王146地区沙四上亚段特稠油特征及成因模式

马存飞，董春梅，2，任丽华，2，林承焰，2，郭美伶

(1.中国石油大学，山东 青岛 266580；2.山东省油藏地质重点实验室，山东 青岛 266580)



王146地区沙四上亚段特稠油特征及成因模式

马存飞1，董春梅1，2，任丽华1，2，林承焰1，2，郭美伶1

(1.中国石油大学，山东 青岛 266580；2.山东省油藏地质重点实验室，山东 青岛 266580)

王家岗油田王146地区沙四上亚段原油为高密度、高黏度、高胶质及高沥青质的特稠油。根据沙四段烃源岩特征、原油物性分布、地球化学指标和地层水水型，结合区域地质条件，探讨了王146地区特稠油的成因。分析认为，特稠油的形成属于复合成因，低熟的原生型稠油对原油稠化有贡献，而低熟和成熟原油运聚过程中的氧化、生物降解和水洗等次生作用是特稠油形成的最主要原因。

王146地区；特稠油；原油物性；原生作用；次生作用；王家岗油田

引 言

王家岗油田位于东营凹陷南部缓坡带的东段，处于牛庄洼陷及其南斜坡的过渡带。主力含油层系为沙河街组，而王146地区位于南坡东段丁家屋子构造带与八面河构造带之间[1-6]。本文根据原油物性和地球化学特征，并结合王146地区地质条件，全面剖析了特稠油的成因。

1 原油物性特征

王146地区沙四上亚段原油50℃时地面原油动力黏度为3 900～33 743 mPa·s，平均为14 600 mPa·s；密度为0.910 2～0.989 5 g/cm3，平均为0.966 7 g/cm3；含硫量为2.26%～4.38%，平均为3.745%；凝固点为0～55℃；含蜡量为3.18%～33.37%，平均为14%；胶质及沥青质含量为20.4%～34.8%，平均为30%，属于高密度、高黏度、重质、特稠油。

2 特稠油成因分析

2.1 原生作用

2.1.1 油源分析

牛庄洼陷沙四段烃源岩有机质类型以Ⅰ型、Ⅱ1型为主，总有机碳含量为0.7%～9.2%，平均为3.1%，油页岩有机质丰度高。烃源岩镜质体反射率为0.21～0.60，有机质热演化处于低熟阶段，大量的低熟油形成在0.35～0.53之间[7-8]。王149油砂Pr与Ph的比值为0.22，伽马蜡烷与C30H的比值为1.23，符合沙四型烃源岩及原油具有的较小Pr与Ph比值和较高伽马蜡烷与C30H比值特征，与前人研究成果一致[9-11]。同时，王146地区高含硫原油主要来自沙四段烃源岩，且属于低熟油。

2.1.2 原油物性分析

牛庄洼陷及其南斜坡的原油物性垂向变化具有明显的规律。随着深度增加，原油凝固点升高，但在2 200 m附近凝固点明显偏离正常趋势(图1a)；原油动力黏度和原油密度以2 200 m为边界出现2个集群(图1b、c)；含硫量整体具有先增大后减小的趋势，拐点同样大致在2 200 m(图1d)。

原油物性特征在2 200 m附近出现异常与东营凹陷沙四段烃源岩早期生烃、就地成藏有一定的关系。东营凹陷烃源岩烃指数和热解转化率在1 500～2 400 m范围内出现1个“小鼓包”，峰值大致为2 200 m，而此类样品几乎全部来自沙四段烃源岩。由此表明，沙四上亚段烃源岩在埋深1 500～2 400 m时发生过一次生烃作用，由于埋深浅、地温低、有机质成熟度低而产生低熟油[12]。

图1 牛庄洼陷及其南斜坡原油物性参数随深度变化趋势

2.1.3 地球化学特征

王149油砂中饱和烃含量为25.1%，芳烃含量为26.64%，饱和烃与芳烃的比值为0.94，而非烃质含量为36.29%，沥青质含量为0。具备低熟油在族组成上饱和烃含量相对较低、非烃+沥青质含量相对较高、饱和烃与芳烃的比值低和非烃与沥青质含量的比值高的共同特征[13]。

低熟油含有大量生物标志化合物，与成熟原油差异大，易于区别。王149油砂地球化学指标中，C29甾烷ααα20S/(S+R)<0.3、C29甾烷αββ/(ααα+αββ)<0.32，且含有脱羟基维生素E系列等热不稳定化合物，是王146地区存在低熟油的可靠标志。同时，C31藿烷22S/(S+R)、OEP等成熟度指标表明相对成熟原油的存在。

油源分析、原油物性和地球化学特征均表明低熟油的存在，由于低熟油短距离运移成藏，具有高密度、高黏度和高含硫量特点，对王146地区特稠油的形成具有一定贡献，但低熟油数量有限[10]。

2.2 次生作用

在油气运聚及后期保存过程中，外部地质环境引起的油气次生变化会大大改变油气物理、化学性质。导致原油发生次生变化的原因主要有氧化、水洗和生物降解等次生作用。

2.2.1 油气运聚过程中的氧化作用

王146地区位于东营凹陷南斜坡的中带，储层主要位于烃源岩之上，原油自下而上由深层向浅层、自洼陷中心向洼陷边缘运移的过程中，层析作用不占主导地位[15]。在运移过程中，氧化作用主导的情况下，原油的轻组分不断散失，重组分相对增多，导致原油变稠、变重，进而造成了原油物性特征有规律的变化。

从牛庄洼陷到王146地区再到八面河地区，随着运移距离增大，原油的含硫量、密度和动力黏度均具有先升高后降低的趋势，而王146地区始终处于相对高值区。氧化作用使原油中胶质、沥青质等杂原子化合物含量增加，而含蜡量相对降低，凝固点降低。

2.2.2 生物降解

所有生物标志化合物中，正烷烃是细菌的第一食物，当正烷烃含量降低，则表明有生物降解作用。王149及邻区王18油砂中正构烷烃、异构烷烃均被消耗，饱和烃色谱图表现为后峰型，表明原油遭受过明显生物降解。

2.2.3 水洗作用

沙四上亚段顶部标准层大致对应T6反射轴，界面之下同相轴大致平行，仅存在微弱削截，之上存在明显超覆，向陆方向地层减薄，属于平超不整合。在T6不整合地层切片上，面25—王152—王斜154井两侧存在相位转换，面16井上显示正韵律砂体，具有斜坡扇的响应特征(图2)。众多阶梯状盆倾断层切穿砂体和不整合，呈网毯状输导体系。不整合的存在、砂体的输导和断层的沟通为地层水洗淋滤及烃类溶解提供有利的地质条件。

王146地区的地层水总矿化度较高，金属离子以Na+为主，水型主要为氯化钙型，也存在氯化镁、硫酸钠和重碳酸钠水型。当地层水与原油接触时，水洗作用将选择性地吸收并带走水溶性烃类，从而使原油中的轻组分损失，重组分富集。斜坡扇前端王153纯上1砂组地层水为硫酸钠水型，总矿化度异常低(表1)，指示淡水的渗入[16]。

沿面16—王152—王151一线，矿化度依次增加，表明沙四上亚段顶部不整合油藏正在遭受来自东南方向大气淡水的破坏。同时，水洗作用还可为微生物创造温度、氧和盐度条件，有利于生物降解。

图2 T6不整合油藏剖面

井号层位钾钠离子/(mg/L)氯根/(mg/L)硫酸根/(mg/L)碳酸根/(mg/L)重碳酸根/(mg/L)总矿化度/(mg/L)主要水型王146纯下3砂组8074123365691649531164氯化镁王148纯下3砂组110191741338258262453013氯化钙、重碳酸钠王149纯下1砂组12488197547601859243294氯化钙王150纯下1砂组45407120203—61035221氯化钙王151纯下1砂组1058216937402—84233555氯化钙王152纯下3砂组721769234209—118730727氯化钙、硫酸钠王153纯上1砂组62996519673—1214硫酸钠王斜154纯下3砂组1466924095——22539768氯化钙

3 稠油成因模式

牛庄洼陷和广利洼陷中高盐度、还原环境中形成的沙四段烃源岩由于埋深差异有低熟和成熟之分，且低熟烃源岩具备早期生烃能力，从而产生高密度、高黏度和高含硫的低熟油。原生低熟油的注入是王146地区特稠油形成的重要原因。

沙四段烃源岩产生的低熟油和成熟油主要沿着丁家屋子构造带和八面河构造带2个主要方向运移[11]。丁家屋子构造带断层众多，具有节节北掉的特征。当油气由牛庄洼陷向王146地区运聚时，每当穿过一个断阶，就发生一次轻质组分逸散，并遭受氧化作用，相应的原油物性进一步变差。随着运移距离增加，上覆地层厚度变薄、不整合连通、砂体输导和断层沟通等地质因素决定了王146地区油藏保存条件较差，导致油藏遭受大气、淡水渗滤。淡水带来的游离分子氧加剧了原油的氧化，并为生物降解提供了条件。早期受超压控制的烃类流体和晚期受水头控制的大气淡水两股流体在王146地区相互作用，形成了特稠油(图3)。原油次生改造是王146地区特稠油形成的主要原因。

图3 王146地区特稠油成因模式

4 结 论

(1) 王家岗王146地区原油属于高密度、高黏度、重质、特稠油。

(2) 王家岗王146地区特稠油的形成为复合成因。油源分析、原油物性特征和地化指标均表明低熟原生稠油的存在。不整合的存在、砂体的输导和断层的沟通使得低熟和成熟原油在运聚过程中发生氧化、生物降解和水洗等次生作用，是特稠油形成的主要原因。

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编辑 黄华彪

20140828；改回日期：20141222

国家科技重大专项“复杂油气藏精细表征及剩余油分布预测”(2011ZX05009-003)

马存飞(1987-)，男，2009年毕业于中国石油大学(华东)资源勘查工程专业，现为该校地质学专业在读博士研究生，从事非常规油气地质和油藏描述方面的学习和科研工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.01.005

TE122.1

A

1006-6535(2015)01-0022-04