鄂尔多斯盆地姬塬地区长2油藏低含油饱和度成因

2015-06-15刘超威陈世加姚宜同黄囿霖张潇文

断块油气田 2015年3期

刘超威，陈世加，姚宜同，黄囿霖，张潇文

（西南石油大学地球科学与技术学院，四川成都610500）

0 引言

美国致密油的成功勘探开发，引发了国内油气勘探向致密油领域的转变［1］。随着酸化压裂技术的不断改进，鄂尔多斯盆地三叠系延长组低—特低渗油层成为国内致密油勘探开发的重点示范区［2-3］。姬塬地区作为鄂尔多斯盆地新的勘探热点地区之一，是近年来长庆油田提交规模储量较多、开发效果较好、产量上升幅度较大的油田之一。该区延长组下组合长8、长6、长4+5 等层均发育大型岩性油藏，呈现多层系复合含油特征，在近年油田增储上产中发挥了重要作用［4-5］。在延长组下组合的勘探过程中，该区延长组上部地层长2 中也发现了一些高产油流井，总体呈现油气显示井点多、储层含油饱和度低且普遍低阻的特征，展现出了该区长2 油层良好的勘探、评价潜力。

前人对鄂尔多斯盆地姬塬地区长2 油层的研究，主要集中在沉积储层［6-7］与低阻油层的成因及识别方面［8-10］，对油层低饱和度成因机理却未进行相关的研究。因此，开展姬塬地区长2 油藏低含油饱和度成因的研究，可为长2 油气勘探提供更有力的地质依据。

1 研究区地质概况

姬塬地区位于陕西省定边县、宁夏回族自治区盐池县及甘肃省环县交界处，构造位置上横跨鄂尔多斯盆地伊陕斜坡和天环坳陷2 个构造单元（见图1）。勘探现状表明，研究区长2 地层平缓，地层倾角一般小于1°，为一低幅度的西倾单斜，局部发育一系列近东西向的鼻状隆起［11-12］。

图1 研究区位置

2 低饱和度油层成因

2.1 低饱和度油层特征

根据姬塬地区重点井试油井段含油饱和度参数统计结果，该区重点井长2 储层含油饱和度一般低于30%（见图2），平均含油饱和度仅为23.1%。总体而言，姬塬地区长2 储层含油饱和度较低，而含水饱和度（可动水）则相对较高，属于典型的低含油饱和度油藏。

图2 姬塬地区长2 储层单井含油、含水饱和度分析

2.2 低饱和度油层成因

2.2.1 远离烃源岩生烃中心

前人研究认为，姬塬地区延长组下组合长4+5、长6、长7、长8 及长9 地层中均存在具一定生烃能力的泥质岩，但长7 烃源岩仍为研究区延长组砂岩储层的主要供烃源岩层［13］；因此，长7 优质烃源岩生成的油气，在垂向运移至上部长2 砂岩储层聚集成藏过程中，首先要对长7 本身的砂岩、长6、长4+5 及长3 砂岩储层进行充注（见图3）［14］。

此外，从不同层位砂岩储层的含油饱和度对比（见图4）可以看出，自下而上，随着与长7 烃源岩距离的增大，长6、长4+5、长3 和长2 储层的含油饱和度逐渐降低。这表明：由于研究区延长组长2 砂岩储层远离长7 烃源岩生烃中心，油气需经过长距离运移才能到达长2 砂体成藏，同时长6、长4+5 及长3 地层中均有一定规模的砂体发育，造成进入姬塬地区长2 储层的油气数量较少；因此，长2 油藏充满度较低，含油饱和度较低。

图3 姬塬地区油气运移模式

图4 研究区不同层位储层含油、含水饱和度对比

2.2.2 构造幅度低，油水置换不完全

油气成藏的过程，就是烃源岩生成的油气驱替储集砂体中水的过程；从油气成藏动力学的角度来讲，一般就是油气运移动力（浮力）克服油气运移阻力（毛细管压力）的过程［15］。

式中：Ff为浮力，Pa；ρw，ρo分别为地层水、油的密度，kg/m3；g 为重力加速度，m/s2；Hh为含烃高度，m；pc为毛细管压力，Pa；σ 为界面张力，N/m；θ 为润湿角，（°）；r 为孔喉半径，m。

从式（1）、式（2）可以看出，含烃高度、油水密度差及孔隙结构控制了油藏中含油饱和度的大小。油水密度差越大、孔隙结构越好（特别是粒度粗）、含烃高度越大，则油气驱替力越大，导致含油饱和度高、含水饱和度低；反之，则含油饱和度低、含水饱和度高，并导致油水分异差。

前人研究表明，姬塬地区长2 油藏为构造-岩性圈闭，油藏构造隆起幅度低，一般为20 m，主要为一些鼻状构造。对研究区而言，油气运移的动力主要为浮力，阻力为毛细管压力。通常，地层水密度为1 000～1 100 kg/m3，原油密度为830～860 kg/m3，因此选取地层水密度1 100 kg/m3，原油密度830 kg/m3，构造高度选最大值20 m，则Ffmax＝（ρw－ρo）Hhg＝（1 100-830）×20×9.8=52 920 Pa，即最大浮力为0.052 92 MPa。

结合前人研究确定的不同系统中的θ，σ 值（见表1），选取θ（Hg）=140°，σ（Hg）=480 mN/m；θow=30°，σow=30 mN/m。经计算得知，油藏条件下毛细管压力pcr与压汞分析获得的毛细管压力pc（Hg）存在以下关系：