扎哈泉地区新近系致密油形成条件与分布特征

2016-12-20张连梁段胜强李会光薛建勤姜营海

特种油气藏 2016年2期

关键词：烃源斜坡砂岩

张连梁，段胜强，李会光，薛建勤，姜营海

(1. 中国石油测井有限公司，甘肃敦煌 736202；2. 中国石油青海油田分公司，甘肃敦煌 736202)

扎哈泉地区新近系致密油形成条件与分布特征

张连梁1，段胜强1，李会光2，薛建勤2，姜营海2

(1. 中国石油测井有限公司，甘肃敦煌 736202；2. 中国石油青海油田分公司，甘肃敦煌 736202)

近年来，致密油已成为柴达木盆地油气勘探开发的重点领域。在烃源岩地球化学分析、致密储层分析、源储关系以及单井解剖分析等基础上，对柴西扎哈泉地区新近系致密油成藏条件和分布特征进行研究。结果表明：扎哈泉地区新近系烃源岩分布范围广，以暗色泥岩和泥灰岩为主，下段烃源岩的有机质丰度高于上部，成熟度适中，正处于生油窗内；致密油砂体以细砂岩、粉砂岩为主，主要为长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩，储层孔隙发育一般，孔隙分布不均匀，连通性中等，储集空间主要为原生粒间孔，其次为溶蚀微孔，见少量的裂缝；砂岩与烃源岩紧密接触，源储配置关系较好，表现为半深湖相水下扇砂体与相对优质烃源岩交错叠置展布，源储共生、源储一体。勘探实际表明，主力生烃凹陷控制致密油藏的分布，凹陷中心或紧邻的构造斜坡区是致密油发育的重点地区。

致密油；形成条件；分布规律；柴西扎哈泉地区；新近系

0 引言

随着油气地质理论的不断深入以及工程技术的不断发展，油气勘探开发从简单的构造油气藏转向复杂的岩性油气藏，从陆地转向海洋，从常规油气资源转向非常规油气资源；诸如致密油气、页岩油气、煤层气、油页岩、油砂等非常规油气资源类型，其资源潜力巨大，预测资源量是常规油气的数倍[1-3]。目前，致密油是非常规油气勘探的新热点。对于致密油的概念尚没有形成统一的认识。致密油的基本地质特征是储层致密，与烃源岩紧密共生，石油未经过大规模长距离运移而聚集于致密砂岩、致密碳酸盐岩等储集岩中[6-7]。致密油资源在中国分布广泛，如准噶尔盆地二叠系芦草沟组、鄂尔多斯盆地三叠系延长组、三塘湖盆地马朗凹陷二叠系以及柴达木盆地新近系干柴沟组等，都发育丰富的致密油资源[7-10]。

柴达木盆地是中国西部重要的含油气盆地，近年来，在多个地区新近系下干柴沟组上段与烃源岩互层的致密储层中见到了良好的油气显示[11]。2013年以来，青海油田优选扎哈泉地区，加大致密油的勘探力度，先后完成9口井的试油，其中8口井获得工业油流。由于非常规油气勘探地质研究起步较晚，致密油形成条件与资源潜力认识还不够深入。通过对扎哈泉地区烃源岩条件、储层物性、源储关系、勘探实践等方面进行分析评价，研究柴西扎哈泉地区致密油形成条件与资源潜力，以期为该地区致密油的有效勘探开发提供依据。

1 地质概况

扎哈泉地区位于柴达木盆地西南部，东至乌南绿草滩油田，西至跃进油田，南部至切克里克洼陷中部，北邻狮子沟油砂山油田；南北分别以阿拉尔断层和Ⅻ号断层为界。扎哈泉地区包括跃东构造、扎哈泉构造及乌南—绿草滩斜坡3个三级构造，面积约为200 km2，是致密油勘探的重点构造带。新近系上干柴沟组是扎哈泉地区致密油的主要产层，也是早第三纪以来继承性的沉积和生烃中心，重力流砂体发育，储层埋深大于4 000 m的区域位于南北两侧，其他地区储层埋深小于4 000 m，其构造位置见图1。

图1 柴西扎哈泉地区构造位置(阴影区域)

2 致密油形成条件

2.1 烃源岩条件

广泛分布的优质烃源岩是致密油藏形成的物质基础，也是进行致密油资源潜力评价的关键地质要素。扎哈泉地区新近系可以细分为6个岩性组合，其烃源岩以暗色泥岩和泥灰岩为主，单井烃源岩地球化学特征上可以明显分为2段，下段烃源岩的有机质丰度明显高于上部，TOC主要为0.8%～1.2%，最高可达3.0%，氯仿沥青“A”可达0.5%；下段烃源岩发育Ⅱ型干酪根，镜质体反射率Ro分布于0.8%左右，表明已处于生油窗范围(图2、3)。油源对比表明，扎哈泉地区致密油与N1烃源岩具有相似生物标志化合物分布特征，而与E32烃源岩不同，说明扎哈泉地区致密油主要为N1烃源岩所生。因此，扎哈泉地区N1烃源岩可作为有效的生油岩。

图2 扎哈泉地区烃源岩地球化学综合柱状图

图3 扎哈泉地区不同岩性组合段有机质类型

晚印支时期以来，受构造运动的影响，柴达木盆地沉积沉降中心不断迁移，在纵向上，自侏罗纪至第三纪沉积了3套互不叠置的优质烃源岩[11]。柴西盆地扎哈泉地区新近系发育优质烃源岩，其分布范围广、厚度大，沉积中心发育在北部地区，厚度普遍大于300 m(图4)。广覆式分布的有效烃源岩为致密油藏的形成奠定了良好的油源基础。

2.2 储集层条件

扎哈泉地区新近系沉积早期为受阿拉尔断层控制的古斜坡，处于古阿拉尔物源入湖区，碎屑物质充足。阿拉尔断层活动较早，其下盘新近系下段

沉积期形成断坡—深水沉积，自西向东地层逐渐加厚。

图4 扎哈泉地区烃源岩厚度平面分布

对扎哈泉地区新近系致密储层的岩石铸体薄片观察、电镜分析表明，储集层砂岩孔隙发育一般，孔隙分布不均匀，连通性中等；致密储层孔隙度集中在3.0%～9.0%，有效储层平均孔隙度为5.9%，空气渗透率集中在0.05×10-3～1.00×10-3μm2，平均渗透率为0.43×10-3μm2。储集空间类型按孔隙成因划分，主要为原生粒间孔，其次为溶蚀微孔，见少量的裂缝(贴粒缝或微裂缝)。储层孔隙类型按孔隙尺度大小可划为微米级和纳米级孔隙(表1)。扎哈泉致密砂岩储层压汞曲线形态一般具有中—粗歪度、排驱压力较高(均大于5 MPa)、孔喉半径分布范围较宽的特征。

表1 扎哈泉地区致密油储层孔隙类型与分布

2.3 源储关系

贾承造研究指出[2]，连续分布的致密储层与生油岩垂向紧密接触或源储间互接触，形成良好的源储配置关系，便于原油以初次运移或短距离的二次运移为主、以整体推进的方式进入致密储层，形成大面积、连续分布的致密油层。柴西盆地扎哈泉地区致密油成藏条件研究表明，该区烃源岩对含油气性具有明显控制作用，扎哈泉新近系致密油是目前最具开发潜力的勘探领域，主要分布在生烃凹陷内的重力流砂体中，砂岩与烃源岩紧密接触，源储配置关系较好，表现为半深湖相水下扇砂体与相对优质烃源岩交错叠置展布，源储共生、源储一体，属于典型的自生自储就近聚集的源内致密油成藏类型；油藏埋深为3 100～5 000 m，累计油层厚度为15～63 m。勘探实践表明，整个扎哈泉地区，新近系致密油集中分布在Ⅳ、Ⅵ砂层组中。

3 致密油分布规律

致密油以自生自储为重要特征，国内外典型致密油发育盆地，致密油分布的核心区往往与生油中心紧邻或相距不远，生油中心对致密油分布的影响作用明显。柴西扎哈泉地区目前探明的致密油分布区，也多处于生油中心区或者紧邻生油中心的构造斜坡区。由此可认为，扎哈泉地区主力生油中心控制致密油藏的分布。

3.1 构造斜坡区

柴西扎哈泉地区持续发育三大古斜坡区，即七个泉—红柳泉—砂西斜坡区、跃进斜坡区和乌南斜坡区。柴西南区的致密油藏几乎均处于三大古斜坡位置，分析其原因主要有2点：一是斜坡的下倾方向发育大量类型好、厚度大的优质烃源岩，油源条件充足，致密砂岩紧密接触邻近烃源岩发育区，在油气运聚过程中具有“近水楼台”的效应，因此，斜坡区及其下倾方向是致密油成藏的有利区带；二是地质历史时期，扎哈泉地区发生了多期、多级的湖进湖退过程，使得古斜坡在湖盆演化发展期(E32—N1)沉积了辫状河三角洲前缘砂体、滨浅湖滩坝砂体等，形成了多套叠置砂体，为致密油藏的形成提供了主要的储集空间。

3.2 生油中心

生油中心是指烃源岩厚度最大、热演化程度适中、生油能力最强的区域。扎哈泉地区生油中心受湖平面的旋回升降控制，多期次的湖平面升降，使优质烃源岩与致密储层频繁互层接触，形成了良好的源储组合关系。扎哈泉为阿拉尔断层下盘发育的东倾鼻状斜坡，位于切克里克—扎哈泉富烃凹陷腹部，泥质烃源岩与碎屑岩都发育。平面上烃源岩大面积连续分布，致密储层基本分布在有效烃源岩范围之内，为烃源岩生成的大量原油以初次运移或短距离的二次运移方式进入致密储层提供了地质条件；越靠近生油中心，致密储层的含油饱和度越高。

4 勘探开发实践

1984年钻探的HZ1井在新近系湖相烃源岩发育区的砂岩储层见到多层油砂显示，为探索致密油，2012年实施钻探了HZ2井(图5)。HZ2井完钻井深为3 500 m，测井解释油层28 m，取心段孔隙度为3%～10%，渗透率为0.05×10-3～2.00×10-3μm2。对3 292.5～3 303.5井段实施压裂改造，4 mm油嘴控制放喷，日产油为6.33 m3/d，试油试采累计产油为240.51 m3。原油样品分析结果表明，原油密度为0.871～0.873 g/cm3，平均为0.872 g/cm3，黏度为28.77 mPa·s(温度为25 ℃、压力为101.3 kPa)，属于中质原油。钻探过程中岩屑录井显示储层岩性为棕灰色油浸细砂岩、油浸粗砂岩和荧光粉砂岩，含油实验湿、干照亮黄色，正己烷浸泡乳白色，灯下亮白色，滴照放射状，厚度为1～3 m，含油储层上下岩性主要为灰色泥岩及灰质泥岩等；储层与烃源岩紧密接触，源储关系明显。HZ2井钻探的成功，拉开了该区致密油勘探的序幕。为进一步扩大扎哈泉致密油勘探潜力，利用沉积相研究和井约束的地震属性预测成果，先后在HZ2井周缘部署钻探HZ201、HZ7、HZ8等9口井，有8口井解释出油层，单井平均解释油层厚度为25.5 m。目前已试油5口井，6个层组获工业油流，平均日产油为17.3 m3/d。按照致密油富集规律，以下坡、下凹找致密油的理念，在东、西2个鼻状斜坡的鞍部部署钻探的HZ9井和HZS1井均获得成功，说明整个扎哈泉地区新近系致密油主要受烃源岩分布控制，具有连片分布的地质特征。