辽河油田多样油品成因探讨

邱 逸

（西南石油大学石油工程专业， 四川 成都 610500）

辽河油田主要分布在辽河中上游平原以及内蒙古东部和辽东湾滩海地区，地跨辽宁省和内蒙古自治区的13市（地）32县（旗），总面积10万km2。辽河油田为全国第三大油田，原油年产量达 1 200万 t。油品多样，包括稀油、普通稠油、特稠油、超稠油、和高凝油，是全国最大的稠油、高凝油生产基地。

辽河油区是渤海湾油气区的重要组成部分，地质结构复杂，断层异常发育，为典型的断块油田。同时具有多套油气层，多种油气藏类型，开采方式多样，是一个“复式油气藏”的富集区，蕴藏着丰富的石油和天然气资源[1]。将常见油气藏分为 4类即构造、地层、岩性和复合油气藏，其中以构造油气藏为主。

辽河油田目前开采的涵盖稀油、普通稠油、特稠油、超稠油、和高凝油五种油品的油藏50余个，针对不同油藏类型采取天然能量开发、注水开发、吞吐采油、蒸汽驱等多种开发方式，有效提高了储量动用程度和采收率。开发实践表明：油品性质是评价原油质量的重要指标，对辽河油田油品多样性进行分析和评价，可为油藏选择最为合理有效的开发方式提供可靠依据。

1 辽河油田油品分类

石油，在油田开发现场又称原油，是一种从储集层中开采的棕色或者棕黑色可燃粘稠液体。大多数地质学家认为石油是古代海洋或湖泊中的生物，如动物、植物、特别是低等的动植物，像藻类、细菌、蚌壳、鱼类等死后经过漫长的演化形成的混合物，属于化石燃料，石油的生成至少需要200万年的时间。

石油由不同的碳氢化合物混合组成的，组成石油的化学元素主要是：碳（83% ～ 87%）、氢（11%～ 14%），其余为硫（0.06% ～ 0.8%）、氮（0.02% ～1.7%）、氧（0.08% ～ 1.82%）及微量金属元素（镍、钒、铁、锑等）。由碳和氢化合形成的烃类构成石油的主要组成部分，烷烃、环烷烃、芳香烃约占95%～ 99%，即石油是各种烷烃、环烷烃、芳香烃为主的混合物。

自上世纪70年代辽河油田投入开发以来累计探明石油地质储量24亿t，按照原油物性类型分类，原油分为稠、稀、高三大类，其中稀油只占15%。稠油中普通稠油、特稠油、超稠油及高凝油在原油产量中占比较大的比重，不同类型稠油油田的单井产量、采收率及经济效益相差很远。

通常在分类标准中（表1），以原油粘度为第一指标，相对密度为其辅助指标，当两个指标发生矛盾时则按粘度进行分类。

辽河油田的原油按照成因分为原生和次生两类，原生原油为未遭生物降解及水洗氧化蚀变作用，包含成熟型和低熟型（低熟原油与成熟原油一样具有完整的正构烷烃碳数序列，但因成熟度低，则表现为明显的植烷优势以及低异甾烷含量和高奇偶优势比）；次生包含低降解型和强降解型。

辽河油田原油性质多变，决定其开发部署不能采用一个模式，同时也为高水平开发带来较大难度。

表1 辽河油田原油分类标准Table 1 Liaohe Oilfield classification criteria

2 辽河油田沉积特征

辽河盆地西部凹陷是渤海湾裂谷盆地中的一个多旋回萁状断陷，其前第三系基底结构较为复杂，经历了先洼后斜的发育过程，主要控制断裂呈北东向展布，形成了隆凹相间的构造格局。辽河盆地有三个主要凹陷：西部凹陷、东部凹陷和大民屯凹陷。

在太古界结晶岩基底之上，辽河盆地接受了从中上元古界到新生界的沉积。新生代沉积的地层为房身泡组、沙河街组、东营组和上第三系的馆陶组、明化镇组。研究区的烃源岩为沙河街组沙四段和沙三段。研究区由北向南，离外物源区越来越远，渤海油区地层呈现由洪积-辫状河沉积-曲流河沉积-浅湖沉积的变化[2]。沿西侧一带砂岩偏多，为扇三角洲沉积体，由北至南分别发育了曙光、齐家－欢喜岭扇三角洲砂体，它们是从湖盆西缘外侧的小股水流注入湖盆形成的水下指状分支河道冲积而成。

砂体形态受地貌形态制约，低处为河道，高处为浅滩，横向上连为一体呈带状。西部凹陷的扇三角洲以水下部分为主，即前缘相和前扇三角洲相，扇三角洲沉积体具有明显的近源、快速沉积的特点。

构造特殊性具体表现在：地质和构造情况复杂，辽河断陷西部凹陷西斜坡从沙四早期到沙三末期，经历了早期西倾、晚期东掉、低超、顶剥的复杂运动和历程，断裂系统和地层分布非常复杂；区域内主要发育了北东向、北西向两组断裂，同时还发育了一些走向和倾向不一的小断层。其中，北东向断裂为主断裂，该组断裂将全区切割成构造条带，使该区具有南北分带的构造格局。而北西向断裂将该区分割成块，因而形成了大小不一的断块。本区长期发育的断层对构造带的沉积有明显的控制作用；晚期发育的断层只起分块作用，对沉积无控制作用。斜坡带的主体部位，不同时期的断层发育形成了阶梯状的组合模式。

物源近、落差大是该区沉积环境的主要特点，快速堆积也成为其主要沉积特征，因此砂体特征表现为成熟度低。各个时期物源具有继承性特点，缓坡带又是油气运移的重要方向，因此油气最为富集。该区油源主要来自陈家、清水洼陷，而两个洼陷的形成、演化及生、排烃过程与西部凹陷的发展密切相关。有机质丰富，干酪根为腐殖腐泥型～腐殖型，为西部凹陷各套含油层系的形成奠定了丰厚的物质基础。

其物性特征是：储层层系多，成因复杂，储层物性差异较大。纵向上深层物性较差，浅层相对较好；在横向上主要受相带作用，非均质性明显。

表2 辽河油田不同油品油藏分布规律Table 2 different oil reservoir distribution of Liaohe Oilfield

3 辽河油区油品变化原因分析

3.1 油藏埋深及储层物性

油藏埋深及储层物性是影响油品变化的重要因素。随着辽河油田地层由北向南呈现由洪积-辫状河沉积-曲流河沉积-浅湖沉积变化，地层中砂岩减少，泥岩增多，盖层变厚，油质随之呈现从高凝油-超稠油-特稠油-普通稠油-中质油-轻质油的变化。用石油地质的观点分析，造成储油层中原油油品变化的因素主要有低熟能、埋藏深度、地层温度、细菌活动、地层水、原油运移等等。例如，低熟能会造成油品差，产生稠油（造成低熟能的因素如油藏埋深浅、地温低、细菌活动，这些因素作用均能产生稠油）；边底水发育的油藏由于地层水的氧化能产生稠油；原油在地层中运移，运移距离较远、轻组分散失能产生稠油；断层发育、盖层质量差而导致地表水渗入也能稠化原油[3]。因此综上所述，油藏埋深度、地层水作用、运移距离远近是辽河油区原油品质多样化的重要因素。

3.1.1 微生物作用

以曙光油区为例，油藏埋深600～3 000 m，共发育6套，埋藏浅的原油密度大、粘度高，而埋藏深的油藏原油密度小、粘度低。埋深1 500 m以上的油藏原油密度一般大于0.90 g/cm3，原油粘度大于100 mPa·s,产生这种现象的主要原因是微生物作用所产生的低熟能造成的。辽河盆地地壳较薄，而活动性强，地壳深部热流易于向上对流，加上沉积过程中断裂活动强烈而频繁，引发多期的火山活动，火山喷发带出的热量使浅部地温升高，因此且下第三系地温梯度高于上第三系，地温梯度一般在3.0～4.5 ℃/100 m之间。当地温低于45 ℃时，微生物大量繁殖，因此消耗了原油中的轻组分，相应的保留下重组分，从而使原油变稠。

3.1.2 地层水作用

辽河油田水属NaHCO3，pH值大于7，呈碱性，矿化度变化范围在600～12 000 mg/L之间，一般多在3 500～5 000 mg/L。深部地层封闭作用好，水交替作用弱，但埋藏浅的油藏于地表水交换作用加强，水矿化度降低。平面上辽河油田三个凹陷间由于凹陷间长期分隔，每个凹陷自成系统，东、西部凹陷矿化度均比大民屯凹陷高。在同一凹陷内部，辽河油田发育底水油层的油品普遍比相邻近的发育边水油层差，原因是边水油层圈闭高部位原油密度小、粘度低，而发育底水油层油水界面附近密度大、粘度高。

3.1.2 油藏所处凹陷位置

辽河油田的大油藏几乎都位于凸起上，并且其原油绝大部分是稠油,或者油品较稠油更差的油。凹陷内的油藏估摸相对较小，均为中小型油藏，且油质较好。

有些油藏在构造高部位，顶部遭受剥蚀，造成油气沿不整合面遗散，同时由于渗入地表水的氧化作用及生物降解作用，油品发育较差。

3.2 盖层发育状况

形成油藏的重要因素盖层也是该油区原油性质变化的决定性因素。生、储、盖、运、保等5个条件是油气藏形成的必须具备条件。盖层对油气聚集的作用在新近系表现特别突出。辽河油田相比胜利和大港油田缺乏良好盖层【3】，原因是辽河盆地处于郯-庐断裂带北段，属裂谷型断线盆地。地壳较薄，活动性强，断裂活动强烈而频繁。因此造成与这两个油田相比新近系油气不富集，且油品较差。

辽河油田不同含油气层位的盖层岩性主要是泥岩，但分布特征不同。

例如莲花油层盖层岩性主要是褐灰色泥岩，在中部为半深～深湖相大段暗色泥岩夹薄砂层，盖层条件较好，但向南部的杜124块沙三下段盖层中常夹不等厚灰白色薄层状砂砾岩层。大凌河油层盖层岩性主要为褐灰色泥岩，盖层厚度平面上具有北薄南厚的分布特点。

辽河油区新近系物源来自西部山区，在下辽河-辽东湾坳陷形成冲积扇。为典型三角洲沉积。这种由北向南的沉积相变化导致盖层改变条件。由于缺乏良好盖层条件，辽河油田新近系油藏油质很稠，其新近系中发育的油层（兴隆台油层和馆陶油层）油品多为超稠油和特稠油[4]，开发难度较大。

3.3 辽河油田不同油品分布规律

在辽河断陷盆地新生代沉积剖面中可以看到：生油岩厚度达，分布广，有机质丰度高，为油气富集提供了良好的生油母质。第三系为辽河油田主力含油气层位[5,6]，从高凝油-超稠油-特稠油-普通稠油-稀油基本都属于这一沉积年代。

辽河油田的原油属于低含硫、低钒/镍比、高含蜡的石蜡原油，具有典型陆相原油的特点，不同凹陷性质差异较大，总体上东部最好，西部差异较大因此就造成了各采油厂和作业区具有多样油品，多样开采方式的现象，管理难度明显增大，如天然气藏只有兴采有，而曙采开采的油藏有稀油、普通稠油和超稠油等等，见表2。

原生成熟型原油分为两类：a.正常原油和高蜡高凝原油，正常原油分布在东部凹陷黄金带油田沙一段；b.最为独特的是高凝油，主要产自沈采油区，其构造属于辽河油田北部，含蜡量高为其主要特点，大民屯凹陷原油中的蜡含量高达50%，凝固点高达67 ℃，为辽河油田最高值；低熟型原油分为两类：a.高密低蜡原油，分布在高升和曙光油田莲花油层；b. 高密高蜡原油，分布在马圈子地区东营组。

次生低降解型原油分布在海外河沙一段；次生强降解型原油分布在西部凹陷沙河街组油层及馆陶组油藏[5-6]。

3.4 不同油品开采特点

由于原油性质不同决定了不同油品的油藏具有不同的流动能力，采用不同驱替和开发方式决定油藏采收率和经济效益。通常稀油采取天然能量开发和水驱就可以达到很好的开发效果和较大的经济效益，采收率能达到30%以上，后期进行三次采油会进一步提高采收率。而目前普通稠油及比普通稠油性质更差的超稠油通常采取热采方式，采收率能达到25%左右。因为其注汽费用高，通常吨油成本比稀油高出300元/t左右。而对于特稠油、高凝油，其含蜡高达50%，最高凝固点达67 ℃，是目前世界公认的凝固点最高、开采难度最大的原油，通常采取热采开发，同时采取其他方式增加在井筒和地面管线中流动性的措施，其生产成本更高，管理难度更大。目前为了进一步提高超稠油和特稠油的油藏采收率，有些区块进行蒸汽驱、SAGD及火驱方式尝试和实验，现场实际表明蒸汽驱、SAGD及火驱能够大幅度提高稠油油藏采收率，据笔者调查，目前在辽河油田，这些先进的稠油开采方式已经大面积使用和推广。

4 结 论

a.辽河油田北向南呈现由洪积-辫状河沉积-曲流河沉积-浅湖沉积变化，随着地层中砂岩减少，泥岩增多，盖层变厚，油质随之呈现从高凝油-超稠油-特稠油-普通稠油-中质油-轻质油的变化。

b. 通常认为，低熟能是造成辽河油区原油品质多样化的重要因素，造成低熟能的因素中油藏埋深、地层水、运移距离是主要因素；盖层是否发育是决定性因素。

c. 探讨油品的变化规律，以及不同油品的分布规律，对于指导油田勘探开发，做出指导性的开发规划，对于油田提高采收率和经济效益具有重要意义。通常稀油采取天然能量开发，而后转入注水开发方式，稠油、高凝油采取热采开发，注入热能进行降粘，增加原油流动性。目前部分油藏采取蒸汽驱、SAGD及火驱取得明显增油效果，有效提高采收率。

d.由于驱替介质不同以及流体流动性差异，通常稀油油藏相比稠油油藏能实现较好的开发效果，并能实现较好的社会和经济效益。油品越差，开发难度越大，经济效益越低。

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