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渤海海域蓬莱油田低阻油层成因模式研究

文档作者：林国松I,康凯I,郭富欣2,刘彦成1 王永慧1 文档来源： 1.中海石油(中国)有限公司天津分公司 2.中海油研究总院，		点击数：	更新时间： 2025年09月20日
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«2641第3期
2019年6月
谢衬知免藏Vol.26 No.3
Jun.2019
DOI：lO. 3969/j. issn. 1006-6535. 2019. 03. 012
渤海海域蓬莱油田低阻油层成因模式研究
林国松I,康凯I,郭富欣2,刘彦成J王永慧I
(1.中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津300452；
2.中海油研究总院，北京100028)
摘要：为探究蓬莱油田低阻油层微观成因机理及其宏观地质成因模式，运用微观与宏观相
结合的研究方法，利用实验数据，分别对油田各主力小层的粒度、泥质含量、蒙脱石含量、束缚
水饱和度、阳离子交换能力、古气候、古物源进行了研究，并进一步做耦合对比分析。研究结果
表明低阻油层为高束缚水-黏土附加导电复合成因低阻油层，是受母岩岩性、搬运距离以
及古气候共同控制形成的该研究对渤东地区低阻油层的勘探部署具有很强的指导意义〉
关键词:古物源；古气候；低阻油层；蒙脱石；中酸性火山岩；蓬莱油田
中图分类号:TE122.2 文献标识码：A 文章编号：1006-6535(2019)03-0068-06
Low-Resistivity Reservoir Genesis Patterns of Pengiai Oil行eld in Bohai Sea
Lin Guosong1 , Kang Kai1 , Guo Fuxin2 , Liu Yancheng1 , Wang Yonghui1
(1. CNOOC ( China) Tianjin Branch, Tianjin 300452, China;
2. CNOOC Research Institute, Beijing 100028, China)
Abstract: Microscopic and macroscopic means were (•ombined to explore the micro-genesis mechanism and macrogenesis
patterns. Laboratory test data was used to respectively study the reservoir particle size, shale content, montmorillonite
content, bound water saturation, cation exchange capacity, paleoclimate and paleo-provenance of each
major layer. In addition, the coupling comparison analysis was also provided. Research indicates that the Z62 lowresistance
reservoir is considered as a composite genesis of high bound water saturation and additional conduction of
clay, which is jointly controlled by the parent rock lithology, handling distance and paleoclimate. This research
could provide certain guidance for the exploration and deployment of low-resistivity reservoirs in the eastern Bohai.
Key words: paleo—provenance; paleoclimate; low—resistivity oil reservoir; montmorill«)nite; medium-acid volcanic;
Pengiai Oilfield
0引言
近年来，随着石油勘探开发技术的不断进步,
低阻油层在新区勘探以及老区复查增储中有了越
来越多的新发现。作为一种非常规资源，因其潜力
巨大,已引起了广泛关注。低阻油层微观成因机理
多样，每一种类型的低阻油层都有其独特的地质成
因模式['-2]0目前，国内外对低阻油层的相关研究
更偏重于微观成因机理以及测井识别方面3⑷，对
控制低阻油层形成的宏观地质成因模式研究相对
较少。而宏观地质成因模式对指导寻找低阻油层
有利区带具有非常重要的意义。因此，以渤海地区
蓬莱油田F低阻油层为例，以微观成因机理研究
为基础，宏观地质控制因素耦合，总结了宏观成因
模式，该模式在蓬莱油田新区块低阻油层的发现以
及老区低阻油层摸排中均发挥了重要的作用。
1研究区概况
蓬莱油田位于渤南地区低凸起东部，是新近系
陆相多套河流相砂岩油藏，主要含油层段为馆陶组
与明下段，自下而上共分为12个油层组。其中，馆
陶组早中期(人2—人油层组)主控物源为胶辽隆
收稿日期:20181121 ；改回日期:20190219
基金项目：国家科技重大专项“渤海油田加密调整及提高采收率油藏工程技术示范-(2016ZX05058001)
作者简介:林国松( 1986-),男，工程师,2011年毕业于中国石油大学(华东)资源勘査工程专业,2014年毕业于该校地质工程专业，获硕士学位，现主要从
事沉积及储层预测研究。
第3期林国松等:渤海海域蓬莱油田低阻油层成因模式研究69
起，沉积体系为近源辫状河沉积；馆陶组中晚期
仏一人油层组）至明下段时期（ST油层组）主
控物源转变为辽东隆起，沉积体系为远源曲流河沉
积。物源转换时期为<6油层组早期［切。〈油层组
内发育3个小层，其中162小层厚度大、储量规模
大,为主力小层。162平均电阻率约为6 O • m,电
阻率指数为1.7,为低阻油层。
2材低阻油层微观成因机理分析
形成低阻油层的控制因素有很多，如储层粒
度、构造幅度、成岩作用、黏土矿物等。单一因素或
多因素复合影响可形成不同类型的低阻油层。
2.1储层特征对低阻油层的影响
蓬莱油田为河流相沉积,砂体的粒度受沉积微
相的影响较大。总体上，薄层砂体指示泛滥平原、
溢岸沉积或河道边缘沉积等微相,粒度较细；厚层
砂体指示心滩、边滩、河道滞留沉积等微相,粒度较
粗。因此，为了增强可对比性，选取砂体厚度较大
的主力小层的粒度进行对比。统计激光粒度实验
数据，对比各主力小层的粒度，平均粒度为0. 26
mm,最大值为0. 43 mm,l62小层粒度较细，仅为
0. 14 mm,低于平均值。统计X衍射实验数据，将
各油层组储层的泥质含量进行对比。各油层组储
层的泥质含量差别较小，平均含量为6. 0%,最小
值为5.0%人油层组泥质含量最高，为8.5%。结
果显示,<6油层组储层泥质含量为&amp;amp; 5%,明显高于
其他油层组（图1）。
由于储层粒度细、泥质含量较高，导致储层中
束缚水含量升高,进而导致储层电阻率降低。利用
实验结果显示，各主力小层平均束缚水饱和度为 由于储层粒度细、泥质含量高，肾小层具有较高的
16. 90%,F小层束缚水饱和度最低，为9. 50%,以 束缚水饱和度，是其形成低阻油层的重要原因之一。
和度对比
小层/3° 1/ 15° 於 F F /88 194 /io2
束缚水
饱和度/%
9. 50 10. 50 16. 80 11.00 21.50 10. 10 30. 10 21.70 19.60 21.60 20. 80 10.00
2.2黏土矿物对低阻油层的影响
黏土矿物对低阻油层的影响主要体现在以下
2个方面:①黏土矿物自身具有阳离子交换能力,
会增强储层的导电性，其中，蒙脱石的阳离子交换
能力最强;②蒙脱石、伊利石、伊蒙混层等会在矿物
颗粒表面形成薄膜状、丝片状、搭桥状结构，增强储
层的导电性（图2）。
c丝片状，P6-5井，1315m d搭桥状，P5井，1335m
70 特种油电藏 第26卷
大，平均含量为1-26%,最低为0.54%。其中，馆
陶组各油层组蒙脱石平均含量为1.47%,明化镇
组平均含量为0.69%。馆陶组各油层组蒙脱石含
量有2个峰值，分别为I打§油层组，其中16油层组
含量最高，为3.32%（图1）。同时,〈油层组储层
中的黏土矿物含量最高，增强了黏土矿物的附加导
电能力。
通过阳离子交换实验对储层的阳离子交换能
力进行了测试。实验结果可知，各主力小层平均阳
离子交换量为0. 07 mmol/g,Z5°小层交换量最低,
为0.04 mmol/g ,162小层的阳离子交换量最高，为
0. 12 mmol/g（表2）。阳离子交换量越高，则代表
图2於小层黏土矿物特征
通过对X衍射实验数据进行统计，将各油层
组储层的黏土矿物含量、蒙脱石含量进行对比。对
比结果显示，各油层组储层中的蒙脱石含量差别较
了阳离子交换能力越强。因此，由于蒙脱石含量
高小层的阳离子交换能力最强，是导致其形成
低阻油层的另一重要原因。
综上研究可知，储层粒度细、泥质含量高,导致
表2各小层阳离子交换能力对比
小层J If
阳离子交换量/
（mmol • g ）
0.04 0. 12 0.04 0. 05 0. 05 0. 09 0. 10 0.07 0. 05
束缚水形成导电网络，增强导电性;黏土矿物含量
高、蒙脱石含量高导致储层具有较强的附加导电能
力。因此人$低阻油层属于高束缚水-黏土附加导
电复合成因低阻油层。
3古气候、古物源特征及其耦合对低阻储
层的控制
3.1古气候、古物源特征
抱粉及藻类等古生物分析化验数据对古气候
具有重要的指示作用。抱粉中的喜热分子指示了
炎热气候，喜热分子越多,气候越炎热;相反，松科
抱粉属于喜凉分子,松科抱粉含量越多，气候越寒
冷。湖相藻类与滨岸沼泽类共同指示了古水体环
境，间接指示了古气候的湿润程度：当滨岸沼泽类
明显多于湖相藻类,指示了水体较浅，为干旱气候
条件下的滨岸沼泽沉积环境；当湖相藻类大量发
育，则指示了水体相对较深,为潮湿气候条件下湖
相沉积环境。
通过对P1井的抱粉、藻类等古生物化石资料
进行研究，恢复了馆陶组以及明化镇组时期古气
候。结果显示,馆陶组早中期气候整体相对干冷,
7 油层组是干冷气候的2个极点，其中16油层
组为最干冷时期,与井壁取心资料认识一致。人油
层组之后，温度以及湿度迅速提升，至明下段时期，
温湿气候达到了新近系的极点。明下段晚期，气候
又迅速向干冷气候转变（图1）。
该文利用三维地震、岩石薄片、重矿物等资料,
综合运用古地貌分析法、母岩示踪法、ZTR指数法
对蓬莱油田馆陶组的主控物源方向进行分析;运用
岩屑类型演化法、岩石结构成熟度演化法、地震属
性分析法对物源的演化规律进行分析,进而分析了
主控物源的演化对沉积体系的影响。馆陶组至明
化镇组时期，蓬莱油田的主控物源方向也发生转
变。研究认为,馆陶组早期至£油层组沉积时期，
蓬莱油田的主控物源为东部胶辽隆起，其母岩岩性
以变质石英岩为主，沉积体系为近源辫状河沉积。
〈油层组沉积时期，油田的物源发生转变，由胶辽
隆起演变为辽东隆起，母岩岩性变为以中酸性喷岀
岩、花岗岩为主，沉积类型由近源的辫状河演变为
远源的曲流河。人油层组至明化镇组时期，主控物
源均为辽东隆起，沉积类型为远源的曲流河沉
积叫
第3期林国松等:渤海海域蓬莱油田低阻油层成因模式研究71
3.2古气候、古物源耦合对水动力的影响
古气候与古物源耦合共同控制了古水动力条
件。古气候的湿度可以反映出降水量以及河流规
模的大小，进一步影响了水动力的强弱。古物源的
远近对水动力也有较大的影响：近源沉积时，地势
较陡，搬运通道坡降较大，搬运距离近，水动力强；
远源沉积时,地势平缓，搬运通道坡降较小,搬运距
离远，水动力弱。
选取3个典型油层组——分别代表了
近物源-干冷气候、远物源-干冷气候、远物源-湿
热气候的物源-气候条件，分析古气候与古物源耦
合对水动力的影响。
<9油层组沉积时期,气候相对干冷，降水量少,
物源为近源。由于受干冷的古气候的影响，该时期
水动力相对较弱，沉积碎屑物卸载速度较快，分选
差。因此油层组储层粒度较细，泥质含量高，泥
质含量仅次于人油层组（图1）。<6油层组沉积时
期,气候最为干冷，同时该时期的古物源由近源转
变为远源，河流规模较小,弱水动力条件，导致脅
小层粒度细,泥质含量最高（图1）。人油层组沉积
时期，气候湿热，雨水充沛，物源为远物源,河流规
模大,水动力较强。此时,河流曲流化特征增强,搬
运距离增大，与lb油层组相比，其储层粒度较细,
泥质含量较低（图1）。
3.3古气候、古物源耦合对蒙脱石生成的影响
控制黏土矿物形成的因素有很多，其中最重要
的是古气候，其次是母岩岩性。在干冷的气候条件
下，风化作用相对较弱，有利于蒙脱石Na*、Ca"的
保存，进而有利于蒙脱石、伊蒙混层类黏土矿物的
形成和保存。另外，大量研究表明，中酸性火山物
质很容易风化成蒙脱石［16-271o
通过对比古气候曲线与各油层组储层蒙脱石
含量发现，二者之间具有较好的相关性。与其他油
层组储层蒙脱石含量相比，古气候最干冷的Z
油层组，蒙脱石含量达到2个峰值。虽然I" 油
层组气候相近，但由于物源区母岩岩性的转变,4
油层组蒙脱石含量较高。人油层组沉积时期，物源
为胶辽隆起，母岩岩性为变质石英岩（图3a、b）。
而〈油层组沉积时期，物源转变为辽东隆起，母岩
岩性也转变为中酸性喷出岩、花岗岩（图3c）。就
母岩岩性而言油层组比油层组更容易形成
蒙脱石。因此,在古气候与古物源的耦合作用下，
a变质石英岩岩屑，1474m,单偏光 b变质石英岩岩屑，1474m,正交光 c中酸性火山岩岩隔，1305m,正交光
图3
16油层组最有利于形成蒙脱石。
3.4低阻油层成因模式
於小层是蓬莱油田15个主力小层中唯一的
低阻油层，其特殊性以及唯一性是古物源演化与古
气候演化耦合作用的结果（图4） o
干冷的古气候为以小层提供了较弱的水动力
条件，同时，风化淋虑作用减弱,为蒙脱石的形成与
保存提供了有利的条件;4油层组时期物源的转化
增加了碎屑物质的搬运距离，同时发生改变的还有
P3井薄片岩屑
母岩岩性。干冷气候的弱水动力与搬运距离的增
大耦合，进一步减弱了水动力，致使沉积物粒度细、
泥质含量高，最终导致储层中具有较高含量的束缚
水;干冷气候的弱风化淋虑作用与中酸性火山岩的
图4 F低阻油层地质成因模式
,-----------, H水动力弱k
1干冷气候卜T泥质含凍髙- 高束缚水-
TF用儆羽厂'
4低阻油层|
1物源转换卜
卩搬运距离增人严
”善龄-.黏土附加
岩岩性有利A
72 扌寺种迪臺藏
母岩岩性耦合，为蒙脱石的形成与保存提供了绝佳
的条件，导致以储层中具有高含量的蒙脱石，最终
导致储层具有很强的黏土附加导电能力，降低了电
阻率。高束缚水、强黏土附加导电耦合，共同控制
形成了 162小层的低阻特征。
纵观蓬莱油田馆陶组至明下段各时期的物源、
气候特征小层的母岩岩性、搬运距离、干冷气
候恰到好处的耦合，成就了这个唯一适合低阻油层
形成的特殊环境，这也是纵向15个主力小层中唯
有162小层具有低阻特征的原因。
4实例应用
2017年底，在蓬莱油田某新区块新钻2 口开
发井——PF8、PF23井。2 口井k小层储层底部
电阻率均较低。由于没有中子密度测井数据，仅依
靠GR以及电阻率曲线进行测井解释,最初将162
小层底部砂体解释为水层。而按照低阻油层地质
成因模式，认为低阻油层的主控因素为古气候
与古物源，二者在全油田是统一的，且这2个储层
的电阻率为6~7 (1 • m,与其他区块的低阻油层电
阻率基本一致，因此，将这个砂体判断为低阻油层。
为验证该认识的可靠性，对这2 口井进行了 C/O
测井,测试结果显示该砂体C/O较高，为油层，不
含水。验证了该低阻储层为油层。
在馆陶组早期，辽东隆起物源区已经控制了蓬
莱油田上游区域的沉积，因此，该区域已经具备了
远物源以及母岩岩性为中酸性火山岩的条件。参
考以低阻油层的成因模式，在馆陶组,2个干冷气
候极值期(A仏油层组时期)，在该区域具有较大
的形成低阻油层的潜力。该研究方法，对于指导蓬
莱油田东北方向渤东凹陷，寻找馆陶组低阻油层具
有重要的指导意义。
5结论
(1) 储层粒度细、泥质含量高增大了储层束缚
水饱和度，蒙脱石含量高增强了储层的阳离子交换
能力,二者共同影响形成了以油层低电阻率特征。
因此，蓬莱油田162低阻油层属于黏土附加导电-
高束缚水髙束缚水-黏土附加导电复合成因低阻
油层。
(2) 162低阻油层是古气候、古物源2个主控
因素耦合作用的结果，其储层特殊性以及唯一性表
明必须在2个主控因素同时有利的情况下才能形
成低阻油层，缺一不可。
(3) 影响蒙脱石发育的主要因素为气候与母
岩岩性。对比＜5油层组与b油层组蒙脱石含量，
认为气候是控制蒙脱石生成的最重要的因素，母岩
岩性次之。
(4) 根据Q低阻油层宏观地质成因模式，认
为在馆陶组油层组时期，渤东地区具有较大
的形成低阻油层的潜力。
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