三肇地区扶余油层致密油形成条件及分布规律

王松喜



三肇地区扶余油层致密油形成条件及分布规律

王松喜

（大庆油田有限责任公司 海拉尔石油勘探开发指挥部，黑龙江 大庆 021000）

综合利用地质、钻井、测井及地球化学等方面资料，系统分析了松辽盆地三肇地区扶余油层致密油的形成条件和分布规律。结果表明，研究区具备形成致密油的4个有利条件：原油性质好，可流动性强，致密油形成条件优越；广覆式大面积分布的优质烃源岩与致密储层紧邻，为致密油形成提供了充足的油源基础；大面积广泛分布的致密储层为致密油藏形成提供了有效储集空间；地层超压与油源断层有机匹配，为致密油向下运移提供了充足的动力。最后指出，三肇地区扶余油层致密油具有大面积（准）连续分布特征，含油非均质性极强，存在局部“甜点”富集区，河道砂体控制致密油局部“甜点”富集区。

松辽盆地；三肇地区；非常规油气；致密油；形成条件；分布规律

致密油是富集于致密砂岩或碳酸盐岩等储集体中，未经过大规模和长距离运移所形成的油气聚集[1⁃3]。致密油资源相当丰富，与页岩气并举，是非常规油气勘探领域的热点[4⁃6]。目前，全球范围已有诸多致密油成功勘探的案例，如北美地区Williston盆地、Maverick盆地和Fort Worth等盆地[7⁃9]。近年来，中国致密油勘探也取得显著成效，在鄂尔多斯盆地、吐哈盆地、准噶尔盆地、四川盆地、塔里木盆地及松辽盆地均具备形成致密油规模储量和有效开发的条件，已形成良好的勘探局面[10⁃12]。

然而，松辽盆地三肇地区扶余油层致密油的勘探程度与地质认识程度相对低，关于致密油形成条件及分布规律认识薄弱，制约了致密油领域的勘探与开发。因此，笔者综合利用地质、钻井、测井及地球化学等方面资料，对松辽盆地三肇地区扶余油层致密油形成条件进行了深入研究，进而分析了扶余油层致密油的分布规律，从而推进松辽盆地致密油的勘探与开发，争取早日实现增储上产。

1 地质背景

三肇凹陷是松辽盆地致密油富集地区之一，构造位置西邻大庆长垣，东接朝阳沟阶地，北连明水阶地，面积约为5 575 km2，整体为一个二级负向构造单元,自下而上依次发育下白垩统的有火石岭组、沙河子组、营城组、登娄库组和泉头组，以及上白垩统的青山口组、姚家组、嫩江组、四方台组和明水组（见图1）。其中，位于泉头组四段的扶余油层是目前松辽盆地致密油勘探的重点目标[13]。扶余油层为典型的“上生下储式”成藏组合，储层为近北西⁃南东向展布,大面积错叠连片的河流⁃三角洲砂体,其与上覆地层青山口组一段优质烃源岩紧邻，近源接触，源储配置关系有利，从而为致密油形成提供了良好的地质条件。

图1　松辽盆地三肇地区地层系统及区域位置

2 致密油形成条件

2.1 原油性质

原油的流体性是影响致密油储层能否获得工业油流的重要条件之一[14]。据原油性质分析可知，三肇凹陷扶余油层致密油原油性质较好。地面原油地层密度0.573~0.852 kg/m3，平均0.843 kg/m3，黏度2.64~12.19 mPa·s，平均6.57 mPa·s；初馏点14~198 ℃，平均125 ℃；凝固点26~48 ℃，平均24 ℃。其具有低密度、低黏度、中凝固点、不含硫、流动性强特征，为轻质原油。三肇凹陷扶余油层致密油的储层物性孔隙度为11%，渗透率为0.283×10-3μm2。由核磁共振可动流体实验分析测试可知，该段致密油可动流体饱和度平均为55.41%，表明致密油流体流动性较强，烃类流体在致密储层中具有较好流动性，致密油原油性质好。

2.2 烃源岩性质

三肇凹陷位于中央凹陷区，生油条件极佳。研究表明，扶余油层的石油主要来自上覆的青一段泥质烃源岩，两者在地层上为直接接触关系。青山口组沉积期，三肇凹陷处于整体下降阶段，凹陷发生了一次规模较大的湖侵事件，湖水面积较大，发育了一套面积较大的深湖相黑色泥岩和油页岩为主的细粒沉积，是盆地的主力烃源岩。据岩心样品的地球化学资料统计表明，青一段烃源岩有机碳（TOC）质量分数为0.16%~7.82%，平均3.13%，生烃潜量(1+2)为0.08~441 mg/g，平均29.35 mg/g，氯仿沥青“A”质量分数为0.006%~1.752%，平均0.626%，有机质类型以Ⅰ-Ⅱ1型为主，镜质体反射率（o）在0.47%~2.45%，平均1.08%。据中国陆相生油岩有机质丰度评价标准[15]，青一段烃源岩生油指标好，为盆地重要的优质烃源岩，该套烃源岩厚度较大，一般为50~80 m。有效烃源岩分布面积达3.8×104km2，占湖盆面积的70%，具有广覆式大面积分布特征。广覆式大面积分布的青一段优质烃源岩与扶余油层致密储集层紧邻接触，源储匹配关系优越，为致密油形成提供了充足的油源基础。

2.3 致密储层特征

非均质致密储层大面积广泛分布是形成致密油的基本保障[16⁃17]。三肇地区扶余油层致密砂岩储层主要为粉砂岩、泥质粉砂岩，其次为含钙粉砂岩及含介形虫粉砂岩。储层致密程度高，岩心实测孔隙度的主频为4%~14%，平均为8.7%，孔隙度小于12%的样品比例约为83%；岩心实测渗透率的主频为（0.01~0.50）×10−3μm2，平均为0.4×10−3μm2，渗透率不足1×10−3μm2的样品比例约为89%（见图2）。

图2　三肇地区扶余油层储层物性频率分布

三肇地区致密砂岩储集空间多样，包括粒间孔隙、粒内溶孔隙、晶间孔等。粒间孔隙由残余粒间孔和溶蚀孔组成，孔径多在5~100 μm，孤立状居多（见图3（a））；溶蚀孔隙主要发育在颗粒内部，被溶蚀的物质主要是长石和岩屑（见图3（b））；网状和发丝状伊利石发育一定量纳米级别微孔（见图3（c）、（d）），这些纳米级别的孔隙空间也是致密油气富集的重要空间[18]。薄片鉴定与压汞测试综合分析表明，致密砂岩的物性、孔隙结构和孔隙形态直接密切关联：当致密砂岩的渗透率小于1×10−3μm2时，最大喉道半径平均小于2 μm，平均喉道半径和主流喉道半径均小于1 μm，分选系数小于0.4，孔隙形态主要呈星点状、河线状，孔隙连通较差；当致密砂岩的渗透率介于（1~10）×10−3μm2时，最大喉道半径小于6 μm，平均喉道半径和主流喉道半径多数小于2 μm，分选系数在0.4左右，孔隙形态由枝状向花斑状过渡，孔隙连通较差⁃中等；当致密砂岩的渗透率大于10×10−3μm2时，最大喉道半径平均大于10 μm，平均喉道半径和主流喉道半径均超过2 μm，分选系数平均为0.45，孔隙形态主要呈花斑状，孔隙连通性较好（见表1）。

表1　三肇地区扶余油层储层孔隙结构综合统计

注：表中3组数据分别表示最小值、最大值、平均值。

宏观上，三肇地区扶余油层为多物源控制下的浅水湖泊⁃三角洲沉积体系，主要以窄小分流河道为主，发育曲流河河道、三角洲水上分流河道、水下分流河道和决口扇等多种类型砂体（见图4）。不同类型砂体特征不同，沉积规模存在较大差异。各类砂体单层厚度薄，横向连续性差，一般为1~3 m，累计厚度较大，达20~70 m，致密储层大面积、广泛分布，有利面积达2.2×104km2，因此，大面积广泛分布的致密储层为致密油藏形成提供了有效储集空间。

图4　三肇地区扶余油层F12油层组沉积相平面图

2.4 地层压力特征

异常超压是上生下储式油气成藏组合中油气向下运移的主要驱动力[18⁃19]。青一段厚层泥岩（厚度20~120 m）在三肇地区全区分布，受欠压实作用和生烃增压作用控制，青一段泥岩普遍发育超压，地层压力由凹陷中心向其四周辐射降低。结合生排烃史研究可知，明水组末期的古超压对青一段源岩油气向下“倒灌”运移起关键作用[20]。利用Petromod软件对研究区3８9口单井的超压史恢复可知，青一段泥岩超压始于明水组沉积末期，差值峰值可达18 MPa以上，主要分布在徐9井和升65井区；其次是芳21井和肇18井区，超压值达到16 MPa（见图5）；青一段源岩生成的油气在上覆超压驱动下，以T2油源断层和泥岩微裂缝作为油气运移的通道，大面积进入泉四段致密储层中，从而形成致密砂岩油藏。因此，青一段源岩超压与断穿T2油源断层有机匹配，为致密油向下运移提供了充足的动力。

图5　青一段烃源岩排替压力等值线

3 致密油分布规律

3.1 致密油分布特征

三肇地区扶余油层致密油具有大面积（准）连续分布，局部“甜点”富集特点，表现为连续含油特征。纵向上，无统一油水界面，受埋深、断裂、物性多种条件影响，以上油下水为主。致密油具有近源富集的特点，主要分布在FⅠ、FⅡ和FⅢ油层组。不同油层组有所差异，FⅡ油层含油性最好，其次为FⅠ油层，而FⅢ油层含油性稍差。平面上，具有源区控油特征，主要分布在凹陷中心部位与凹陷南部周边的斜坡、阶地部位，含油面积较大，具有连片性，含油非均值性较强，存在局部“甜点”富集区，油藏无明显边界。由于中部和南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。致密油藏分布仍然受构造控制，鼻状隆起构造对油藏富集起到控制作用，整体以高部位及斜坡带相对富集，向下油气显示减弱（见图6）。

图6　三肇凹陷致密油储层与源岩配置关系

3.2 致密油“甜点”特征

三肇地区扶余油层的物源主要来自南部和北部，主要发育曲流河、三角洲平原和前缘3种沉积环境砂体类型，包括曲流河河道、水上分流河道、水下分流河道和决口扇等，河道窄小。图7为三肇地区扶余油层岩心含油级别与沉积微相类型关系。通过对研究区储集层的岩性、电性、物性、含油性的分析及图7可知，曲流河砂体油气显示最好，工业油流和低产油流井累计达到40%，见油层井达到35%，见显示井达到5%；其次是分流河道砂体，工业油流和低产油流井累计达到25%，见油层井达到24%，见显示井达到1%；水下分流河道及决口扇砂体的油气显示程度较弱，见油气显示级别井以上的累计频率不足7%。决口扇主要为粒度细、物性差的粉砂岩和泥质粉砂岩，难以构成有效储层。

图7　三肇地区扶余油层岩心含油级别与沉积微相类型关系

由此可见，三肇地区扶余油层有利砂体的展布控制着致密油的分布，曲流河河道和分流河道砂体边界即为致密砂岩油分布的外边界。根据前文分析，扶余油层分流河道砂体较为发育，平面上分支多，纵向上多层叠置，构造了大面积分布的有利储集层。致密砂岩油分布的非均质性受控于单期分流河道砂体及多期（或多支）分流河道砂体间的接触关系。因此，区分不同分流河道单砂体、揭示单砂体空间展布与差异、弄清单砂体空间组合样式等是确定研究区致密砂岩油分布的关键因素。

4 结论

（1）三肇地区扶余油层烃源岩品质好、致密储层大面积分布、源储紧密接触、地层超压，致密油成藏条件优越，勘探前景良好。

（2）原油性质好，可流动性强，具备形成致密大面积分布的优越条件，青一段优质烃源岩广覆式分布与致密储层紧邻，为致密油形成提供了充足的油源基础。

（3）储集层砂体类型多，分流河道、河口坝、席状砂等砂体累计厚度大，分布范围广，为致密油聚集提供了空间；地层超压与源储断层匹配关系为致密油向下运移提供了充足的动力。

（4）致密油具有近源富集的特点，纵向上主要分布在FⅠ和FⅡ油层组，含油性最好， FⅢ油层含油性稍差，具有大面积（准）连续分布，局部“甜点”富集区，含油非均质性极强，河道砂体控制致密油局部“甜点”富集区。平面上表现为源区控油特征，主要分布于凹陷中心部位与凹陷周边斜坡、阶地。

[1] 邹才能,陶士振,侯连华,等.非常规油气地质[M].2版.北京:地质出版社,2013:73⁃91.

[2] 赵政璋,杜金虎.致密油气[M].北京:石油工业出版社,2012.

[3] 周庆凡,杨国丰.致密油与页岩油的概念与应用[J].石油与天然气地质,2012,33(4):541⁃570.

Zhou Q F,Yang G F.Definition and application of tight oil and shale oil terms [J].Oil & Gas Geology,2012,33(4):541⁃570.

[4] 杜金虎,何海清,杨涛,等.中国致密油勘探进展及面临的挑战[J].中国石油勘探,2014,19(1):1⁃9.

Du J H,He H Q,Yang T,et al.Progress in China’s tight oil exploration and challenges[J].China Petroleum Exploration,2014,19(1):1⁃9.

[5] 童晓光.非常规油的成因和分布[J].石油学报,2012, 33 (S1): 20⁃26.

Tong X G.Genesis and distribution of unconventional oil [J].Acta Petrolei Sinica,2012,33(S1):20⁃26.

[6] 张威,刘新,张玉玮.世界致密油及其勘探开发现状[J].石油科技论坛，2013(1)：41⁃44．

Zhang W,Liu X,Zhang Y W.Worldwide tight oil and its current exploration & development conditions[J].Oil Forum,2013(1):41⁃44.

[7] Schmoker J W,Hester T C.Organic carbon in Bakken formation,United States portion of Williston basin[J].AAPG Bulletin,1983,67(12):2165⁃2174.

[8] Petzet A.Billions of barrels in Bakken recovery seen in Williston[J].Oil & Gas Journal,2006,106(46):42⁃48.

[9] Nordeng S H.The Bakken petroleum system:An example of a continuouspetroleum accumulation[J].DMR Newsletter, 2009,36(1):21⁃24.

[10] 贾承造,邹才能,李建忠,等.中国致密油评价标准、主要类型、基本特征及资源前景[J].石油学报,2012,33(3):343⁃350.

Jia C Z,Zou C N,Li J Z,et al.Assessment criteria,main types,basic features and resource prospects of the tight oil in China[J].Acta Petrolei Sinica,2012,33(3):343⁃350.

[11] 尤源,牛小兵,冯胜斌,等.鄂尔多斯盆地延长组长7致密油储层微观孔隙特征研究[J].中国石油大学学报(自然科学版), 2014,38(6): 18⁃23.

You Y,Niu X B,Feng S B,et al.Study of pore features in Chang7 tight oil reservoir,Yanchang layer,Ordos basin[J]. Journal of China University of Petroleum (Edition of Natural Science),2014,38(6):18⁃23.

[12] 贾承造,郑民,张永峰.中国非常规油气资源与勘探开发前景[J].石油勘探与开发,2012,39(2): 129⁃136.

Jia C Z,Zheng M,Zhang Y F.Unconventional hydrocarbon resources in China and the prospect of exploration and development[J].Petroleum Exploration and Development,2012,39(2):129⁃136.

[13] 黄薇，梁江平，赵波，等.松辽盆地北部白垩系泉头组扶余油层致密油成藏主控因素[J].古地理学报，2013,15(5):635⁃644.

Huang W,Liang J P,Zhao B,et al .Main controlling factors of tight oil accumulations in the Fuyu layer of Cretaceous Quantou formation in northern Songliao basin[J].Journal of Palaeogeography,2013,15(5):635⁃644.

[14] 吴润桐,杨胜来,王敉邦,等.致密砂岩静态渗吸实验研究[J].辽宁石油化工大学学报,2017,37(3):24⁃29.

Wu R T,Yang S L,Wang M B,et al.Experimental study on static imbibition of tight sandstone[J].Journal of Liaoning Shihua University,2017,37(3):24⁃29.

[15] 卢双舫,马延伶,曹瑞成,等.优质烃源岩评价标准及其应用:以海拉尔盆地乌尔逊凹陷为例[J].地球科学(中国地质大学学报),2012,37(3):535⁃544．

Lu S F，Ma Y L，Cao R C，et al.Evaluation criteria of high⁃quality source rocks and its applications：Taking the Wuerxun sag in Hailaer basin as an example[J].Earth Science(Journal of China University of Geocsiences)，2012，37(3)：535⁃544．

[16] 马芳侠，李耀华，葛云锦，等.鄂尔多斯盆地延长组致密油有效烃源岩评价[J].特种油气藏,2017,24(5)：37⁃41.

Ma F X, Li Y H，Ge Y J，et al.Evaluation on effective source rock of tight oil in Yanchang formation,Ordos basin[J]. Special Oil & Gas Reservoirs,2017,24(5)：37⁃41.

[17] 司庆红，司马献章，张超，等.伊川凹陷谭庄组储层特征与致密油成藏条件[J]. 特种油气藏,2017,24(5)：42⁃47.

Si Q H,Sima X Z,Zhang C,et al.Accumulation conditions for Tanzhuang formation in Yichuan depression[J].Special Oil & Gas Reservoirs,2017,24(5)：42⁃47.

[18] 付广,孟庆芬.松辽盆地北部异常高压在油气成藏与保存中的作用[J].油气地质与采收率,2003,10(1):23⁃25.

Fu G,Meng Q F.Role of abnormal high pressure in the formation and preservation of oil(gas) reservoirs in the north of Songliao basin[J].Oil & Gas Recovery Technology,2003,10(1):23⁃25.

[19] 冯志强,张顺,冯子辉.在松辽盆地发现“油气超压运移包络面”的意义及油气运移和成藏机理探讨[J].中国科学：地球科学版，2011，41(12):1872⁃1883.

Feng Z Q,Zhang S,Feng Z H.Discovery of "enveloping surface of oil and gas overpressure migration" in the Songliao basin and its bearings on hydrocarbon migration and accumulation mechanisms[J].Scientia Sinica(Terrae),2011,41(12):1872⁃1883.

(编辑 王戬丽）

Formation and Distribution Rule of Tight Oil in Fuyu Oil Layer of the Sanzhao Area

Wang Songxi

（）

Bases on the data of geology, drilling, logging and geochemistry, the formation conditions and distribution rules of tight oil reservoir in Fuyu oil layer of Sanzhap area were systematically analyzed. The results show that the study area has four advantages for tight oil accumulation. The crude oil is of good quality and strong fluidity, and the formation condition of the dense oil is superior. High quality hydrocarbon source rocks with wide coverage and large area distribution are close to the tight reservoirs, which provide sufficient oil source for the formation of tight oil reservoir. The compact reservoirs with wide area distribution provide effective reservoir space for the formation of compact oil reservoirs. The formation overpressure matches with the oil source fault, which provides sufficient power for the oil migration. At last, it is pointed out that the tight oil in Fuyu oil reservoir in Sanzhao area has the characteristics of large area (quasi) continuous distribution, strong oil heterogeneity. The channel sand body controls the local sweet area of the tight oil.

Songliao basin； Sanzhao area； Unconventional oil and gas； Tight oil； Formation condition； Distribution rule

TE122.2

A

10.3969/j.issn.1006⁃396X.2018.06.008

2018⁃03⁃09

2018⁃04⁃10

中国石油天然气股份公司重大科技专项（2011E⁃1201）。

王松喜（1982⁃），男，工程师，从事油藏描述及精细地质方面的研究；E⁃mail：xhz14789@126.com。

1006396X（ 2018）06004607

http://journal.lnpu.edu.cn