塔里木盆地志留系瀝青砂巖黑砂與白砂對比研究

塔里木盆地志留系瀝青砂巖黑砂與白砂對比研究

塔里木盆地是一個典型的重疊盆地（賈成堅，1997；郭燕杰等，2000；唐良杰等，2000；彭暢等，2002）。它具有多油源層、多烴、多層成藏、多油氣層系和各種油氣藏的特點（謝啟來等，2004；唐良杰等，2004）。油氣藏的幾個階段調(diào)整和破壞，油氣藏的旋轉(zhuǎn)性（呂秀祥等，1996；唐良杰等，2000；彭雄等，2002b）。盆地內(nèi)志留系具有廣泛的瀝青砂巖分布,表明志留系早期聚集成藏的油氣曾經(jīng)遭受了嚴(yán)重的破壞。志留系瀝青砂巖的厚度分布具有不均勻性,從幾米到一百多米不等,巖心觀察過程當(dāng)中發(fā)現(xiàn),雖然瀝青砂巖段厚度較大,但并不是整段之內(nèi)全部含有瀝青,瀝青只是分布在物性較好的層段(如塔中37井、塔中23井、哈1井等),巖心剖面上呈現(xiàn)出“黑白砂相間”的現(xiàn)象,“黑砂”的部分為含瀝青層段,“白砂”的部分為不含瀝青層段(圖1a)。“白砂”中曾經(jīng)是否有油氣進(jìn)入對古油藏油氣破壞量計算、古油藏規(guī)模估算等將產(chǎn)生重大的影響。以前的解釋認(rèn)為,瀝青砂是早期的油氣藏后期被破壞,瀝青在物性差的砂巖條帶里殘留下來而形成的,巖心中的“白砂”部分早期是含有油的。在結(jié)合前人研究成果的基礎(chǔ)上,使用先進(jìn)的含油包裹體顆粒指數(shù)(GOI)方法和定量顆粒熒光(QGF)技術(shù)對瀝青砂巖段的“黑砂”和“白砂”進(jìn)行對比研究,以弄清在確定瀝青砂巖有效厚度時是否去掉“白砂”部分的厚度。1方法和結(jié)果1.1青在物性差的砂巖條帶里殘留了一個對塔中37井含瀝青條帶和相鄰不含瀝青條帶進(jìn)行了密集取樣分析,結(jié)果表明,含瀝青部分的“黑砂”物性好于不含瀝青的“白砂”部分(圖1b,表1)。這一結(jié)果說明,認(rèn)為瀝青砂是早期的油氣藏后期被破壞,瀝青在物性差的砂巖條帶里殘留下來而形成的解釋是不合理的。另外,對志留系瀝青砂巖段內(nèi)“黑砂”與“白砂”的巖石薄片進(jìn)行顯微鏡下巖石含油飽和度估測及普通巖石薄片鑒定,可以看到,不含瀝青部分的“白砂”中灰質(zhì)—基質(zhì)含量相對較高,有些呈基底式膠結(jié),次生加大少見,粒度較細(xì),分選較好,“白砂”中幾乎不含油或瀝青(圖2b);而“黑砂”中石英次生加大發(fā)育,多為再生式膠結(jié),灰質(zhì)偶見,并且瀝青分布在石英自生加大顆粒的剩余孔隙中,“黑砂”中含有較多的油或瀝青(圖2a)(劉洛夫等1)。這說明油氣充注時儲層中特別是“白砂”中已有一定的成巖作用,“白砂”在早期油氣成藏時,油氣根本沒有進(jìn)入或進(jìn)入的比較少。1.2儲集層goi指標(biāo)GOI(Grainswith/containingoilinclusions,Eadingtonetal.,1995)測定的是含有油包裹體的格架礦物顆粒占總礦物顆粒的百分比,即GOI(%)=包含含油包裹體的礦物顆粒數(shù)目×100/總礦物顆粒數(shù)目。Eadington等(1995)提出用GOI指標(biāo)來表征砂巖儲集層的含油飽和度,根據(jù)樣品的GOI值可以對儲集巖的含油性和油層性質(zhì)進(jìn)行評價,從而區(qū)分油層和水層(Eadingtonetal.,1995)?；诖罅恳阎吞锏膶嶋H資料,Eadington等(1996)認(rèn)為GOI<1.0%時,儲集層為水層或含油水層;GOI>5%為高含油飽和度,為油層。油層與水層GOI數(shù)據(jù)存在明顯的數(shù)量級差別(圖3)。如果“白砂”中曾經(jīng)有油氣進(jìn)入,那么當(dāng)初“黑砂”與“白砂”部分都屬于古油柱,它們的GOI數(shù)據(jù)不應(yīng)該存在明顯的差別。為此選取了志留系六口井的12對“黑砂”與“白砂”巖石樣品制片,并在熒光顯微鏡下對薄片的GOI數(shù)據(jù)進(jìn)行測定,測定結(jié)果見表2與圖4。由GOI測定數(shù)據(jù)得到“黑砂”的GOI值為2.67%~7.33%,平均4.83%;“白砂”的GOI值為0.20%~2.33%,平均為1.41%?？梢钥闯?“黑砂”巖石樣品的GOI值明顯高于“白砂”巖石樣品,這說明“白砂”早期僅有少量油氣進(jìn)入或沒有油氣進(jìn)入。1.3熒光光譜和qgf指數(shù)QGF技術(shù)(Quantitativegrainfluorescencetechnology)是使用短波長的紫外光對儲層巖石顆粒進(jìn)行照射激發(fā),測量巖石顆粒表面及巖石內(nèi)部包裹體中烴類流體發(fā)出的熒光強(qiáng)度來檢測古油柱的位置(Liuetal.,2001,2002,2003)。研究表明,古油層具有其特有的QGF光譜范圍,在光譜范圍375~475nm間出現(xiàn)譜峰,大多數(shù)水層樣品熒光光譜在這個范圍內(nèi)比較平緩;油層巖石樣品的熒光光譜與水層樣品相比,熒光的強(qiáng)度明顯增強(qiáng)(圖5)。QGF強(qiáng)度是通過計算且計算結(jié)果校正到300nm波長對應(yīng)的熒光強(qiáng)度后得到的參數(shù),這個參數(shù)反映的是375~475nm熒光光譜范圍內(nèi)平均熒光強(qiáng)度?，F(xiàn)今的油層和古油層內(nèi)QGF強(qiáng)度普遍大于4,由油層過渡到水層后,正常情況下QGF強(qiáng)度會突降至油層的幾倍,由此就可以根據(jù)熒光強(qiáng)度和QGF值在油藏剖面上急劇變化的位置來確定古油水界面的位置(Liuetal.,2001,2002)。由于含油與非含油儲層巖石的QGF指數(shù)有明顯的不同,如果“白砂”中曾經(jīng)有油氣進(jìn)入,那么當(dāng)初“黑砂”與“白砂”部分都屬于古油柱,它們的QGF指數(shù)不應(yīng)該存在明顯的差別。為此選取了志留系“黑砂”與“白砂”巖石樣品進(jìn)行QGF指數(shù)測定,測定結(jié)果如圖6所示。QGF指數(shù)測定結(jié)果顯示,“黑砂”的QGF指數(shù)為6~14,“白砂”的QGF指數(shù)為0~3。可以看出,“黑砂”巖石樣品的QGF指數(shù)明顯高于“白砂”巖石樣品,這也說明了“白砂”早期僅有少量油氣進(jìn)入或沒有油氣進(jìn)入。1.4巖心觀察密度巖心觀察過程中發(fā)現(xiàn),志留系瀝青砂中的稠油、軟瀝青和干瀝青很多時候是不容易區(qū)分的,巖心觀察尚且如此,未取心井段地質(zhì)錄井資料的誤差就更大了,所以說,塔里木盆地志留系瀝青砂的實際有效厚度并不是很大,據(jù)巖心觀察統(tǒng)計,“黑砂”厚度約占瀝青砂巖段厚度的60%。2非均質(zhì)輸導(dǎo)層運(yùn)移型儲集層的油氣包裹體油氣藏充注理論指出油氣藏中油氣首先進(jìn)入具有最低孔隙排替壓力的儲層,隨著更多石油運(yùn)移而來,油氣以一組向前推進(jìn)的石油波陣面的方式充注進(jìn)油藏。很多學(xué)者(Englandetal.,1987;Thomasetal.,1995;Hirschetal.,1995)通過研究認(rèn)為,儲層巖石中有機(jī)包裹體的形成與石油充注過程有關(guān)。原油在非均質(zhì)輸導(dǎo)層或儲集層運(yùn)移時,如果沒有阻隔層,地層毛細(xì)管壓力將使原油沿最大的孔隙喉道網(wǎng)運(yùn)移。在這種情況下,地層內(nèi)只有少量孔隙與原油接觸。實際資料表明,當(dāng)原油在非均質(zhì)輸導(dǎo)層運(yùn)移時,其含油飽和度很少超過1%~2%,只有少量礦物顆粒能截獲原油形成含油包裹體(圖7a);當(dāng)圈閉中原油持續(xù)注入,儲集層油柱升高、壓力增大時,原油能克服毛細(xì)管壓力進(jìn)入更小的孔隙喉道,使儲集層相應(yīng)的含油飽和度增高,可達(dá)40%~90%;在儲集層處于高含油飽和度且有穩(wěn)定油柱的情況下,大部分孔隙與原油接觸,這樣就會在大量的礦物中發(fā)育含油包裹體(圖7b)(Hirschetal.,1995;Oxtobyetal.,1995)。對于志留系這種孔隙介質(zhì)類型較單一的儲層而言,物性好的儲層一般排替壓力較低,因而油氣首先進(jìn)入到這些儲層并開始聚集,形成一定飽和度的油藏,這一過程中形成的油包裹體也逐漸增多;但是由于志留系油氣成藏后不久即遭受破壞,油氣還未來得及進(jìn)入或很少進(jìn)入那些相鄰的物性差的儲層,相應(yīng)地,這些儲層中沒有形成油包裹體或形成的數(shù)量很少,又由于油氣藏遭受破壞速度高于油氣運(yùn)聚速度,因而形成今天這種物性好的“黑砂”中殘留瀝青,包裹體GOI數(shù)據(jù)和QGF指數(shù)較高,而物性差的“白砂”卻“干干凈凈”,包裹體GOI數(shù)據(jù)和QGF指數(shù)較低的現(xiàn)象。當(dāng)然,由于志留系古油藏埋藏較淺、成巖作用弱,總的來說,油包裹體的數(shù)量較少,包裹體GOI數(shù)據(jù)總體也比較低。3對比瀝青砂巖段的厚度(1)塔里木盆地志留系瀝青砂巖段內(nèi)“黑砂”巖石物性明顯好于“白砂”巖石的物性。(2)由GOI測定數(shù)據(jù)得到,“黑砂”的GOI值平均為4.83%,“白砂”的GOI值平均為1.41%,“黑砂”巖石樣品的GOI值明顯高于“白砂”巖石樣品。(3)QGF指數(shù)測定結(jié)果顯示,“黑砂”的QGF指數(shù)為6~1