遼河油田邊頂水超稠油成因分析

遼河油田邊頂水超稠油成因分析

油層平面超濃油層是根據(jù)油層關系和油層性質分類的油層類型。這是油藏的一種特殊類型，周圍和頂部都被水包圍，底部是油。所有油藏的形狀都是饅頭狀的。近年來,該類油藏在我國稠油油藏的研究中越來越多地被發(fā)現(xiàn),如遼河油田D84塊、D239塊館陶組邊頂水超稠油油藏等日益受到人們的重視。但是目前國內并沒有對該類油藏開展系統(tǒng)研究,筆者旨在研究邊頂水超稠油油藏的特征,并對其成因進行探討,為今后該類油藏的開發(fā)提供有利的地質基礎。1油藏功能1.1館陶組沉積時期及構造活動遼河油田邊頂水超稠油油藏地層平緩,構造簡單。D84塊與D239塊均位于遼河盆地西斜坡帶構造高部,盡管該區(qū)古近系斷裂較多,但在新近系地層沉積時基本不活動,到館陶組沉積時期構造活動微弱,從目前已有資料來看,該區(qū)館陶組未發(fā)現(xiàn)斷層。D84塊與D239塊館陶組底面呈向南東傾斜的單斜構造,地層傾角為2°~3°,地層厚度為150~210m,與下伏的沙河街組地層呈角度不整合接觸。1.2礫不等粒砂巖儲層遼河油田邊頂水超稠油油藏儲層巖性主要為粗碎屑的中砂巖、粗砂巖及含礫不等粒砂巖。D84塊、D239塊儲層粒度中值一般為0.3~0.7mm;分選系數(shù)1.28~1.79,為中等—差類型;礫屑顆粒磨圓度多為次棱—次圓狀(圖1a),砂屑以中砂為主,少量為粗砂和細砂。1.2.1油藏覆蓋物D84塊、D239塊館陶組儲層埋藏深度為500~750m,油層埋深為530~680m,油藏埋藏較淺。儲層結構疏松,壓實作用和膠結作用均不明顯(圖1b),粒間原生孔隙保存良好,碎屑礦物無溶蝕和重結晶現(xiàn)象,黏土礦物組合為伊利石+高嶺石+綠泥石+蒙皂石組合,蒙皂石基本上還未向伊/蒙混層礦物轉化,尚處于早成巖作用階段A期。1.2.2生活質量含量通過對D84塊館陶油層冷凍取心井127塊樣品的分析得出,平均孔隙度為36.3%,平均滲透率為5539mD,平均泥質含量為5.9%;對D239塊館陶油層63塊巖心分析得出:平均孔隙度為35.4%,平均滲透率為6073mD,均屬于特高孔、特高滲儲層。1.2.3平均喉道寬度及孔喉半徑D84塊館陶油層平均孔隙半徑為107.5μm,平均喉道寬為35.7μm,平均孔喉半徑為25.4μm,均質系數(shù)為0.2,屬于大孔中喉,孔隙結構好。1.2.4儲層的異質性較弱根據(jù)D84塊、D239塊儲層非均質性參數(shù)統(tǒng)計分析(表1),綜合評價該區(qū)邊頂水超稠油油藏呈弱—中弱非均質性。1.3溫度對黏度與溫度的敏感性遼河油田邊頂水超稠油油藏原油屬于超稠油,原油物性具有“一大、三高、一低”的特點,即地面脫氣原油密度大,黏度高、凝固點高、膠質+瀝青質含量高,含蠟低(表2)。雖然原油黏度很大,但其對溫度的敏感性特別強。通過黏度與溫度的敏感性實驗可以看出(圖2),當溫度升至60℃時,黏度降至12000mPa·s;當溫度升至100℃時,黏度降到1500mPa·s以下。因此,遼河油田邊頂水超稠油油藏適合熱力開采。1.4巖性控制遼河油田邊頂水超稠油油藏油水關系復雜,無統(tǒng)一的油水界面。平面上,該類油藏受巖性控制,形態(tài)為不規(guī)則的圓形和橢圓形,油層由中部向四周減薄,并直接與邊水接觸(圖3);縱向上,油層頂面埋深淺,油層和頂水之間沒有純泥巖隔層,二者直接接觸,而且在館陶油層的少數(shù)井組發(fā)育底水,因此,整個油層在空間上呈饅頭狀(圖4)。2原油稠變的主要因素遼河油田超稠油油藏形成于盆地的后期,在構造抬升背景下通過生物降解、地層水洗和氧化等作用,致使原油正構烷烴消耗殆盡,而支鏈烷烴和含O,N,S等的環(huán)狀烴類大規(guī)模富集,其中生物降解作用是致使原油稠變最重要的因素。2.1抗菌劑和微生物D84塊、D239塊邊頂水超稠油油藏油源來自下伏的沙四段和沙三段,油源埋藏深,原油運移至館陶組時組分已發(fā)生明顯改變。當近地表補給水中富含氧、溫度低于65℃、原油中無H2S時,喜氧細菌開始代謝分解原油,使原油中的烴類(尤其是正構烷烴)損失,抗生物降解能力強的膠質瀝青含量增加,并使原油的比重增加,黏度升高。通過分析圖5得出,D84塊、D239塊邊頂水超稠油油藏原油中的正構烷烴已全部消失,老鮫烷、植烷已消失,規(guī)則甾烷大部分已消失,殘留部分以重排甾烷為主,五環(huán)三萜烷-25-降藿烷尚存,表明原油遭受了嚴重的生物降解。2.2儲層水壓力下降遼河盆地西斜坡帶地層東傾,供水源頭一般為西部凸起帶的地層出露區(qū),地層水總體上由西向東順層流動,因此水壓力阻礙了工區(qū)原油順層向上(向西)運移,同時使頂部原油在地層水流動過程中發(fā)生水洗作用,致使原油黏度進一步增大,凝固點進一步下降。這種高密度、高黏度的超稠油在500~650m的淺層范圍內自我粘結、封閉,形成油藏的頂部封隔層。2.3近地表原油運移作用遼河盆地內源的氧化劑非常有限,而外源的氧化劑主要是隨大氣降水下滲所攜帶的微量氧氣。由于受構造作用影響,地層抬升剝蝕,氧化劑隨著近地表的補給水下滲到油藏中,使近地表原油遭受氧化,進一步增大了原油的密度和黏度,并在油水接觸面形成一層較致密的“瀝青殼”,阻止地層水下滲,封堵油藏?？傊?在原油運移過程中,生物降解作用、水洗作用及氧化作用促使原油黏度增大、密度升高。當原油密度與地層水密度相差很小甚至大于地層水密度時,加之構造幅度較緩,浮力對原油產生的運移動力極小,致使無法克服巖層孔隙的毛管壓力,而氧化作用形成的“瀝青殼”更是阻止了地層水的下滲,從而形成自我封閉的油藏,由此形成了邊頂水超稠油油藏。3邊頂水超稠油藏原油物理模型(1)遼河油田邊頂水超稠油油藏儲層巖性以粗碎屑的中砂巖、粗砂巖及含礫不等粒砂巖為主,儲層埋藏淺,成巖作用弱,儲層物性好,非均質性較弱,為特高孔、特高滲儲層。(2)遼河油田邊頂水超稠油油藏原油物性具有“一大、三高、一低”的特點