松辽盆地齐家地区致密油形成条件与分布规律

施立志，王卓卓，张革，张永生，邢恩袁

（1.中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部盐湖资源与环境重点实验室；2.大庆油田有限责任公司勘探开发研究院）

松辽盆地齐家地区致密油形成条件与分布规律

施立志1,2，王卓卓1,2，张革2，张永生1，邢恩袁1

（1.中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部盐湖资源与环境重点实验室；2.大庆油田有限责任公司勘探开发研究院）

应用地质、地球化学、试油、钻井、测井等相关资料，对松辽盆地齐家地区上白垩统青山口组高台子油层高三、高四油层组致密油形成条件与分布规律进行了系统研究。本区致密油形成主要具备良好的烃源岩、储集层、源储配置及地层压力条件4个有利条件：青山口组一段、青山口组二+三段、嫩江组一段3套优质烃源岩为本区致密油的形成奠定了良好的物质基础；储集层条件较好，砂体类型多，主要有分流河道、河口坝、席状砂等，各类砂体累计厚度大，在平面上分布范围较广，连续性好，为致密油的形成提供了聚集空间；三角洲前缘相储集岩体直接与烃源岩接触或者呈指状尖灭于湖相烃源岩之中或者与烃源岩互层，提供了良好的源储配置条件；致密油储集层存在异常超压，压力系数分布在1.20～1.50，为致密油提供了成藏充注动力。研究表明本区高三、高四油层组致密油在平面上主要分布在凹陷的中心部位与凹陷周边的斜坡、阶地。图12表3参16

松辽盆地；齐家地区；非常规油气；致密油；形成条件；分布规律

0 引言

随着松辽盆地北部勘探程度的提高，勘探对象逐步由常规油气藏向非常规油气转变，近年来，在松辽盆地齐家地区上白垩统青山口组高台子油层高三、高四油层组中发现了资源潜力巨大的致密油，取得了勘探新突破。本文应用地质、地球化学、试油、钻井、测井等相关资料，对齐家地区高三、高四油层组致密油形成条件与分布规律进行系统研究，以期为该区致密油勘探提供技术支持。

1 研究区概况

齐家地区构造上位于松辽盆地北部中央坳陷区，主要包括齐家—古龙凹陷、龙虎泡—大安阶地两个二级构造单元的主体北部，勘探面积约3 500 km2（见图1）。齐家地区中新生界自下而上沉积了白垩系、古近系、新近系和第四系，纵向上以中、下部含油气组合为主要目的层，包括萨尔图、葡萄花、高台子、扶余和杨大城子5个含油层系[1-4]（见图1）。上白垩统青山口组和嫩江组沉积期两次大规模水进沉积的巨厚泥岩构成了本区主要的烃源岩和盖层，控制了生、储、盖组合和油气分布[1-4]。

松辽盆地近年来在齐家地区高台子油层高三、高四油层组中发现了资源潜力巨大的致密油，对比发现其与美国北达科塔州巴肯致密油具有相似的地质特征[5-9]（见表1）：致密油在平面上大面积连续分布，缺乏明显的圈闭边界，没有统一的压力系统与油水边界；生油条件优越，生储组合配置良好，源储一体；储集层物性差，本区孔隙度平均为8.5%，空气渗透率平均为0.40×10-3μm2；地层压力异常，存在超压，本区地层压力系数在1.20～1.50；储集层含油饱和度较高，可动水含量少，油质轻。

图1 松辽盆地地层划分及齐家地区构造单元与高台子油层顶面构造叠合图

表1 松辽盆地齐家地区致密油与巴肯致密油特征对比[5-9]

2 致密油形成条件

2.1 烃源岩

工区位于齐家—古龙凹陷的生烃中心，齐家—古龙凹陷发育多套优质、大面积分布的烃源岩，主力烃源岩包括青山口组一段（青一段，K2qn1）、青山口组二+三段（青二+三段，K2qn2+3）以及嫩江组一段（嫩一段，K2n1）[1-2,10-12]，烃源岩有机质丰度高，母质类型好，以Ⅰ型和Ⅱ型为主，有机质处于成熟—高成熟阶段。烃源岩岩性主要为暗色泥岩和油页岩，厚度较大，青一段、青二+三段、嫩一段烃源岩厚度分别为50～250 m、100～450 m、60～200 m。烃源岩在凹陷区南部厚度大，往北逐渐变薄。

青山口组沉积期为松辽盆地大规模湖侵期，湖水侵淹全区，青一段发育深湖相灰黑色泥岩、砂岩、页岩夹油页岩、泥灰岩条带；青二+三段发育滨浅湖相灰黑、灰绿色泥岩夹砂岩。嫩江组沉积期也是松辽盆地的一次大规模湖侵期，嫩一段主要发育深湖相黑色泥页岩夹油页岩。

齐家—古龙凹陷青一段烃源岩总有机碳含量（TOC）平均值达2.13%（见图2、表2），氯仿沥青“A”含量平均值达0.43%，总烃平均值达4 149×10-6，生烃潜量(S1+S2)平均值达18.49 mg/g，根据中国陆相生油岩有机质丰度评价标准[10]，综合评价为好烃源岩（见表2）。青二+三段以及嫩一段烃源岩也达到了好烃源岩标准。3套烃源岩中，青一段、嫩一段烃源岩生油指标更好，为最优烃源岩。

图2 齐家地区青一段烃源岩TOC值平面分布图

表2 齐家—古龙凹陷烃源岩有机质丰度表

2.2 储集层

2.2.1 储集层砂体分布特征

齐家地区致密油储集层整体为三角洲相沉积，致密油主要分布在三角洲内前缘与外前缘相带的各种砂体内，砂体类型多，主要有分流河道、河口坝、席状砂等。致密油开发区砂体精细解剖表明分流河道单砂体厚度为2～8 m，宽度为200～500 m；河口坝单砂体厚度为1～5 m；席状砂单砂体厚度为0.8～2.0 m，延伸长度为0.6～11.0 km。各类砂体累计厚度大，在平面上分布范围较广，连续性好，工区北部的砂岩厚度相对较大，由北向南砂体厚度逐渐减薄，进入湖相发育区砂体不发育。高三油层组各类砂岩累计厚度在2.5～75.0 m，工区中、北部砂体累计厚度较大，达25～75 m，南部砂体累计厚度较小，一般小于25 m；高四油层组各类砂岩累计厚度在5～70 m，分布特征与高三油层组相似，也为北厚南薄。高三上、高四上油层组在工区北部的砂体厚度一般分布在10～35 m，往南砂体厚度逐渐变薄，砂岩厚度在10 m以下，进入滨、浅湖区砂体不发育（见图3）。

图3 齐家地区高三上、高四上油层组砂体厚度分布图

2.2.2 岩性、物性及含油性特征

齐家地区致密油储集层岩性主要为粉砂岩，其次为含泥粉砂岩、含钙粉砂岩、含介形虫粉砂岩。储集层物性较差，孔隙度主要为4%～12%，平均为8.5%，孔隙度小于12%的样品占80%；空气渗透率主要分布在（0.01～0.50）×10-3μm2，平均为0.4× 10-3μm2，空气渗透率小于1×10-3μm2的样品占93%（见图4）。

图4 齐家地区高三、高四油层组储集层物性频率分布直方图（样品数641）

应用工区37口井823个数据点，按照含油产状统计法，确定齐家地区致密油物性下限孔隙度为4%，空气渗透率为0.02×10-3μm2（见图5）。油浸粉砂岩孔隙度一般大于10%，油斑粉砂岩孔隙度一般大于8%，油迹粉砂岩孔隙度一般大于3%。结合齐家地区致密油储集层特征，可将其分为两类：Ⅰ类储集层，孔隙度为8%～12%，空气渗透率为（0.05～0.50）×10-3μm2，以油浸、油斑粉砂岩为主；Ⅱ类储集层，孔隙度为4%～8%、空气渗透率为（0.02～0.05）×10-3μm2，以油斑、油迹粉砂岩为主（见图5）。

图5 齐家地区高三、高四油层组储集层分类评价图

2.2.3 储集空间类型及特征

根据岩石薄片鉴定，研究区致密油储集层储集空间主要有粒间孔、粒间溶孔、微裂缝（见图6）等，孔隙大小在5～100 μm。孔隙结构以小孔细喉型为主，喉道细小，孔喉半径普遍小于0.1 μm，导致渗透率低，流体难以流动，但各种次生溶蚀孔隙、微裂缝等改善了致密储集层的物性。

2.3 源储配置

优越的源、储配置关系是形成致密油的关键条件之一[11-12]，齐家地区致密油储集层分布在三角洲前缘相带中，三角洲前缘相由北往南插入到湖相烃源岩中，三角洲前缘相储集岩体直接与烃源岩接触或者呈指状尖灭于湖相烃源岩之中或者与烃源岩互层，青二+三段的烃源岩既为致密油储集层提供油源又是部分储集层的良好盖层（见图7）。同时致密油储集层的底部与大面积、广覆式分布的青一段优质烃源岩直接接触，青一段生成的油气可直接供给致密油储集层。

图6 齐家地区高台子油层致密油储集层微观孔隙结构

2.4 地层压力

齐家地区高三、高四油层组致密油发育区现今实测地层压力系数为1.20～1.50，具有一定异常超压。这主要是由于致密油区处于凹陷生烃中心位置，埋藏深，不均衡压实作用、构造活动、生烃作用、水热作用等使地层形成了超压[13-15]。由于致密油区储集层物性相对较差，需要一定的超压才能促使油气运移、聚集成藏，超压为致密油的运聚提供了动力条件。

图7 齐家地区L28井—G702井高台子油层及其上下邻近层沉积剖面图

3 致密油分布规律与主控因素

3.1 致密油分布规律

齐家地区致密油在平面上主要分布在凹陷中心部位与凹陷周边的斜坡、阶地部位（见图8、图9），纵向上，致密油主要分布在高三、高四油层组，高一、高二油层组相对较少。工区中、南部致密油普遍发育，含油面积较大，具有连片性，油藏无明显边界。工区中部位于生烃凹陷中心，生油条件优越，同时储集层砂体发育、地层压力条件好，超压较强，成藏条件较好；工区南部的三角洲外前缘砂体（如图9中L28井—J47井）直接插入烃源岩中（见图9），有利于油气优先充注成藏。从致密油区往北，构造逐渐抬升，储集层物性变好，油水开始分异，出现了油水过渡区与水层发育区（见图8）。

图8 齐家地区高三下油层组油水分布平面图

图9 齐家地区L28井—J51井高三、高四油层组油层对比剖面图（A—A′位置见图8）

3.2 主控因素

3.2.1 储集层岩性与物性

齐家地区储集层岩性对致密油具有明显控制作用，整体上砂岩的含油性优于泥岩。致密油区粉砂岩普遍含油，含泥、含钙较多的泥质粉砂岩、钙质粉砂岩较纯粉砂岩含油性变差，粉砂质泥岩中的砂质条带含油，泥岩未见明显含油现象。

储集层物性控制致密油的分布，致密油分布区孔隙度主要为4%～12%，在这个范围内，物性越好的储集层，其含油性就越好。统计表明，孔隙度为8%～12%的致密油储集层含油性最好，其次为孔隙度4%～8%的储集层，孔隙度在4%以下的储集层含油性较差（见图5）。

3.2.2 沉积相带与砂体

受北部物源控制，齐家地区发育大面积三角洲相沉积，主要亚相有三角洲外前缘、三角洲内前缘与滨浅湖相，储集层延伸远、分布广、砂体错叠连片、分布稳定、连续性好、砂地比适中，是致密油主要分布区。由图7、图10可知高四上油层组致密油主要分布在三角洲内前缘的河口坝、分流河道砂体与三角洲外前缘的席状砂中，滨浅湖相浅湖砂坝中也有一定致密油分布。齐家地区沉积相带与砂体控制致密油的平面与空间分布，为大面积分布的致密油提供了储集空间。

图10 齐家地区高四上油层组沉积相平面分布与油层发育区叠合图

3.2.3 过剩压力

笔者根据工区150多口井泥岩声波时差测井资料，采用平衡深度法[16]恢复了成藏关键时期（明水组沉积末期）目的层中的过剩压力（见图11），过剩压力的计算公式为：

式中 Δpz——过剩压力，Pa；He——平衡深度（压实曲线正常段上的某一点，若其声波时差与异常段内计算点相同，该点的深度即为平衡深度），m；rw——静水压力梯度，Pa/m；rbw——平衡深度至目的层段岩柱压力梯度，Pa/m；H——目的层埋深，m。

由图11可知，工区致密油主要分布在储集层过剩压力大于2.5 MPa的凹陷中心及油气运移指向的凹陷周边斜坡、阶地，这些地区过剩压力较大，有利于油气的运移与聚集。过剩压力控制了工区致密油的分布范围。

图11 齐家地区高四油层组过剩压力与油井井位叠合图

图12 齐家地区高三、高四油层组资源潜力分布图

4 致密油潜力评价

根据储集层物性、油层厚度平面变化特征，结合烃源岩分布、沉积与构造等地质资料对齐家地区致密油进行了评价（见图12），Ⅰ类区主要分布在凹陷中心及龙虎泡—大安阶地，Ⅱ类区主要分布在凹陷周边的斜坡部位，部分处于凹陷中心。按照体积计算法计算高三、高四油层组致密油资源量为3.0×108t，其中Ⅰ类区资源量2×108t，Ⅱ类区资源量1×108t（见表3），资源潜力较大，是未来提交储量的重要接替区。

表3 齐家地区高三、高四油层组致密油资源量统计表

5 结论

松辽盆地齐家地区高台子油层高三、高四油层组致密油资源潜力较大，其形成具有优越的烃源岩条件、储集层条件、源储配置条件及地层压力条件。该区发育青一段、青二+三段、嫩一段3套优质烃源岩，具有良好的生烃物质基础；储集层砂体类型多，主要有分流河道、河口坝、席状砂等，各类砂体累计厚度大，在平面上分布范围较广，连续性好，为致密油聚集提供了空间；源储配置条件好，三角洲前缘相储集岩体直接与烃源岩接触或者呈指状尖灭于湖相烃源岩之中或者与烃源岩互层，有利于油气优先进入邻近的储集层；致密油储集层存在异常超压，压力系数为1.20～1.50，为致密油提供了成藏动力；致密油在平面上主要分布于凹陷中心部位与凹陷周边斜坡、阶地，纵向上主要分布在高三、高四油层组，按照体积计算法计算高三、高四油层组致密油资源量为3.0×108t，其中Ⅰ类区资源量2×108t，Ⅱ类区资源量1×108t，资源潜力较大。

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（编辑 黄昌武 绘图 刘方方）

Distribution and formation of tight oil in Qijia area,Songliao Basin,NE China

Shi Lizhi1,2,Wang Zhuozhuo1,2,Zhang Ge2,Zhang Yongsheng1,Xing Enyuan1
(1.MLR Key Laboratory of Saline Lake Resources and Environments,Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geology Sciences,Beijing 100037,China;2.Exploration and Development Research Institute of Daqing Oilfield Company Ltd.,Daqing 163712,China)

By using geologic,geochemical,well test,well drilling and well logging data,the formation conditions and distribution pattern of tight oil in Gao 3 and Gao 4 oil layers of Gaotaizi layer,Upper Cretaceous Qingshankou Formation,Qijia area,Songliao Basin were examined systematically.There are four favorable conditions for the formation of tight oil: high quality source rocks and reservoirs,good source and reservoir combination,and formation pressure.There are three series of source rocks in this area,K2qn1,K2qn2+3and K2n1,which provided material basis for the tight oil reservoirs;reservoirs including a variety of sands like distributaries channel,mouth bar and sheet sand are large in total thickness,wide in lateral distribution and good in continuity,providing accumulation space for tight oil;reservoir rocks of delta front in direct contact with the hydrocarbon source rock or pinching out in hydrocarbon source rock like fingers or interbedded with hydrocarbon source rock,constituted good source-reservoir combinations;abnormal overpressure in tight oil reservoirs with the pressure factor of 1.2-1.5,provided drive force for tight oil migration and charging.The study shows tight oil of Gao 3 and Gao 4 oil layers in Qijia area is mainly distributed in the center of,and slope and terrace around the sag.

Songliao Basin;Qijia area;unconventional hydrocarbon;tight oil;formation condition;distribution pattern

国家重大科技专项“松辽北部岩性地层油气藏富集区带、目标优选与勘探技术应用”（2011ZX05001-001-04）

TE122.2

A

1000-0747(2015)01-0044-07

10.11698/PED.2015.01.05

施立志（1976-），男，安徽安庆人，博士，大庆油田勘探开发研究院高级工程师，主要从事石油地质综合研究。地址：黑龙江省大庆市，大庆油田勘探开发研究院勘探一室，邮政编码：163712。E-mail: shilizhi@petrochina.com.cn

联系作者：王卓卓（1978-），女，河北石家庄人，博士，大庆油田勘探开发研究院高级工程师，主要从事沉积学、构造学及石油地质方面研究。地址：黑龙江省大庆市，大庆油田勘探开发研究院勘探规划室，邮政编码：163712。E-mail: wzz@petrochina.com.cn

2014-02-18

2014-10-29