鄂尔多斯盆地致密油资源潜力

鄂尔多斯盆地致密油、页岩油特征及资源潜力 摘要：长庆油田对渗透率为0.3~1mD的超低渗透油藏已实现了规模有效开发。考虑到鄂尔多斯盆地石油勘探开发实际，将储集层地面空气渗透率小于0.3mD，赋存于油页岩及其互层共生的致密砂岩储层中，石油未经过大规模长距离运移的油藏称为致密油，包括致密砂岩油藏和页岩油藏2大类。延长组致密油主要发育于半深湖—深湖相区，以延长组7段（简称长7）油层组油页岩、致密砂岩和湖盆中部的延长组6段（简称长6）油层组致密砂岩最为典型。致密油具有分布范围广，烃源岩条件优越，砂岩储层致密，孔喉结构复杂，物性差，含油饱和度高，原油性质好，油藏压力系数低的特点。纳米级孔喉系统广泛发育是致密油储集体连续油气聚集的根本特征，延长组致密砂岩储层中大多连通的孔喉直径大于临界孔喉直径，满足油气在致密储层中运移的条件。根据致密油层与生油岩层的接触关系，确定了3种致密油储集层类型： 致密块状砂岩储层； 砂岩-泥岩互层型储层； 油页岩型致密储层。鄂尔多斯盆地长6和长7油层组致密油分布广泛，初步预测致密油总资源量约30×108 t，其中长7油层组页岩油资源量超过10×108 t，长7油层组致密砂岩油资源量约9×108 t，长6油层组致密砂岩油资源量约11×108 t。致密油资源是长庆油田实现年产油气当量5000×104 t并长期稳产较为现实的石油接替资源。 关键词：致密砂岩油；致密页岩油；致密油；致密油储层；资源潜力；延长组；鄂尔多斯盆地 中图分类号：TE122.14        文献标识码：A Characteristics and resource prospects of tight oil and shale oil in Ordos Basin Yang Hua1,2  Li Shixiang2,3  Liu Xianyang2,3 (1. PetroChina Changqing Oilfield Company, Xi’an 710018, China; 2. National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low-Permeability Oil & Gas Fields, Xi’an 710018, China; 3. Research Institute of Exploration and Development, PetroChina Changqing Oilfield Company, Xi’an 710018, China) Abstract: Changqing oilfield company has been realized efficient and scale development of the super low permeability reservoir which permeability is situated between 0.3mD and 1mD. Considering the petroleum exploration and development practice of Ordos Basin, the tight oil refers to air permeability of reservoir less than 0.3mD, and an oil that accumulates in oil shale and tight sandstones interbedded with or adjacent to source rocks. Generally, this oil accumulation has not yet experienced a large-scale, long-distance migration. The tight oil include tight sandstone oil reservoir and tight shale oil reservoir. The tight oil of Yanchang Formation is mainly developed in the half deep lacustrine to deep lacustrine zone, for the typical to oil shale and tight sandstone of Chang 7 interval, tight sandstone of the central lake of Chang 6 interval. Tight oil has characteristics of wide distribution, hydrocarbon source rock condition is superior, sandstone reservoir density, pore throat structure complexity, poor physical properties, high oil saturation, better oil property and low pressure coefficient. Nano-sized pore-throat system widely development is the fundamental characteristics of oil and gas continuous accumulation of tight oil. Most of the connected pore-throat diameter of tight sandstone reservoir of Yanchang Formation is greater than the critical pore-throat diameter, oil and gas can be migration in tight reservoir. Tight oil can be divided into 3 different types depending on the genetic relationship of a close contact between tight reservoir and source rocks, i.e. ○1Compact massive sandstone reservoir; ○2Sand shale interbedded reservoirs; ○3Tight reservoir in oil shale. Tight oil is widely distributed in Chang 6 interval and Chang 7 interval of Yanchang Formation in Ordos Basin, we preliminary forecast that the tight oil geological resources in Ordos Basin are about 30×108t. For the resources, in which, oil shale resources of Chang 7 interval are exceeds 10×108t, tight sandstone resources of Chang 7 interval are about 9×108t, tight sandstone resources of Chang 6 interval are about 11×108t. Tight oil resources are the more realistic oil replaces resources that can ensure Changqing oilfield company to achieve an annual output of 5000×108 tons of oil equivalent and long term stability. Key words: tight sandstone oil reservoir; tight shale oil reservoir; tight oil; tight oil reservoir; resource prospect; Yanchang Formation; Ordos Basin 致密油是继页岩气之后全球非常规油气勘探开发的又一新热点[1-4]，这种非常规油气资源已成为全球能源结构中的重要角色，在美国、加拿大、澳大利亚等国家都得到了商业性的开发[2,5-7]，虽然中国非常规油气资源丰富，但总体上看，勘探开发还处于起步和探索阶段[8-9]。 鄂尔多斯盆地致密油资源丰富，具有很大的勘探开发潜力。多年来，长庆油田通过攻克低渗透及超低渗透难题，已连续10年每年新增探明储量(1~3)×108t，截止2011年底已累计提交探明储量27.18×108t，其中渗透率小于1mD的探明储量为13.42×108t，占总探明储量的49.37%。长庆油田成功实现了对渗透率在0.3～1mD的超低渗透油藏的规模开发，创新了以华庆油田为代表的超低渗透油藏规模有效开发技术系列，原油产量在2011年突破2000×104t。目前长庆油田正在开展渗透率为0.1～0.3mD油藏的现场试验攻关，对渗透率小于0.1mD的延长组长7段油层组页岩油进行了室内研究和现场试验。 关于致密油的概念目前国内外尚无统一的定义，邹才能等[10-11]认为致密油是指与生油岩层系共生的、在各类致密储集层聚集的石油，油气经过短距离运移，储集层岩性主要包括致密砂岩和致密灰岩，覆压基质渗透率小于或等于0.1mD（储层地面空气渗透率小于1mD）；贾承造等[12]认为致密油是指以吸附或游离状态赋存于生油岩中，或与生油岩互层、紧邻的致密砂岩、致密碳酸盐岩等储集岩中，未经过大规模长距离运移的石油聚集，储集层覆压基质渗透率小于或等于0.1mD（储层地面空气渗透率小于1mD）；以美国Bakken油田为代表的致密油[6]，其储集层覆压基质渗透率为0.01～0.1mD。以上对于致密油的定义中均以地面空气渗透率小于1mD为界限，考虑到鄂尔多斯盆地石油勘探开发实际，将储集层地面空气渗透率（下文中除特别说明外，均指的是地面空气状态下的渗透率）小于1mD（覆压基质渗透率小于0.1mD）称为非常规油气，其中渗透率为0.3～1mD的为超低渗透油藏，已实现了规模有效开发，为聚焦攻关目标。将储集层地面空气渗透率小于0.3mD，赋存于油页岩及其互层共生的致密砂岩储层中，石油未经过大规模长距离运移的石油称为致密油，包括致密砂岩油和页岩油2大类。其与已开发的特低渗、超低渗油藏相比，成藏机理更复杂，孔喉更细微，储层物性更差，填隙物含量更高。与国外致密油相比，在压力系数、含油性、储层脆性、天然微裂缝发育程度等方面存在较大差异，国外成熟技术并不完全适用于鄂尔多斯盆地致密油的勘探开发。本文依据鄂尔多斯盆地致密油勘探最新进展，阐述了致密油的基本地质特征，并对鄂尔多斯盆地致密油资源前景进行了初步评价和预测，旨在推进致密油勘探及地质研究的持续深入。 1    鄂尔多斯盆地致密油特征 鄂尔多斯盆地延长组致密油主要发育于半深湖－深湖相区，以延长组7段（简称长7）油层组油页岩、致密砂岩和湖盆中部延长组6段（简称长6）油层组致密砂岩最为典型。致密油具有分布范围广，烃源岩条件优越，砂岩储层致密，孔喉结构复杂，物性差，含油饱和度高，原油性质好，油藏压力系数低的特点。其中，长7油层组油页岩分布范围广，厚度大，为典型的页岩油；长7油层组中的砂岩储集体及湖盆中部长6油层组储集体紧邻优质烃源岩，油源条件优越，源储配置好，储层致密，为典型的致密砂岩油。 1.1    油页岩分布广，烃源岩条件优越 晚三叠世延长组沉积期，受印支运动的影响，盆地形成了面积大、水域宽的大型内陆淡水湖盆，湖盆在延长组7段沉积期达到鼎盛，形成了盆地主要的生油母质，其主要以油页岩、页岩、暗色泥岩为主[13-14]。 盆地油页岩主要发育在长7油层组底部，呈NW-SE向展布，分布范围较广，东北可达延安－安塞以西，西北可延伸到马家滩，西南可延伸至镇原－泾川一带，东南可覆盖正宁－富县一带，有效分布面积约10×104km2（图1）。烃源岩厚度一般为30～60m，最厚可达130m，生烃中心位于姬塬－华池－正宁一带，优质烃源岩分布范围近5×104km2。 长7油层组油页岩富含有机质，有机地球化学测试资料表明[13]，残余有机碳含量主要分布于6%～22%，最高可达30%～40%，平均TOC为13.75%。盆地测试资料表明，长7油层组油页岩Ro为0.85%～1.15%，已达生油高峰阶段[13]，绝大部分已发生了强烈的生、排烃作用[14]，平均生烃强度为495×104t/km2，总有效生烃量2473.08×108t，平均排烃强度为290×104t/km2，总排烃量1447.71×108t。长7油层组烃源岩条件优越，是致密油成藏的重要资源基础。 1.2    致密砂岩储层致密，孔喉结构复杂 盆地致密砂岩储层主要为陆相碎屑岩沉积，岩性复杂，以粉细砂岩为主，粒度细，物性差，储层致密。孔隙度一般为4%～10%，渗透率一般小于0.3mD，为典型的致密砂岩。该类油藏储层物性横向上变化大，纵向上隔夹层较多，非均质性强，孔喉细微，孔隙结构较复杂。 图1  鄂尔多斯盆地上三叠统延长组7段油页岩分布 长6油层组储层岩石类型主要为长石砂岩和岩屑长石砂岩，长石含量高，平均为42.2%，石英平均含量为25.2%，变质岩岩屑含量为4.7%。长7油层组储层岩石类型主要为岩屑砂岩及长石岩屑砂岩，石英和长石平均含量分别为32.1%、19.6%，岩屑总量较长6储层高，达27.3%，以变质岩岩屑为主。 储层填隙物主要为伊利石、绿泥石及碳酸盐。其中，长6油层组储层填隙物含量为15.3%，成分主要是铁方解石、水云母及绿泥石，铁方解石含量较高，平均为3.8%，占填隙物总量的30%。长7油层组储层填隙物含量为17.4%，成分主要是伊利石、绿泥石和碳酸盐（主要包括铁方解石和铁白云石），其中伊利石含量高，平均为7.3%，占填隙物总量的45%以上，还有少量高岭石、凝灰质、硅质及长石质。储层填隙物中伊利石、铁方解石对储层主要起破坏作用，充填孔隙，使储层物性变差，而普遍发育的绿泥石黏土膜呈环边状产出，保护了原生粒间孔，有效地改善了储层物性。 延长组致密砂岩孔隙类型以溶孔、残余粒间孔为主，孔喉细小，结构复杂，连通性差，成岩作用强烈。常见石英加大，铁方解石和铁白云石胶结普遍，黏土杂基含量偏高，喉道形态以片状、弯曲片状和管束状为主。致密砂岩储层孔喉分选相对较好，主要为细孔微喉或中孔微细喉。 湖盆中部长6油层组及长7油层组储层平均渗透率均小于0.3mD，储层物性差。其中长6油层组孔隙度分布范围为5.6%～15.5%，平均10.2%；渗透率分布范围为0.05～2.22mD，平均0.22mD。长7油层组孔隙度分布在4.8%～12.6%，平均7.2%；渗透率分布在0.01～1.35mD，平均0.18mD。 1.3    含油饱和度高，原油性质好 鄂尔多斯盆地致密砂岩直接与优质烃源岩接触，具有“近水楼台先得月”的优势，油源充足，充注强度大，生成的油气经过短距离运移便可聚集成藏。盆地长7油层组和湖盆中部长6油层组储层含油显示普遍较好，录井一般为油斑－油浸级，现场取心油味浓。通过多种方法分析，含油饱和度均达到了70%左右。其中，密闭取心分析平均含油饱和度为72.8%，利用阿尔奇公式计算平均含油饱和度为69.8%，通过压汞法得出平均含油饱和度为69.0%，采用相渗法得出平均含油饱和度为70.3%。