松辽盆地北部青山口组一段有效烃源岩评价图版的建立及意义

松辽盆地北部青山口组一段有效烃源岩 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 图版的建立及意义 松辽盆地北部青山口组致密油藏地质特征分析 1, 2 2 2张庆石, 黄世伟, 张金友 () 1. 成都理工大学沉积地质研究院, 四川 成都 610059; 2. 大庆油田有限责任公司勘探开发研究院, 黑龙江 大庆 163712 摘 要: 松辽盆地北部白垩系上白垩统青山口组具备形成大面积连续致密砂岩油藏的有利地质条件, 即具有有效烃源岩分布面积大、特低孔特低渗储层大面积叠置分布等特点。 由于青山口组即是良好 的烃源岩层又是储层良好的封隔层, 烃源岩与储集层呈互层紧密接触有利于烃源岩内致密砂岩油藏的 形成。通过对松辽盆地北部青山口组致密砂岩油藏的油源条件、储层特征、超压分析、油藏特征等与美国 典型致密油藏相比, 指出了青山口组致密储层发育在优质烃源岩之内或紧邻之, 且地层普遍具有超压, 致密储层多发育孔隙和裂缝双重孔隙体系, 由于油水分布不受重力分异作用影响, 致密油藏具有大面积 , 与局部构造裂缝发育区匹配可富集为“甜点”。 连续分布特征关键词: 致密油藏; 非常规; 青山口组; 松辽盆地 + 中图分类号: 321 ( ) T E 文献标识码: 文章编号: 1006—7981 201218—0127—04 A ( ) 致密油藏的概念, 最早可追溯到 1934 年威尔逊 陷 二级构造单元, 图 1, 主要研究上白垩统青山口 1 提出的“闭合式”和“开放式”油藏的认识。 1995 年 组中下部发育的致密油藏。 青山口组一直是松辽盆 10 , 12 , 美国地质调查局在资源评价中开始明确区分 地石油勘探的重要目的层, 截至目前, 青 山 口 以来 组已在常规储层中探明石油储量达数亿吨。 潜力评常规与连续石油聚集: 常规聚集中油气受浮力作用 价表明, 青山口组剩余待探明石油储量仍具几亿, 局限于构造或地层圈闭内, 形成常规油藏; 连续聚集 几十亿吨, 但其中大部分赋存于青山口组中下部低 , 在 则表现为大面积聚集分布、缺乏明确油气水界面孔低渗—特低孔特低渗的薄层致密砂岩、介形虫灰 致密砂岩、页岩等低—特低孔渗储层中形成致密油 岩与泥岩裂缝储层中, 这类资源属于致密油藏的范 藏, 具有大面积连片分布、缺乏明确油气水界面等特 1, 13 2 畴。 随着勘探进程的不断深入, 青山口组作为松 征。 国 外 最 具 代 表 性 的 致 密 油 藏 实 例 为 美 国3, 4 辽盆地北部致密油藏的主要发育层段, 研究其致密 页岩—白云岩油藏。近年来, 国内学者也 B ak k en 油藏地质特征与勘探前景, 是明确下步工作方向的开始重视致密油藏, 分析其地质特征并探讨其有效 5, 6 前提, 也是大庆油田实现可持续发展的保障。的勘探开发方式。 1 致密油藏地质特征 传统石油地质理论认为油气成藏受生、储、盖、 , 此类油 运、圈、保六大要素控制。根据致密油藏定义 藏主要与烃源岩和储层发育特征有关, 很少受其它 成藏要素的限制。此类油藏的地质特征主要有: 油藏 分布于烃源岩范围内, 或者顶底为盐岩、灰岩、泥岩 ( ) 等 致密岩层封堵, 储层致密 低—特低孔、渗, 分布 面积大。根据储层岩性与储集空间的差异, 致密油藏 : 以构造裂缝、微裂缝为储 又可划分为两种主要类型集空间的泥页岩油藏, 与裂缝—孔隙双重孔隙系统 的致密砂岩油藏。 致密油藏的成藏机理与常规油藏差别很大, 原 油运移的动力主要是油藏系统内部的粘土矿物转化 ( ) 如蒙脱石?伊利石及有机质生烃所造成的超 脱水 压, 运移、聚集很少受水浮力或水动力控制, 以“活塞 , 不以“置换式”迁移为主要 式”推进为主要运移方式7, 8 运移方式。 因而, 油气藏无油水、油气或气水界 面, 油气无分层富集的特征。油藏多发育在盆地中心 或坡折部位, 一般分布面积广, 资源量巨大; 但是由 , 勘探和开发难度较大。 目前, 多采用水 于储层致密图 1 松辽盆地北部青山口组致密油藏区域位置图 平井加多级压裂的开采方式, 具有生产周期长、递减 注: 二级构造单元名称: 泰康隆起; 嫩江阶地; 依安凹陷;I ? ? 1 1 2 速率低等开发特征。 在发育溶蚀孔、洞、缝或构造裂 三兴背斜; 克山- 依龙背斜; 乾元背斜; 乌裕尔凹陷;? ? ? ? 3 4 5 6 9 缝的地区富集, 可形成局部的高产“甜点”。 本文黑鱼泡凹陷; 明水阶地; 龙虎泡- 红岗阶地; 齐家- 古 ? ? ? ? 1 2 3 4 , 区域上分布在中 研究区为松辽盆地北部龙凹陷; 大庆长垣; 三肇凹陷; 朝阳沟阶地 ? ? ? 5 6 7 ( ) 央坳陷 一级构造单元的齐家—古龙凹陷与三肇凹 根据储层与储集空间的差异, 致密油藏可划分 Ξ 收稿日期: 2012- 06- 12 () 作者简介: 张庆石 1968- , 男, 高级工程师, 成都理工大学沉积地质研究院在读博士研究生, 主要从事油气勘探方面的 研究。 为三类: 致密砂岩孔隙型油藏, 含砂质的孔隙裂缝型 是晚白垩纪晚期的嫩江组沉积末期和明水组沉积时 油藏, 纯泥岩裂缝型油藏。 在研究区, 致密砂岩孔隙 期以及古近纪的依安组沉积末期。 经超压释放期与 型致密油藏是评价与勘探的重点对象, 其地质特征 烃源岩生烃门限期的比较, 认为青山口组超压烃源 主要有以下 4 个方面。岩的主要排烃期是明水组沉积时期。 而此时青山口 ( ) 1. 1 烃源岩特征 松辽盆地北部凹陷内的青山口组埋藏较深 凹陷内一般大于 1800m , 由于受储层 物性制约, 油气主要靠源岩层排烃产生超压进入青 组主要为滨湖 相、浅湖相、较深湖相沉积, 自下而上分成三段: 青一, 这也是致密油藏形成的关键期, 松 山口组致密储层段为灰黑色泥岩、粉砂质泥岩、油页岩, 青二和青三 辽盆地北部青山口组烃源岩的多期排烃和巨厚源岩 , 层产生的超压是形成大面积致密砂岩油藏的重要基段由灰或灰黑色泥岩、钙质粉砂岩及介形虫层组成 偶夹生物灰岩。底部以厚约 20的灰黑色泥岩夹黑 础。m 褐色油页岩为标志层与下伏白垩系下白垩统泉头组 1. 2 储层特征 发育于凹陷内的青山口组青二段致灰绿色泥岩分界, 顶部以灰色泥岩与上覆白垩系上 密砂岩油藏 白垩统姚家组灰色钙质粉细砂岩区别, 上下均为整最为有利层位, 其特点是砂层分布稳定, 邻近主力烃合接触。 青一段的暗色泥岩是松辽盆地的主力烃源 源岩层, 并且其也具有较好的生烃能力, 目前探井钻 岩, 其厚度大、有机质丰度高、成熟度高, 生油母质主 遇的储层随物性较差、但普遍见含油显示。 型干酪根。从分析数据来看, I青二段致密砂岩储层是青一段最大湖泛期沉积要为倾向生油的陆相( 松辽盆地北部青一段平均厚度为 60凹陷主体厚 过后水退背景下的高水位体系域的产物, 以纵向叠 m ) () ( 度大于 70; 平均有机碳含量 为 2. 13% 凹 TO C m 置、横向广布的三角洲前缘相带薄层席状粉砂岩为( ) ) 陷主体有机碳含量大于 3% ; 氯仿沥青“”平均值特征。储层累计厚度较大 70, 110, 单层厚度0. 2 A m ( ) 为 0. 43 凹陷主体氯仿沥青“”的值大于 0. 3% ; 总 , 2. 55, 整体表现为灰黑色、黑灰色泥岩夹棕灰色 A m - 6 油斑、油迹粉砂岩, 砂地比为 10, 35% 。 根据岩心烃 平 均 值 为 4149 × 10, 一 般 主 要 分 布 在 1000,- 6 8000 × 10之 间; 生 烃 潜 量 平 均 值 达 18. , 储层岩性以含泥—泥质 1 + 2 SS及录井资料 49ƒ主要分布在 10, 35ƒ之间, 综合评价为 粉砂岩为主, 其次为含介形虫粉砂岩和含钙粉砂岩、 , g g g g m m 14 42 ( ) 最好生油岩。 有效烃源岩范围广 约 1×10,, 孔隙度一般为 2, km 粉砂质泥岩。储层物性普遍很差(( ) ) 02, 1. 10% , 岩石基质 排除裂隙因素渗透率为 0. 有机质成熟度 R 为 0. 7, 1. 3, 古龙凹陷与三肇凹 o 陷主体> 0. 9; 生烃凹陷的主体部位排烃强度都在R o 0m D , 一般低于0. 1m D。储集空间以残余粒间孔为主 6 2 ( ( ) ) 图2发育少量微裂隙及溶蚀孔隙 图2、、裂 , , 4, 6×10以上。 在齐家—古龙凹陷主体, 青 cd ƒabtkm 98 井为二、三段的烃源岩也达到了较好成熟烃源岩的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 Gu 隙的发育可大大提高储集岩的渗透性。以( ) ) (例 图 2, 致密砂岩储层单层厚度为 0. 5, 2. > 0. 5% , >75% , 排烃强度一般在 50, 0. 2m , 累 TO C R o 4 2 计厚度达 27. 4m , 砂地比为 27% 。 根据物性分析数 400×10ƒ之间。以齐家凹陷内的83 井为例, tkm X ( ( ) 据, 致密砂岩储层 的 孔 隙 度 为 2. 1, 10. 7% 55 块根据地化分析数据 表1, 青一段源岩有机碳含量为 ) 样, 平均为5. 6% , 基质渗透率为0. 02, 16. 3, 平 ( ) m D 0. 37, 5. 94% 91 块样, 平均为 2. 17% , 生油潜量 ( ) () 0. 39一般低于 0. 554 块样, 具, ) D m D ( mS+ S为 1. 06, 20ƒ块 样, 平 均 为 9. 91 1 2 g g m 均渗透率为 裂 隙岩样的渗透率高达 16. 3。 据美国 、 m DB ak k en00m g g; 青二、三段烃源岩有机质丰度高, 有机碳含 ƒ 等油田的 致 密 砂 岩 储 层 分 析, 其 孔 隙 度 为 ( ) B a rn e t t 量为 0. 36, 3. 26% 125 块样, 平均为 1. 84% , 生油 4%, 10% , 渗透率为 0. 001, 10m D , 与青山口组致 ) ( 潜 量 为 0. 91, 18. 22ƒ块 样, 平 均 为 8. 125 g m g 密储层基本一致, 近年美国的储层岩石学研究表明, 99m g g。 青山口组烃源岩有机质类型主要为 I— II1 ƒ 页岩中干酪根内部发育大量连通的孔隙, 可以形成 型, 更倾向于生油。 青一段烃源岩 为 1.06, 1. R o (( ) 10% 4 块样, 青二、三段源岩R 为0. 96, 1. 05% 7 o 有效的储油储气空间。 粘土矿物的种类、含量和产状对致密砂岩储层) 块样, 烃源岩均已达到成熟阶段。21 物性起着重要的控制作用。 根据凹陷内青山口组 井烃源岩有机质丰度数据表 83 表 1 X 砂 岩 薄 片 和 扫 描 电 镜 分 析, 碎 屑 颗 粒 占 80, 致密+ S1S2 井段 有机碳 氯仿沥青A“” 层位 90% , 绝大多数储集岩具颗粒支撑结构。石英占碎屑()ƒ()m gg ()()% % m 颗粒的20%, 37% , 平均为29% , 单晶石英占绝对优 0. 3,63 . 26 0. ,250 5. 469 0. , 91 18. 2 2青二三段 1909. ,61204 8. 39 23%, 41% 。根据 60 个随机 势。长石占碎屑颗粒的()()()1. 8 4 125 0. 32 9 8 8. 9 9 125 点电子探针波谱分析结果, 斜长石和钾长石分别占0. 3,7 5. 94 0. ,15 06. 563 1. , 0 260. 0 0青一段 2050. ,39213 7. 57 70% 和 30% 。泥质含量为 7. 2%, 38. 7% , 钙质含量 ( ) ( ) ( ) 2. 19 910. 378 79. 00 91 为 5%, 30% 。 砂岩碳酸盐岩含量较高, 平均为 7. ( 4% , 多为方解石胶结物。粘土矿物以伊利石为主 图 区间值 注: ) 2 a , 含量为 65%, 85% , 其次为绿泥石, 含量 5%,() 平均值 样品数, 25% 另外还有10% 左右的伊—蒙混层, 高岭石含量 根据埋藏期最大地层压力的数值模拟, 齐家— 5% 。综合分析表明, 一方面自生矿物的膨 一般低于( 古龙凹陷青一段普遍具有超压的特征 压力系数 1.42胀使储集层孔隙迅速减小, 另一方面矿物颗粒表面 ) 35, 1. 7, 面积> 0. 5×10。 探井实测表明现今 km 22 的伊蒙混层堵塞喉道, 降低了储集层的渗透性, 地层也普遍具有超压特征, 压力系数在 1. 2, 1. 55 由于粘土矿物的存在大大降低了凹陷内青山口组储 之间。15- 17 层的渗透性。 前人研究表明, 青山口组烃源岩发生过多 次超压的释放和油气的大规模充注, 最主要的三次 图 2 储层微观特征 深度2161. 14, 青二段, 灰色油迹粉砂岩, 伊利石贴附颗粒表面、充填孔隙; : 14 井, 深度1989. 97, 钙质粉砂岩, 长 : 922, aGm bH m 石颗粒溶蚀; : 14 井, 深度 1988. 17, 泥质粉砂岩, 水平微裂缝发育; : 14 井, 深度 1997. 97, 泥岩, 构造微裂缝。cH m dH m 要是三角洲前缘亚相沉积, 砂体类型以河口坝、席状 砂和远砂坝为主, 由于砂岩在源岩内呈大面积连续 , 储层与烃源岩的互层状接触关系, 有利于 错叠分布 烃源岩生成的油气可直接进入储层。 致密储层的形 成受沉积条件和后期成岩作用两方面的影响, 沉积 , 由于含泥含钙导致了储层低孔低渗透的形 过程中 成, 成岩过程中强烈的压实作用和胶结作用是形成 特低孔特低渗储层的主要原因。 由于储层物性的制 约和围岩的良好封盖条件, 致使致密储层普遍含油, 形成致密砂岩油藏。 在局部构造和超压作用的共同 , 发育的局部裂缝对储集空间的孔渗条件具 影响下 有较好的改造作用, 形成了孔隙—裂缝双重孔隙体 系, 有利于形成局部的甜点富油区。 综上所述, 青山口组致密砂岩油藏具有以下特图 3 松辽盆地北部典型井综合柱状图 : 烃源岩控制了平面上致密油藏的分布范围, 沉 点 1. 3 超压特征 青山口组中的地层超压并非是泥岩积、构造及成岩作用产生的超压控制了局部甜点富 一经沉积就油区。 青山口组致密油藏的分布范围内没有明显的存在的, 而是随着埋深增加, 压实成岩作用增强, 粘 油水界面, 含油砂岩与甜点油藏之间没有明显的分 隔界面, 局部发育的“甜点”是目前可成为商业油藏 土矿物转化脱水和有机质向油气转化达到一定阶段 后, 由 于 其 内 大 量 孔 隙 流 体 排 出 受 阻 承 压 形 成 的重要勘探开发新领域。23 的。 根据对齐家- 古龙凹陷探井实测地层压力系 2 与美国典型油藏对比分析 , 凹陷内青山口组压力系数普遍大于1. 20, 数的统计 表 2 松辽盆地北部青山口组与美国典型致密油藏参数对 比( ) 最大为 1. 55 古 105 井, 反映出凹陷内青山口组普 美国德克萨斯 遍存在超压。 青山口组地层超压的存在对致密油藏 美国北达科塔 松辽盆地 : ?从超 油藏基本参数 的形成无疑具有重要的意义。这主要表现在Eag le F rdo 致密油气藏 北部青山口组B akken 压形成的机理来分析, 青山口组的超压主要是泥岩 致密油气藏差异压实、粘土矿物脱水及有机质生烃所造成的。超 ()深度 300 0120,0360 0180,0250 0m 压的产生在很大程度上为滞留在青山口组泥岩层段 () 地层总厚度 2,05 04,06 070,11 0m 大量的油气进入致密储层提供了物质基础。 ?从超 压力和静水压 压形成的外部条件来分析, 青山口组超压区的存在 1. 3,51 . 5 8 1. 3,51 . 8 1. ,21 . 5 8 液体粘的比值 表明其为一个相对封闭的流体压力系统, 具有良好 () 度 cP 气液含的油气保存条件, 为致密油藏的形成提供了有利条 0. ,30 . 4 < 1 8. ,81 2. 8量 , 地质 件。?从超压的形成对地层造成的后续影响看 饱和饱和近饱和()汽油比 3ƒ历史时期的超压积累与释放应该已经形成了数量巨 f tbb l 50,0140 0100,01000 0220 , 现今的超压区也指示 大、错综复杂的超压缝网体系()液体 其它 ()()()轻质 32 、 轻质 34. 3 、 着最近一期超压缝的发育区, 超压缝是凹陷内青山 轻质 43 、 A P IA P IA P I () 储层厚度 口组裂缝的主要类型之一, 其发育在一定程度上也 m ()无硫 无硫微量硫 < 300 ppm 钙、硅质含量 影响了致密油藏的局部富集。 8,2 42,03 02,54 0() 渗孔隙度 % 1. 4 成藏分析 松辽盆地北部白垩系青山口组致密 含少量钙质、硅质 3,060 %5,070 %()透率 mD < 1 3 7,1 22,1 0 砂岩储层主 0. 00,11 0< 0. 10. 0,21 . 0 3 、资料主要来源是美国 油 气 报 道 B ak k enE ag le Fo rd () 和决策专家系统。 T h e A m e r ican O il and Ga s R epo r tDA S 松辽盆地北部青山口组致密油藏与美国典型油 8 ,雄奇, 陈冬霞, 张俊. 隐蔽油气藏成藏机理研 ( ) 究 现 状 及 展 望 [ . 海 相 油 气 地 质, 2007, 12 藏相比 表2, 相同点有储层发育在有效烃源岩内或J ( ) 1: 56, 62.邻近烃源岩、地层超压、储层厚度较大且平面分布稳曰 9 定, 这些特点是成藏的有利因素; 不同点包括储层净王劲松, 王文慧, 牟兰 等. 吐哈盆地致密砂升 ( ) 毛比 或地层砂地比相对较低、储层集中程度稍差、岩 气 成 藏 特 征 及 勘 探 方 向 [ J . 新 疆 石 油 地 ( ) 地层硅质与钙质含量较低、原油的粘度与重度较大,质, 2011, 32 1, 14, 17. 10 这些因素导致该类油藏有效勘探开发的难度更大。舒巧, 辛仁臣, 章伟. 松辽盆地他拉哈西地区 3 勘探前景展望 沉 下白垩统青山口组下部沉积微相分析 [J . ( ) 积与特提斯地质, 2008, 28 2: 69, 75.松辽盆地北部青山口组致密油藏, 具有有效烃 11 源岩分布面积大、排烃强度高, 储层累计厚度大、分林铁锋, 黄世伟, 王占国, 等松辽盆地北部青 地质科 布 面 积 广 等 特 点。 据 初 步 估 算, 有 利 含 油 面 积 >山口组四级层序划分及界面特征 [J . 2 2 ( ) 5000远景面积> 8000, 按美国相似油藏的 km km ( ) 学, 2009, 44 2: 374, 384.24 储 量 丰 度 计 算, 其 技 术 可 采 储 量 规 模 在 亿 吨 以 12 黄世伟. 井震结合大比例尺沉积微相制图方 上, 按容积法估算地质储量规模为数亿吨, 勘探潜力 法探讨—— 以松辽 盆 地 北 部 齐 家 地 区 高 台 巨大。子油层为例 [. 大庆石油地质与开发, 2009, J 目前, 此类油藏的勘探在松辽盆地北部尚处于 , 油藏地质认识有待提高, 经济有效油藏识 ( ) 25 3: 31, 34.起步阶段别与增产改造技术尚需研发。 随着该地区油气勘探 13 邹才能, 陶士振, 袁选俊, 等. “连续型”油气藏进程不断推进, 资源潜力巨大的致密油藏必将成为 及其在全球的重要性: 成藏、分布与评价 [. J 增储上产的一个主战场。( ) 石油勘探与开发, 2009, 36 6: 669, 682.4 结论与建议 14 侯启军, 冯志强, 冯志辉, 等. 松辽盆地陆相石( ) 1致密油藏与常规油藏的地质条件存在明显 油地质学. 石油工业出版社. 2009, 212, 216. 的差异, 其发育在优质烃源岩之内或紧邻之, 地层普 15 侯启军, 冯子辉, 邹玉良. 松辽盆地齐家- 古 遍具有超压, 储层致密且多发育孔隙、裂缝双重孔隙石油实验 地 龙 凹陷油气成藏期次研究 [ J . 体系, 油水分布不受重力分异作用, 而呈片状大面积( ) 质, 2005, 27 4: 390, 394. 分布, 在构造裂缝发育区可富集为局部甜点。16 付广, 王有功, 苏玉平. 用超压释放法确定烃 ( ) 2松辽盆地北部青山口组中下部的泥岩裂缝 源岩排烃期次—— 以 古 龙 凹 陷 青 山 口 组 为 - 致密砂岩油藏, 属国内较具代表性的致密油藏, 有( ) 新 疆 石 油 地 质, 2007, 28 5 : 538, 例 [ J . 利区分布在中央坳陷的生烃主凹陷内, 与国外典型541. 的致密油藏相比, 烃源岩与超压条件较为有利, 而储17 付秀丽, ,雄奇. 松辽盆地北部青一段烃源岩 层岩石矿物成分相对不利。( 排 烃特征研究 [. 石油天然气学报 江汉石 J ( ) 3松辽盆地北部青山口组致密油藏的勘探潜) ( ) 油学院学报, 2008, 30 1: 166, 169. 力巨大, 是大庆油田未来增储上产的一个重要领域,, , , . 18 D an ie l A B ra in B Bo b b i J C e t a lE va lu a t in 建议加强储层沉积类型与岩矿成分、地层压力分布im p lica t io n o f h yd rau lic f rac tu r in g in sh a le 及裂缝性储层的发育等方面研究。[ . ga s re se rvo ir s C SP E A m e r ica s E & P [ 参考文献 ] : E n v iro nm en ta l an d Safe ty Co n fe ren ceSan 2009., , A n to n io T ex a s 19 W eb s te r R L. 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