馬嶺-鎮(zhèn)北地區(qū)延長組長8油組的砂體類型與多層疊置的連續(xù)型油藏特征①

孟祥宏 王多云 李樹同 李建霆 劉軍鋒 張其超 左 博

(1.北京師范大學(xué)資源學(xué)院 北京 100875;2.中國科學(xué)院油氣資源研究重點實驗室 蘭州 730000;3.長慶油田第二采油廠 甘肅慶城 735101)

馬嶺-鎮(zhèn)北地區(qū)延長組長8油組的砂體類型與多層疊置的連續(xù)型油藏特征①

孟祥宏1王多云1李樹同2李建霆3劉軍鋒3張其超1左 博1

(1.北京師范大學(xué)資源學(xué)院 北京 100875;2.中國科學(xué)院油氣資源研究重點實驗室 蘭州 730000;3.長慶油田第二采油廠 甘肅慶城 735101)

重點通過對馬嶺-鎮(zhèn)北地區(qū)長8油藏儲層的研究,將研究區(qū)長8油藏的儲層砂體類型劃分為2大類4小類:水道砂體(水下分流河道、水下深切水道、扇內(nèi)水道)、河口壩砂體。在其它成藏條件的有機配置下,形成了以上述4種類型砂體為儲層的多層疊置的連續(xù)型油藏。其特征為:①油藏分布在湖盆斜坡和中心位置的砂體連片疊置的沉積體系中;②4類儲層單砂體在空間上呈隨機性的多層疊置,其存在板狀和交錯兩種疊置方式,且各自具有不同的方向和產(chǎn)狀;③多套旋回的單砂體在空間上形成疊置連片的油層組合,但各自具有獨立的油水界面系統(tǒng),油、氣、水、干層易共存。在此基礎(chǔ)上,建立了研究區(qū)長8“多層疊置的連續(xù)型油藏”成藏模式。

儲層砂體 連續(xù)型油藏 多層疊置 成藏模式 延長組

0 引言

眾所周知,油氣勘探經(jīng)歷了“油氣苗”現(xiàn)象、“背斜”理論、“圈閉”理論的過程[1]。目前,巖性地層油氣藏已成為的主要勘探對象,其中“連續(xù)型”非常規(guī)圈閉油氣藏的研究具有重要意義[2,3]。早在1995年,美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)提出了“連續(xù)油氣聚集”的概念[4,5],Schmoker等認為連續(xù)型油氣藏是指在含油氣盆地的致密砂巖、煤層、頁巖等非常規(guī)儲層中,大面積聚集分布,圈閉界限模糊,缺乏明確油水界面的油氣聚集[6]。在國內(nèi),鄒才能等對四川盆地須家河組、鄂爾多斯盆地延長組等進行研究,指出湖盆斜坡和中心大規(guī)模連片疊置的厚砂巖是連續(xù)型油藏的儲集層,其形成了大面積的連續(xù)型油氣藏,其內(nèi)涵是:主要分布在盆地中心及斜坡部位的大范圍低孔滲儲集體中,缺乏明顯的圈閉界限,無統(tǒng)一的油水界面和壓力系統(tǒng),含流體飽和度不均,油、氣、水、干層常共存[1,7-9]。大量研究表明,連續(xù)型油氣藏中存在以河道、河口壩為“甜點”控制下的油氣富集區(qū)帶[8]。馬嶺-鎮(zhèn)北地區(qū)長8地層中河道和河口壩砂體規(guī)模較大,其中,在不同的沉積條件下,形成了多種成因類型的水道砂體。因此,精細刻畫該地區(qū)長8油組沉積微相,詳細分析不同儲層砂體的成因和特征,研究“甜點”控制下的連續(xù)型油藏特征和成藏模式,具有重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價值[10]。

1 地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地屬于地臺型構(gòu)造沉積盆地[11]。盆地內(nèi)部以區(qū)域坳陷復(fù)合、地質(zhì)構(gòu)造平緩、缺少背斜與斷層為特征[12]。馬嶺-鎮(zhèn)北地區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南,構(gòu)造上橫跨陜北斜坡和天環(huán)坳陷(圖1)。晚三疊世,盆地內(nèi)部形成大型內(nèi)陸淡水湖泊,發(fā)育了一套完整的陸相河流-三角洲-湖泊沉積體系,沉積了上三疊統(tǒng)主力含油巖系延長組,自上而下分為長1-長10等10個油層組[13]。長8沉積期,鄂爾多斯盆地持續(xù)穩(wěn)定沉降,沉積物穩(wěn)定供應(yīng)。馬嶺-鎮(zhèn)北地區(qū)長8油組主要物源來自東北部、西南部和西部三個方向。西南和西部處于坳陷的陡坡邊緣,并且離物源較近,形成辮狀河沉積體系;東北部的物源經(jīng)過長距離搬運,湖盆底形坡度較緩,發(fā)育正常三角洲-湖泊沉積體系[11,14,15]。兩大沉積體系在研究區(qū)中部混合沉積,發(fā)育了水下分流河道、分流間灣、河口壩、遠砂壩和前三角洲等沉積微相16,17],其儲層砂體主要為水下分流河道和河口壩砂體[13,18,]。

圖1 研究區(qū)位置Fig.1 The location of the study area

2 儲油砂體類型及特征

根據(jù)巖心、測井和野外露頭資料,從地層結(jié)構(gòu)、儲層巖性、物性、沉積構(gòu)造及粒度等方面研究,將馬嶺-鎮(zhèn)北地區(qū)長8油組的儲層砂體沉積微相分為水道、河口壩兩大類,其中水道細分為三小類。

2.1 水道成因砂體

馬嶺-鎮(zhèn)北地區(qū)長8油組水道成因砂體在遠離物源或者較高坡度背景下沉積,具有三角洲前緣和深水扇體的混合成因。研究區(qū)水道成因砂體存在三種類型:(1)在三角洲前緣形成的正常沉積特征的水下分流河道;(2)具有砂質(zhì)碎屑流和正常牽引流混合特點的厚度較大的水下深切水道;(3)具有碎屑流性質(zhì)和滑塌或者濁積性質(zhì)的扇內(nèi)水道。三種類型的水道綜合特征見表1。

2.1.1 水下分流河道(圖2-A)

河道的底部具有沖刷面,砂巖為塊狀,向上發(fā)育有大型的槽狀層理、平行層理、小型的交錯層理和流水波紋層理,粒度向上變細,逐漸過渡到分流間灣泥巖,SP和GR曲線為鐘形。由淺灰綠色砂巖和粉砂巖組成,巖性為中粒巖屑長石砂巖,含云母及暗色礦物。物性較好,平均孔隙度為9.36%,滲透率為0.442 X10-3μm2。

2.1.2 水下深切水道(圖2-B)

深切水道具有快速堆積特征。砂體厚度一般為20～30 m,最厚可達50 m,頂?shù)着c半深湖-深湖泥巖突變接觸,底部的泥巖中有印模,沉積構(gòu)造以塊狀為主,底部為塊狀砂巖,含有大量的泥礫和植物莖桿,頂部發(fā)育有交錯層理和平行層理。SP和GR曲線為箱形。平均孔隙度為8.63%,滲透率為0.395 X 10-3μm2。

2.1.3 扇內(nèi)水道(圖2-C)

圖2 馬嶺-鎮(zhèn)北地區(qū)長8油組儲油砂體沉積微相示意圖Fig.2 Themicrofacies of Chang 8 oil reservoir in Maling-Zhenbeiarea

主要為中-細砂巖,砂體厚一般在15 m以下,不大于20 m。頂?shù)着c泥巖或者前緣席狀砂突變接觸,具有沖刷面,底部為塊狀砂巖,含有泥礫,上部有低角度斜層理和平行層理,具有正韻律性,多期砂巖相互疊置。SP和GR曲線底部為箱形上部為鐘形。平均孔隙度為7.28%,滲透率為0.32 X10-3μm2。

表1 水下分流河道、水下深切水道和扇內(nèi)水道綜合特征Table1 The comprehensive characteristics of subaqueous distributary channels, subaqueous deep-incised channels and waterways in fans

2.2 河口壩成因砂體(圖2-D)

主要為粉砂巖、細砂巖,巖石類型主要為石英砂巖和巖屑砂巖,分選性和磨圓度較好。砂體呈反韻律遞變,向上變粗,泥質(zhì)含量減少,下部發(fā)育水平層理和沙紋層理,頂部出現(xiàn)交錯層理和平行層理。SP和GR曲線為中幅漏斗形。平均孔隙度為5.93%,滲透率為0.11 X10-3μm2。

3 多層疊置的連續(xù)型油藏形成條件及其特征

3.1 油藏形成條件

層序地層格架內(nèi)三角洲沉積體系、湖盆中心砂體與暗色泥巖夾層有機配置是多層疊置的連續(xù)型油藏形成的主要條件[7]。馬嶺-鎮(zhèn)北地區(qū)長8時期以半深湖沉積環(huán)境為主,盆地水體相對穩(wěn)定,湖盆內(nèi)沉積了較厚的油頁巖,特別是長7時期的最佳烴源巖為該地區(qū)油藏的形成提供了充足的油氣資源[19];前人研究表明,長8期存在基準面轉(zhuǎn)換面[20]。當基準面下降到最低時,三角洲前緣沉積體系向湖盆內(nèi)部進積,形成了以各種水道和扇體為主的儲油砂體(圖3、圖4)。以上砂體連片發(fā)育,分布面積大,物性較好,是良好的油氣儲集體;半深湖沉積環(huán)境中大量發(fā)育的湖泛泥巖、扇間泥巖、分流間灣泥巖在橫向和側(cè)向上對儲層砂體內(nèi)的油氣形成了包裹和遮擋,低滲透致密砂巖對河道砂體等優(yōu)質(zhì)儲層的上傾封堵,形成連續(xù)型油藏中油氣聚集的良好條件。

圖3 馬嶺-鎮(zhèn)北地區(qū)延長組長8油藏橫剖面圖Fig.3 Cross section of Chang 8 oil pools in Maling-Zhenbei area

3.2 多層疊置的連續(xù)型油藏特征

連續(xù)型油藏的總體特征是:油氣彌散式分布于大規(guī)模連片的非常規(guī)儲集體中,多數(shù)為近源儲集或源儲一體,缺乏明顯的圈閉界限;流體分異較大,無統(tǒng)一油水界面和壓力系統(tǒng),含油氣飽和度差異較大,油氣水多相宜共存[1]。河道、河口壩砂體的物性好于周圍泥質(zhì)巖類、特低滲致密砂巖,為油藏中的“甜點”,是油氣富集區(qū)帶。本文重點分析馬嶺-鎮(zhèn)北地區(qū)長8油組中以河道、河口壩為“甜點”的油氣富集區(qū)帶形成的“多層疊置的連續(xù)型油藏”(圖5)。其內(nèi)涵為: “多層”是指長8段三角洲體系中含有多套旋回的單砂體,即一個含油區(qū)有多個小油層存在;“疊置”是指油層可以是板狀疊置也可以是交錯疊置,各自有不同的方向和產(chǎn)狀(圖3);“連續(xù)”是指不屬于同一小層的油層形成一套連續(xù)的油層組合,平面上整體呈現(xiàn)連續(xù)的大油藏。該油藏有以下幾個主要特征:

①油藏分布在湖盆斜坡和中心位置的砂體連片疊置的沉積體系中。如圖4,馬嶺-鎮(zhèn)北地區(qū)長8段三角洲沉積體系中,河道砂體規(guī)模較大,平面上連片發(fā)育,縱向上疊置組合。水下分流河道分布在三角洲平原亞相中。深切水道一般發(fā)育在盆地斜坡上,在基準面下降初期,河口壩失去湖水的頂托力,容易形成滑塌體,到基準面下降晚期時,深切水道持續(xù)下切,在深湖區(qū)形成碎屑流性質(zhì)的低位扇體,所以同一期的深切水道砂體疊加在扇內(nèi)水道和滑塌濁積體之上。河口壩和遠砂壩組成向三角洲下超的進積復(fù)合體,頂部被水道砂體截切超覆。河道和河口壩砂體儲層為連續(xù)型油藏中的“甜點”,油藏橫剖面上呈多個透鏡狀油藏疊置分布(圖3)。

②各類儲層砂體在空間上呈現(xiàn)多層的單砂體隨機性疊置,其存在板狀和交錯兩種疊置方式,且各自具有不同的方向和產(chǎn)狀。馬嶺-鎮(zhèn)北地區(qū)長8時期接受了東北、西南、西部3個方向的沉積物[16,17],3個沉積體系在該地區(qū)匯合,形成等時的席狀、不等時疊置層狀的砂體展布樣式。由于深切水道和扇內(nèi)水道發(fā)育的隨機性和不確定性,各種水道砂體、河口壩和扇整體上呈現(xiàn)“不規(guī)則指狀或板狀的雜亂交錯式疊置”(圖3,圖5)。

③多套旋回的儲層單砂體在空間上形成連續(xù)的油層組合,但各自具有獨立的油水界面,油、氣、水、干層易共存(圖3)。在層序地層格架內(nèi),彼此孤立的多套儲層單砂體在空間上連續(xù)疊置組合,平面上連片分布。這些砂體來自不同的物源方向[16,17],有分流河道、深切水道、扇內(nèi)水道、河口壩等不同的沉積方式,具有不同的滲透率和孔隙度,單個砂體有的充滿油氣,有的部分含油,具有獨立的油水界面,沒有統(tǒng)一的油水界面,各儲層含油氣飽和度差異大,油層、水層和干層常共存(圖3)。

圖4 馬嶺-鎮(zhèn)北地區(qū)延長組長8儲油砂體沉積微相剖面Fig.4 Cross section ofmicrofacies of Chang 8 oil reservoir in Maling-Zhenbei area

圖5 “多層疊置的連續(xù)性油藏”成藏模式圖Fig.5 The reservoir formingmode of“multilayer oil reservoir overlays each other”

4 成藏模式分析

由于研究區(qū)處在坡度較陡的坡折帶和湖盆中心,并且不同物源方向的沉積體系在此匯合沉積,此背景下,碎屑流性質(zhì)的深切水道和滑塌性質(zhì)的扇內(nèi)水道的堆積是不確定的和隨機的,因而,這些優(yōu)質(zhì)的儲油砂體與周圍泥質(zhì)巖類、特低滲致密砂巖的組合關(guān)系不是“規(guī)則的三明治式的層狀疊置”而是“不規(guī)則指狀或板狀的雜亂交錯式疊置”。研究區(qū)長8多層疊置的連續(xù)型油藏中水道和河口壩控制的油氣富集區(qū)帶橫向連通性差,沿水流方向條帶狀分布,縱向上疊置組合,通過油藏橫剖面圖可見:不同層位的儲油砂體,來自不同的物源方向,有不同的沉積方式,具有各自的形態(tài)和方向,砂體的孔隙度和滲透率也不同,因而各油層不連續(xù),沒有統(tǒng)一的油水界面。從大范圍、平面上看,儲油砂體多層疊置后呈大面積“連續(xù)型”展布,即“多層疊置的連續(xù)型油藏”(圖3,圖5)。

5 結(jié)論

(1)馬嶺-鎮(zhèn)北地區(qū)延長組長8油組屬于三角洲-湖泊沉積體系,儲層砂體的類型主要有水道和河口壩砂體兩大類,其中水道又細分為水下分流河道、深切水道、扇內(nèi)水道三種類型。這些砂體的分布區(qū)為油氣富集區(qū)帶,是油藏中的“甜點”。

(2)本地區(qū)多層疊置的連續(xù)型油藏具有三個特征:分布在湖盆斜坡和中心位置的砂體連片疊置的沉積體系中;多層的儲層單砂體隨機疊置,其存在板狀和交錯兩種疊置方式,且各自具有不同的方向和產(chǎn)狀;多套儲層單砂體在空間上形成連續(xù)的油層組合,但各自具有獨立的油水界面,油、氣、水、干層易共存。

(3)在研究區(qū)處于坡折帶和盆地中心,不同物源匯合沉積的背景下,受多種水道、河口壩等儲層砂體沉積模式的影響,各油層隨機疊置分布,研究區(qū)長8油組具有“多層疊置的連續(xù)型油藏”成藏模式。

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Characteristics and Reservoir Form ing M ode of the Oil Pools of Chang 8 Reservoir in M aling-Zhenbei Area,Ordos Basin

MENG Xiang-hong1WANG Duo-yun1LIShu-tong2LIJian-ting3LIU Jun-feng3ZHANG Qi-chao1ZUO Bo1
(1.College of Resources Science&Technology,Beijing Normal University,Beijing 100875; 2.Key Laboratory of Oil and Gas Resources,Chinese Academ y of Sciences,Lanzhou 730000; 3.The Second Oil Production Plant of Changqing Oilfield Company,Qingcheng,Gansu 745101.)

By using the principles and research methods of sedimentology,the observation and description of core, integrated with the use of logging data,and so on.This paper investigates the characteristics of various kinds of sand bodies from the aspects of lithology,logging property and sedimentary structures and so on.Through the reservoir study of the Chang 8 oil pools,the sand bodies in Chang 8 oil pools are divided intomouth bars and channels,among which channels can be further Subdivided into 3 types,including subaqueous distributary channels,subaqueous deepincised channels and waterways in fans.The time and space distribution of sand bodies are regular.With the organic coordination of other oil accumulation conditions,such as the favorable reservoir forming conditionswhich extensively developed reservoir sandstone,adjacent to chang-7 source rock formation,shielded by mudstone,and influenced by the sedimentarymodes of sand bodies,the oil pools in which multilayer oil reservoir overlays each other and distributes continuously are formed by the above 4 types of sand bodies.The characteristics of the oil pools are as follow: Firstly,the oil pools are in the sedimentary system in which sand bodies overlay each other and distribute continuously in slope zones and center of lakes.Toward the lake center,there are subaqueous distributary channel zone,themixing zone of subaqueous deep-incised channels and waterways in fans,and the mixing zone of waterways and mouth bar.Secondly,the 4 types of sand bodies overlay each other random ly in space.The overlaying patterns are both of tabular and staggered.However,they have different stratigraphic attributes.Thirdly,multilayer sand bodies contribute to continuous reservoir,but they have respective oil-water systems.Oil reservoir,gas reservoir,water layer and dry layer are concomitantwith each other.On the basis of above,this paper finds the reservoir formingmode of“multilayer oil reservoir overlays each other”of Chang 8 Formation.

reservoir sand bodies;continuous petroleum reservoirs;multilayer reservoir overlay;reservoir forming mode;Yanchang Formation

孟祥宏 男 1985年出生 碩士研究生 儲層沉積學(xué) E-mail:mxhbj2008@163。com

王多云 E-mail:wdy@bnu.edu.cn

TE122。

A

1000-0550(2011)06-1206-07

①國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”子課題(編號:2008ZX05001-004-04)資助。

2010-08-06;收修改稿日期:2011-01-29