鄂爾多斯盆地延長組長7油層組石油成藏條件分析

時(shí)保宏，鄭 飛，張 艷，黃 靜，張 雷

(1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，西安 710065;2.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，西安 710018;3.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，西安 710018)

1 地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地是中國內(nèi)陸第二大含油氣沉積盆地，盆地本部面積為25×104km2。據(jù)今構(gòu)造發(fā)育特征將其劃分為伊盟隆起、西緣逆沖帶、天環(huán)坳陷、伊陜斜坡、晉西撓褶帶、渭北隆起6個(gè)構(gòu)造單元［1］。按盆地沉積旋回特征，從下向上，三疊系延長組劃分為長10—長1共10個(gè)油層組。長7油層組沉積時(shí)，鄂爾多斯湖盆達(dá)到了全盛期，深湖—半深湖沉積分布范圍廣，水生生物發(fā)育，沉積了中生界最好的一套生油巖——暗色泥巖和油頁巖，這套烴源巖分布面積達(dá)5×104km2，單層厚度一般為5～25 m，累積厚度大都在10～50 m，最厚可達(dá)80 m以上，為中生界延長組油藏的形成奠定了雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。以往針對長7油層組的研究多側(cè)重于烴源巖方面，諸如對烴源巖的地球化學(xué)特征、生、排烴能力及發(fā)育規(guī)模等都進(jìn)行了系統(tǒng)的研究［2-9］，但由于受勘探程度限制，未對長7油層組的儲集體及其成藏地質(zhì)條件開展系統(tǒng)研究。近年來，隨著勘探程度的不斷深入，長7油層組也不斷獲得工業(yè)油流井。這些新發(fā)現(xiàn)逐漸引起了人們的重視，預(yù)示著長7油層組除了發(fā)育中生界優(yōu)質(zhì)烴源巖外，還發(fā)育一定規(guī)模的油藏，具有很高的勘探潛力和廣闊前景。本文對長7儲層石油地質(zhì)條件開展系統(tǒng)論述，以期對長7油藏的深入勘探提供一定的地質(zhì)基礎(chǔ)。

2 石油地質(zhì)條件分析

2.1 烴源巖條件

鄂爾多斯盆地延長組長7期是盆地發(fā)育的鼎盛期，湖盆面積達(dá)到最大，沉積了一套半深湖—深湖相泥巖，通稱為“張家灘頁巖”。這套湖相泥巖在盆內(nèi)廣大地區(qū)均有分布，其中沉積厚度最大的地區(qū)為南部葫蘆河區(qū)域，泥巖厚度可達(dá)100 m;西部區(qū)域沉積厚度最小，約30 m左右。最有利生油區(qū)分布在姬塬—華池—正寧一帶，生油巖厚度30～40 m，生烴強(qiáng)度為(400～500)×104t/km2。其有機(jī)質(zhì)豐度高，殘余有機(jī)碳含量主要分布于6% ～22%之間，平均為13.75%;母質(zhì)以Ⅰ-Ⅱ1型為主，現(xiàn)今有機(jī)質(zhì)多進(jìn)入中成熟階段，鏡煤反射率Ro為0.7% ～0.95%［10］。其電性響應(yīng)特征表現(xiàn)為異常高的自然伽馬、電阻率，異常低的巖石密度和低電位等，盆地東北部地區(qū)，由于這套黑色泥巖或油頁巖相變?yōu)榉凵百|(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，其電性特征變得不明顯(圖1)?？v向上，長7烴源巖自下而上分為長73、長72、長71，隨著湖盆面積的逐漸減少，烴源巖的發(fā)育程度也隨之減弱［11］，其中長73烴源巖最為發(fā)育，分布面積最大，長72次之，長71僅在湖盆中心發(fā)育(圖1)。對于長7油層組內(nèi)部砂體來說，油源條件優(yōu)越，易于形成自生自儲式油藏類型。

2.2 儲集條件

露頭剖面、巖心、測井曲線及試油成果等資料分析表明，鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長組長7沉積期，湖盆沉積的主要物源來自盆地東北和西南方向，其主要儲集體為由西南陡坡帶辮狀河三角洲沉積體系和東北緩坡帶曲流河三角洲沉積體系的砂體在湖盆中部形成的濁積砂體，以及三角洲前緣水下分流河道砂體［12-13］。

水下分流河道砂體沿河道呈條帶狀展布，巖性主要為灰色細(xì)砂巖，厚度一般在5～10 m，砂體在剖面上具有下粗上細(xì)的正旋回特點(diǎn)。由于距源區(qū)遠(yuǎn)，砂體總體較細(xì)，正旋回特點(diǎn)表現(xiàn)不明顯。沉積剖面上，水下分流河道沉積砂體往往與前三角洲泥或分流間灣泥巖互相疊置，以塊狀細(xì)砂巖為主，發(fā)育平行層理、板狀交錯(cuò)層理、槽狀交錯(cuò)層理等，偶見波狀、變形層理，底部多見沖刷泥礫，與下伏層呈突變沖刷接觸關(guān)系(圖2a)。目前鉆探結(jié)果顯示，水下分流河道砂體中以姬塬地區(qū)發(fā)現(xiàn)的長7工業(yè)油流井為多。

圖1 鄂爾多斯盆地長7烴源巖對比剖面Fig.1 Comparison of Chang7 source rocks in Ordos Basin

濁積巖儲集砂體主要發(fā)育在半深湖—深湖沉積區(qū)?？v向剖面上濁積砂體往往被湖相泥巖所隔，局部發(fā)育不完整鮑瑪層序。砂巖以塊狀為主，發(fā)育槽模、溝模、火焰構(gòu)造、滑塌變形等同生變形構(gòu)造(圖2b)?？碧匠晒@示，長7工業(yè)油流井大部分位于濁積砂體中，主要分布在合水、玄馬和上里塬地區(qū)。這些地區(qū)濁積砂體厚度較大，多期復(fù)合濁積砂體平行湖岸線分布，在平面上形成連片分布的厚層砂體。

據(jù)盆地長7薄片、壓汞及圖像粒度等資料分析，長7砂巖巖石類型主要為巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖;孔隙類型以粒內(nèi)溶孔為主，長石溶孔最為發(fā)育，粒間孔次之，面孔率相對較低。儲層具大孔微喉型孔喉組合，中值壓力大，孔喉分選好的特征。受沉積環(huán)境影響，砂巖泥質(zhì)含量較高，儲層粒度較細(xì)，砂巖的粒級主要為極細(xì)—細(xì)粒。磨圓度為次棱角狀，分選差—中等，膠結(jié)類型以孔隙式為主，加大—孔隙式次之，薄膜式膠結(jié)極少。巖屑類型主要有火成巖屑、高變巖屑等組成，填隙物含量在4% ～49.4%之間，平均為16.4%，主要有高嶺石、水云母、綠泥石、方解石等構(gòu)成。

另據(jù)300余口560塊砂巖物性資料統(tǒng)計(jì)分析，長7儲層孔隙度值在4% ～15.02%之間，平均8.45%，滲透率分布范圍為(0.007～1.14)×10-3μm2，平均 0.12×10-3μm2，屬超低孔低滲儲層，但局部地區(qū)發(fā)育相對優(yōu)質(zhì)儲層。如合水地區(qū)，在整體低孔滲背景下(孔隙度平均值在10%以下，滲透率平均值在0.2×10-3μm2以下)，高孔滲區(qū)域發(fā)育，諸如N25等井區(qū)，試油井段的孔隙度達(dá)12.5%，滲透率為 1.0×10-3μm2。

圖2 鄂爾多斯盆地長7三角洲前緣沉積、濁積巖沉積剖面Fig.2 Profile showing sedimentary facies in delta front and turbidite of Chang7 section in Ordos Basin

2.3 成巖相劃分及特征

在沉積相、儲層條件研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)儲集體成巖作用的差異性，依據(jù)孔隙類型特征將長7儲層劃分為5種成巖相類型(表1)。其中最有利成巖相為膠結(jié)作用—微孔粒間孔和溶蝕作用—溶孔微孔成巖相，其分布面積有限，僅在姬塬、合水和白豹地區(qū)的個(gè)別區(qū)域分布;較為有利的為壓實(shí)作用—粒間孔微孔成巖相和壓實(shí)溶蝕—溶孔微孔成巖相，主要分布在環(huán)縣、合水及吳起地區(qū)，分布面積較大;壓實(shí)膠結(jié)—微孔成巖相為長7致密成巖相，儲層條件最差，粒間孔及溶孔都不發(fā)育，其在盆地內(nèi)分布范圍最廣(圖3)。

表1 鄂爾多斯盆地延長組長7不同成巖相特征Table 1 Characteristics of distinct diagenetic facies of Chang7 section in Ordos Basin

2.4 儲蓋組合特征

前已述及，盆地延長組長7主要由湖相和三角洲相沉積組成，儲集體主要為前緣水下分流河道和湖相濁積砂體。其沉積演化特征決定了三角洲前緣砂體、濁積砂體與湖灣泥巖、半深湖—深湖相泥巖橫向上相互交錯(cuò)，縱向上復(fù)合疊加，構(gòu)成了多套儲蓋組合(圖4);空間上，三角洲前緣砂體、濁積砂體等儲集體被有機(jī)質(zhì)豐度很高的湖相泥巖所包圍(圖4)。因此，長7油層組具有較好的生儲蓋組合優(yōu)勢，利于長7自生自儲油藏的形成與保存。

綜合上述儲層、成巖相及生儲蓋綜合分析來看，鄂爾多斯盆地雖局部地區(qū)長7儲層孔滲較好，但大部分地區(qū)儲層物性很差，加之長7油層組處于半深湖—深湖沉積環(huán)境，發(fā)育透鏡狀及條帶狀的重力流砂體，對長7儲層來說，縱向隔夾層發(fā)育，橫向儲層連續(xù)性差，導(dǎo)致儲層具有較強(qiáng)的非均質(zhì)性。

圖3 鄂爾多斯盆地長71砂巖成巖相平面分布Fig.3 Plane distribution of diagenetic facies of Chang71 sandstones in Ordos Basin

2.5 運(yùn)移條件

前期研究表明，長7烴源巖在白堊紀(jì)早期開始大量成熟、生油、排烴［14-16］，伴隨生烴作用產(chǎn)生了十分可觀的體積膨脹，在泥巖內(nèi)產(chǎn)生了巨大的超壓及大量微裂縫。加之中生代晚期早白堊世盆地發(fā)生了一次構(gòu)造熱事件［17-18］，盆地地幔發(fā)生底侵，發(fā)生了巖漿的侵入和噴發(fā)。這次熱事件不但加速了長7烴源巖進(jìn)入生油階段，還促使了烴源巖發(fā)生生烴增壓，加速異常高壓的形成。研究發(fā)現(xiàn)，盆地長7油層組異常高壓普遍發(fā)育，剩余壓力一般在6～12 MPa(圖5)。

生成的烴類在壓力差驅(qū)動下，克服浮力和毛細(xì)管力的作用，沿微裂縫向常壓或相對低壓系統(tǒng)運(yùn)移［19-22］。通過巖心、熒光薄片、鑄體薄片等資料觀察分析發(fā)現(xiàn)，長7油層組中廣泛分布有高角度、垂直裂縫及微裂縫，并見作為油氣運(yùn)移通道的證據(jù)(圖6)。這些裂縫與砂巖在空間上相互連通，構(gòu)成了油氣運(yùn)移的重要通道。

3 油藏類型及特征

圖5 鄂爾多斯盆地長7泥巖剩余壓力Fig.5 Surplus pressure of Chang7 mudstones in Ordos Basin

為了表征長7油藏特征，此次分別選取了長7油層組主要儲集體發(fā)育的三角洲前緣水下分流河道及濁積砂發(fā)育區(qū)域，利用電測曲線、錄井資料及試油資料，重點(diǎn)編繪長7典型油藏剖面，并就剖面特征進(jìn)行分析說明。綜合研究表明，長7油藏為自生自儲式巖性油藏，受砂體側(cè)向變化以及遮擋等因素的控制，易于形成砂巖上傾尖滅及砂巖透鏡體油藏2種類型。

3.1 砂巖上傾尖滅油藏

這類油藏圈閉是由于三角洲水下分流河道砂體與上傾方向的分流間洼地、湖灣泥巖等相互配置，構(gòu)成了較好的上傾遮擋而形成的巖性油藏(圖7a)。這類油藏規(guī)模往往較大，油藏邊界與巖性邊界較為一致，主要分布在三角洲前緣。

圖6 鄂爾多斯盆地長7顯微鏡下微裂縫特征Fig.6 Micro crack characteristics under microscope of Chang7 section in Ordos Basin

圖7 鄂爾多斯盆地長7油層組上傾尖滅、砂巖透鏡體巖性油藏剖面Fig.7 Cross section of updip thin out and sand lens reservoirs of Chang7 section in Ordos Basin

3.2 砂巖透鏡體油藏

這類油藏是指透鏡體儲集層控制著油氣的聚集?？煞譃?種，一為儲集體周圍被非滲透性泥巖所包圍，這種砂巖透鏡體油藏在長7油藏中分布較少;另一種為低滲透儲層中出現(xiàn)呈透鏡狀的局部高滲透帶，長7濁積砂體中油藏聚集多為這類(圖7b)。由于砂體側(cè)向物性差，導(dǎo)致油氣不能長距離側(cè)向運(yùn)移，在物性好的地方聚集成藏，因此其油藏規(guī)模小而肥，形成所謂“甜點(diǎn)”式油藏分布。

4 油藏分布與地質(zhì)條件的關(guān)系

勘探及研究成果表明，目前已發(fā)現(xiàn)長7油藏均分布在烴源巖展布范圍內(nèi)。長7儲集體距離烴源巖近，油源充足，充注強(qiáng)度大，油藏含油飽和度高;有利沉積砂體為半深湖—深湖濁積砂體與三角洲前緣水下分流河道砂體，具有累積厚度大、橫向分布較為穩(wěn)定、局部儲層物性較好的特點(diǎn)，為長7油藏的形成提供了良好的儲集空間;大量存在的裂縫、微裂縫很大程度上改善了長7儲層的物性條件，為油氣運(yùn)移提供了重要通道。

［1］ 白玉彬，趙靖舟，方朝強(qiáng)，等.鄂爾多斯盆地長6油層組準(zhǔn)連續(xù)型致密砂巖油藏形成機(jī)理［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2013，35(1):65-71.

Bai Yubin，Zhao Jingzhou，F(xiàn)ang Chaoqiang，et al.Forming mechanism of quasi-continuous tight sandstonereservoir of Chang 6 oilbearing formation，Ordos Basin［J］.Petroleum Geology ＆ Experiment，2013，35(1):65-71.

［2］ 趙俊興，李鳳杰，申曉莉，等.鄂爾多斯盆地南部長6和長7油層濁流事件的沉積特征及發(fā)育模式［J］.石油學(xué)報(bào)，2008，29(3):389-394.

Zhao Junxing，Li Fengjie，Shen Xiaoli，et al.Sedimentary characteristics and development pattern of turbidity event of Chang 6 and Chang 7 oil reservoirs in the southern Ordos Basin［J］.Acta Petrolei Sinica，2008，29(3):389-394.

［3］ 盧進(jìn)才，李玉宏，魏仙樣，等.鄂爾多斯盆地三疊系延長組長7油層組油頁巖沉積環(huán)境與資源潛力研究［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào):地球科學(xué)版，2006，36(6):928-932.

Lu Jincai，Li Yuhong，Wei Xianyang，et al.Research on the depositional environment and resources potential of the oil shale in the Chang 7 Member，Triassic Yanchang formation in the Ordos Basin［J］.Journal of Jilin University:Earth Science Edition，2006，36(6):928-932.

［4］ 張文正，楊華，楊奕華，等.鄂爾多斯盆地長7優(yōu)質(zhì)烴源巖的巖石學(xué)、元素地球化學(xué)特征及發(fā)育環(huán)境［J］.地球化學(xué)，2008，37(1):59-64.

Zhang Wenzheng，Yang Hua，Yang Yihua，et al.Petrology and element geochemistry and development environment of Yanchang formation Chang-7 high quality source rocks in Ordos Basin［J］.Geochimica，2008，37(1):59-64.

［5］ 席勝利，劉新社，王濤.鄂爾多斯盆地中生界石油運(yùn)移特征分析［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2004，26(3):229-235.

Xi Shengli，，Liu Xinshe，Wang Tao.Analysis on the migration characteristics of the Mesozoic petroleum in the Ordos basin［J］.Petroleum Geology ＆ Experiment，2004，26(3):229-235.

［6］ 張文正，楊華，李劍鋒，等.論鄂爾多斯盆地長7段優(yōu)質(zhì)油源巖在低滲透油氣成藏富集中的主導(dǎo)作用:強(qiáng)生排烴特征及機(jī)理分析［J］.石油勘探與開發(fā)，2006，33(3):289-293.

Zhang Wenzheng，Yang Hua，Li Jianfeng，et al.Leading effect of high-class source rock of Chang7 in Ordos Basin on enrichment of low permeability oil-gas accumulation:Hydrocarbon generation and expulsion mechanism ［J］.Petroleum Exploration and Deve-lopment，2006，33(3):289-293.

［7］ 楊飏，郭正權(quán)，黃錦繡，等.鄂爾多斯盆地西南部延長組過剩壓力與油藏的關(guān)系［J］.地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報(bào)，2006，28(2):49-52.

Yang Yang，Guo Zhengquan，Huang Jinxiu，et al.Overpressure relation to oilfields in Yanchang formation SW Ordos Basin［J］.Journal of Earth Sciences and Environment，2006，28(2):49-52.

［8］ 羅曉容.油氣初次運(yùn)移的動力學(xué)背景與條件［J］.石油學(xué)報(bào)，2001，22(6):24-29.

Luo Xiaorong.Dynamic background and conditions for petroleum primary migration［J］.Acta Petrolei Sinica，2001，22(6):24-29.

［9］ 姚涇利，陳世加，路俊剛，等.鄂爾多斯盆地胡尖山地區(qū)長7儲層特征及影響因素［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2013，35(2):162-166.

Yao Jingli，Chen Shijia，Lu Jungang，et al.Features and influencing factors of Chang 7 reservoir of Yanchang Formation in Hujianshan area，Ordos Basin［J］.Petroleum Geology ＆ Experiment，2013，35(2):162-166.

［10］ 付金華，羅安湘，喻建，等.西峰油田成藏地質(zhì)特征及勘探方向［J］.石油學(xué)報(bào)，2004，25(2):25-29.

Fu Jinhua，Luo Anxiang，Yu Jian，et al.Geological features of reservoir formation and exploration strategy of Xifeng Oilfield［J］.Acta Petrolei Sinica，2004，25(2):25-29.

［11］ 楊華，竇偉坦，劉顯陽，等.鄂爾多斯盆地三疊系延長組長7沉積相分析［J］.沉積學(xué)報(bào)，2010，28(2):254-263.

Yang Hua，Dou Weitan，Liu Xianyang，et al.Analysis on sedimentary facies of member 7 in Yanchang formation of triassic in Ordos Basin［J］.Acta Sedimentologica Sinica，2010，28(2):254-263.

［12］ 張偉，劉建朝，高志亮，等.鄂爾多斯盆地吳堡地區(qū)長6段濁積特征及其石油地質(zhì)意義［J］.地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報(bào)，2012，34(2):64-71.

Zhang Wei，Liu Jianchao，Gao Zhiliang，et al.Turbidity Characteristics and Petroleum Geological Significance of Chang-6 Section in Wubu Area of Ordos Basin［J］.Journal of Earth Sciences and Environment，2012，34(2):64-71.

［13］ 胡作維，黃思靜，馬永坤，等.鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長2油層組儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征［J］.斷塊油氣田，2012，19(5):588-591.

Hu Zuowei，Huang Sijing，Ma Yongkun，et al.Characteristics of reservoir pore structure in Chang 2 oil-bearing bed in Jiyuan Area，Ordos Basin［J］.Fault-Block Oil and Gas Field，2012，19(5):588-591.

［14］ 喻建，宋江海，向惠.鄂爾多斯盆地中生界隱蔽性油氣藏成藏規(guī)律［J］.天然氣工業(yè)，2004，24(12):35-37.

Yu Jian，Song Jianghai，Xiang Hui.Subtle reservoir formation law of Mesozoic in E'erduosi basin［J］.Natural Gas Industry，2004，24(12):35-37.

［15］ 楊華，張文正.論鄂爾多斯盆地長7段優(yōu)質(zhì)油源巖在低滲透油氣成藏富集中的主導(dǎo)作用:地質(zhì)地球化學(xué)特征［J］.地球化學(xué)，2005，34(2):147-154.

Yang Hua，Zhang Wenzheng.Leading effect of the Seventh Member high-quality source rock of Yanchang Formation in Ordos Basin during the enrichment of low-penetrating oil-gas accumulation:Geologyand geochemistry［J］.Geochimica，2005，34(2):147-154.

［16］ 劉新社，席勝利，黃道軍，等.鄂爾多斯盆地中生界石油二次運(yùn)移動力條件［J］.石油勘探與開發(fā)，2008，35(2):143-147.

Liu Xinshe，Xi Shengli，Huang Daojun，et al.Dynamic conditions of Mesozoic petroleum secondary migration，Ordos Basin［J］.Petroleum Exploration and Development，2008，35(2):143-147.

［17］ 陳瑞銀，羅曉容，趙文智，等.鄂爾多斯盆地中生代熱異常及烴源巖熱演化特征［J］.石油勘探與開發(fā)，2007，34(6):658-663.

Chen Ruiyin，Luo Xiaorong，Zhao Wenzhi，et al.Thermal anomaly and thermal evolution of source rocks in Mesozoic，Ordos Basin［J］.Petroleum Exploration and Development，2007，34(6):658-663.

［18］ 任戰(zhàn)利.鄂爾多斯盆地?zé)嵫莼放c油氣關(guān)系的研究［J］.石油學(xué)報(bào)，1996，17(1):17-24.

Ren Zhanli.Research on the relations between geothermal history and oil-gas accumulation in the Ordos basin［J］.Acta Petrolei Sinica，1996，17(1):17-24.

［19］ 劉小琦，鄧宏文，李青斌，等.鄂爾多斯盆地延長組剩余壓力分布及油氣運(yùn)聚條件［J］.新疆石油地質(zhì)，2007，28(2):143-145.

Liu Xiaoqi，Deng Hongwen，Li Qingbin，et al.Distribution of residual pressure and Oil-Gas migration and accumulation conditions of Yanchang formation in Ordos Basin［J］.Xinjiang Petroleum Geology，2007，28(2):143-145.

［20］ 李興文，李仲東，過敏，等.鄂爾多斯麻黃山西區(qū)中生界過剩壓力與油氣關(guān)系［J］.石油勘探與開發(fā)，2011，38(3):294-298.

Li Xingwen，Li Zhongdong，Guo Min，et al.Relations of overpre-ssure and hydrocarbons in the Mesozoic ofwestern Mahuang-shan，Ordos Basin［J］.Petroleum Exploration and Development，2011，38(3):294-298.

［21］ 陳荷立，劉勇，宋國初.陜甘寧盆地延長組地下流體壓力分布及油氣運(yùn)聚條件研究［J］.石油學(xué)報(bào)，1990，11(4):8-16.

Chen Heli，Liu Yong，Song Guochu.An analysis of the distribution of subsurface fluid pressure and its relation to the petroleum migration and accumulation in Yanchang Group，Shannxi-Gansu-Ningxia Basin［J］.Acta Petrolei Sinica，1990，11(4):8-16.

［22］ 席勝利，劉新社.鄂爾多斯盆地中生界石油二次運(yùn)移通道研究［J］.西北大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2005，35(5):628-632.

Xi Shengli，Liu Xinshe.Petroleum secondary migration pathway in Mesozoic period，Ordos Basin［J］.Journal of Northwest University:Natural Science Edition，2005，35(5):628-632.

(編輯 黃 娟)