低滲透致密砂巖薄互層油氣微觀運(yùn)聚充注充注機(jī)理研究

低滲透致密砂巖薄互層油氣微觀運(yùn)聚充注充注機(jī)理研究

固層巖石和含碳巖的烴類水體的包裹體，以及含鹽巖和含礦巖的間隙和裂縫中的游離烴，富含油氣運(yùn)輸通道、成藏時(shí)間和成藏時(shí)期的豐富信息。因此，油氣勘探一直受到關(guān)注。儲(chǔ)層中包裹體的形成及其大小,取決于巖性、油氣充注能量、油氣充注豐度等諸多因素。包裹體分布密度小、數(shù)量少、尺寸小等原因,給包裹體豐度以及包裹體均一溫度等研究帶來了許多不確定性。特別是低滲透致密砂巖儲(chǔ)層中的包裹體,由于含油層段密級(jí)間隔,給低滲透致密砂巖中油氣成藏的精細(xì)刻畫帶來了不便。筆者利用澳大利聯(lián)邦科學(xué)工業(yè)研究院石油資源部開發(fā)的定量顆粒熒光(QuantitativeGrainFluorescenceandQGFonExtract,以下簡(jiǎn)稱QGF/QGF-E)技術(shù),對(duì)鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組低滲透致密砂巖薄互層中的包裹體進(jìn)行熒光掃描,進(jìn)而對(duì)低滲透致密砂巖的成藏機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)分析,取得了較好的應(yīng)用效果。以下以鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)中生界長(zhǎng)4+5油層組為例,詳細(xì)闡述定量顆粒熒光技術(shù)分析的原理和成果。1定量顆粒熒光指數(shù)qgf-1QGF/QGF-E技術(shù)是采用顯微巖石學(xué)熒光掃描定量分析的方法,確定儲(chǔ)集層中油包裹體和殘留烴的豐度,進(jìn)而研究?jī)?chǔ)層的油氣充注歷史、強(qiáng)度和古含油氣飽和度的技術(shù)。對(duì)定量顆粒熒光技術(shù)的刻畫,一般采用定量QGF-Index(顆粒熒光指數(shù))、Δλ、λmax和QGF-E(顆粒抽提物熒光指數(shù))強(qiáng)度等幾個(gè)參數(shù)。1)QGF-Index=Imax/I300nm,指在254nm波長(zhǎng)的紫外線激發(fā)下,300~600nm波長(zhǎng)的發(fā)射光最大強(qiáng)度與300nm波長(zhǎng)的發(fā)射光強(qiáng)度的比值(Imax、I300nm分別對(duì)應(yīng)在254nm波長(zhǎng)的紫外線激發(fā)下,300~600nm波長(zhǎng)的發(fā)射光最大強(qiáng)度和300nm波長(zhǎng)的發(fā)射光強(qiáng)度)。2)Δλ=λ2(Imax/2)-λ1(Imax/2),指最大光譜強(qiáng)度一半所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)波長(zhǎng)的差值(圖1),其中λ2>λmax>λ1(λ代表波長(zhǎng);Δλ代表波長(zhǎng)差值)。3)λmax是指最大熒光強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的發(fā)射光波長(zhǎng)(圖1)。4)QGF-E強(qiáng)度是指碎屑巖中抽提出來的烴類物質(zhì),在254nm波長(zhǎng)的紫外線激發(fā)下300~600nm波長(zhǎng)的發(fā)射光光譜的平均強(qiáng)度值。定量顆粒熒光技術(shù)對(duì)古含油飽和度具有較好的靈敏度。原油在發(fā)射光400~600nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有很高的定量顆粒熒光指數(shù)值。從澳大利亞西北生物礁油層樣品中的定量顆粒熒光指數(shù)看,范圍從幾到幾百,但一般都在4以上?，F(xiàn)代海灘砂水層樣品中的定量顆粒熒光指數(shù)很少超過6,光譜比較平坦。澳大利亞科學(xué)與工業(yè)研究院石油資源部的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)表明,油氣運(yùn)移通道中的顆粒熒光指數(shù)應(yīng)該比(古)油層中顆粒熒光指數(shù)范圍中的最低值還低。利用定量顆粒熒光技術(shù)對(duì)單井的分析,主要是采用QGF-Index和QGF-E強(qiáng)度兩個(gè)參數(shù),因?yàn)椴煌蜌獠氐牡刭|(zhì)情況(如油藏的年代、油藏的潤(rùn)濕性、儲(chǔ)層礦物的成分、油氣的成分、油藏受破壞以后所經(jīng)歷的時(shí)間等)不同,所以并沒有一個(gè)統(tǒng)一的QGF-Index和QGF-E強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。但一般來說,油層/古油層的QGF-Index值大于4,波長(zhǎng)范圍在100~200nm之間;從古油水界面往上QGF-Index值明顯增高;QGF光譜也因?yàn)榫哂杏桶w,所以波長(zhǎng)在375~475nm之間出現(xiàn)明顯的寬闊高峰,并且是不對(duì)稱的,向短波方向偏斜。而水層的QGF光譜一般比較平坦,經(jīng)常在350nm或400nm的地方出現(xiàn)小尖峰,反映了石英和長(zhǎng)石的固有熒光特征。2法定約束對(duì)比鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)鐵邊城附近元214井、元147井和元217井長(zhǎng)4+5油層組QGF/QGF-E與含油氣性的關(guān)系復(fù)雜,且砂層的QGF-Index值和QGF-E值普遍偏低。從剖面上看,3口井測(cè)井解釋的油層、含水油層、油水同層的多數(shù)砂層,QGF-E值大于200pc,QGF-Index值大于6。測(cè)井解釋為干層的砂層,QGF-Index值一般小于6。該特征在元214井表現(xiàn)較明顯,元214井2048~2050m段測(cè)井解釋為含水油層,QGF-E值為200pc,QGF-Index值為6~9;元214井2065~2068m段測(cè)井解釋為含水油層,QGF-E值平均為250pc,QGF-Index值為6~10(圖2)。除此以外,某些被測(cè)井解釋為含水油層或油水層的砂層,QGF-E值大于200pc,但QGF-Index值小于6,例如,元147井2033~2035m段測(cè)井解釋為含水油層,QGF-E值為398pc,但QGF-Index值為5;元147井2049~2053m段測(cè)井解釋為油層,QGF-E值平均為400pc,但QGF-Index值為2.5~5(圖3)。通過對(duì)3口井長(zhǎng)4+5油層組密集取樣分析發(fā)現(xiàn),干層中的QGF-Index值往往比油層和含水油層的低一點(diǎn),多數(shù)在6附近,這種情況是在油氣第一次充注時(shí)干層與含油層物性差異引起的。例如,元214井2053.5m處即為一個(gè)古油水界面,該深度之上的砂層QGF-E值卻還不到200pc,被解釋為干層;但2053.5m之上的干層中QGF-Index值并不算低,達(dá)到6.2,顯示該干層在地質(zhì)歷史時(shí)期曾經(jīng)有過石油充注,干層的底界就是一個(gè)典型的古油水界面。分析認(rèn)為,姬塬地區(qū)延長(zhǎng)組油藏的所謂“油水界面”并非油水在重力作用下分異的結(jié)果,而是油氣在低滲透致密砂巖中充注直接形成的,這一點(diǎn)與常規(guī)油藏是有根本區(qū)別。3油氣儲(chǔ)層精細(xì)分析對(duì)鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)4+5油層組近100個(gè)巖屑樣品進(jìn)行QGF/QGF-E值試驗(yàn)分析,根據(jù)不同深度巖屑QGF-Index值、QGF-E值相對(duì)強(qiáng)度的匹配關(guān)系,識(shí)別出4種QGF-Index值/QGF-E值配置關(guān)系:①Q(mào)GF-Index值高、QGF-E值也高的雙高型;②QGF-Index值高、QGF-E值低的前高后低型;③QGF-Index值低、QGF-E值高的前低后高型;④QGF-Index值低、QGF-E值也低的雙低型。1)雙高型(排烴高峰期充分充注型)的特點(diǎn)是QGF-Index值較高,一般大于6;QGF-E值也較高,一般大于200pc。顯示油氣為大量運(yùn)聚的成藏高峰期充注,并且充注充分,后期沒有破壞,多數(shù)為含油級(jí)別比較高的厚砂層(表1)。例如,元214井長(zhǎng)4+5油層組2063~2068m段含水油層,QGF-Index值較高,達(dá)到10,QGF-E值也較高,達(dá)到280pc,顯示出較好的含油氣性(圖2)。2)前高后低型(排烴高峰期欠充注型)的特點(diǎn)是QGF-Index值較高,大于6;但QGF-E值較低,小于200pc。這樣的層多數(shù)為干層或者砂泥巖薄互層中的小砂層(表1)。例如,元214井2045~2048m段為砂泥巖薄互層,中間的小砂層QGF-Index值高達(dá)10.5,而QGF-E值平均還不到200pc;元217井1922~1925m段解釋為干層,但是QGF-Index值卻高達(dá)8,QGF-E值只有110pc(圖4)。這一類型的儲(chǔ)層一般處于石油充注通道的外邊緣或末梢,或砂層較薄、致密、毛細(xì)管阻力大,油氣難以大量注入,僅有很少石油充注到儲(chǔ)層中,砂層遠(yuǎn)達(dá)不到形成油藏的豐度,因此在此后的成巖過程中也形成了較多的烴類包裹體,但由于孔隙中的游離烴類很少,QGF-E值偏低。3)前低后高型(排烴高峰期后充注型)的特點(diǎn)是QGF-Index值較低,一般低于5;QGF-E值較高,一般大于200pc。該類儲(chǔ)層可能是在最新的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過程中才有石油充注,因此還未來得及形成烴類包裹體(表1)。例如,元214井2037~2039m段,QGF-Index值平均不到6,顯示成藏初期沒有被油氣充注(圖2),但與現(xiàn)今含油氣性相關(guān)的QGF-E值卻平均高達(dá)300pc;元214井2077~2080m段,QGF-Index值均較小,一般都在4以下,最小的還不到1,但是QGF-E值多數(shù)在300pc左右;最為典型的是元147井2045~2047m段,QGF-Index值為3,QGF-E值為588pc(圖3)。4)雙低型(未充注型)的特點(diǎn)是QGF-Index值較低,一般低于5;QGF-E值較低,一般低于200pc。具有這類配置的儲(chǔ)集層可能從來未得到石油充注,屬干層或水層(表1)。4低滲透致密砂巖油氣成藏充注類型1)利用定量顆粒熒光技術(shù)能夠較好地識(shí)別出古油水界面及單井剖面中的油水分布關(guān)系,確定現(xiàn)在的干層或砂泥巖薄互層在地質(zhì)歷史時(shí)期中是