HX地區(qū)長4+5油層組油藏特征及成藏主控因素分析

李衛(wèi)成，葉 博，張艷梅，李廷艷， 尤 源，馬文忠

(1.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，陜西西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室)

HX地區(qū)長4+5油層組油藏特征及成藏主控因素分析

李衛(wèi)成1,2，葉 博1,2，張艷梅1,2，李廷艷1,2， 尤 源1,2，馬文忠1,2

(1.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，陜西西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室)

針對HX地區(qū)長4+5油層組成藏控制因素不清、影響后續(xù)勘探及開發(fā)有利區(qū)篩選的問題，在鉆井、試油及測井資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合前人區(qū)域構(gòu)造研究成果，首次對長4+5油藏特征及成藏主控因素進(jìn)行了分析。結(jié)果表明巖性油藏是研究區(qū)長4+5油層組最主要的油藏類型,單個(gè)油藏規(guī)模較小，縱向上多個(gè)單油藏疊合發(fā)育，錯(cuò)疊、拼接形成多個(gè)分布零散的復(fù)合含油有利區(qū)。油藏物性區(qū)塊差異明顯,南部油藏物性優(yōu)于北部，滲透率與試油產(chǎn)量沒有相關(guān)性。烴源巖分布對長4+5成藏有一定的控制作用，基底斷裂及附近區(qū)帶存在石油運(yùn)移至長4+5成藏的優(yōu)勢通道,決定著油藏的分布,是成藏的主控因素，后續(xù)的勘探開發(fā)工作應(yīng)圍繞基底斷裂及附近區(qū)帶展開。

巖性油藏;烴源巖;優(yōu)勢通道;基底斷裂

HX地區(qū)主要發(fā)育長8、長4+5、長3及侏羅系油藏。長3、侏羅系油藏單井產(chǎn)量高，是各采油單位快速上產(chǎn)的首選目標(biāo)，很難有剩余未動(dòng)用儲量。長8油藏開發(fā)已近10年，剩余可動(dòng)用儲量所剩無幾。長4+5油層組作為研究區(qū)完全未開發(fā)的重要層系，已有66口井試油獲工業(yè)油流，試油日產(chǎn)量最高超過40 t。不論從儲量接替或者單井產(chǎn)量來看，長4+5油藏的開發(fā)動(dòng)用已成為今后該區(qū)產(chǎn)量提升或穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。目前該區(qū)長4+5油層組研究重點(diǎn)主要集中在物源、沉積儲層、成巖等方面[1-3]，對于油藏特征、成藏控制因素方面的認(rèn)識卻少有論述,制約著后續(xù)勘探開發(fā)工作的順利進(jìn)行。在鉆井、試油及測井資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合前人區(qū)域構(gòu)造研究成果，首次對長4+5油藏特征及成藏主控因素進(jìn)行分析，為勘探開發(fā)工作提供新思路。

1 地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地處于中國東部構(gòu)造和西部構(gòu)造的交匯結(jié)合部位，現(xiàn)今的盆地構(gòu)造形態(tài)總體顯示為東翼寬緩，西翼陡窄不對稱大向斜的南北向矩形盆地[4]。盆地劃分為六個(gè)一級構(gòu)造單元，即伊盟隆起，西緣沖斷帶、天環(huán)坳陷、伊陜斜坡、渭北隆起及晉西撓褶帶[5]。古生代至中生代早期鄂爾多斯盆地屬華北盆地的一部分，到晚三疊紀(jì)延長組早期，受印支運(yùn)動(dòng)影響，盆地周緣相對抬升，形成面積大、水域廣的鄂爾多斯盆地。HX地區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南部，區(qū)域位置主體屬伊陜斜坡，西部與天環(huán)坳陷相接，中生代晚三疊紀(jì)延長期為其主要沉積期。按沉積旋回將延長組地層從上到下劃分為10個(gè)油層組(長1～長10)[6]。其中長7油層組是盆地最好的烴源巖層，是中生界已發(fā)現(xiàn)油藏的主要油源。長4+5沉積期為次一級湖泛期，經(jīng)歷了一次小范圍的湖進(jìn)、湖退過程，發(fā)育獨(dú)特的河控-湖泊辮狀河三角洲沉積體系，最有利的儲集砂體為水下分流河道及河口壩沉積[11]。儲層實(shí)測物性數(shù)據(jù)表明研究區(qū)長4+5油藏平均滲透率為1.61×10-3μm2，按目前的分類標(biāo)準(zhǔn)為特低滲儲層，基本無自然產(chǎn)能，須進(jìn)行壓裂改造，才可能投入有效開發(fā)。

2 油藏特征

2.1 油藏類型

研究結(jié)果表明巖性油藏是研究區(qū)最主要的油藏類型，主要表現(xiàn)為上傾方向砂巖尖滅和成巖致密帶遮擋兩種類型。上傾方向砂巖尖滅型油藏是水下分流河道或河口壩砂體與上傾方向的分流間灣泥質(zhì)沉積相互配置形成圈閉而捕獲油氣成藏的，這類油藏一般規(guī)模較大，油藏邊界與巖性邊界有著良好的一致性,如圖1所示，L219井至L254井控制的a油藏就是上傾方向H65井的間灣泥質(zhì)巖遮擋后成藏的，油藏順剖面方向長約8 km，具備規(guī)模開發(fā)的資源基礎(chǔ)。成巖致密帶遮擋型油藏的局部遮擋層是成巖作用形成的致密砂層，而非沉積的泥質(zhì)巖類， 圖1中L219井底部發(fā)育的b油藏正是由于鄰井致密砂層遮擋才成藏的,油藏發(fā)育在單井范圍內(nèi),規(guī)模較小。

圖1 HX地區(qū)長4+5油層組油藏剖面

2.2 油藏分布特征

研究區(qū)長4+5油藏內(nèi)單油層厚度較小，介于2.0～13.7 m，平均厚度4.8 m，單油層厚度低于平均值的超過60%?？v向上多油藏疊合發(fā)育(圖1)，不同單油藏錯(cuò)疊、拼接形成平面上具有一定分布面積的含油有利區(qū)。如圖2所示，長4+5油層組目前發(fā)現(xiàn)了2個(gè)大的含油有利區(qū)、4個(gè)小的有利區(qū)及為數(shù)不多的出油單井點(diǎn)，有利區(qū)之間被無顯示井或試油出水井相隔，分布沒有規(guī)律性，連片性差。最大的含油有利區(qū)位于研究區(qū)北部，面積次之的有利區(qū)在研究區(qū)南部，兩個(gè)有利區(qū)之間近千平方公里區(qū)域內(nèi)發(fā)育一個(gè)面積不足20 km2的有利區(qū)，共有5口零散分布的井獲得工業(yè)油流，充分表明了該區(qū)油藏分布零散、連片性差的特點(diǎn)。

圖2 HX地區(qū)含油有利區(qū)與構(gòu)造線疊合圖

已發(fā)現(xiàn)的油層顯示井及工業(yè)油流井在構(gòu)造的高低部位均有出現(xiàn)(圖2)，同一旋回沉積儲層內(nèi)高部位試油產(chǎn)水，低部位出油的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，同一個(gè)有利區(qū)跨越了多個(gè)隆坳相間的低幅度構(gòu)造發(fā)育區(qū)帶，單個(gè)油藏內(nèi)看不到油水界面，表明油藏的分布受構(gòu)造控制不明顯。

2.3 油藏物性特征

實(shí)測數(shù)據(jù)表明研究區(qū)內(nèi)大致以中部小有利區(qū)為界南北區(qū)油藏物性差別很大，北區(qū)孔隙度為9.2%～12.8%，平均值11.0%，滲透率為(0.13～3.26)×10-3μm2，平均值0.79×10-3μm2，其中超過60%的單井物性分析值低于0.5×10-3μm2,南部孔隙度為9.6%～15.0%，平均值11.8%，滲透率為(0.16～30.28)×10-3μm2，平均值高達(dá)3.52×10-3μm2，接近60%的單井物性分析值大于1.0×10-3μm2，總體表現(xiàn)出孔隙度相差無幾，南區(qū)滲透性明顯好于北區(qū)的特點(diǎn)。整個(gè)研究區(qū)內(nèi)單井滲透率與試油產(chǎn)油量之間沒有明顯相關(guān)性。

3 成藏主控因素分析

3.1 烴源巖控制油藏分布范圍

良好的油源條件直接關(guān)系到油氣藏的形成和資源量的大小。長7油層組優(yōu)質(zhì)烴源巖具有厚度大、生烴、排烴能力強(qiáng)的特點(diǎn)，是鄂爾多斯盆地中生界的主力烴源巖[7]。前人研究表明[8]鄂爾多斯盆地石油以垂向運(yùn)移為主，烴源巖分布面積之上或附近肯定是烴類充注成藏的有利區(qū)帶。研究區(qū)西部烴源巖不發(fā)育，其它地區(qū)烴源巖均有分布，從西向東厚度逐漸增大，厚度介于5～40 m，東北部厚度最大，已超過40 m。研究區(qū)烴源巖厚度等值線與有利區(qū)疊合圖(圖3)顯示目前已發(fā)現(xiàn)的含油有利區(qū)都位于烴源巖厚度大于5 m的范圍內(nèi)，表明烴源巖分布對長4+5成藏有一定的控制作用。

圖3 HX地區(qū)烴源巖厚度等值線與有利區(qū)疊合圖

3.2 基底斷裂是成藏的主控因素

3.2.1 石油通過優(yōu)勢通道運(yùn)移成藏

前人研究表明在生烴中心及附近,油氣運(yùn)移路徑形成密集的網(wǎng)絡(luò),而遠(yuǎn)離生烴中心,運(yùn)移路徑逐漸匯集,形成油氣運(yùn)移的優(yōu)勢通道或主通道[9]。長4+5油層組距離長7烴源巖200 m左右，間隔較遠(yuǎn)，具備發(fā)育石油運(yùn)移優(yōu)勢通道的條件。研究區(qū)平均井距2 km，中東部井控程度更高。在如此密集的井控程度下，研究區(qū)長4+5油層組發(fā)現(xiàn)的含油有利區(qū)及出油單井點(diǎn)無規(guī)律零散分布，連片性差，有利區(qū)僅占研究區(qū)面積的7.4%，具有局部成藏的特點(diǎn)(圖4)。甚至出油單井點(diǎn)周圍1.5 km小井距部署的落實(shí)油藏規(guī)模井也經(jīng)常無顯示，說明長4+5油藏總體規(guī)模較小，具有點(diǎn)式充注成藏的特征?；谏鲜鲑Y料，分析認(rèn)為長7生成的烴類主要是通過優(yōu)勢通道運(yùn)移至長4+5成藏的。長4+5油層組緊鄰長3底部，為長7石油向上運(yùn)移至長3成藏的必經(jīng)層系，趙彥德等對長3油層組石油運(yùn)移與充注的研究表明該區(qū)存在石油充注點(diǎn)[10]，也間接肯定了長4+5油層組通過優(yōu)勢通道運(yùn)移成藏的可能性。

圖4 HX地區(qū)基底斷裂與有利區(qū)疊合圖

3.2.2 基底斷裂是長4+5成藏的關(guān)鍵因素

一般來說，運(yùn)移的通道主要有疊置砂體、不整合面及裂縫或斷裂。研究區(qū)延長組內(nèi)部為連續(xù)沉積，長7烴源巖與上部長4+5油層組之間不存在不整合面，當(dāng)然不存在此種類型的運(yùn)移通道。長7烴源巖位于目的層之下，長7烴源巖到長4+5之間長63、長62層約80 m幾乎全是泥質(zhì)沉積，可以排除疊置砂體作為運(yùn)移通道的可能。裂縫的發(fā)育受巖性控制,砂巖較泥巖硬度高,容易產(chǎn)生裂縫，泥巖塑性強(qiáng)，不容易產(chǎn)生裂縫。因此，石油運(yùn)移至長4+5成藏的最可能優(yōu)勢通道只有斷裂及與之相連的其它路徑。

斷裂是盆地內(nèi)普遍存在的構(gòu)造形式,不同級別的斷裂對盆地油氣運(yùn)移聚集的控制作用也不盡一致。大斷距斷裂導(dǎo)致油氣逸散程度大，對油氣富集起到一定的破壞作用；小斷距斷裂，特別是裂縫帶對油藏高產(chǎn)起主要貢獻(xiàn)作用[11]。鄂爾多斯盆地基底斷裂不僅數(shù)量較多,規(guī)模較大,而且方向有序,構(gòu)成了斷裂網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[12]。三疊紀(jì)以來，鄂爾多斯盆地不同時(shí)期區(qū)域應(yīng)力場在旋轉(zhuǎn)與扭動(dòng)作用過程中,盆地內(nèi)部剛性強(qiáng)度不同的塊體之間產(chǎn)生扭裂和走滑,使基底斷裂重新活動(dòng),但并沒有造成規(guī)模較大的斷層落差以及蓋層顯著變形?；讛嗔训倪@種隱性活動(dòng)是裂縫產(chǎn)生的誘因，也是使砂體、裂縫與優(yōu)質(zhì)生烴灶三位一體的主要控制因素[13]。根據(jù)航磁、重力、地球化學(xué)場等多種資料綜合分析，在盆地內(nèi)部及其周緣均發(fā)現(xiàn)有不同規(guī)模的基底斷裂，并具有明顯的分區(qū)特征[14]。圖4反映出研究區(qū)存在7條基底斷裂，分三個(gè)方位發(fā)育: 編號2、5的基底斷裂為東西向，編號1、3、4、7的基底斷裂為北西-南東向，編號6的基底斷裂為北東-南西向。含油有利區(qū)與基底斷裂疊合圖表明面積最大的含油有利區(qū)位于研究區(qū)北部3、4、5、6、7斷裂交匯區(qū)帶，面積次之的含油有利區(qū)處于2、3斷裂交叉帶之間，其它較小的有利區(qū)及出油單井點(diǎn)也分布在幾條斷裂上或附近，充分表明了基底斷裂對長4+5成藏的控制作用，是長4+5成藏的關(guān)鍵因素。

4 成藏模式

當(dāng)長7生成的石油通過基底斷裂隱性活動(dòng)形成的優(yōu)勢通道運(yùn)移至長4+5儲層時(shí)，在充注壓力的作用下，烴類會向四周側(cè)向運(yùn)移，通過大于或等于臨界喉道的路徑進(jìn)入與之相連的孔喉單元中聚集、運(yùn)移，直至充注壓力降低至臨界喉道對應(yīng)的壓力值之下，烴類的側(cè)向運(yùn)移才會停止，此時(shí)，一定數(shù)量烴類充注到的地方就可成藏。烴類在致密層中只能作短距離側(cè)向運(yùn)移，導(dǎo)致長4+5單油藏規(guī)模較小，多油藏縱向疊合形成的含油有利區(qū)是后續(xù)開發(fā)的重點(diǎn)。沒有與優(yōu)勢通道連通的長4+5儲層，無論物性好還是差，長7生成的烴類都沒法進(jìn)入其中聚集成藏。優(yōu)勢通道發(fā)育的局限性致使長4+5油藏不能像長81油藏那樣大連片出現(xiàn)，只能零散分布。

5 結(jié)論

(1)巖性油藏是研究區(qū)長4+5油層組最主要的油藏類型，主要表現(xiàn)為上傾方向砂巖尖滅和成巖致密帶遮擋兩種類型。單油藏規(guī)模較小，多油藏縱向上疊合發(fā)育，錯(cuò)疊、拼接形成復(fù)合含油有利區(qū)。油藏整體與構(gòu)造沒有規(guī)律性關(guān)系，分布零散、連片性差，滲透率與試油產(chǎn)油量之間沒有相關(guān)性。

(2)烴源巖控制著油藏分布范圍，長7生成的石油通過基底斷裂隱性活動(dòng)形成的優(yōu)勢通道運(yùn)移至長4+5儲層成藏?；讛嗔咽情L4+5成藏的主控因素，后續(xù)的勘探開發(fā)應(yīng)重視基底斷裂及附近區(qū)帶。

[1] 王峰.鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)長4+5油層組致密砂巖儲層成巖作用及成巖相[J].地球化學(xué),2005,34(2):147-154.

[2] 萬慈眩,陳洪德,趙俊興,等.鎮(zhèn)北地區(qū)長4+5油層組儲層特征與控制因素[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,41(3):302-308.

[3] 朱世發(fā),徐黎明,朱筱敏,等.鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)延長組長4+5致密砂巖儲層成巖作用特征[J].巖性油氣藏,2014,26(3):22-26.

[4] 徐子炎,苗建宇,曾明,等.鄂爾多斯盆地旦八地區(qū)長4+5油層組儲層特征研究[J].石油地質(zhì)與工程,2010,24(3):20-23.

[5] 劉瑞東,王寶清,王博,等.鄂爾多斯盆地環(huán)江地區(qū)前侏羅紀(jì)古地貌恢復(fù)研究[J].石油地質(zhì)與工程,2014,28(5):9-15.

[6] 付金華,郭正權(quán),鄧秀芹.鄂爾多斯盆地西南地區(qū)上三疊統(tǒng)延長組沉積相及石油地質(zhì)意義[J].古地理學(xué)報(bào),2005,7(1):35-43.

[7] 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.

[8] 楊偉偉,柳廣第,劉顯陽,等.鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)延長組低滲透砂巖油藏成藏機(jī)理與成藏模式[J].地學(xué)前緣(中國地質(zhì)大學(xué)(北京)；北京大學(xué)),2013,20(2):132-139.

[9] 劉震,趙陽,杜金虎,等.陸相斷陷盆地巖性油氣藏形成與分布的“多元控油-主元成藏”特征[J].地質(zhì)科學(xué),2006,41(4):612-635.

[10] 趙彥德,姚宜同,黃錦繡,等.鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)三疊系延長組長3油層組石油運(yùn)移與充注研究[J].現(xiàn)代地質(zhì),2014,28(4):832-839.

[11] 陳小梅,劉璐.鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)涇地區(qū)長8油藏高產(chǎn)主控因素分析[J].石油地質(zhì)與工程,2015,29(1):66-68.

[12] 邸領(lǐng)軍.鄂爾多斯盆地儲集層物性斷裂對超低滲油氣藏的控制作用[J].石油勘探與開發(fā),2006,33(6):667-669.

[13] 趙文智,胡素云,汪澤成,等.鄂爾多斯盆地基底斷裂在上三疊統(tǒng)延長組石油聚集中的控制作用[J].石油勘探與開發(fā),2003,30(5):1-5.

[14] 劉震,姚星,胡曉丹,等.鄂爾多斯盆地中生界斷層的發(fā)現(xiàn)及其對成藏的意義[J].地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報(bào),2013,35(2):56-62.

編輯：吳官生

1673-8217(2015)05-0054-04

2015-05-20

李衛(wèi)成，工程師，1971年生，1995年畢業(yè)于西南石油學(xué)院石油地質(zhì)專業(yè),主要從事油藏評價(jià)儲層綜合研究工作。

國家重大基金項(xiàng)目“中國非常規(guī)油氣儲層分類與典型地質(zhì)模型建立”(41390451)。

TE112.33

A