古龙南凹陷葡萄花油层致密油成藏机理研究

刘福义

(神华地质勘察有限责任公司，北京 100022)

古龙南凹陷葡萄花油层致密油成藏机理研究

刘福义

(神华地质勘察有限责任公司，北京 100022)

古龙南凹陷葡萄花油层油水关系复杂，由凹陷中心向四周表现为致密油藏-油水过渡带-常规油藏的特点。通过沉积微相、储层微观孔隙特征、成岩作用、恒速压汞实验、相渗实验研究可知，凹陷中心区以三角州前缘席状砂为主，北部和西部物源交互沉积，形成了条带状或透镜状砂体。砂体泥质含量较高，成岩作用较强，储层岩石亲油。凹陷内储层喉道半径大于构造高部位区储层喉道半径，且分选性较差；凹陷区储层孔隙半径小于高部位区储层孔隙半径，且分选性较好。凹陷区储油空间以喉道为主，凹陷区内储层孔隙、喉道数量较少，孔喉半径比相对较小，孔隙连通性较差；构造高部位区储油空间以孔隙为主，储层孔隙、喉道数量较多，孔喉半径比较大，孔隙连通性较好；石油成藏动力以喉道毛管力与下伏地层生烃压力为主。

松辽盆地；葡萄花油层；致密油;向斜成藏;恒速压汞;毛管力;相渗曲线

经勘探研究，古龙南凹陷葡萄花油层孔隙度小于10%，渗透率小于1×10-3μm2，具有油下水上的倒置型油水接触关系，为典型的致密油层[1-4]。自从致密油发现以来，其油气藏聚集机理一直是国内外学者研究的焦点，并提出多种聚集机理来解释其聚集特征[1, 5-9]。近年来，一些学者从动力学分析角度研究了向斜区致密油藏的动力来源，提出了滞留效应及毛细管力原理[7]。这种观点认为油气在向斜区低-超低渗透储层中运移时，气、水以单个或几个分子结合的状态运移，能够自由通过喉道，而油珠的最小直径一般要大于喉道直径，必须通过变形才能通过，导致气、水优先运移，而油珠运移滞留，聚集成藏[7]，但没有指出空间上孔隙、喉道变化规律及其原因，且有关油、气、水运移形态缺乏充足的证据。该观点也提出了毛管力的变化导致油水分异[7]，但缺乏具体的过程分析，尤其是空间上孔隙微观特征变化与毛管力变化的关系，还有待深入研究。本文将结合沉积微相研究、储层微观孔隙特征、成岩作用及恒速压汞、相渗实验研究结果，综合分析致密油成藏机理，以期从根源上解决致密油成藏动力学长期争论的问题[1, 10-12]。

1 沉积构造背景

古龙南凹陷区域构造位置位于松辽盆地中央坳陷区齐家-古龙凹陷南部，西北部跨入龙虎泡-大安阶地。凹陷的主体为古龙向斜，其西部是月亮泡鼻状构造、东部为新肇鼻状构造，北部是葡西鼻状构造，南部是大安鼻状构造[13]。

松辽盆地自晚侏罗世以来经历了早期断陷、中期坳陷、晚期萎缩3个时期，中期坳陷期是盆地的全盛时期，在白垩系沉积了青山口组、姚家组、嫩江组地层，以砂泥岩互层为主，地层厚度空间上由西向东、由北向南呈增厚的趋势[13]。

古龙南凹陷葡萄花油层发育于白垩系姚家组一段，主要为浅水湖泊背景下的三角洲前缘沉积，受西部和北部物源沉积体系控制，以西部物源沉积体系为主。沉积微相类型有水下分流河道、水下分流间湾、水下决口扇、河口坝和席状砂。多方向展布、错叠分布的水下分流河道和前缘席状砂是主要的储层砂体类型[14]。由于物源方向不同，且水动力强度频繁变化，导致沉积物向湖盆内推进距离差异性波动，其砂体的形状呈现出条带状或透镜状，凹陷中心颗粒较细，泥质含量较高。

2 岩石学特征及储层物性

古龙南凹陷葡萄花油层以岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主，岩石粒度较细，以粉砂、细砂为主，填隙物以黏土矿物和碳酸盐矿物为主。黏土矿物以杂基的形式填充在储层岩石颗粒之间，以绿泥石、伊利石为主，空间上不等比例发育高岭石及伊蒙混层，蒙脱石含量极低[15-18]。

岩心分析资料表明，古龙南凹陷鼻状构造区孔隙度较高，为中-高孔，孔隙度15%～30%，凹陷中心区为低孔-特低孔，孔隙度2%～10%；凹陷中心鼻状构造区渗透率(10～85)×10-3μm2，为低渗，凹陷中心区渗透率(0.01～10)×10-3μm2，为特低渗-超低渗。凹陷中心与鼻状构造之间的斜坡区孔、渗介于二者之间。从凹陷中心向四周构造高部位地区孔渗具有环带状增加的趋势。

3 恒速压汞实验分析与孔喉分布特征

选择古龙南凹陷中心英79井及凹陷周缘构造高部位区古651井进行了恒速压汞实验，以分析其孔隙、喉道的空间分布及关系。

英79井气测孔隙度为6.2%，气测渗透率为0.03×10-3μm2，为特低孔、超低渗。其单位体积喉道个数178个/cm3，喉道半径加权平均值3.14 μm，局部集中，整体分散。古651井气测孔隙度为13.6%，气测渗透率为0.75 ×10-3μm2，为低孔、超低渗。古651井单位体积喉道个数6229个/cm3，喉道半径加权平均值0.85 μm，分布较集中。英79井喉道个数较古651井少，且喉道分选差，喉道半径整体较大。

英79井单位体积孔隙个数178个/cm3，孔隙半径加权平均值118.84 μm，整体集中，呈正态分布(图1)；古651井单位体积孔隙个数6 229个/cm3，孔隙半径加权平均值124.63 μm，整体集中，呈半正态分布(图2)。英79井孔隙个数较古651井少得多，且较分散。

英79井单位体积岩样孔喉半径比个数159个/cm3，孔喉半径比加权平均值303.3 μm，分布分散(图3)；古651井单位体积岩样孔喉半径比个数3411个/cm3，孔喉半径比加权平均值234.45 μm，分布集中，呈正态分布(图4)。英79井岩样孔喉半径比个数比古651井少得多，且孔喉半径比值分散。

由孔隙、喉道毛管压力曲线看出(图5，图6，图7，图8)，英79井总毛管力曲线平缓段较短，歪度较小，而古651井总毛管力曲线平缓段较长，歪度较大。说明英79井有效渗透孔隙喉道较少，且分选较好，而古651有效孔隙、喉道较多，分选较差。英97井排驱压力及饱和度中值压力明显大于古651井，英97井初始进汞孔喉半径明显小于古651井，英97井进汞饱和度比古651井进汞饱和度小得多，说明其采收率较低。英97井孔隙毛管力曲线为直线，说明孔隙几乎不连通，其渗透性主要取决于喉道；而古651井孔隙、喉道曲线变化较一致，其渗透性由孔隙和喉道共同控制。

图1 英79井孔隙半径分布

图2 古651井孔隙半径分布

图3 英79井孔喉半径比分布

图4 古651井孔喉半径比分布

图5 英79井孔隙喉道毛管压力曲线

图6 古651井孔隙喉道毛管压力曲线

图7 英79井孔隙喉道毛管压力与喉道半径关系

图8 古651井孔隙喉道毛管压力与喉道半径关系

由以上分析可知，凹陷中心区储层喉道半径较构造高部位区大，且分选性较好，构造高部位区储层喉道半径较小，且分选性差；凹陷区内储层孔隙、喉道数量较少，而构造高部位区储层孔隙、喉道数为凹陷区的500倍；凹陷中心区储层孔隙半径比构造高部位区储层孔隙半径小，且分选性较好；凹陷中心储层孔喉半径比分散，其值呈两极分布，构造高部位区储层孔喉半径比较集中，呈正态分布；凹陷中心区储层孔隙不连通，主要存储空间为喉道，而构造高部位区储层孔隙连通，主要存储空间为孔隙。

4 相渗分析

以凹陷中心内英79井和构造高部位区古651井葡萄花油层相渗实验为例，说明其相渗特点(图9，图10)。

图9 英79井油水两项相渗曲线

图10 古651井油水两项相渗曲线

英79井束缚水饱和度(krw)为24.4%，残余油饱和度(kro)为44.7%，等渗点含水饱和度为43%，两相共渗范围较小，为30.9%，岩石亲油，孔隙小，连通性差；油相渗透率下降较快，残余油饱和度98%，束缚水饱和度53%(图9)。古651井束缚水饱和度23.4%，残余油饱和度51.1%，等渗点含水饱和度为38%，两相共渗范围较小，为25.5%。岩石亲油，孔隙小，连通性差；油相渗透率下降较快，残余油饱和度96%， 束缚水饱和度58%。

由相渗曲线可以推断，古龙南凹陷葡萄花油层储层岩石亲油，凹陷区储层岩石的亲油性明显强于构造高部位地区。储层岩石的亲油性与其成岩作用、绿泥石和伊利石等黏土含量较高等因素密切相关[17-22]。

5 油层油水分布特征与向斜成藏机制

古龙南葡萄花油层油水分布规律为：英台鼻状构造为水层，三肇鼻状构造及新站鼻状构造为油层，凹陷中心区为油层，凹陷中心到鼻状构造的斜坡处为油水同层，靠近中心位置斜坡多为下油上水，靠近鼻状构造位置斜坡为下水上油。总体上，从凹陷中心到构造高部位区呈环形状分布着滞留区、油水同层区及重力分异区，具备向斜内致密油分布的特点[23-25]。

古龙南凹陷葡萄花油层主要为三角洲前缘席状砂沉积，泥质含量较高，经多期成岩作用后黏土矿物大多蚀变为伊利石和绿泥石，孔隙岩石壁亲油。毛管力与下伏地层的排烃压力为油气运移的主要动力。凹陷中心储层以喉道为主，受毛管力与排烃压力双重作用下油气沿着喉道向上运移，并沿吼道聚集成藏。由于凹陷中心储层孔隙较小，且为非连通孔隙，孔隙内不会因重力势能作用储水，所以在凹陷中心形成了较纯的向斜型致密油藏；而构造高部位区孔隙较大，且为连通孔隙，孔隙内含水，而喉道半径减小，毛管力加大，在毛管力及生烃压力作用下油气向上运移，当遇到较连通的大孔隙时，孔隙内的水由于重力势能作用与下部油气产生分异，油气向构造高部位区运移，水则向势能较小的底部位区运移，形成了下水上油的常规构造油藏。而构造高部位与凹陷之间的斜坡区则介于两者之间，下部为非连通孔隙或局部连通孔隙，不含水，上部为连通孔隙，含水。经毛管力与排烃压力的双重作用下，连通孔隙内的水与喉道内或局部连通孔隙内的油共同形成了油水同层(图11)。

图11 古龙南凹陷油水分布成因模式

6 结论

(1)古龙南凹陷葡萄花油层具有致密油藏的基本特点。

(2)古龙南浅水三角洲多物源沉积环境形成了三角洲前缘席状砂岩透镜体，泥质含量较高。

(3) 古龙南凹陷葡萄花储层表面绿泥石等亲油矿物含量较高，储层岩石亲油。

(4)古龙南凹陷葡萄花油层孔隙、喉道的分布不均，凹陷内油气储层以喉道为主，构造高部位区以连通孔隙为主，斜坡区为过渡区，以喉道与局部连通孔隙为主。

(5)由于喉道、孔隙半径及其连通性在凹陷区、斜坡区及构造高部位区的变化导致了滞留区、油水同层区及重力分异区的分布，其动力来源为毛管力、下伏地层的生烃压力以及油水重力差产生的浮力。

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编辑：吴官生

1673-8217(2015)03-0016-05

2014-10-17

刘福义，高级工程师，硕士，1964年生，2005年毕业于太原理工大学采矿专业，现从事油田地质研究工作。

国家重大科技专项“云质岩致密油储层微米-纳米孔喉网络体系及其流体耦合流动机理与流动下限”(41372145)。

TE122.2

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