24年的石油产量下降的趋势首次得以扭转［1］。我国致密油勘探开发尚处于起步阶段，有效地勘探开发致密油资源对于国家的能源安全具有非常重要的意义。鄂尔多斯盆地拥有丰富的致密油资源，主要产层为延长组长6、长7砂岩，其地质特征与美国威利斯顿盆地巴肯组页岩相似，据统计渗透率小于1×10-3μm2的储量占52.56%，具有广阔的勘探开发前景。

1 致密油的概念

致密油是指以吸附或游离状态赋存于生油岩中或与生油岩互层、紧邻的致密砂岩、致密碳酸盐岩等储集岩中，未经过大规模长距离运移的石油聚集。一般来说，致密油具有4个明显的标志：①大面积分布的致密储层（孔隙度小于10%、地面空气渗透率小于1×10-3μm2、孔喉直径小于1μm）；②广覆式分布的成熟优质生油层（Ⅰ型或Ⅱ干酪根，平均TOC大于1%，Ro为0.6%～1.3%）；③连续性分布的致密储层与生油岩紧密接触的共生层系；④致密储层内原油密度大于40°API或小于0.825 g／cm3，油质较轻。

2 鄂尔多斯盆地致密油地质特征

2.1 构造简单，圈闭界限不明显

致密油主要分布于湖盆中部，构造比较简单，有利于大面积含油。整体呈向西倾斜的平缓单斜构造，坡度较缓，地层倾角为0.5°，局部发育微弱鼻状构造，鼻轴长50～60 km，宽5～6 km。致密油分布主要受岩性控制，不受构造的明显控制，无明显圈闭界限，在构造高、低部位和斜坡部位均有分布。致密油区油井大面积散布，石油连片分布。

2.2 生烃条件优越，非浮力聚集成藏

鄂尔多斯盆地长7烃源岩分布面积约6.15×104km2，厚度10～60 m，TOC 为2.0%～10.0%，Ro为0.7%～1.1%，处于生烃演化程度较高。晚侏罗世中晚期烃源岩埋深1 500～1 700 m，古地温65～80 ℃，石油发生第一期充注；早白垩世中晚期烃源岩埋深1 700～3 000 m，古地温达到90～130℃，进入油气大量生成阶段，石油发生第二期充注。在致密油储层中，只有与储层接触的烃源岩生烃增压产生的异常高压才能使石油充注入致密储层，此高压充当运移的主要动力，传统成藏的浮力、水动力等动力无法使石油在致密储层中运移。在这种非浮力聚集的情况下，油气以“非达西流”持续进行充注（由于长7致密储层覆压状态下的渗透率小于0.1×10-3μm2，这种情况下石油的注入需要有一个启动压力，当运聚动力超过启动压力后，石油才开始向储层中充注，这一充注过程即为“非达西流”），短距离运移，水动力效应不明显，不存在明确的油水边界，油水分布复杂，非浮力成藏，最终形成大面积分布的致密油。

2.3 储层致密，物性差

储层主要发育在盆地长7 段和湖盆中部长6段，属于半深湖-深湖亚相沉积，以重力流、三角洲前缘末端沉积为主，岩性复杂，以细粒岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主，石英平均含量为41.4%，长石为19.0%，岩屑为18.6%。填隙物以水云母、硅质、碳酸盐为主，其中水云母含量最高，平均9.5%。颗粒分选中等，磨圆度为次棱角状，支撑类型为颗粒支撑，接触方式主要为线状接触。胶结类型以孔隙式胶结为主，加大-孔隙式次之，局部发育薄膜-孔隙式胶结，常见长石、石英次生加大。致密油储集空间包括有机孔、无机孔和裂缝，其中有机孔以干酪根纳米孔为主，无机孔以溶蚀孔和残余原生孔为主。在致密储层的基质中，虽然孔喉尺寸进入纳米级，但孔喉系统仍具有连通性，这也是致密油有效聚集的前提条件。孔隙类型以长石溶孔为主，残余粒间孔次之，长石溶孔平均为1.3%，占总孔隙的59.1%，残余粒间孔平均为0.6%，占总孔隙的27.3%，总面孔率较低，平均为2.2%。储层具有排驱压力较高，喉道中值半径较小，孔喉分选较好的特点。储层排驱压力平均2.28 MPa，中值压力平均7.72 MPa，喉道分选系数平均1.37，变异系数平均0.11，最大进汞饱和度平均74.18%，退汞效率27.00%。储层致密，物性差，孔隙度一般4%～10%，渗透率一般小于1×10-3μm2。储层物性横向上变化大，纵向上隔夹层较多，非均质性较强。

2.4 源储紧密接触，致密油分布广

鄂尔多斯盆地长7段主要由湖泊沉积体系和三角洲沉积体系组成，发育半深湖-深湖亚相，厚度约100 m，湖盆中部大面积展布的储集体与烃源岩直接接触，油气通过微裂缝和互相叠置的砂体近源运聚，形成大面积分布的致密油（图1）。

图1 鄂尔多斯盆地里149-庄65井延长组致密油横剖面分布

2.5 含油饱和度高，原油物理性质好

盆地致密砂岩储层与烃源岩互层共生，石油充注程度高，含油饱和度高达70%以上。长7地层原油密度0.727 g／cm3，气油比102.7 m3／t，饱和压力8.00MPa，地层原油粘度为1.5 mPa·s。地面原油性质较好，具有低密度（0.8 4g／cm3）、低粘度（6.12 mPa·s）、低凝固点（17.59 ℃）、可流动性强的特点，初馏点为76.29 ℃。

2.6 天然微裂缝发育，水平两向应力差适中

致密砂岩天然微裂缝较发育，每10 m 发育天然裂缝约2～3条，水平两向应力差4～7 MPa，易形成复杂裂缝，有利于采用水平井分段压裂和体积压裂技术，提高单井产量。

3 鄂尔多斯盆地致密油分布规律

3.1 沉积相带控制致密储层的发育［2-4］

致密储层主要发育在盆地长7段和湖盆中部长6段，主要受三大沉积体系控制，即西南、东北和西北三角洲沉积体系，属于半深湖-深湖亚相沉积，以重力流、三角洲前缘末端沉积为主。储集体岩性复杂，以细粒岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主，孔喉细小，物性差，较致密。储层粘土矿物以绿泥石、高岭石、伊利石为主，水敏矿物较少，润湿性为弱亲水-中性，具有吸水排油的特征，可动油饱和度高，驱替效率好，微裂缝发育。研究区致密砂体呈朵状、团块状，以北东、南西向展布为主，厚度较大，纵向上相互叠置，大面积分布，非均质性强。另外，湖相页岩发育微裂缝、纳米孔隙，为页岩油提供了运移通道和良好的储集空间。

3.2 致密油分布受生烃中心控制

致密油的主要特征之一就是具有好的烃源岩，且与储层形成紧密接触的共生层系。鄂尔多斯盆地长7段生烃页岩与致密砂岩紧密接触共生，且横向上大面积分布，致密油分布主要受生烃中心控制，主要分布在姬塬-华池-正宁一带，面积达6×104km2；纵向上相互叠置，多层分布，一般单层厚15～25 m。

3.3 有效的油气充注是致密油富集的关键

通过埋藏史恢复和致密油藏包裹体均一温度研究表明，鄂尔多斯盆地致密油晚侏罗世中晚期石油发生第一期充注，早白垩世中晚期进入油气大量生成阶段，石油发生第二期充注。另据碳酸盐胶结物碳氧同位素研究，该盆地致密油藏具有边成藏边致密的特点，因此，油气进入生烃门限后边致密边充注，直至形成大面积分布的致密油。致密油由于储层物性差，油气以持续的非浮力驱动发生短距离运移。相同条件下，烃源岩越厚，与砂体接触越紧密，发生油气充注的可能性越大，这也是为何油气富集区受优质烃源岩控制的原因。是否发生了有效的充注，可通过储层含油饱和度确定。研究区含油饱和度与储层物性相关性差，但含油饱和度与试油产量具有较好的相关关系，试油产量超过20 t／d的储层含油饱和度基本都大于33%，含水饱和度小于22%。

3.4 高渗、高可动流体饱和度是致密油高产、稳产的重要条件

一般而言，储层物性越好，相同条件下，渗流能力越强，油气产量越高。但研究区储层物性与试油产量相关性差，表明试油产量还受其他因素如含油饱和度和可动流体饱和度的影响；一般而言含油饱和度越高、可动流体饱和度越高，油气产量越高，采收率也越高。研究区致密砂岩储层与烃源岩互层共生，石油充注程度高，含油饱和度高达70%以上。因此，相对高渗、高可动流体饱和度是致密油高产、稳产的重要条件。

4 致密油勘探开发潜力

据估算，鄂尔多斯盆地拥有致密砂岩油藏资源量约为19.9×108t，占盆地砂岩油藏总资源量15%以上。其中长7 致密砂岩资源量为9×108t，长6致密砂岩资源量为10.9×108t。近两年，借鉴国外致密油体积压裂的理念，通过直井混合水压裂和水平井分段多簇水力喷射压裂等技术，已在有效动用致密油资源方面取得重要突破，先后在该盆地延长组长7致密砂岩获得数十口日产100 t以上的高产工业油流井，证实了致密油具有良好的勘探开发潜力，将成为下一步油田增储上产或者持续稳产的重要目标。

5 结论

鄂尔多斯盆地的致密油可与北美威利斯顿盆地巴肯（Bakken）致密油地质条件相似。主要表现为致密油以拥有“大面积分布的致密储层，广覆式分布的较高成熟度的优质生油层，连续性分布的致密储层与生油岩紧密接触的共生层系”为标志，具有源储共生、圈闭界限不明显，持续充注，油气短距离运移，岩性致密、储层物性差和油质较轻等特征。致密油分布主要受沉积相、生烃中心控制，大面积含油。致密油通过水平井、分段压裂技术规模应用，可实现其工业开发，并可为我国油气工业开辟又一发展之路。

［1］ 林森虎，邹才能，袁选俊，等.美国致密油开发现状及启示［J］.岩性油气藏，2011，34（2）：25-30.

［2］ 陈全红，李文厚，郭艳琴，等.鄂尔多斯盆地南部延长组浊积岩体系及油气勘探意义［J］.地质学报，2006，80（5）：656-663.

［3］ 唐鼎，张春生，肖梦华.鄂尔多斯盆地盘古界地区长6储层宏观非均质性研究［J］.石油地质与工程，2011，25（1）：32-34，38.

［4］ 陈五泉，陈凤陵.鄂尔多斯盆地渭北地区延长组沉积特征及石油勘探方向［J］.石油地质与工程，2008，22（4）：10-13.