鄂爾多斯盆地周家灣長6和長8油層組成藏控制因素

任瑞清, 朱 靜, 史立川, 王維斌, 淡衛(wèi)東, 梁曉偉

(1.中國石油長慶油田分公司 勘探開發(fā)研究院，西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，西安 710018)

鄂爾多斯盆地周家灣長6和長8油層組成藏控制因素

任瑞清1,2, 朱 靜1,2, 史立川1,2, 王維斌1,2, 淡衛(wèi)東1,2, 梁曉偉1,2

(1.中國石油長慶油田分公司 勘探開發(fā)研究院，西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，西安 710018)

探討鄂爾多斯盆地周家灣地區(qū)三疊系延長組長6、長8層成藏主控因素及成藏模式。從長7烴源巖生排烴影響原油運聚及長6、長8沉積、成巖的差異性研究入手，總結(jié)成藏差異。結(jié)果表明，長7大面積分布的烴源巖為成藏提供了物質(zhì)基礎(chǔ)和運移動力；該區(qū)發(fā)育的長6、長8連通性砂體和構(gòu)造裂縫提供了運移輸導條件；長6、長8大規(guī)模疊置砂體形成了良好的儲集體；沉積、成巖差異形成的相對高孔高滲儲層發(fā)育區(qū)控制著油藏富集區(qū)的分布。長6層成藏模式表現(xiàn)為長7油源先向上運移至長6成藏，而后側(cè)向沿連通砂體繼續(xù)運聚成藏，直至擴展到遠離長7烴源巖分布區(qū)，形成沿北東向砂體大面積展布的油藏；長8層成藏模式則主要為長7烴源巖向下運聚成藏，二次側(cè)向運移較少，油藏面積較小。

延長組；成藏控制因素；成藏模式; 周家灣；鄂爾多斯盆地

1 區(qū)域地質(zhì)特征

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置圖Fig.1 Tectonic location of the study area

周家灣地區(qū)位于陜西省吳起、志丹縣境內(nèi)，區(qū)域構(gòu)造上位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡一級構(gòu)造單元中西部(圖1)，為一個平緩西傾的單斜構(gòu)造，局部發(fā)育因差異壓實作用而形成的鼻狀隆起[1-2]。該地區(qū)三疊系延長組長6和長8油層組均為北東→南西向延伸的三角洲沉積體系(圖2)，屬于陜北大型復合三角洲裙帶的一部分。周家灣地區(qū)的長6油層組主體屬于三角洲前緣沉積，水下分流河道微相非常發(fā)育。長8油層組屬于三角洲平原和三角洲前緣沉積共生體，水上和水下分流河道微相也都很發(fā)育[3-4]。由于水上和水下分流河道砂體非常有利于儲層發(fā)育,因此，在具備油源供給充沛的條件下,此2類砂體為油氣聚集形成巖性油藏提供了最基本的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2 油藏特征

研究區(qū)縱向上發(fā)育有包括侏羅系延安組、富縣組和三疊系長4+5至長10油層組在內(nèi)的多套油層，其中長6、長8油層組是該區(qū)主要含油層系。長6油層組可分為長61、長62、長63小層，長8油層組可分為長81、長82小層，各小層均有油藏發(fā)育。平面上各小層油藏呈不同規(guī)模的連片分布，其中以長61小層和長81小層的油藏連片分布的范圍較大，油層穩(wěn)定性好，為主力油層。

研究區(qū)長6和長8巖性油藏有如下基本特征：①油層主要受河道砂體控制，隨著三角洲由東北向西南方向延伸，沉積相由三角洲平原亞相演變?yōu)槿侵耷熬墎喯?，形成了大面積分布的、以分流河道微相為主的砂巖儲集體(圖2)。②縱向上長7底部的厚層烴源巖構(gòu)成了良好的區(qū)域性生油層。③主砂帶兩側(cè)由河道砂體很快相變?yōu)榉至鏖g灣泥質(zhì)沉積，形成側(cè)向遮擋。④由長7和長4+5油層組中廣泛發(fā)育的厚層泥巖分別構(gòu)成了長6和長8油藏的區(qū)域性致密蓋層和隔層。

3 成藏控制因素分析

3.1 成藏物質(zhì)基礎(chǔ)

鄂爾多斯盆地延長組屬大型內(nèi)陸湖泊沉積[5]，長7油層組發(fā)育了一套呈西北-東南向展布的半深湖-深湖相的優(yōu)質(zhì)烴源巖(圖3)，其有效烴源巖分布面積約為5.0×104km2,厚度為70～120 m，其中優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度為10～50 m,有機質(zhì)類型為腐殖-腐泥型，有機母質(zhì)類型為Ⅰ-Ⅱ1型，有機質(zhì)豐度高-極高、類型好，已達到了成熟-高成熟早期的生油高峰階段。據(jù)計算:生油量為1.851×1011t[6-10]，為石油成藏提供了豐厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。周家灣地區(qū)西南部位于最有利的長7油層組生烴中心，烴源巖厚度為10～35 m,具備生烴強度高和勘探潛力大等特點[6-7]，對長6和長8油層組油、氣聚集成藏的各項條件都十分有利。

圖2 沉積相圖 Fig.2 Map showing sedimentary facies of Chang-6 and Chang-8 oil-bearing layers(A)長6油層組; (B)長8油層組

圖3 鄂爾多斯盆地長73泥巖分布圖[9]Fig.3 The distribution of mudstone of Chang-7 Formation, Ordos Basin

3.2 成藏動力基礎(chǔ)

鄂爾多斯盆地長7泥巖成藏期過剩壓力普遍存在[9]，周家灣地區(qū)過剩壓力存在局部高值區(qū)，為油氣的運移充注提供了動力基礎(chǔ)。

成藏期超高壓烴源巖由于存在高異常孔隙流體壓力，在其作用下，油氣既可向上發(fā)生排烴，又可克服地層高壓向下排烴[11-12]。聲波時差與異?？紫读黧w壓力有著良好的對應(yīng)關(guān)系，因此，可以通過聲波時差與異?？紫读黧w壓力的關(guān)系來研究超壓烴源巖的上、下排烴量[12](圖4)。

研究表明，周家灣地區(qū)長73烴源巖成藏期普遍存在超壓，為烴及石油充注成藏提供了充足的動力。此外，烴源巖段與聲波時差曲線形態(tài)變化形成良好的對應(yīng)關(guān)系，可以很好地表征其排烴的過程。由圖5可以看出，該地區(qū)長73普遍存在向上及向下排烴的過程，但向上排烴程度高，向下排烴程度低，部分井向下甚至不排烴，更有利于上部成藏。經(jīng)計算，周家灣地區(qū)長73優(yōu)質(zhì)烴源巖向上與向下排烴的比例約為4.9∶1，向上的排烴量大于向下的排烴量。

圖4 超壓源巖上下排烴分配模式[15]Fig.4 The allocation model for upward and downward oil discharge of overpressure source rock

圖5 周家灣地區(qū)長73烴源巖排烴圖Fig.5 Diagram showing the discharge behavior of oil source rocks of Chang-73 in the Zhoujiawan area

3.3 成藏運移通道

鄂爾多斯盆地長6、長8期為三角洲建設(shè)的高峰時期，物源充足，沿湖岸線發(fā)育眾多低位體系域的三角洲朵體，三角洲砂體規(guī)模大、延伸遠，同時多期水下分流河道和河口壩砂體上下相互疊置，使得延長組砂體具有橫向連通、垂向疊置的特點，是石油橫向和垂向運移的最重要通道[9]。斷裂和裂縫也是石油運移的重要輸導體，鄂爾多斯盆地超低滲透儲層普遍存在構(gòu)造裂縫。周家灣地區(qū)長6、長8發(fā)育大面積連通性砂體及構(gòu)造裂縫，連通性砂體是油氣側(cè)向運移的良好通道，構(gòu)造裂縫對縱向油氣的運移起到關(guān)鍵作用[9]。

3.4 成藏儲集基礎(chǔ)

研究區(qū)長6期主要發(fā)育三角洲前緣水下分流河道微相(圖2-A)，長8期發(fā)育三角洲平原分流河道和三角洲前緣水下分流河道微相(圖2-B)，形成了大面積分布的砂巖儲集體。沉積相控制著砂體的分布，為石油成藏提供了有效儲集體。長6期河道交匯疊加頻繁，沉積規(guī)模、砂體連片程度及厚度明顯大于長8層(圖6)。儲層綜合評價表明，該區(qū)長6、長8優(yōu)質(zhì)儲層主要發(fā)育在主干河道和多期分流河道疊加處，優(yōu)質(zhì)儲層平面分布受沉積相控制明顯，且長6油層組優(yōu)質(zhì)儲層面積大于長8油層組。

圖6 周家灣地區(qū)砂體展布圖Fig.6 Distribution of sand bodies in the Zhoujiawan area

3.5 成藏分布控制

物性分析結(jié)果表明，研究區(qū)內(nèi)長6和長8油層組儲層的平均孔隙度分別為10.9%和8.7%，平均滲透率分別為0.69×10-3μm2和0.28×10-3μm2，長6油層組儲層物性整體好于長8油層組。成巖作用及成巖相研究結(jié)果進一步表明：不同成巖方式和成巖相是影響儲層物性和油藏分布差異性的主要控制因素[13-15]，長6油層組的有利成巖相以殘余粒間孔相為主，長石溶蝕相次之(圖7-A)；長8油層組的有利成巖相以長石溶蝕相為主，殘余粒間孔相次之(圖7-B)。有利成巖相一般發(fā)育于主河道位置，以殘余粒間孔相為最有利的成巖相帶。相對高孔高滲區(qū)分布范圍與有利成巖相帶分布極為吻合。區(qū)域上，長6油層組有利成巖相有沿主河道砂帶大面積分布的特點；而長8油層組有利成巖相分布相對較局限，多集中分布于研究區(qū)南部?？碧綄嵺`表明，目前已發(fā)現(xiàn)油藏富集區(qū)與有利沉積微相和成巖相分布范圍基本吻合。因此，有利沉積微相與成巖相的疊合發(fā)育，在平面上直接控制了相對高孔高滲儲層帶和油藏富集區(qū)的分布。所以，長6和長8油層組中河道砂體發(fā)育區(qū)中的殘余粒間孔相、長石溶蝕相發(fā)育區(qū)，都應(yīng)該是石油勘探的有利目標區(qū)帶。

圖7 周家灣地區(qū)成巖相圖Fig.7 Maps showing distribution of diagenetic facies

4 成藏模式

長6和長8油層組發(fā)育2種不同的成藏模式：長6油層組表現(xiàn)為長7油源先垂直向上運移至長6成藏，而后向東北方向繼續(xù)側(cè)向運聚至遠離長7烴源巖分布區(qū)成藏，形成沿北東向砂體大面積展布的油藏；長8油層組則主要為長7烴源巖向下垂向運聚成藏，側(cè)向運移很少或是不運移，油藏平面分布面積小于長6油層組(圖8)。造成成藏差異的主要原因是：長7烴源巖向上排烴程度遠高于向下排烴，且長6油層組砂體規(guī)模、連通性及物性均好于長8油層組，因而長6油層組更容易發(fā)生油氣運移、聚集和成藏。該區(qū)成藏主控因素和成藏模式的確定，對油氣勘探有重要的指導意義。

圖8 周家灣地區(qū)長6、長8成藏模式圖Fig.8 Model demonstrating the oil pool formation of Chang-6 and Chang-8 in Zhoujiawan area

5 結(jié) 論

a.長7烴源巖為成藏提供物質(zhì)基礎(chǔ)，周家灣地區(qū)位于長7優(yōu)質(zhì)烴源巖范圍內(nèi)，成藏條件優(yōu)越。

b.長7成藏期異常壓力為油氣運移充注提供動力條件，周家灣地區(qū)普遍存在的過剩壓力為油氣的運移充注提供了動力基礎(chǔ)；普遍發(fā)育的構(gòu)造裂隙與長6、長8油層組中的連通砂體和裂縫為長7烴源巖油氣排驅(qū)和運移提供了通道，向上排烴程度高，因而更有利于長6油層組成藏。

c.沉積相控制著儲層平面上的分布，優(yōu)質(zhì)儲層主要發(fā)育在主河道與多期分流河道的疊置處。

d.差異成巖作用形成的相對高孔高滲儲層為油氣聚集和成藏提供了良好場所，以發(fā)育于主河道與多期分流河道疊置處的殘余粒間孔相和長石溶蝕相，為最有利成藏的成巖相帶。

e.長6、長8油層組的成藏模式不同，長6油層組表現(xiàn)為長7油源先垂直向上運移至長6油層組成藏，而后側(cè)向向東北方向繼續(xù)運聚的成藏模式，形成沿北東向砂體大面積展布的油藏；長8層表現(xiàn)為長7烴源巖向下垂向運聚成藏，側(cè)向運移很少或是不運移的成藏模式，平面油藏面積小于長6油層組。

[1] 何自新.鄂爾多斯盆地演化與油氣[M].北京：石油工業(yè)出版社，2003: 90-105. He Z X. Evolution and Oil-Gas of the Ordos Basin [M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2003: 90-105. (in Chinese)

[2] 楊俊杰.鄂爾多斯盆地構(gòu)造演化與油氣分布規(guī)律[M].北京：石油工業(yè)出版社，2002:50-57. Yang J J. Tectonic Evolution and Oil-Gas Reservoirs Distribution in Ordos Basin[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2002: 50-57. (in Chinese)

[3] 鄭榮才，彭軍.陜北志丹三角洲長6油層組高分辨率層序分析與等時對比[J].沉積學報，2002,20(1)：92-100. Zheng R C, Peng J. Analysis isochronous stratigraphic correlation of high-resolution sequence stratigraphy for Chang-6 oil reservoir set in Zhidan delta, northern Ordos Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2002, 20(1): 92-100. (in Chinese)

[4] 武富禮，李文厚，李玉宏，等.鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長組三角洲沉積及演化[J].古地理學報，2004,6(3)：307-315. Wu F L, Li W H, Li Y H,etal. Delta sediments and evolution of the Yanchang Formation of Upper Triassic in Ordos Basin [J]. Journal of Palaeogeography, 2004, 6(3): 307-315. (in Chinese)

[5] 羅曉容,吳亞生,張劉平,等.鄂爾多斯盆地中生界石油運移聚集動力過程研究[R].西安：長慶油田勘探開發(fā)研究院，2004． Luo X R, Wu Y S, Zhang L P,etal. Petroleum Migration Accumulation Dynamic Process Research in the Mesozoic of Ordos Basin[R]. Xi’an: Research Institute of Exploration and Development, Changqing Oil Field of CNPC, 2004. (in Chinese)

[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作用——強生排烴特征及機理分析[J].石油勘探與開發(fā)，2006，33(3):289-292． Zhang W Z, Yang H, Li J F,etal. Leading effect of high-class source rock of Chang 7 in Ordos Basin on enrichment of low permeability oil-gas accumulation: Hydrocarbon generation and expulsion mechanism[J]. Petroleum Exploration and Development, 2006, 33(3): 289-292. (in Chinese)

[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作用——地質(zhì)地球化學特征[J]. 地球化學，2005，34(2):147-154． Yang H, Zhang W Z. 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: Geology and geochemistry[J]. Geochimica, 2005, 34(2): 147-154. (in Chinese)

[8] 張文正，楊華,楊奕華，等.鄂爾多斯盆地長7優(yōu)質(zhì)油源巖的巖石學、元素地球化學特征及發(fā)育環(huán)境[J].地球化學，2008,37(1):59-64． Zhang W Z, Yang H,Yang Y H,etal. Petrology and element geochemistry and development environment of Yanchang Formation Chang-7 high quality source rocks Ordos Basin[J]. Geochimica, 2008,37(1): 59-64. (in Chinese)

[9] 楊華，付金華.超低滲透油藏勘探理論與技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2012：73-74，157-162. Yang H, Fu J H. Exploration Theory and Technology for Ultra-low Permeability Reservoirs[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2012: 73-74, 157-162. (in Chinese)

[10] 劉新社,席勝利,黃道軍,等.鄂爾多斯盆地中生界石油二次運移動力條件[J].石油勘探與開發(fā),2008,35(2):143-147. Liu X S, Xi S L, Huang D J,etal. Dynamic conditions of Mesozoic petroleum secondary migration, Ordos Basin[J]. Petroleum Exploration and Development, 2008, 35(2): 143-147. (in Chinese)

[11] 陳安定，馮武軍.聲波時差指示排烴[J].復雜油氣藏，2010，3(1):1-5． Chen A D, Feng W J. Hydrocarbon expulsion showed by acoustic travel-time curves[J]. Complex Hydrocarbon Reservoirs, 2010, 3(1): 1-5. (in Chinese)

[12] 馮莉恒.基于聲波時差的超壓源巖上、下排烴分配量方法及其應(yīng)用[J].大慶石油學院學報，2007，31(1):22-24． Feng L H. A method for upper and down expulsion hydrocarbon amount of overpressured sourcerock by interval transit time [J]. Journal of Daqing Petroleum Institute, 2007, 31(1): 22-24. (in Chinese)

[13] 邸世祥.中國碎屑巖儲集層的孔隙結(jié)構(gòu)及其成因與對油氣運移的控制作用[M].西安:西北大學出版社,1991: 115-120． Di S X. China’s Clastic Reservoir Pore Structure and Its Effect on the Causes and Control of the Oil and Gas Migration[M]. Xi’an: Northwestern University Press, 1991: 115-120. (in Chinese)

[14] 穆曙光,張以明.成巖作用及階段對碎屑巖儲層孔隙演化的控制[J].西南石油學院學報，1994，16(3)：22-27． Mu S G, Zhang Y M. Reservoirs pores evolution under the control of diagenesis and stage[J]. Journal of Southwestern Petroleum Institute, 1994, 16(3): 22-27. (in Chinese)

[15] 吳少波，李亮，余小雷，等.靖安油田大路溝區(qū)長6油層組儲層成巖作用與成巖相[J].西安石油大學學報(自然科學版)，2009，24(1)：8-12． Wu S B, Li L, Yu X L,etal. Diagenesis and diagenetic facies of the Upper Triassic Chang-6 reservoir in Dalugou area, Jing’an Oilfield [J]. Journal of Xi’an Shiyou University (Natural Science Edition), 2009, 24(1): 8-12. (in Chinese)

敬 告 作 者

為適應(yīng)我國科技信息化建設(shè)需要，擴大作者學術(shù)交流渠道，本刊已加入《中國學術(shù)期刊(光盤版)》和《中國知網(wǎng)》(http://www.cnki.net)、萬方數(shù)據(jù)電子出版社的《萬方數(shù)據(jù)----數(shù)字化期刊群》(http://www.wanfangdata.com.cn)、教育部科技發(fā)展中心的《中國科技論文在線》、重慶維普資訊有限公司的《中文科技期刊數(shù)據(jù)庫》、華藝數(shù)位藝術(shù)股份有限公司的《CEPS中文電子期刊》、北京書生網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司的《書生數(shù)字期刊》、北京世紀超星公司的“域出版”平臺、中教數(shù)據(jù)庫等。作者著作權(quán)使用費與稿酬由本刊一次性給付。如果作者不同意將文章編入上述數(shù)據(jù)庫，請在來稿時聲明，本刊將做適當處理。

《成都理工大學學報(自然科學版)》編輯部

Controlling factors of hydrocarbon accumulation in Chang-6 and Chang-8 reservoirs of Yanchang Formation in Zhoujiawan block, Ordos Basin, China

REN Ruiqing1,2, ZHU Jing1,2, SHI Lichuan1,2,WANG Weibin1,2, DAN Weidong1,2, LIANG Xiaowei1,2

1.ResearchInstituteofExplorationandDevelopment,ChangqingOilfieldofCNPC,Xi’an710018,China;2.NationalEngineeringLaboratoryforExplorationandDevelopmentofLow-permeabilityOil&GasField,Xi’an710018,China

The pool-forming model and controlling factors of Chang-6 and Chang-8 oil-bearing layers of Triassic Yanchang Formation in Zhoujiawan area of Ordos Basin were investigated by analyzing the influence of generation and expulsion of hydrocarbon of source rock on hydrocarbon accumulation. Also, the differences of deposition and diagenesis of reservoir, and the differences of pool-forming process were studied and summarized. It shows that the large scale oil source rock of Chang-7 supplied the oil source and driving force, the connectivity of sand bodies and structure fractures supplied the migration passageway for the oil and gas, the large scale overriding sand bodies played a role in the formation of favorable reservoir rock, the difference of deposition and diagenesis leaded to the formation of relative high porosity and permeability reservoir and controlled the enrichment area of oil pool. It revealed that the oil from the Chang-7 oil source rock firstly migrated upward to the Chang-6 reservoir, then migrated horizontally through the connective sand bodies to the place far away from Chang-7 oil source rock, forming large scale oil pool along the north-east direction sand bodies. For the oil pools of Chang-8, the oil from the Chang-7 oil source rock mainly migrated downward to Chang-8, but the scale of second horizontal migration was limited and therefore, the area of oil pool of Chang-8 was small.

Yanchang Formation; controlling factors of oil pool; pool-forming model; Zhoujiawan; Ordos Basin

10.3969/j.issn.1671-9727.2017.01.05

1671-9727(2017)01-0036-07

2016-04-19。

國家自然科學基金重大項目(41390451); “十三五”國家油氣重大專項(2016ZX05046); 國家“973”項目(2014CB239003)。

任瑞清(1981-)，男，工程師，從事油藏評價綜合地質(zhì)研究, E-mail:rrq_cq@petrochina.com.cn。

TE122.31

A