鄂爾多斯盆地吳旗油區(qū)早侏羅世古地貌特征與油氣富集關(guān)系

于 雷，施澤進(jìn)，李恕軍，陳建文，田亞銘

(1.長(zhǎng)慶油田超低滲透油藏研究中心，陜西 西安 710021;2.成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川成都 610059)

鄂爾多斯盆地位于我國(guó)東部拉伸構(gòu)造域與西部擠壓構(gòu)造域的過(guò)渡地帶，長(zhǎng)期經(jīng)受復(fù)雜板塊運(yùn)動(dòng)影響，具有復(fù)雜的構(gòu)造特征。晚三疊紀(jì)末，受印支運(yùn)動(dòng)影響，鄂爾多斯盆地整體抬升，延長(zhǎng)組儲(chǔ)層頂部遭受剝蝕，形成了溝谷縱橫、丘陵起伏的古地貌景觀。侏羅紀(jì)早期，盆地出現(xiàn)大規(guī)模沉降，發(fā)育一條橫貫東西的甘陜古河，同時(shí)還發(fā)育多條南北向的二級(jí)古河等，如寧陜古河、蒙陜古河、晉陜古河、慶西古河，形成了一套河流-湖沼相為主的陸源碎屑沉積建造(圖1)［1-3］。吳旗油田位于甘陜古河與寧陜、蒙陜古河交匯之處，是盆地內(nèi)前侏羅紀(jì)古地貌發(fā)育突出且影響比較深遠(yuǎn)的地方。通過(guò)對(duì)研究區(qū)開(kāi)展前侏羅紀(jì)古地貌特征研究，探討油氣成藏與古地貌的關(guān)系，不僅可以為該區(qū)今后的勘探開(kāi)發(fā)指明方向，還可以進(jìn)一步完善鄂爾多斯盆地侏羅系油氣成藏機(jī)理。

圖1 侏羅系沉積前古地貌圖(據(jù)趙俊興，2006修改)Fig.1 Palaeogeomorphological map of the Ordos Basin prior to the deposition of the Jurassic strata(modified from Zhao Junxing，2006)

1 研究區(qū)概況

吳旗油田下侏羅統(tǒng)富縣組屬于河道充填型沉積，主要為黃色、灰白色中砂巖(或含礫砂巖)夾泥巖，沉積厚度大，巖性穩(wěn)定;延安組延10、延9段為廣覆型補(bǔ)償沉積，至延9段頂古地形被夷平，演化為沼澤沉積環(huán)境。該時(shí)期主要為三角洲平原相沉積，發(fā)育岸后沼澤及河道沉積，巖性主要為白色中細(xì)粒砂巖與灰黑色泥巖互層。整體上，該區(qū)儲(chǔ)層物性較好，孔隙度主要分布在3% ～24%之間，平均為11.2%;滲透率介于 0.3 ～700mD，平均為 43.4mD(表1)。

表1 部分井中富縣組和延安組平均孔隙度和平均滲透率參數(shù)Table 1 Average porosity and permeability for the Fuxian and Yan’an Formations in some wells

2 侏羅紀(jì)古地貌的恢復(fù)及特征

補(bǔ)償印模法的地質(zhì)依據(jù)是延長(zhǎng)組頂侵蝕面至延安組延9段頂(準(zhǔn)平原化面)之間的地層厚度，這種面狀特征為侵蝕面印模，它間接反映了侵蝕面的起伏形態(tài)(郭正權(quán)，2001)。吳旗油區(qū)延9段至富縣組的厚度與前侏羅紀(jì)古地貌成鏡像關(guān)系，利用其厚度可以反演前侏羅紀(jì)古地理地貌形態(tài)，地層厚度由大到小反映了古地貌由低變高(圖2)。

圖2 吳旗地區(qū)W424—X52連井剖面(位置見(jiàn)圖3)Fig.2 W424-X52 well-tie section across the Lower to Middle Jurassic strata in the Wuqi region

研究區(qū)位于多條古河交匯之處，整體處于河道沉積，進(jìn)一步可細(xì)分為河谷、斜坡、河間丘、泛濫平原等次級(jí)地貌單元(圖3)。

(1)河谷:古地形最低的地貌單元。研究區(qū)位于多條古河谷交匯之處。其中，甘陜古河位于研究區(qū)南緣，呈東西向分布，寧陜古河位于研究區(qū)西南緣，自西北向東南注入甘陜古河，分布局限，蒙陜古河位于研究區(qū)中部，近南北向展布，同時(shí)，在蒙陜古河?xùn)|岸發(fā)育多條三級(jí)古河。一級(jí)、二級(jí)河谷內(nèi)均充填100余米厚粗碎屑為主的富縣組，含礫粗砂巖可達(dá)152m，三級(jí)古河下切強(qiáng)度小，其內(nèi)充填的富縣組厚度相對(duì)較薄。

(2)斜坡:高地和河谷之間的過(guò)渡地帶，平行分布于河谷兩側(cè)，屬于地形相對(duì)較高的地貌單元。研究區(qū)發(fā)育胡尖山和五里灣斜坡兩個(gè)斜坡區(qū)。

(3)河間丘:古地形相對(duì)較高，頂部較平坦的地貌單元，其周緣一般被富縣期河谷環(huán)繞，研究區(qū)內(nèi)發(fā)育了吳起、薛岔和金鼎3個(gè)河間丘。

(4)泛濫平原:研究區(qū)內(nèi)不同水系交錯(cuò)縱橫，洪水期水滿溢出河床，淹沒(méi)河谷兩側(cè)較平坦的部分，形成河谷平原地貌。

圖3 吳旗油田前侏羅紀(jì)古地貌圖Fig.3 Palaeogeomorphological map of the Wuqi oil field during the pre-Jurassic

3 古地貌與油氣富集關(guān)系

盆地侏羅紀(jì)油藏特征研究表明［4］，三疊系延長(zhǎng)組巨厚生油巖提供了豐富的油源。侏羅紀(jì)早期的富縣期辮狀河流相砂礫巖充填式沉積，并下切到延長(zhǎng)組長(zhǎng)2、長(zhǎng)3油層組，為吳旗地區(qū)侏羅系主要儲(chǔ)層和油氣向上運(yùn)移的通道。前侏羅紀(jì)正向古地貌單元與儲(chǔ)層配置，是侏羅系古地貌油藏分布的主要控制因素。披蓋壓實(shí)構(gòu)造、成巖致密帶、砂體側(cè)變帶是古地貌油藏形成的重要遮擋條件，這些條件的有機(jī)配置是形成侏羅系古地貌巖性-構(gòu)造油藏的基礎(chǔ)。

3.1 古地貌與油藏分布的關(guān)系

研究區(qū)內(nèi)古地貌類型復(fù)雜，水系廣布，丘陵縱橫，普遍發(fā)育高地、斜坡、山谷、凹地等地貌單元，其中，古地貌高部位砂體成為油氣運(yùn)移的有利指向區(qū)。目前勘探發(fā)現(xiàn)的延安組早期油藏除個(gè)別出油點(diǎn)在地形較低的河谷中外，其余均位于古地形較高的斜坡、河間丘等位置。五里灣斜坡和吳起、薛岔兩個(gè)河間丘的延9、延10段油藏的探明儲(chǔ)量占該區(qū)侏羅系探明儲(chǔ)量的95%以上。

3.2 古地貌與儲(chǔ)層砂體的關(guān)系

富縣期研究區(qū)發(fā)育以侵蝕充填為主的辮狀河道沉積，河床內(nèi)的滯留沉積體系由細(xì)礫巖、含礫粗砂巖及砂巖組成的韻律層，發(fā)育厚層塊狀層理。延10、延9時(shí)期，主要為三角洲平原背景下的分流河道，砂體厚度、規(guī)模相對(duì)較小，泥質(zhì)夾層增多，粒度變細(xì)，以中-細(xì)砂巖為主。這些河道砂體橫向上粘連，縱向上疊置，儲(chǔ)層物性好，為油氣富集提供了良好的儲(chǔ)集空間。處于一、二級(jí)河谷旁的河道砂體，最易捕獲沿河谷運(yùn)移上來(lái)的油氣，只要輔以良好的圈閉條件，就可以聚集成藏［5］。

3.3 古地貌與油氣運(yùn)移的關(guān)系

三疊紀(jì)末期，鄂爾多斯盆地由于受到印支運(yùn)動(dòng)的影響而整體抬升。三疊系延長(zhǎng)組頂部遭受風(fēng)化剝蝕及河流下切侵蝕等作用，加之侏羅紀(jì)早期河道對(duì)其進(jìn)一步切蝕，盆地部分地區(qū)延長(zhǎng)段都已出露，古河道便成為延長(zhǎng)組過(guò)剩壓力釋放的通道，即油氣運(yùn)移通道。并且古河道的下切程度越深，運(yùn)導(dǎo)油氣能力越強(qiáng)。延長(zhǎng)組油氣通過(guò)富縣及延10期的深切河谷既可發(fā)生垂向向上運(yùn)移，也可沿河道砂體側(cè)向運(yùn)移，在圈閉條件好的地方聚集成藏［6-10］。吳起、五谷城區(qū)塊的延9段和延10段油藏就是重要的例證，都鄰近二級(jí)河谷(圖3)。

3.4 古地貌與油氣保存的關(guān)系

古地貌油藏的圈閉條件受壓實(shí)構(gòu)造和巖性遮擋雙重因素控制，巖性遮擋是形成圈閉的基礎(chǔ)，沉積差異壓實(shí)構(gòu)造是圈閉富集油氣的條件［11］。研究區(qū)侏羅系沉積體系由河流沉積向三角洲沉積演化。富縣期屬辮狀河沉積，沉積剖面呈下粗上細(xì)的二元結(jié)構(gòu)，由兩個(gè)沉積旋回組成，其間發(fā)育厚度大約為6m的泥巖。延10油層組頂部廣泛分布著一層粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖組成的細(xì)粒沉積。延9期河道間沼澤相發(fā)育，沉積泥巖厚度達(dá)18m左右。這些廣泛發(fā)育的細(xì)粒泥質(zhì)沉積為侏羅系油氣保存提供了良好的油氣遮擋條件。

4 古地貌油藏成藏模式

依據(jù)已探明油藏空間分布，結(jié)合古地貌形態(tài)、上覆層沉積環(huán)境、砂體展布、運(yùn)移通道類型等多種因素歸納出吳旗地區(qū)侏羅系古地貌油藏的兩種成藏模式，即河谷-低丘成藏模式和河谷-緩坡成藏模式。

4.1 河谷-低丘成藏模式

不整合面上低丘處的下覆層位較新，而河谷的下覆層位較老，砂體在河谷中相對(duì)較富集，受差異壓實(shí)作用，在低丘處形成低幅度背斜構(gòu)造。由于河谷中富縣-延安組地層直接與長(zhǎng)2地層接觸，溝通了延長(zhǎng)組烴源巖，油氣沿著不整合面向上運(yùn)移，在有利的砂體中聚集成藏(圖4)。

圖4 河谷－低丘成藏模式圖Fig.4 Model for the hydrocarbon accumulation in the valleyhill area

4.2 河谷-緩坡成藏模式

侏羅系富縣-延安組地層與下覆三疊系地層整合接觸，但地層砂體較薄，鄰近的河谷下切三疊系地層，下切河谷中發(fā)育大套的河道充填砂巖，受差異壓實(shí)作用，在高地向緩坡轉(zhuǎn)折處易形成低幅背斜構(gòu)造。由于下切河谷的下切幅度較大，使延長(zhǎng)組的異常壓力重新分配，烴類流體沿著不整合面及下切河谷充填砂巖以側(cè)向和垂向進(jìn)行長(zhǎng)距離運(yùn)移，在油氣運(yùn)移路徑的圈閉中聚集成藏(圖5)。

圖5 河谷－緩坡成藏模式圖Fig.5 Model for the hydrocarbon accumulation in the valleyramp area

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1)根據(jù)補(bǔ)償印模法恢復(fù)了吳旗油田前侏羅紀(jì)古地貌，認(rèn)為該區(qū)發(fā)育局部高地、斜坡、次級(jí)古河與泛濫平原沉積地貌，并且古地貌不同程度地影響了構(gòu)造與沉積展布。

(2)古地貌的起伏控制了侏羅紀(jì)早期沉積相及砂體的發(fā)育和分布。深切古河谷提供了延長(zhǎng)組油氣運(yùn)移的通道，古地貌的存在形成了侏羅系延安組披覆壓實(shí)構(gòu)造。

(3)局部隆起與河道砂體的匹配是該區(qū)油氣成藏的關(guān)鍵因素。在認(rèn)清構(gòu)造形態(tài)的基礎(chǔ)上，在河道邊灘、心灘、河口壩等部位開(kāi)展老井復(fù)查或新井勘探，將是該區(qū)油氣增儲(chǔ)上產(chǎn)的有利措施。

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