柳赞油田稠油油藏特征与形成机理研究

方度，贾倩，刘道杰

魏文懂，龚晶晶 （中石油冀东油田分公司勘探开发研究院，河北 唐山063000）

全球稠油资源量巨大，据统计，稠油资源约为常规油的10倍以上［1，2］。中国的稠油和沥青砂资源也非常丰富，在松辽、辽河、大港、二连、胜利、南襄、江汉、柴达木、准噶尔、塔里木等盆地内均有发现，分布于中元古代～古近纪地层中，储集于碎屑岩、火山岩、变质岩及碳酸盐岩储层中［3］。

在地层条件下，原油黏度大于或等于50mPa·s，或在油层条件下，原油脱气黏度大于或等于100mPa·s定义为稠油 （重质油）。根据稠油黏度与密度的差异，可将其划分为不同级别［4］，即普通稠油 （油层条件下，脱气原油黏度为100～10000mPa·s，密度大于0．90g／cm3）、特稠油 （黏度为10000～100000mPa·s，密度大于或等于0．95g／cm3）、超稠油 （黏度大于100000mPa·s，密度大于或等于1．00g／cm3）。

柳赞油田地处南堡凹陷东北部，紧邻柏各庄凸起，发育古近系沙河街组 （Es）与新近系明化镇组（Nm）、馆陶组 （Ng）3套含油层系。柳赞油田油藏主要以中质稀油为主，稠油规模较小，属复杂小断块型普通稠油油藏。目前，对该区稠油形成机理的研究较为薄弱。笔者以柳赞油田稠油物性及地球化学分析为基础，结合构造演化与成藏规律，研究稠油的分布特征与形成机理，对指导下一步稠油的高效勘探与开发具有非常重要的意义。

1 稠油油藏分布特征

柳赞油田稠油油藏主要分布于浅层的Ng与深层的沙河街组三段3亚段 （Es33），具有 “上稠下稀”或 “上稀下稠”的特点。稠油分布范围较为局限，具有明显的区域性和成层性。

1．1 浅层稠油油藏分布特征

柳赞油田浅层Ng稠油油藏分布于柏各庄断层下降盘的柳赞北区蚕2－1区块 （图1）。该油藏埋藏浅，构造简单，是柳赞北区的次要含油层系。其下部的Es33为柳赞北区的主力含油层系 （图2）。

柳赞北区油藏分布具有 “上稠下稀”的特点，Ng油藏原油性质与下伏Es33油藏差异明显。Es33油藏原油密度为0．8572g／cm3（20℃），黏度为14．24mPa·s（50℃），为中质稀油；Ng油藏原油密度为0．9774g／cm3（20℃），黏度2663．46mPa·s（50℃），具高密度、高黏度、含硫低、含蜡低、凝固点低等特点，为普通稠油 （表1）。

图1 柳赞北区Ng稠油油藏分布图

图2 柳赞北区油藏剖面示意图

表1 柳赞北区油藏原油性质

1．2 深层稠油油藏分布特征

柳赞油田深层Es3稠油油藏分布于柳赞中区柳1区块 （图3），具 “上稀下稠”的特点，自上而下，原油密度与黏度明显递增。柳赞中区柳1区块沙河街组三段2亚段1油组（Es2（1）3）油藏原油密度为0．866g／cm3（20℃），黏度为16．36mPa·s（50℃），沙河街组三段3亚段2油组（Es3（2）3）油藏原油密度为0．8712g／cm3（20℃），黏度为43．54mPa·s（50℃），均表现为中质稀油 （图4）。沙河街组三段3亚段3油组（Es3（3）3）油藏原油密度为0．9373g／cm3（20℃），黏度481．75mPa·s（50℃），具高密度、高黏度、含硫低、含蜡低、凝固点低等特点，为普通稠油。

图3 柳赞中区Es3稠油油藏分布图

图4 柳赞中区Es2～33 油藏剖面示意图

区内Es3（3）3原油密度和黏度还呈现由北向南逐渐增大的趋势，油源类型由中质稀油逐渐过渡为稠油。北部的L26－1井原油密度为0．8744g／cm3（20℃），黏度为37．61mPa·s（50℃），为中质稀油；南部L1－3井原油密度为0．9299g／cm3（20℃），黏度为472．5mPa·s （50℃），为重质稠油 （图5）。

表2 柳赞中区油藏原油性质表

图5 柳1区块Es3（3）3原油性质等值线图

2 原油地球化学特征与油源分析

研究表明，南堡凹陷主要存在沙河街组三段4亚段 （Es43）、Es1和东营组三段 （Ed3）3套主力烃源岩。针对烃源岩及原油分布特点，采用 （孕甾烷＋升孕甾烷）／C29规则甾烷、伽马蜡烷／C30藿烷，C27规则甾烷／C29规则甾烷，结合成熟度指标Ts／ （Tm＋Ts）和C29甾烷ββ／ （αα＋ββ），对源－藏对应关系进行了确立 （表3）。

表3 柳赞油田油源对比综合表

2．1 浅层原油

柳赞油田浅层油气富集层系为Ng和Nm。浅层原油伽马蜡烷／C30藿烷较低，介于0．07～0．30之间，平均为0．16；C27规则甾烷／C29规则甾烷中等，介于0．73～0．97之间，平均为0．81；（孕甾烷＋升孕甾烷）／C29规则甾烷较高，介于0．19～0．53之间，平均为0．35。原油成熟度指标Ts／（Tm＋Ts）介于0．43～0．65之间，平均为0．35；C29甾烷ββ／ （αα＋ββ）介于0．39～0．47之间，平均为0．42。具有中等成熟度油特征。Pr／Ph介于1．06～1．49之间，平均为1．24；主峰碳为C23、C25（表4）。该类原油为林雀－柳南洼陷Es1和Ed3烃源岩生成的混合油气，以Es1为主，混有Ed3。

2．2 深层原油

柳赞油田Es原油伽马蜡烷／C30藿烷低，介于0．05～0．10之间，平均为0．08；C27规则甾烷／C29规则甾烷中等，介于0．61～0．91之间，平均为0．75； （孕甾烷＋升孕甾烷）／C29规则甾烷中等，介于0．14～0．32之间，平均为0．23。原油成熟度指标 Ts／ （Tm＋Ts）介于0．44～0．72之间，平均为0．57；C29甾烷ββ／ （αα＋ββ）介于0．4～0．48之间，平均为0．44。具有中等成熟度油特征。Pr／Ph介于1．10～1．42之间，平均为1．25；主峰碳为C15、C23（表4）。上述参数均与成藏期拾场洼陷Es3烃源岩生烃演化和生物标志化合物指标相对应。

表4 柳赞油田原油地球化学特征统计表

3 稠油油藏形成机理

稠油成因类型主要有次生稠油和原生稠油2种。次生稠油是原油进入储层聚集成藏后，由于保存条件的差异，受生物降解、裂解致稠、氧化水洗、运移－聚集分异等次生稠变作用影响而形成的高密度、高黏度重质油。原生稠油是指有机质在热演化过程中所生成的未熟－低熟油，其稠化因素来自于母源，与油气的次生变化基本无关。由于地质条件差异，在不同地质环境内单个稠变因素表现尤为突出。

3．1 浅层稠油油藏形成机理

柳赞油田浅层Ng稠油油藏为断鼻构造油藏，边底水十分活跃。储层孔隙度分布于19．8%～31．8%之间，平均为25．9%，渗透率分布于417．7～917mD之间，平均为667mD，属中－高孔、中－高渗储层。原油地球化学资料表明，柳赞油田浅层原油遭受了生物降解［5，6］。生物降解作用是原油在储层中经历的一种重要的次生变化过程，是原油稠化的主要机制之一，世界上大多数原油都遭受了不同程度的生物降解［7，8］。

柏各庄断层为盆地的边界断层，长期活动且强度大，该断层为柳赞北区的主要油源断层，也是后期地表水流入的通道。该区Ng储层发育，渗透性好，埋藏浅，处于地表水与地下水的交替活跃区，地表富氧水极易沿柏各庄断层进入储层。水洗氧化作用是Ng稠油油藏形成的主要因素。水洗氧化作用多发生于凹陷的斜坡或长期隆起带，特别是盆地边缘斜坡区。辽河盆地、准噶尔盆地、二连盆地、额仁淖尔凹陷的包尔构造带等地区都具有该成因类型稠油［9～11］。

Es13、Es23及Es33上部泥岩发育，与柏各庄断层对接，封堵作用好，既抑制了Es33油气沿断层逸出，又阻止了地表水渗入。故Es33油藏规模大，表现为常规稀油，Ng油藏规模小，为普通稠油。柏各庄断层的长期活动，储层发育特征以及储层、盖层间的组合方式，共同决定了柳赞北区 “上稠下稀”的油藏组合特点。

3．2 深层稠油油藏形成机理

研究表明，南堡凹陷油气成藏期为Es1至Ed和Nm末期，Es3油藏主要形成于Es1至Ed期，油源为拾场洼陷的暗色泥岩、油页岩。下部与沙河街组三段5亚段 （）上部储层发育，、及上部泥岩发育。油气分布主要受Es储层发育状况影响，聚集于下部与 E上部 （图6 （a））。柳赞中区Es3构造是在中生界凸起的背景上发育的披覆背斜构造。Nm晚期，高柳断层及其派生断层活动强烈，2号断层将柳中背斜划分为柳90区块和柳1区块，其中柳1区块位于2号断层的下降盘。2号断层上陡下缓，在泥岩发育的内滑脱，断层南部的泥岩由于容纳空间减少，受到挤压而向上抬升，使柳1区块以上地层发生反转。滑脱面之上北倾，滑脱面之下的保持南倾（图6 （b））。断层活动破坏了已形成的Es3油藏，使柳1区块油气自北向南再次运移，轻质组分外逸，导致Es3（3）3原油密度和黏度自北向南逐渐增大。原生油藏被改造的同时，油气再次运移，

图6 柳赞中区Es3油藏剖面示意图

形成次生油藏，这一现象普遍存在［12～16］。柳1区块油气沿断层向上运移，形成油藏（图6（b））。此外，Nm末期是南堡凹陷一个主要油气成藏期，油源主要为西南部洼陷Es1、Ed暗色泥岩，高柳断层为主要油源断层，生成的油气沿高柳断层及其派生断层运移进入上部储层，这也是Es33（2）、Es23油藏及上部含油层系形成的另一原因。

4 结论

1）柳赞油田稠油油藏具有区域性和成层性，浅层稠油具有 “上稠下稀”的特点，深层稠油具有“上稀下稠”的特点，平面上自北向南原油密度和黏度逐渐增大，由稀油过渡为稠油。

2）柳赞油田浅层和深层原油都具有中等成熟度油特征，浅层原油为林雀－柳南洼陷Es1和Ed3烃源岩生成的混合油气，深层原油与拾场洼陷Es3烃源岩生物标志化合物指标相对应。

3）柳赞油田浅层稠油为次生油藏，生物降解及水洗氧化作用是其形成的主要原因，深层稠油为残余油藏，是晚期断层活动，轻质组分外逸所形成。

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