黄骅坳陷云质岩类致密油形成条件与勘探方向

2015-02-17李洪香

特种油气藏 2015年5期

关键词：黄骅烃源斜坡

李洪香，马红

(1.中国石油大港油田分公司，天津 300280; 2.中国石油渤海钻探工程有限公司，天津 300280)

黄骅坳陷云质岩类致密油形成条件与勘探方向

李洪香1，马红2

(1.中国石油大港油田分公司，天津 300280; 2.中国石油渤海钻探工程有限公司，天津 300280)

黄骅坳陷是渤海湾盆地主要的富油气坳陷，致密油是其重点接替资源。为明确黄骅坳陷孔二段致密油形成条件及勘探潜力，系统分析了孔二段的沉积环境、致密储层类型及特征，优选出致密砂岩、云质过渡岩2类4个致密储层甜点段。孔二段大面积分布的优质成熟烃源岩，与致密砂岩、云质过渡岩类呈互层式叠置产出，源储一体，构成源内叠置型、源内包裹型、源下披覆型3种成藏组合类型，具有大面积连片含油特征。优选南皮斜坡官东地区云质过渡岩，孔西斜坡官西地区源内致密砂岩，孔东、孔西断裂带源下致密砂岩3个致密油潜力区带为下步有利勘探领域。

黄骅坳陷;孔二段;致密油;云质过渡岩;油页岩;勘探方向

0 引言

黄骅坳陷南部历经40多年的勘探开发，是大港探区勘探程度非常高的富油气区。孔一段、孔二段是主要的含油层系，已发现石油地质储量为3.5 ×108t［1］。黄骅坳陷南部孔二段属于淡水—半咸水封闭型坳陷湖盆沉积环境，受四大盆外物源控制，环湖发育10个规模不等的三角洲朵叶体，沉积相带呈环带状展布，湖盆边缘发育常规砂岩储层，湖盆低斜坡及中心区油页岩与多类型云质过渡岩、致密砂岩等大面积叠置连片，具备致密油成藏基础。

1 研究区概况

黄骅坳陷南部位于渤海湾盆地腹部，为大港探区主要富油气凹陷之一，勘探面积为1 500 km2。该区自20世纪70年代初对孔二段常规砂岩油藏实施勘探，发现枣园、王官屯等一批油田，探明石油地质储量为7 500×104t，主要储层岩性为岩屑长石中细砂岩，孔隙类型以粒间孔、粒内溶孔等为主，油藏特征为构造岩性油藏，油藏埋深为1 800～3 800 m，日产油为8～20 t/d。但受地质认识及工艺技术水平的限制，致密油层一直未引起足够的重视。2014年，在官西、官东2个致密油潜力带的 GX1X1、G108-8、GD6X1等井实施常规的压裂改造，分别获得21.30、8.45、32.00 t/d的工业油流，展示了云质岩类致密油的勘探潜力。

2 致密油形成的地质条件

2.1 湖盆区广泛分布云质类过渡岩

黄骅坳陷南部孔二段沿湖盆低斜坡及凹陷区，发育有分布广泛的云质岩类细粒沉积物，与油页岩叠置，具备形成大规模致密油的基础。

2.1.1 沉积环境

黄骅坳陷南部孔二段属于淡水—半咸水封闭型坳陷湖盆沉积环境，受控于四大盆外物源体系，发育10个子物源，三角洲砂体沿湖盆边缘环带状分布，主要分布在外环带，储集层岩石类型主要为岩屑长石中细砂岩，溶蚀作用强，次生孔缝发育，物性以中低孔、低渗为主，储集性较好，主要以常规构造岩性油藏为主［2-3］。随着碎屑物源波及强度的降低，古湖盆低斜坡—中心区的内环带主要为三角洲前缘席状砂及过渡岩类等致密储层与富有机质油页岩呈互层式大面积连片分布(图1)。

图1 黄骅坳陷南部孔二段岩相剖面

2.1.2 储层类型及特征

黄骅坳陷南部孔二段致密储层岩性主要为碎屑岩、碳酸盐岩及云质过渡岩类，以云质过渡岩类占主体。其中碎屑岩主要为三角洲前缘广泛分布的席状砂岩，主要分布在环湖低斜坡区，岩性以石英质岩屑长石细粉砂岩为主，分选差，粗砂砾成斑状分布，成分及结构成熟度较低，孔隙度为6%～8%，渗透率为0.01×10-3～0.10×10-3μm2，储集空间类型主要为粒间残余孔、溶蚀孔，局部微裂缝发育。根据白云石和方解石的相对含量，碳酸盐岩类储层又可分为白云岩型、灰岩型、云—灰混合型。储集层的发育程度受沉积环境影响较大，主要分布在湖泛贫砂期的浅湖—半深湖湾斜坡区。矿物成分中白云石为91%，泥质为8%，长英质为1%，泥状结构，孔隙类型主要为溶蚀孔和晶间孔，孔隙度为2.0%～8.8%，渗透率为0.05×10-3～1.60×10-3μm2。含油产状以层理缝、微裂缝含油为主，其次为溶蚀孔和晶间孔。云质过渡岩类岩性复杂多变，其岩性主要为含云泥质细粉砂岩、砂质云岩等类型。X衍射分析表明，该类岩性组成复杂，由石英、斜长石、钾长石、方解石、白云石、黏土、黄铁矿、方沸石等组成，除结晶分异较好的白云岩外，其他岩性具有优势矿物不发育特点。薄片鉴定显示具有泥质细—粉砂状结构，颗粒主要为细粉砂，粒度为0.01～0.03 mm，颗粒分选较好，风化中等。泥质分布于粒间，为25%左右。储集空间类型主要以裂缝和孔隙为主，其中裂缝主要以层间缝、构造缝为主，主要见于纹层状云质岩相和平行层理状砂岩相中。孔隙类型主要以微晶白云石晶间孔及部分溶蚀孔为主，孔隙度为8%～10%。岩心及薄片观察均多见砂屑纹层与砂屑混染，以基质孔隙含油为主，主要充填淡蓝色油质沥青［4］;其次为粒间溶蚀孔、微裂缝含油，充填黄白色油质沥青，油质相对较重。

2.1.3 致密油储层甜点体分布

依据G108-8井500 m连续长井段取心资料联测分析，孔二段纵向上发育2类4个甜点段，即致密砂岩甜点段(Ek22上部和下部)和云质过渡岩甜点段。对比分析表明，致密油甜点段沉积、储层特征具有差异性。

2.2 大面积分布的优质成熟烃源岩

黄骅坳陷南部孔二段沉积时期属于亚热带潮湿气候，淡水—半咸水封闭型坳陷湖盆，水生生物繁茂，强还原环境，有机质古生产力较高。发育了一套大面积分布的高丰度泥页岩［5］，母质类型好，致密储层空间叠置连片，分布于源内或与源岩呈互层，构成源储一体，为致密油的形成创造了良好的条件。

2.2.1 烃源岩厚度与分布

孔二段暗色泥页岩主要分布于湖盆中部地区，而向东北、西南方向凸起周边主要发育冲击平原为主体的混杂沉积。暗色泥岩和油页岩在平面上分布范围有所差异，其中暗色泥岩沿湖盆区大面积分布，厚度为50～200 m，面积为1 200 km2，最大沉积厚度主要分布在北侧官西地区。油页岩主要分布在近湖盆中心区，厚度一般为25～200 m，面积约为882 km2。最大沉积厚度分布在北侧官西地区，钻井已揭示的最大厚度达260 m;南侧官东地区，钻井揭示最大厚度达178 m。平面上有北厚南薄，由中心向四周渐薄的特征［6］。

2.2.2 有机质类型与丰度

该区有机质中，类质体含量普遍较高，干酪根类型主要为腐泥型，其中Ⅰ型占63%，Ⅱ型占30%。其中以早期生烃的藻类占主体，烃源岩“早生早排”特征明显。干酪根的镜下鉴定直观地反映出有机质的组成特征，孔二段暗色泥岩有机质丰度很高，其TOC平均为3.07%，最高为9.23%，S1+ S2平均为19.46 mg/g，最大为69.91 mg/g，氯仿沥青“A”含量平均为0.35%;各项指标综合评价，暗色泥岩已达到好—很好烃源岩的级别。孔二段油页岩TOC平均为4.87%;S1+S2平均为36.59 mg/g，氯仿沥青“A”含量平均为0.64%，为很好烃源岩。纵向上孔二段烃源岩丰度差异较大，其中Ek21上部TOC为0.20%～0.29%;Ek21下部 TOC为 3.99%～ 6.05%;段TOC为3.41%～8.5%;Ek23段TOC为2.81%～6.97%;Ek24段TOC为0.14%～1.33%。研究表明，孔二段主力生烃层段为Ek21下部、和

2.2.3 有机质演化特征

孔二段泥页岩热成熟度平面分布不均，主要受到中后期断陷反转构造格局控制，中央隆起带泥页岩在未成熟—低熟时期沉降速度减小，遭受抬升，致使其成熟度较低;而两翼斜坡及继承性湖盆区大幅沉降，致使其成熟度相对较高，进入成熟阶段，热演化程度适中，整体范围为0.5%～1.3%，为生油高峰期，是致密油成藏的良好阶段。而纵向从至油组的热演化程度是逐渐微增的，其中油组在富有机质泥页岩区域其成熟度较低［7］，对致密油的成藏具有不利的影响;而Ek22、油组热演化程度大都进入低熟—成熟阶段，与北美的致密油Ro(0.5%～1.3%)及Tmax(405～453℃)具有较好的对比性，有利于致密油的成藏。

2.3 源储一体叠置共生

黄骅坳陷南部孔二段具有常规油与致密油有序分布、连片聚集特点，即在斜坡区辫状河三角洲主体发育常规油藏，在前端及古湖盆中心，孔二段广泛分布的油页岩与致密砂岩、云质过渡岩类呈互层式叠置产出，源储一体［8-9］，大面积连片含油。根据致密油形成的沉积环境、储层分布、烃源岩条件及源储共生关系，孔二段存在碎屑岩、云质过渡岩2类致密油，分布在这4套层系内。其中，以云质过渡岩为主，官西地区为白云岩，官东地区为云质粉砂岩，纵向厚度大，为20～40 m，为纹层状。以致密砂岩为主，含油性较好，厚度为5～10 m。根据致密油形成的地质条件及源储匹配关系，划分出3种成藏组合类型。

2.3.1 源内叠置型组合

源内叠置型组合即云质岩类储层与烃源岩呈薄互层式叠置共生，源储一体，纵向上整体含油，分布面积广，含油性受白云石、粉细砂含量影响明显，含量越高，含油越好。该组合以下部、为主，主要分布在湖泛贫砂期的浅湖—半深湖湾斜坡区。油气在源储压差作用下，克服毛细管力以渗流扩散的方式进入储层中成藏，如官东致密油。

2.3.2 源内包裹型组合

源内包裹型组合即致密砂岩储层呈透镜状直接包裹于上下烃源层中，该组合以Ek22顶部为主，主要出现在三角洲远端半深湖区的远岸水下扇块状重力流型砂岩区，随着储层埋深加大，在压实、胶结等作用下，储层逐渐致密，大面积成熟烃源岩生成的油气在源储压差作用下，近距离运移储层中成藏，如官西地区Ek22上部致密砂岩油藏。

2.3.3 源下披覆型组合

源下披覆型组合即储层位于大面积烃源岩之下。该组合以Ek24为主，主要出现在退积型滨浅湖辫状河三角洲前缘砂体区。随着储层埋深加大，在压实、胶结作用下，储层致密，上覆烃源岩生成的油气直接运移至下覆储层中成藏，该类油藏充满程度较低，如官西斜坡Ek24致密砂岩油藏(图2)。

图2 孔二段成藏模式

3 致密油勘探方向

研究表明，黄骅坳陷南部孔二段中内环带油页岩与致密砂岩、云质过渡岩发育，勘探面积为260 km2，具备致密油连片聚集基础［10］。通过致密油形成条件分析，优选三大致密油勘探目标区(图3)。

图3 沧东凹陷孔二段潜力区带分布

3.1 官东地区云质过渡岩类致密油

3.2 官西地区源内砂岩致密油

3.3 孔东、孔西断裂带源下砂岩致密油

该区位于湖盆中部孔东、孔西断裂带，属于后期构造反转形成的断裂带主体，主要层段Ek24为源下披覆型致密砂岩油，面积为50 km2，岩性以岩屑长石细粉砂岩为主，厚度为8～20 m，油藏埋深为3 000～3 500 m，资源潜力为3 000×104t。正实施的KN9井日产油为4.52 t/d;G108-8井日产油为7.22 t/d，累计产油56.95 t，具有一定的勘探潜力。