古龙凹陷葡萄花油层低饱和度油藏成因

许秀才

（中国石油大庆油田有限责任公司第九采油厂，黑龙江 大庆 163853）

古龙凹陷葡萄花油层低饱和度油藏成因

许秀才

（中国石油大庆油田有限责任公司第九采油厂，黑龙江 大庆 163853）

在对古龙凹陷葡萄花油层油气成藏要素分析的基础上，综合利用岩石物性测试、压汞、恒速压汞、密闭取心分析等多种技术方法，定量、半定量地研究了葡萄花油层低饱和度油藏的成因。研究表明：葡萄花油层孔隙结构差，油气运移毛细管阻力较大，原油驱替水不充分，是低饱和度油藏的主要内因；地层较平缓，构造幅度低，小于油水过渡带的高度，是形成低饱和度油藏的强化因素；油藏构造调整导致早期油藏遭到破坏、晚期油藏分异不充分是低饱和度油藏的一个重要原因。

低饱和度油藏；孔隙结构；葡萄花油层；古龙凹陷

0 引言

低含油饱和度油藏是指储层初始状态共存水饱和度远大于储层束缚水饱和度，存在明显可动水的油藏。低饱和度油藏在国内外油田广泛存在，国内外学者一般将其视为在某种特殊状况下的高含水饱和度现象进行描述，很少作为一类特殊性质的油藏来研究，对其形成机制大多为推测和简单描述，多数观点认为主要受储层物性、流体物性和构造因素影响［1-2］。

国内低含油饱和度油藏主要分布在准噶尔盆地中部地区、长庆油田，在胜利油田、大港油田和江苏油田等地区也有不同程度的发现。以松辽盆地古龙凹陷葡萄花油层为代表的大面积低饱和度油藏的发现，拓展了勘探新领域，实现了大庆外围地区油气勘探由点到面的突破，使得该区呈现满凹含油的场面，成为产能建设和产量接替的重要地区。因此，为了寻找更多的低含油饱和度油藏，并且合理有效地开发已发现的低含油饱和度油藏，开展此类油藏成因机制研究显得尤为重要和迫切。

1 研究区概况

古龙凹陷位于松辽盆地齐家—古龙凹陷中部，姚家组一段葡萄花油层为该区主要的储层和含油层位。葡萄花油层地层厚度42.0～75.0 m，主要受北部讷河-依安物源和西部英台物源控制，为三角洲前缘相砂泥岩薄互层沉积，单层砂岩厚度一般在0.5～3.5 m。砂体类型以断续条带状水下分流河道砂和小片席状砂为主，横向连续性差，纵向错叠分布，为油气藏形成提供了良好的储集空间。由于埋藏深，压实成岩作用强烈，葡萄花油层物性差，孔隙度一般分布在9.0%～17.0%，平均为12.7%；空气渗透率一般分布在0.1×10-3～10.0× 10-3μm2，平均为2.5×10-3μm2。油源对比证实葡萄花油层主要烃源岩为青山口组一段，有机质丰度高，母质类型好，有机质处于成熟—高成熟阶段，为油藏的形成提供了物质基础。嫩江组一、二段大面积深湖—半深湖泥岩提供了良好的区域性盖层［3-6］。

葡萄花油层油藏类型以岩性、岩性-断层油藏为主，油水关系复杂，无统一的油水界面，油水同层较发育。根据密闭取心资料，葡萄花层油水同层含油饱和度为20%～35%，纯油层含油饱和度只有45%左右。已投入开发油田初期不存在无水采油期，低含水井占总井数的70.0%，中高含水井数占总井数的27.9%，为典型的低含油饱和度油藏。

2 葡萄花油层低饱和度油藏成因

2.1 储层孔隙结构差，油水分异作用弱

油气二次运移主要受浮力和毛细管力作用的影响。对于特定地区浮力差别不大，而作为油气运移阻力的毛细管力因受储层非均质性的影响差别较大，是油气运聚成藏的主要影响因素。毛细管压力的大小取决于两种流体之间的界面张力、毛细管孔径大小和介质的润湿性，可表示为

式中：pc为毛细管压力，MPa；σow为油水界面上的表面张力，mN/m；θow为润湿角，（°）；r为毛细管半径，m。

在油气聚集成藏过程中，孔喉结构直接影响原油进入储层的难易程度［7］。油气首先进入孔隙结构好、排驱压力小的储层，随着排驱压力的增加，油气可以进入孔隙结构差、排驱压力大的储层，使得含油饱和度进一步加大［8］。当储层孔隙结构较差时，油气二次运移过程中，油水分异作用较弱，孔隙中的水不能被油气完全驱替，形成低含油饱和度油藏［9-11］。

古龙凹陷葡萄花油层储层物性较差，镜下薄片分析表明，葡萄花油层孔隙喉类型包括4类：孔隙缩小部分喉道、可变断面收缩部分喉道、片状或弯片状喉道和管束状喉道，以片状或弯片状喉道和管束状喉道为主。压汞测试分析表明，毛细管压力曲线的形态包括3种类型 （见图1，图中SHg为汞饱和度；F为孔喉分布频率）。总体上，以陡斜式为主，平台不明显，曲线位置靠上，反映出较差的分选性和偏细的喉道。同时，孔喉半径分布以双峰为主，说明孔隙结构较复杂，次生孔隙较发育。

参照邸氏祥1991年碎屑岩储集层孔隙结构级别分类标准［12］，葡萄花油层孔隙结构包括ⅡA，ⅡB，ⅢA三类，且以ⅡB类为主。结合恒速压汞测试分析，ⅡA类储层平均喉道半径主要为2.0 μm以上的中粗喉道，ⅡB类储层平均喉道半径主要为1.0～2.0 μm的微细喉道，ⅢA类储层平均喉道半径主要为1.0 μm以下的微喉道。因此，葡萄花油层毛细管排替压力大，岩石滞留地层水的能力强，成藏过程中原油驱替孔隙中的水不充分，细小孔喉内仍然被原始水所占据，导致含水饱和度较高，含油饱和度低。

图1 古龙凹陷葡萄花油层典型毛细管压力曲线

2.2 圈闭构造幅度低，闭合高度小

由于储层毛细管压力是沿毛细管上升的液柱高度的函数，因此，将实验室平均毛管压力曲线换算成油藏条件下毛细管压力曲线，进而换算为液柱高度，结合相渗曲线，就可以了解不同含油饱和度对应的自由水面以上的液柱高度［13］（见图2）。图中A点对应的液柱高度代表了储层产纯油的最低闭合高度，如果圈闭闭合高度大于此值，储层产纯油；反之，如果圈闭闭合高度小于此值，则只能是油水同产［14-15］。低渗透性储集层一般具有很宽的油水过渡带，具有较高的含水饱和度，有的生产层甚至完全处于油水过渡带。

图2 油藏中流体的垂向分布规律

根据毛细管力和液柱上升高度关系式

可以求取自由水面以上的液柱上升高度：

式中：h为毛细管中液柱高度，m；ρw，ρo分别为地层水和地下原油密度，g/cm3；g为重力加速度，m/s2。

按照以上公式，计算了古龙凹陷葡萄花油层自由水面以上油水过渡带底部高度和产纯油带底部高度，二者之差就是对应于葡萄花油层的油水过渡带高度。通过计算，葡萄花油层ⅡB型储层油水过渡带高度平均为26.08 m（见表1）。而古龙凹陷葡萄花油层地层较平缓，地层倾角分布在1.3～2.4°，识别出的圈闭高度一般小于20.0 m，甚至小于10.0 m，为低幅度构造圈闭。低幅度构造圈闭为油气富集提供了必要条件［16］，但是由于圈闭幅度小于油水过渡带的高度，油水密度差产生的浮力小，不能有效排驱小孔喉内的水，是葡萄花油层形成低饱和度油藏的强化因素。

2.3 构造调整，油气分布丰度降低

油气二次运移成藏是一个动态的过程，随着构造运动等外界地质条件的变化，早期形成的圈闭遭受破坏，已经聚集成藏的油气会继续进行再次运移，聚集到新形成的圈闭中，进而造成油藏的含油饱和度较低的结果［17］。

表1 葡萄花油层油水过渡带高度统计

古龙凹陷葡西油田构造发育史研究表明，葡萄花油层油藏经历了成藏—破坏—再成藏的复杂过程。泉头组沉积时期葡西构造已见雏形，青山口组时期沉积了厚度较大的生油岩，发育了数量众多的断层，为油气运移提供了通道条件。姚家组沉积时期以三角洲相沉积为主，水下分流河道砂体比较发育，形成了葡萄花油层的良好储层。姚二、三段沉积时期开始缓慢沉降，以半深湖和三角洲相沉积为主，沉降中心在东部的高台子构造，东倾葡西鼻状构造沉降相对缓慢，为油气聚集提供了较有利场所。嫩江组沉积末期葡西鼻状构造幅度达到最大，且这种构造形态一直保持到明水组初期，期间经历了下伏青山口组生油岩大量排烃期，构造与油气运聚具有较好的时空匹配关系，油气沿运移通道向上运移，在葡萄花油层构造较高部位聚集成藏。明水组沉积时期发生构造反转，葡西油田东部抬升速度较快，使得地层向西部倾斜，至明水组末期葡西鼻状构造基本定型，由原来的东倾鼻状构造变为西倾的鼻状构造（见图3），使得已经聚集成藏的葡萄花油藏因构造反转重新分异，造成早期油藏和晚期油藏储层含油饱和度较低。

图3 古龙凹陷葡西油田构造发育史

3 结论

1）古龙凹陷葡萄花油层含油饱和度低受多因素共同影响，其中储层孔隙结构较差是含油饱和度低的主要原因，圈闭构造幅度低是含油饱和度低的强化因素，油气成藏后的构造调整是含油饱和度低的外在因素。

2）含油饱和度是储量计算的重要参数，通过对含油饱和度成因定量和半定量的研究，深化了古龙凹陷葡萄花油层探明储量的地质认识，实例油藏验证表明与密闭取心井测定的含油饱和度和开发井投产初期含水符合较好。

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（编辑 王淑玉）

Genesis of low oil-saturated reservoir of Putaohua oil layer in Gulong Sag

XU Xiucai
(No.9 Oil Production Plant,Daqing Oilfield Company Ltd.,PetroChina,Daqing 163853,China)

On the basis of reservoir formation of Putaohua layer in Gulong Sag,various methods including rock physical properties test,mercury intrusion,constant-rate mercury injection and confined core have been comprehensively applied to quantitatively and semi-quantitatively determine the low oil saturation genesis.The result shows that the main reasons of low saturation are the inferior pore structure of layers,relative great capillary resistance of hydrocarbon migration and insufficient crude oil flooding water; relatively flat strata and low amplitude structure which is lower than the height of oil-water transition zone are the reinforcing factors; the early stage reservoir damage and late stage insufficient reservoir differentiation resulted from reservoir structure adjustment mainly lead to the formation of low saturation reservoir.

low oil-saturated reservoir;pore structure;Putaohua oil layer;Gulong Sag

国家自然科学基金项目“基于力学平衡原理定量表征致密储层含油饱和度”（41402109）

TE122.3

A

10.6056/dkyqt201703005

2016-12-03；改回日期：2017-03-26。

许秀才，男，1975年生，高级工程师，硕士，主要从事油藏评价研究工作。E-mail：xuxiucai2004@126.com。

许秀才.古龙凹陷葡萄花油层低饱和度油藏成因［J］.断块油气田，2017，24（3）：320-323.

XU Xiucai.Genesis of low oil-saturated reservoir of Putaohua oil layer in Gulong Sag［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2017，24（3）：320-323.