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第 3 4卷第 3期 天然气此 0 I LG A S G E 0 L O G Y 2 0 1 3年 6月 文章编号 0 2 5 3 9 9 8 5 2 0 1 3 0 3 0 2 8 80 6 d o i 1 0 ． 1 1 7 4 3 ／ o g g 2 0 1 3 0 3 0 2 低渗透 致密砂岩储 层 中石油微观赋存状态 与油源关 系 以鄂尔多斯盆地三叠系延长组为例 牛 小兵 ， 冯胜 斌 ， 刘 飞 ， 王 成玉 ， 郑 庆华 ， 杨 孝 。 ， 尤 源 1 ． 中国石油 长庆油田分公司 勘探开发研究院， 陕西 西安 7 1 0 0 1 8 ； 2 ． 低渗透油气田勘探开发 国家工程实验室， 陕西 西安 7 1 0 0 1 8 ； 3 ．中国石油 长庆油田分公司 油藏评价处 ， 陕西 西安 7 1 0 0 1 8 摘要 明确低渗透储层孔隙分布及不同尺度孔隙中石油微观赋存状态是认识致密油特征 的关键。应用核磁共振测试技术对鄂尔多 斯盆地延长组低渗透致密砂岩储层进行研究， 发现了鄂尔多斯盆地延长组低渗透致密砂岩储层普遍发育纳米孔隙， 具大孔、 中孔、 小孔、 微孔及纳米孔多尺度孔隙发育特征。通过对近源与远源油藏储层多尺度孔隙中石油的微观赋存状态分析， 明确了近源油藏 储层具从大孔到纳米孔隙连续性赋存石油特征， 且微孔至纳米孔隙含油饱满； 远源油藏储层石油有选择性地赋存在大至中孔隙中， 纳米孔隙不合油。延长组 7段 长7 生烃增压产生的异常压力， 控制石油在具多尺度孔隙的低渗透致密砂岩储层中差异性赋存， 这 为认识盆地致密油分布规律提供了理论依据。由此指出长7烃源岩分布区的长 8油层组上部、 长7油层组和长6油层组下部致 密 砂岩是今后致密油研究和勘探开发的主要 目标。 关键词 核磁共振技术； 多尺度孔隙； 微观赋存状态； 致密油； 低渗透储层； 鄂尔多斯盆地 中图分 类号 T E l 2 2 ． 1 文献标 识码 A M i c r o s c o p i c o c c ur r e nc e o f o i l i n t i g ht s a nds t o ne s a n d i t s r e l a t i o n wi t h o i l s o u r c e s a c a s e s t u d y f r o m t h e Up p e r Tr i a s s i c Ya n c h a n g F o r ma t i o n．Or d o s Ba s i n N i u X i a o b i n g ， F e n g S h e n g b i n ， L i u F e i ， Wa n g C h e n g y u ， Z h e n g Q i n g h u a ， Ya n g X i a o ， Y o u Y u a n ， 1 ． R e s e a r c h I n s t i t u t e o fP e t r o l e u m E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p m e n t ， P e t r o C h i n a C h a n g q i n g O i lfie l d C o m p a n y ， X i ’ a n ， S h a a n x i 7 1 0 0 1 8 ， C h i n a ； 2 ． N a t i o n a l E n g i n e e r i n g L a b o r a t o r y o fE x p l o r a t i o n a n d D eve l o 1 r a e n t of L o w P e r m e a b i l i t y O i l G a s F i e l d s ， X i ’ a n ， S h a a n x i 7 1 0 0 1 8 ， C h i n a ； 3 ． D e p a r t men t ofR e s e r v o i r E v a l u a t i o n ， P e t r o C h i n a C h a n g q i n g O i lfie l d C o m p a n y ， X i ’ a n ， S h a a n x i 7 1 0 0 1 8 ， C h i n a Ab s t r a c t I de n t i f y i n g p o r e d i s t r i b u t i o n o f t i g ht r e s e r v o i r s a n d t he mi c r o s c o p i c o c c u l T e n c e o f o i l i n po r e s o f d i f f e r e n t s c a l e s i s c rit i c a l t o un d e r s t a n d t h e c ha r a c t e r i s t i c s o f t i g h t o i l ． I n t h i s s t u dy， t i g h t s a n d s t o n e s a mp l e s f r o m Ya n c h a n g Fo r ma t i o n， O r d o s B a s i n ． w e r e i n v e s t i g a t e d t h r o u g h N u c l e a r Ma g n e t i c R e s o n a n c e N MRe x p e ri m e n t ． N a n o s c a l e p o r e s a r e c o m mo n i n t h e t i g h t s a n d o f Ya n c h a n g F m a n d ma c r o s c a l e ， me d i u m s c a l e ， s ma l l - s c a l e ， mi c r o s c a l e a n d n a n o - s c a l e p o r e s C O e x i s t i n t h e s a mp l e s ． T h e mi c r o s c o p i c o c c u r r e n c e o f o i l i n mu l t i p l e - s c a l e p o r e s a r e c o mp a r e d b e t we e n n e a r s o u r c e r e s e rvo i r a n d f a r s o u r c e r e s e rvo i r ． I n n e a r s o u r c e r e s e rvo i r s ， o i l e x i s t s i n a l l k i n d s o f p o r e s a n d t h e mi c r o p o r e s a n d n a n o p o r e s a r e s a t u r a t e d wi t h o i l ． I n c o n t r a s t ． i n f a r ． s o u r c e r e s e r v o i r s ． o i l s e l e c t i v e l y o c c u r i n ma c r o ． S C ale a n d me d i u m s c a l e p o r e s a n d n a n o ． p o r e s c o n t a i n s n o o i l ． T h e a b n o r ma l p r e s s u r e c a u s e d b y h y d r o c a r b o n g e n e r a t i o n i n C h a n g 7 l a y e r i s b e l i e v e d t o b e t h e ma i n c o nt r o l l i n g f a c t o r f o r d i f f e r e n t o c c u r r e n c e s o f o i l i n mu l t i s c a l e p o r e s i n t i g h t r e s e r v o i r ． Th i s p r o v i d e s a t he o r e t i c a l b a s i s for u n d e r s t a n d i n g t h e d i s t r i b u t i o n o f t i g h t o i l r e s e r v o i r ． I t i s c o n c l u d e d t h a t t h e u p p e r C h a n g 8， t h e C h a n g 7 a n d l o w e r C h a n g 6 r e s e rvo i r s w i t h i n t h e d i s t r i b u t i o n a r e a o f Ch a n g 7 s o u r c e r o c k a r e t h e ma i n p o t e n t i a l t a r g e t s f o r t i g h t o i l e x p l o - r a t i o n i n t h e f u t u r e ． Ke y wo r d s Nu c l e a r Ma g n e t i c R e s o n a n c e ， mu l t i - s c ale p o r e ， mi c r o s c o p i c o c c u rre n c e ， t i g h t o i l ， l o w p e r me a b i l i t y r e s e r v o i r ， 0 r d o s B a s i n 随着北美地 区页岩气、 致密油的成功开发 ， 可利用 的油气赋存的孔隙由毫米级和微米级孔延伸到纳米级 孔隙 卜 。鄂尔多斯盆地 中生界延长组砂岩储层以特 低渗透 一超低渗透为主， 储层具有微米 一纳米级孔 隙 收稿 日期 2 0 1 2 0 6 2 8； 修订 日期 2 0 1 3一 O 1 一O 8 。 第一作者简介 牛小兵 1 9 7 7一 ， 男 ， 高级工程师 ， 石油地质与油藏评价 。E- ma i l n x b c q p e t r o c h i n a ． e o m． e n 。 基金项 目 中国石油天然气股份公司重大科技专项 2 0 1 1 E一 2 6 0 2 ； 鄂尔多斯盆地大型岩性地层油 气藏勘探开发示范工程 2 0 0 8 z x 0 5 0 4 4 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3期 牛小兵， 等． 低渗透致密砂岩储层中石油微观赋存状态与油源关系 2 8 9 组合特征⋯。这类储层由于孔隙小、 喉道细、 矿物颗粒 表面粗糙 ， 带来石油运聚阻力大 、 渗流能力低及启动压 力梯度高等制 约石 油运移 充注及 聚集成 藏的不利 因 素 j ， 因而石油在该类储 层 中的微观赋存状态具有 多样性 ， 其在很大程度上将影 响到低渗透油藏的地质 储量计算 ， 尤其是对致密油分布规律认识和资源评价 具有重要的影响 。但是 ， 尽管 目前该盆地在这类储 层中已取得了重大勘探开发成果及一系列地质理论认 识 ， 但对石油在不 同尺度孔 隙中的微观赋存特征 及形成机理研究较少。本文试图采用核磁共振测试技 术 ， 来分析鄂尔多斯盆地延长组储层孔 隙分布特征、 不 同大4 , T L 隙中石油微 观赋存状态及其 与源储距离关 系 ， 以期对该盆地低渗透致密储层石油运移充注特征 及聚集成藏机理有更 深入 的认识 ， 并为盆地致密油的 研究和勘探开发提供借鉴。 1 地质背景 鄂尔多斯盆地位于华北地台西南部。该盆地晚三 叠世为一个大型 内陆差异性沉积盆地 ， 期 间沉积 了一 套厚千余米的黄绿 、 灰绿色砂岩夹暗色泥岩、 黑色油页 岩的湖泊 一三角洲相地层 ， 是该盆地 中生界重要的生 油层和产油层。该套地层归属上三叠统延长组 ， 自下 而上划分为长 1 0至长 1共 1 0个油层组 。其 中， 长 7 油层组发育 优质 烃源岩 ， 是盆 地 中生界 最 主要 的油 源岩 。 该套地层 1 0个油层组均发育砂岩储层 ， 但油层组 之间及同一油层组在不 同地 区砂岩储层物性存在较大 差异 。总体上 ， 长 4 5以上油层组和北东物源沉积 区 储层物性 相对较好 引， 渗透 率 K 多变 化于 0 ． 3 1 0 ～一 5 ． 01 0 la m 之间； 而长 7油层组砂岩储层平 均渗透率小于 0 ． 31 0 p ,m ， 是典型 的致密油储层 。 目前 ， 延长组 l O个油层组均有油藏发现 ， 具多层系含 油 的特 点 。 2 样品采集及分析方法 主要 围绕长 7优质烃源岩分布区采集延长组砂岩 储层样品。在长 8油层组上部和长 7油层组 中部各选 择 2块代表近源储层的样 品， 在长 6油层组上部和长2 油层组上部各选择 1块代表远源储层 的样 品。所有样 品均采 自新鲜 的、 含油性好 的钻井岩 心， 样 品规格为 2 ． 5 c m x 5 ． 0 c m的短岩心柱 表 1 。 明确储层孔隙分布特征是开展储层 中石油微观赋 存状态研究 的前提。高压压汞法是研究储层孔喉分布 特征的常用方法 ， 但其因进汞饱和度 常小于 1 0 0 ％， 不 表 1 鄂尔多斯盆地低渗透致密砂岩样品采集位置及特征 Ta b l e 1 S a mp l e l o c a t i o n s a n d c h a r a c t e r i s t i c s o f t i g h t s a n d s t o n e s wi t h l o w p e r m e a b i l i t y i n Or d o s Ba s i n 能反映微小孔隙、 复杂孔 隙的分布 。岩心饱和水时 的核磁共振 T ， 谱分布能反映岩心 内所有孔 隙孔径分 布 ， 并且该测试技术具有通过使用驰豫剂消除水 信号干扰 ， 获取油相 T 谱分布特征的优势 。因 而 ， 可以采用核磁共振技术分析石油在不同尺度孔隙 中的微观赋存特征 9 。 。另外 ， 核磁共振测试技术在 致密油气储层研究 中已得到了广泛应用 ， 且在油气 勘探与开发 中取得 良好 的应用效果 。为此 ， 本文使用 M a g n e t 2 0 0 0型核磁共振岩样分析仪分析该盆地低渗 透致密砂岩储层石油微观赋存状态。 实验步骤为 首先 ， 对未经处理 的新鲜样品 ， 测试 反映岩心原始流体信息的核磁共振 T 谱分布特征； 其 次 ， 对岩心样品进行盐水饱和处理 ， 分析获取孔隙度、 渗透率 、 可动流体饱和度、 束缚流体饱和度及孔隙结构 特征参数 ； 最后 ， 用氯化锰溶液浸泡岩心样 品， 测得岩 心石油 T 谱分布 ， 并将测得的 T 谱驰豫 时间按照文 献 的方法转化为孔径分布值。 3 分析结果及讨论 3 ． 1 近源油藏储层石油微观赋存状态 图 1为盆地 近源油藏 储层岩心核磁 共振测试结 果 。4个样 品的饱和水流体和油流体分布曲线为双峰 模式 ， 原始流体分布曲线既有单峰模式又有双峰模式。 从饱和水流体分布 曲线看 ， 研究 区储层 的孔隙孔径分 布范 围较 宽 ， 按 照 低 渗 透 储 层 孔 隙类 型 的分 类 标 准 ’ 划分 ， 包含 大孔 r 2 0 I,z m 、 中孔 r2 0～ l 0 m 、 ／ J 、 孔 r i 0～2 m 、 微孔 r 2 ． 0～ 0 ． 5 n 及纳米孔 r 0 ． 5 m 各种不同尺度孔隙类型； 油流体 分布曲线揭示研究 区储层中不同尺度的孔隙中均赋存 石油 ， 即大孔至纳米孔均储集石油。比较特殊 的是 ， 原 始流体与饱和水流体分布 曲线在大孔径一侧 相差较 大， 这可能是 由于该盆地原油油质轻 引， 岩心脱离 了 地下的温度和压力条件 ， 在钻井取心、 制样及分析过程 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 9 2 石 油 与 天 然 气 地 质 第 3 4卷 特征及形成机理分析 ， 推测这几套源岩发育层位也可 形成类似长 7油层组的致密油层 。 4 结论 1 鄂尔多斯盆地延 长组低渗透储层孔 隙孔径分 布范围宽、 孔隙类型复杂， 储层中大孔、 中孔、 小孔、 微 孔及纳米孔隙类型均发育。 2 盆地近源与远源油藏储层 中石油微观赋存状 态差异明显。近源储 层受高异常压 力控制石油充 注 强 ， 大孔隙至纳米孔隙均含油 ， 且微孔至纳米孑 L 隙含油 饱满 ； 远源储层石油运移充注动力小 ， 石油有选择性地 赋存在 中至大孔 隙， 纳米孔隙不含油。 3 鄂尔多斯盆地致密油层分布广 、 资源潜力大。 其 中， 长 7烃源岩分布区的延长组长 8油层组上部 、 长 7油层组和长 6油层组下部致密砂岩是今后致密油研 究和勘探开发的主要 目标 ； 对长9 、 长 6和长 4 5油层 组烃源岩需再认识生烃能力 ， 评价形成致密油 的前景。 致谢 样品测试在 中国石油勘探开发研究院廊坊 分院与长庆油田勘探开发研 究院分析试验 中心完成 ， 在此一并致谢。 参考文献 [ 1 ] 邹才能 ， 朱如凯 ， 白斌 ， 等． 中国油气储层中纳米孔首次 发现及其 科学价值 [ J ] ． 岩石学报 ， 2 0 1 1 ， 2 7 6 1 8 5 71 8 6 4 ． Zo u Ca i n e n g， Z h u Ru k a i ， B a i Bi n， e t a 1 ． F i r s t d i s c o v e r y o f n a n o p o r e t h r o a t i n o i l a n d g a s r e s e r v o ir i n C h i n a a n d i t s s c i e n t i fi c v a l u e [ J ] ． Ac t a P e t r o l o g i c a S i n i c a ， 2 0 1 1 ， 2 7 6 1 8 5 71 8 6 4 ． 【 2 ] 廖群山， 胡华， 林建平， 等． 四川盆地川中侏罗系致密储层石油勘 探前景[ J ] ． 石油 与天然气地质 ， 2 0 1 1 ， 3 2 6 8 1 5 8 2 2 ． L i a o Q u n s h a n ， 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D e v e l o p m e n t ， 2 0 1 2 ， 3 9 1 1 22 5 ． [ 8 ] 杨华 ， 张文正． 论 鄂尔多斯盆地长 7段优质油源岩在 低渗 透油气 成藏富集 中 的主 导作 用 地 质地 球 化 学特 征 [ J ] ． 地 球化 学 ， 2 0 0 5， 3 7 1 5 96 4 ． Ya n g Hu a， Zh a n g W e n z h e n g ． L e a d i n g e f f e c t o f t he s e v e n t h me mb e r h i g h q u a l i t y s o u r c e r o c k o f Ya n e h a n g F o r ma t i o n i n Or d o s b a s i n d u rin g t h e e n ri c h me n t o f l o w-- p e n e t r a t i n g o i l --g a s a c c u mu l a t i o n -- g e o l o g y a n d g e o c h e m i s t r y [ J ] ． G e o e h e m i c a ， 2 0 0 5 ， 3 7 1 5 9 6 4 ． [ 9 ] 张文正 ， 杨华 ， 李剑锋 ， 等． 论鄂尔多斯盆地长 7段优 质油源岩在 低渗透油气成藏藏 富集 中的主导作用强生排烃 特特征及机 理分析 [ J ] ． 石油勘探与开发 ， 2 0 0 6 ， 3 3 3 2 8 92 9 3 ． Z h a n g We n z h e n g ， Ya n g Hu a， L i J i a n f e n g， e t a 1 ．L e a d i n g e c t o f t h e s e v e n t h me mb e r h i g h - q u a l i t y s o u r c e r o c k o f Ya n c h a n g Fo r ma t i o n i n Or d o s b a s i n d u rin g t h e e n ric h me n t o f l o w-- p e n e t r a t i n g o i l - g a s a c c u mu -- l a t i o n -- h y d r o c arb o n g e n e r a t i o n a n d e x p u l s i o n me c h a n i s m[ J ] ． P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p m e n t ， 2 0 0 6 ， 3 3 3 2 8 9 2 9 3 ． [ 1 0 ] 赵文智 ， 胡 素云 ， 汪泽成 ， 等． 鄂尔多斯盆地基底断 裂在上三叠统 延长组石油 聚集成藏 中的控制作用 [ J ] ． 石油勘探 与开发 ， 2 0 0 3 ， 3 0 5 1 5 ． Z h a o W e n z h i ， Hu S u y u n， W a n g Ze c h e n g ， e t a 1 ． Ke y rol e o f b a s e me n t f a u l t c o n t rol o n o i l a c c u mu l a t i o n o f Ya n e h a n g Fo r ma t i o n， Up p e r Tri a s - s i c ， O r d o s B a s i n [ J ] ． P e t r o l e u m E x p l o r a t io n a n d D e v e l o p m e n t ， 2 0 0 3 ， 3 O 5 15 ． [ 1 1 ] 邓秀芹 ． 鄂尔多斯 盆地 三叠 系延长组超低 渗透大 型岩性油 藏成 藏机理研究 [ D] ． 西北大学 ， 2 0 1 1 ． De n g Xi u q i n g ． Ac c u mu l a t i o n me c h a n i s m r e s e arc h o n u l t r a l o w- p e r me a b i l i t y a n d l a r g e s c a l e l i t h o l o g i c al r e s e rvi o r s o f Tria s s i c Ya n c h a n g F o rm a t i o n i n O r d o s b a s i n [ D] ． N o r t h w e s t U n i v e r s i t y ， 2 0 1 1 ． [ 1 2 ] 贺静 ， 冯胜斌 ， 黄静 ， 等 ． 物源对鄂尔多斯盆地 中部延长组长 6砂 岩孔隙发育的控制作用[ J ] ． 沉积学报 ， 2 0 1 1 ， 2 9 1 8 08 6 ． He J i n g ， F e n g S h e n g b i n， Hu a n g J i n g， e t a1． Ef f e c t s o f p r o v e n a n c e o n p o ros i t y d e v e l o p me n t o f C h a n g 6 s a n d s t o n e o f t h e Ya n c h a n g F o rm a t i o n i n t h e c e n t e r o f O r d o s B a s i n[ J ] ． A c t a S e d i me n t o l o g i c a S i n i c a ， 2 0 1 1 ， 2 9 1 8 0 8 6 ． [ 1 3 ] 贺静 ， 冯胜斌 ， 袁效奇 ， 等． 鄂尔多斯盆地周缘延长组露 头剖面砂 岩组分及地 质意义分析 [ J ] ． 岩性油气 藏 ， 2 0 1 1 ， 2 3 6 3 03 6 ． He J i n g， F e n g S h e n g b i n， Yu an Xi a o q i ， e t a 1 ． An a n a l y s i s o f s a n d s t o n e c o mp o s i t i o n o f o u t c r o p s o f Ya n e h a n g F o rm a t i o n i n t h e ma r g i n o f Or d o s B a s i n a n d i t s g e o l o g i c al s i g n ifi c anc e [ J ] ． L i t h o l o g i c R e s r e v o i r s ， 2 0 1 1 ， 2 3 6 3 0 3 6 ． [ 1 4 ] 李海波 ， 朱 巨义 ， 郭和坤． 核磁共振 T 2 谱换 算孔 隙半 径分布 方法 研究[ J ] ． 波谱学杂志， 2 0 0 8 ， 2 5 2 2 7 3 2 7 9 ． Li Ha i b o ， Z h u J u y i ， Gu o He k u n ． Me t h o d s for Ca l c u l a t i n g Po r e Ra d i u s D i s t ri b u t i o n i n R o c k f r o m NMR T 2 S p e c t r a [ J ] ． C h i n e s e J o u rna l o f Ma gne t i c R e s o n a n c e ， 2 0 0 8， 2 5 2 2 7 32 7 9 ． [ 1 5 ] 何雨丹 ， 毛志强 ， 肖立志 ， 等 ． 核磁共振 T 2 分布评价岩石孔径分布 的改进方法[ J ] ． 地球物理学报 ， 2 0 0 5 ， 4 8 2 3 7 33 7 8 ． He Yu d a n， Ma n Z h i q i a ng ， Xi a o“ z h i ， e t a 1 ． An i mp r o e d me t h o d o fu s i n g N MR T 2 d i s t ri b u t i o n t o e v a l u a t e p o r e s i z e d i s t ri b u t i o n [ J ] ． C h i - 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3期 牛小兵， 等． 低渗透致密砂岩储层中石油微观赋存状态与油源关系 2 9 3 n e s t J o u rnal o f G e o p h y s i c s ， 2 0 0 5， 4 8 2 3 7 33 7 8 ． [ 1 6] C o a t e s G， 肖立志 ， P r mm n e rM． 核磁共振测井原理与应用 [ M] ． 北 京 石 油工业 出版社 ， 2 0 0 7 11 7 2 ． C o a t e s G ， Xi a o L i z h i ， P r a mme r M ． L o g g i n g p rin c i p l e a n d a p p l i c a t i o n o f n u c l e a r ma g n e t i c r e s o n a n c e t e c h n o l o g y [ M] ． B e r i n g P e t r o l e u m I n d u s t r y P r e s s． 2 0 0 7 11 7 2． [ 1 7] 王 志战 ． 核 磁共 振 岩石 物性 录井 技术 新进 展 [ J ] ． 录井 技术 ， 2 o o 2 ， 1 3 2 81 6 ． W a n g Z h i z h a n ． T h e n e w d e v e l o p me n t i n NMR p e t r o p h y s i c a l p r o p e y m u d l o g g i n g t e c h n o l o gy[ J ] ． Mu d Log g i n g T e c
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