鄂爾多斯盆地定邊—安塞地區(qū)延長組石油聚集規(guī)律

王變陽，安思謹，賀永紅，張 彬，王康樂，馬 浪，時曉章，丁 磊

(1.延長石油(集團)有限責任公司研究院，陜西西安 710065； 2.中國石油長慶油田分公司對外合作部，陜西西安 710018； 3.中國石油長慶油田公司勘探開發(fā)研究院，陜西西安 710018)

定邊—安塞地區(qū)是鄂爾多斯的原油主產(chǎn)區(qū)。長期以來，主產(chǎn)層以延長組上組合的長6、長4+5、長2及侏羅系延安組為主。隨著2002年長慶油田在西峰地區(qū)延長組長8油層組發(fā)現(xiàn)了多達4×108t的石油儲量，2007年在安塞南部高橋北地區(qū)發(fā)現(xiàn)長10整裝規(guī)模油田后，針對延長組中下部的勘探工作不斷深入。最近幾年，在鄂爾多斯盆地中西部的定邊、吳起及志丹地區(qū)，延長組下組合石油勘探亦取得重大突破，引發(fā)了諸多學者關于中生界延長組石油成藏的深層次思考[1-2]。一些學者在深化沉積、儲集層特征研究的同時，對油源對比、石油運移動力等因素也給予了特別關注[3-7]。筆者基于該區(qū)研究現(xiàn)狀，在充分借鑒前人研究成果的基礎上，試圖通過對生、儲、成藏配置與油藏關系的系統(tǒng)分析，揭示鄂爾多斯盆地延長組的石油聚集規(guī)律，明確不同層位的成藏特點，為后期的勘探工作提供地質依據(jù)。

1 概況

定邊—安塞地區(qū)區(qū)域構造上位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡中西部(圖1)，地層平緩，構造簡單，為一西傾單斜，地層傾角僅1°左右；沉積主要為三角洲—湖泊沉積環(huán)境，三角洲沉積砂體發(fā)育；延長組巖石類型主要為長石砂巖和巖屑長石砂巖[8]。定邊—安塞地區(qū)延長組是盆地內重要的含油層系，具有橫向上分布面積廣、縱向上發(fā)育多套含油組合的特點；勘探實踐證明，已發(fā)現(xiàn)的油藏有侏羅系的直羅組、延安組、富縣組和三疊系延長組長1—長10油層組，共13個油層組，已探明儲量14×108t。其中，長6、長4+5、長2為主力含油層系，長7、長8、長9、長10為新發(fā)現(xiàn)的重點接替含油層系，長1及長3油層分布較零散。

圖1 研究區(qū)構造位置Fig.1 Structural location of the study area

2 烴源巖與油藏的分布

一般認為，鄂爾多斯盆地中生界烴源巖主要分布在三疊系延長組長4+5—長9油層組，主要為半深湖—深湖相沉積，其中長7為主力烴源巖，長9為區(qū)帶性烴源巖(局限在志丹南部地區(qū))。其中，長7沉積期處于延長組最大湖泛期，沉積了一套以黑色泥頁巖(含油頁巖)為主的優(yōu)質油源巖，該套烴源巖具有厚度大、面積廣、有機質豐度高、干酪根類型為Ⅰ型或Ⅱ1型、生烴潛量大等特點，為鄂爾多斯盆地中生界主力烴源巖[9-10]。平面上，烴源巖厚度普遍分布在10～50 m之間，在定邊—安塞西南部最厚，厚度多在40～85 m之間，整體上由西南部向東北部變薄。長7時期，盆地的沉積中心位于定邊姬塬—志丹—富縣一帶，定邊—安塞西南部及南部地區(qū)，因距離沉積中心更近而沉積了厚度更大的油頁巖(圖2)?？v向上，區(qū)內發(fā)育三套油頁巖，其中中下部一套最為穩(wěn)定且厚度較大；中部較厚，但穩(wěn)定性較差；頂部厚度最薄，穩(wěn)定性最差。西南部及南部油頁巖電性呈典型的高自然伽馬、自然電位正異常、高聲波時差、高電阻特征，向東北部黑頁巖或油頁巖相變?yōu)樯百|頁巖、泥質粉砂巖，高電阻層消失(圖3)。

長9油層組沉積時正處于湖盆擴展期，沉積了鄂爾多斯盆地另一套重要的油源巖，其殘余有機質碳含量為1.19%～8.64%，殘余氯仿瀝青“A”含量為0.472 4%～1.299 7%，熱解生烴潛量為4.12～27.03 mg/g[11-12]，長9烴源巖在定邊—安塞地區(qū)分布較為局限，主要分布在志丹東南、安塞南及吳起—靖邊地區(qū)，西部的定邊地區(qū)僅有零星分布。長9烴源巖厚度主要分布在5～15 m之間，其中在志丹東南部及安塞南部最厚，厚值區(qū)可達20 m以上；此時的湖盆中心位于志丹—富縣一線，定邊—安塞地區(qū)的東南部由于距離湖盆較近而相對定邊—安塞的西部地區(qū)能得到更為豐富的有機質(圖4)?？v向上，長9油層組上部沉積有一套高自然伽馬值、高聲波時差及自然電位正異常的頁巖、泥巖，該套泥、頁巖從南部沉積中心向東北方向因凝灰質含量增加，電阻率由高電阻率變?yōu)橹小碗娮杪?，其余電性特征不變，厚度?米到20余米不等，基本上是從南到北逐漸減小(圖5)。

圖2 定邊—安塞地區(qū)長7烴源巖與延長組油藏分布Fig.2 Distributions of Chang-7 oil source rocks and oilfields of Yanchang formation in Dingbian-Ansai area

圖3 正399-定資31井長7烴源巖對比剖面Fig.3 Section of Chang-7 oil source rocks from well Zheng-399 to well Dingzi-31

根據(jù)烴源巖與含油面積疊合圖可以看出，已發(fā)現(xiàn)的油藏大多數(shù)分布在烴源巖分布范圍內或周邊，其次在烴源巖發(fā)育厚值區(qū)油源充足，縱向上具有含油層位多而雜，且多油層疊合的特點，如志丹旦八地區(qū)自長10到長2以及侏羅系都有油藏發(fā)育；且靠近生油凹陷區(qū)，即使儲層條件差也可以成藏，最典型的是定邊、吳起、志丹地區(qū)，在滲透率0.5 mD以下的儲層中已發(fā)現(xiàn)多個致密油藏[13-15]。距離生油凹陷較遠的地區(qū)，如靖邊及安塞的北部地區(qū)含油層系相對單一，主要分布在長2、長4+5、長6油層組，即使有其他含油層系存在，在平面上的疊合度亦很小，具有補償成藏特征。可見烴源巖的分布對油藏的分布范圍有著重要的控制作用。

3 沉積微相與油藏的分布

定邊—安塞地區(qū)延長組為三角洲—湖泊沉積體系，區(qū)內發(fā)育有安塞、靖邊、定邊—安邊、鹽池四大三角洲—湖泊沉積體系[16-18]。湖泊沉積主要發(fā)育在南部的吳堡—永寧—高橋一帶，面積相對較?。辉谘芯繀^(qū)中部的定邊—吳倉堡—順寧—譚家營地區(qū)三角洲前緣廣泛分布；在研究區(qū)北部的安邊—郝灘—席麻灣—高家溝一帶發(fā)育三角洲平原沉積。廣泛發(fā)育的三角洲平原和前緣為區(qū)內提供了豐富的砂巖儲層，其中水下分流河道、分流河道、河口壩等砂巖體是延長組三角洲的主要儲集體類型。而半深湖、深湖區(qū)的塊狀濁積砂巖為湖相沉積的主要儲集體類型。

圖4 定邊—安塞地區(qū)長9烴源巖與延長組油藏分布Fig.4 Distributions of Chang-9 oil source rocks and oilfields of Yanchang formation in Dingbian-Ansai area

圖5 杏6009-郝990井長9頂部烴源巖對比剖面圖Fig.5 Section of Chang-9 oil source rocks from well Xing-6009 to well Hao-990

沉積作用是決定儲層物性的物質基礎，不僅宏觀上控制了砂體的類型、形態(tài)、厚度、規(guī)模及空間分布，影響儲層的平面非均質性、層間非均質性以及層內非均質性，而且決定了巖石成分中填隙物的含量、粒度的粗細、結構成熟度等特性，進而影響到儲層的微觀性能。對于三角洲沉積相來說，水下分流河道和河口壩是其有利的沉積相帶，此沉積環(huán)境在相對較強的水動力環(huán)境下形成，其黏土雜基含量低，塑性碎屑如云母類、基性火山巖巖屑等不穩(wěn)定顆粒容易分解，沉積物具有較高的成分成熟度，且磨圓度高、分選好，結構成熟度亦相對較高。在進入埋藏成巖階段之前，該類沉積相所形成的儲層便具有相對較高的初始孔隙度和滲透率。三角洲前緣水下分流河道和河口壩微相是三角洲砂體發(fā)育區(qū)，特別是三角洲前緣水下分流河道砂體不僅粒度相對較粗，而且受到河流和湖浪的改造作用，顆粒分選較好，因此孔隙比較發(fā)育，滲透性較好，形成了良好的儲層物性。通過大量試油數(shù)據(jù)及巖心觀察，油氣顯示多位于砂體厚度較大的三角洲前緣水下分流河道微相，其平均孔隙度約為11.21%，平均滲透率為2.21 mD，明顯優(yōu)于其他沉積相砂體(表1)。在正500井長9油層組上部取心井段的巖心觀察發(fā)現(xiàn)，水下分流河道砂體巖性以灰白色含泥礫中砂巖或中—細砂巖為主，而水下分流河道間以深灰色泥巖、粉砂質泥巖或泥質粉砂巖為主，水下分流河道砂在該層段普遍具有含油顯示，而水下分流河道間粉砂巖油氣顯示較差。如圖6所示，定邊—安塞地區(qū)長91主要發(fā)育三角洲前緣分流間灣和水下分流河道沉積微相，儲層主要以三角洲前緣水下分流河道沉積為主，依次發(fā)育多條由北北東向南南西流經(jīng)本區(qū)的水下分流河道。水下分流河道兩側為分流間灣沉積，以泥巖及粉砂質泥巖為主。從目前發(fā)現(xiàn)的石油分布情況來看，水下分流河道砂體是最優(yōu)質的儲集相，油藏多分布在該類沉積相帶內(圖6)。

表1 定邊—安塞地區(qū)不同沉積相孔滲性能對比Table 1 Porosity and permeability of different sedimentary facies in Dingbian-Ansai area

圖6 定邊—安塞地區(qū)長91沉積相與油藏分布Fig.6 Sedimentary facies and oilfields of Chang-91 oil bearing formations in Dingbian-Ansai area

4 成藏配置與油藏的分布

定邊—安塞地區(qū)延長組沉積了多套砂—泥巖互層的有利儲蓋組合，具有較有利的成藏配置，發(fā)育有下生上儲、自生自儲、上生下儲3類成藏組合。

(1)長6、長4+5、長2油藏為下生上儲成藏配置。長6為湖泊三角洲主要建設期，湖盆面貌發(fā)生了顯著的變化，與長7相比湖區(qū)面積大大減少，三角洲沉積體系極為發(fā)育，三角洲前緣水下分流河道和河口壩砂體在縱向上多期疊置、橫向上復合連片，形成了厚度大、分布廣的大型復合儲集體，提供了豐富的砂巖儲層。而且長6砂體在縱向和橫向上均緊鄰長7優(yōu)質烴源巖，具有“近水樓臺先得月”的優(yōu)勢，為長6的大面積成藏奠定了基礎。生烴增壓及地層欠壓實形成的異常高壓為石油運移提供了主要動力，使長7源油向上運移，在長6儲集砂體中形成大規(guī)模含油富集區(qū)。

長4+5為短暫的湖侵，以細粒泥質沉積為主，是一套良好的區(qū)域性蓋層，對長6的油藏起到了良好的封蓋作用。目前長6已探明儲量占到了該區(qū)總探明儲量的55.2%。

長2油藏雖屬于下生上儲成藏組合，但長2距離長7烴源巖較遠，中間有長6、長4+5和長3厚300 m左右的沉積阻隔，特別是長4+5的細粒泥質沉積對長7源油向上運移起到了一定的阻隔，因此良好的運移通道是長2油藏形成的必備條件。陜北斜坡三疊系延長組成藏模式及運移通道條件研究結果表明[19-22]，由于陜北斜坡斷裂不發(fā)育，石油垂向運移的通道主要為砂體疊置點或區(qū)域性蓋層的尖滅點以及微裂縫系統(tǒng)；定邊—安塞地區(qū)的巖心觀察、鏡下薄片觀察、物性分析結果均表明，長2地層中有大量的裂縫存在，裂縫中可見原油和瀝青，說明有石油運移通過；砂體疊置點、區(qū)域性蓋層尖滅點和微裂縫對長2油藏的形成和分布起了關鍵作用，為長7源油向長2運移提供了通道；目前長2已探明儲量占到了該區(qū)總探明量的19.5%。

(2)長7和長9油藏為自生自儲成藏組合，主要發(fā)育在定邊—安塞的志丹地區(qū)。志丹地區(qū)位于延長組湖盆中心，沉積有多套半深湖—深湖相沉積的烴源巖，在該區(qū)長7、長9烴源巖均比較發(fā)育，具有厚度大、范圍廣、有機質豐度高等特點；儲層為濁積巖，該類砂體發(fā)育于油源發(fā)育區(qū)，源油供應相對充足，且濁積體與湖相泥、頁巖相伴生，橫向變化較快，經(jīng)常側向尖滅為泥、頁巖，易于形成巖性上傾尖滅的巖性圈閉。另外，垮塌形成的砂巖上下均為泥、頁巖，具有離油源近、供烴效率高、沖注程度高的特點，易于形成自生自儲的透鏡體巖性圈閉。目前自生自儲成藏組合已探明儲量占到了該區(qū)總探明儲量的4.7%。

(3)長8油藏既屬于下生上儲，又屬于上生下儲，已探明儲量占到了該區(qū)總探明儲量的6.9%。

(4)長10油藏屬于上生下儲型油藏組合。目前已發(fā)現(xiàn)的安塞高橋和志丹義正區(qū)長10油藏均在長9烴源巖比較發(fā)育的地區(qū)，前人經(jīng)過油源對比分析，認為長10油藏主要為長9烴源巖供烴[23]。

5 推廣應用

鄂爾多斯盆地吳起曾岔地區(qū)自2003年勘探以來，一直以長4+5、長6油層為主力勘探層位，2014年通過對該區(qū)進行精細評價，認為該區(qū)處于鄂爾多斯盆地長7、長9生烴中心及附近；延長組儲層發(fā)育條件良好，以三角洲前緣水下分流河道、河口壩砂巖為主，儲層條件優(yōu)越；從成藏配置來說，該區(qū)長4+5、長6、長8、長9在縱向上緊鄰或距離烴源巖較近，具有“近水樓臺先得月”的優(yōu)勢，處于成藏的有利位置。認為后期勘探在主探長4+5、長6的同時可兼探延長組下組合，當年在該區(qū)完鉆探井35口，試油獲工業(yè)油流24口，其中下組合獲工業(yè)油流7口，新增含油面積36.76 km2，不僅擴大了老油層長4+5、長6油層的含油范圍，下組合勘探也取得了重大突破，淺層、深層勘探取得雙進展；2015年持續(xù)勘探，完鉆探井9口，獲得工業(yè)油流8口，擴大含油面積9.1 km2；2016年，在曾岔區(qū)提交探明儲量面積129.05 km2，新增探明儲量5 579.67×104t?！敖徤桶枷荨?yōu)質儲集相帶及有利的成藏配置”是延長組石油成藏的關鍵。

6 結論

(1)定邊—安塞地區(qū)烴源巖主要為長7張家灘頁巖，其次為長9李家畔頁巖，油藏主要發(fā)育在長6、長2、長4+5及長8油層組。油藏分布范圍主要受控于烴源巖，在生烴中心附近，延長組油藏具有縱向上含油層系多，且疊合分布的特點；距離生烴中心較遠的區(qū)域，縱向上含油層系相對單一，且疊合區(qū)相對較少。

(2)研究區(qū)三角洲體系以三角洲前緣亞相的水下分流河道、河口壩微相砂體為主要儲集體，南部湖泊體系中以半深湖、深湖區(qū)的塊狀濁積砂巖為主要儲集體。從石油分布的情況來看，水下分流河道砂體是最優(yōu)質的儲集相，絕大部分的油藏分布在該類沉積相帶內。

(3)定邊—安塞地區(qū)延長組經(jīng)歷了多次湖盆震蕩，致使湖平面發(fā)生周期性升降，在此沉積背景下，隨著湖盆的振蕩運動，湖平面產(chǎn)生周期性湖進、湖退，發(fā)育了多套砂-泥巖互層的有利儲蓋組合，鄂爾多斯盆地延長組油藏有下生上儲、自生自儲、上生下儲型巖性油藏，以下生上儲油藏為主。