定邊油田樊學(xué)地區(qū)延9油層組油藏特征與成藏模式

段鵬飛，張 剛，安 山，王永飛.

(延長(zhǎng)油田股份有限公司定邊采油廠，陜西榆林 718600)

定邊油田樊學(xué)地區(qū)鄂爾多斯盆地重要的產(chǎn)油區(qū)發(fā)育三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)2、長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6、長(zhǎng)8和侏羅系延安組等多套含油層系[1-4]。前人對(duì)包含樊學(xué)地區(qū)在內(nèi)的定邊地區(qū)的延長(zhǎng)組的烴源巖、儲(chǔ)層、成藏組合和聚集規(guī)律等進(jìn)行了研究，為后續(xù)進(jìn)一步的油氣勘探提供了基礎(chǔ)和指導(dǎo)[1]。樊學(xué)地區(qū)侏羅系延安組已發(fā)現(xiàn)大量油藏，單個(gè)油藏規(guī)模相對(duì)較小，迄今為止對(duì)延安組油藏的成藏期次、成藏模式等研究較少，造成侏羅系油藏的分布規(guī)律和成藏模式不清，給延安組的進(jìn)一步勘探造成一定困難。本文選擇樊學(xué)地區(qū)延9油層組為研究對(duì)象，對(duì)延9油層組的油藏特征、油氣成藏期次和時(shí)間、油氣富集主控因素等進(jìn)行分析，研究延9油層組的油氣成藏模式，為該區(qū)及鄰區(qū)延安組油氣勘探提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

圖1 研究區(qū)位置和構(gòu)造簡(jiǎn)圖(據(jù)文獻(xiàn)[1]改編)Fig.1 The location and structural map of the study area (According to literature[1])

研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡中西部，構(gòu)造平緩，斷層少見(jiàn)[1-2,5](圖1)。該區(qū)延安組為一套河流—沼澤相沉積體系，儲(chǔ)層以河道砂體為主，決口扇、天然堤的砂體次之，河道間、沼澤相等細(xì)粒沉積是良好的蓋層和側(cè)向遮擋層[3,6-7]。延安組早期沉積是在三疊系延長(zhǎng)組頂面古地貌基礎(chǔ)上，以充填型的辮狀河及隨后發(fā)育的曲流河沉積為主，巖性為含礫長(zhǎng)石粗砂巖、中砂巖夾灰色泥巖[6-9]。延6—延9油層組沉積時(shí)期以淺水湖泊及三角洲平原沉積為主，巖性主要為灰黑色泥巖與灰白色粗、中粒、中細(xì)粒巖屑石英砂巖夾煤層[6-7]。延4+5油層組時(shí)期以網(wǎng)狀河沉積為主[6-7]。樊學(xué)地區(qū)侏羅系延安組的延6、延8、延9和延10油層組均發(fā)育有油藏，但延9是最主要的含油層。

2 油藏特征

圖2 延9儲(chǔ)層巖石類型和組成特征Fig.2 The lithology type and composition of sandstones of 9th member of Yan＇an formation

研究區(qū)延安組延9油層組的儲(chǔ)層巖性以細(xì)—中粒巖屑質(zhì)石英砂巖和長(zhǎng)石質(zhì)石英砂巖為主，個(gè)別為長(zhǎng)石巖屑石英砂巖、長(zhǎng)石砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖(圖2)。巖石的碎屑組成以石英為主，石英占碎屑總含量的50%～90%，平均值約為74%；長(zhǎng)石含量介于3%～25%，平均值約為7.7%，主要為斜長(zhǎng)石(圖2)。巖屑含量變化在5%～17%之間，平均值約為10.5%，巖屑類型以隱晶巖和片巖、千枚巖等淺變質(zhì)巖巖屑為主，可見(jiàn)少量燧石。碎屑顆粒多為中—細(xì)粒，少量為粗粒，粒徑一般在0.1～0.6 mm之間變化，分選中等。磨圓度多為次圓，少量為次棱角狀，磨圓度較好。填隙物含量一般介于5%～26%之間，包括膠結(jié)物和雜基，膠結(jié)物主要為硅質(zhì)、方解石、白云石、伊利石、綠泥石，其中硅質(zhì)主要為石英加大邊，含量介于2%～6%之間，平均值約為3.7%。此外，還可見(jiàn)少量高嶺石、瀝青、黃鐵礦(圖2)。

延9油層組砂巖的孔隙發(fā)育，面孔率介于2%～16%之間?？紫额愋鸵詺堄嗔ｉg孔為主，約占總面孔率的60%。其次為長(zhǎng)石、巖屑和雜基溶蝕孔，約占總面孔率的34%。溶蝕孔又以長(zhǎng)石溶孔為主，約占總?cè)芸椎?0%。此外還可見(jiàn)少量的晶間孔，主要為高嶺石等晶間微孔，約占總孔隙的6%。

研究區(qū)延9油層組砂巖儲(chǔ)層以大孔中喉與中孔中小喉為主，平均孔喉半徑為87 μm，喉道中值半徑較大，平均約為3.55 μm；孔喉分選較差，分選系數(shù)平均為3.6。儲(chǔ)層孔隙度和滲透率變化范圍大，孔隙度介于6.1%～30.9%之間，平均值為15.6%；滲透率介于0.68～613.53 mD之間，平均值為74.36 mD，儲(chǔ)層物性較好。

研究區(qū)延9油層組油藏主要為構(gòu)造—巖性油藏、巖性油藏(圖3)，其中河道砂巖是延9油層組最主要的儲(chǔ)集體，泛濫平原的細(xì)粒沉積物是重要的局部蓋層和側(cè)向遮擋層。油藏下傾方向見(jiàn)到大面積的邊水或底水，油水分異好，具有統(tǒng)一的油水界面。

圖3 樊學(xué)地區(qū)延9油藏剖面Fig.3 Oil reservoir section of 9th member of Yan＇an formation

3 成藏期次

儲(chǔ)層中與烴類包裹體共生的鹽水包裹體的均一溫度和埋藏—熱史相結(jié)合，是研究油氣成藏期次和時(shí)間的有效手段[10-14]。本文對(duì)研究區(qū)埋深介于1 700～1 890 m的延9儲(chǔ)層中的烴類包裹體和鹽水包裹體特征進(jìn)行了觀察，在此基礎(chǔ)上分析了與烴類包裹體共生的鹽水包裹體的均一溫度。

研究區(qū)延9儲(chǔ)層中的包裹體大小介于2～12 μm，多為橢圓形、近圓形、長(zhǎng)條形，發(fā)育在石英顆粒的愈合裂紋、穿石英顆粒的愈合裂紋和石英次生加大邊中，呈孤立狀、串珠狀和群體狀分布(圖4)。熒光觀察結(jié)果表明，延9儲(chǔ)層中的包裹體包括含烴鹽水包裹體、鹽水包裹體和油包裹體，局部可見(jiàn)氣液兩相包裹體，烴類包裹體的熒光顏色主要為藍(lán)白色、黃綠色或黃色(圖4)。黃綠色或黃色烴類包裹體的熒光光譜的主峰波長(zhǎng)大致分布在508～550 nm之間，發(fā)藍(lán)—白色熒光的烴類包裹體的熒光光譜主峰波長(zhǎng)約為471～498 nm，與發(fā)黃色熒光的包裹體中的烴類相比，發(fā)藍(lán)—白色熒光的包裹體中的烴類的熒光光譜波長(zhǎng)明顯較短，出現(xiàn)明顯的藍(lán)移現(xiàn)象，說(shuō)明藍(lán)—白色熒光烴類中低碳烷烴的相對(duì)含量增加，即烷烴/芳烴比值升高，發(fā)藍(lán)—白色熒光烴類成熟度要高于發(fā)黃色熒光烴類的成熟度。

前人對(duì)鄂爾多斯盆地侏羅系油氣成藏期次和成藏時(shí)間進(jìn)行了研究，但認(rèn)識(shí)存在分歧，部分學(xué)者認(rèn)為侏羅系油氣存在早白堊世晚期和晚白堊世—第

圖4 延9儲(chǔ)層中包裹體特征及熒光光譜特征Fig.4 Characteristics of inclusions and fluorescence spectrum in sandstones of 9th membera.和烴類包裹體共生的鹽水包裹體，單偏，白色箭頭所指為氣液兩相烴類包裹體；b.發(fā)黃色熒光的烴類包裹體，熒光； c.圖b中1號(hào)包裹體的熒光光譜特征；d.和烴類包裹體共生的鹽水包裹體，單偏，白色箭頭所指為烴類包裹體； e.發(fā)藍(lán)色熒光的烴類包裹體，熒光；f.圖e中2號(hào)包裹體的熒光光譜特征。

圖5 延9儲(chǔ)層包裹體均一溫度直方圖Fig.5 Homogeneous temperature of inclusion histogram of sandstones in 9th member

三紀(jì)構(gòu)造抬升期兩期成藏[15]，而另一些認(rèn)為侏羅系油氣僅存在晚白堊世—第三紀(jì)構(gòu)造抬升期一期成藏[16]。本次所測(cè)試的包裹體均一溫度結(jié)果表明，研究區(qū)延9儲(chǔ)層的包裹體均一溫度介于92～136oC之間(圖5)；同一樣品中常見(jiàn)具不同成熟度的黃色熒光烴類包裹體和藍(lán)色熒光烴類包裹體共生，且同一口井不同樣品中分別與發(fā)黃色熒光烴類包裹體和藍(lán)色熒光烴類包裹體共生的鹽水包裹體的均一溫度相近，由此推測(cè)不同成熟度的油是同一期運(yùn)移成藏的產(chǎn)物。據(jù)此將本次測(cè)試的包裹體均一溫度投到單井埋藏—熱演化史圖(圖6)上可見(jiàn)，研究區(qū)延9油層組的油氣的成藏期為晚白堊世—第三紀(jì)構(gòu)造抬升期，成藏時(shí)間介于102～45 Ma，這和黃志龍等采用包裹體均一溫度和自生伊利石K-Ar測(cè)年所獲得認(rèn)識(shí)[16]一致。

圖6 樊學(xué)地區(qū)Y井埋藏史圖Fig.6 Burial history of well Y in Fanxue area

4 成藏主控因素和成藏模式

由研究區(qū)延9油層組具不同級(jí)別油氣顯示儲(chǔ)層的孔滲關(guān)系(圖7)可見(jiàn)，無(wú)熒光顯示的儲(chǔ)層和具熒光、油跡、油斑、油浸顯示的儲(chǔ)層的物性無(wú)明顯差異，物性均較好，孔隙度一般大于10%、滲透率多數(shù)大于1 mD，部分無(wú)熒光顯示的不含油儲(chǔ)層孔隙度大于15%、滲透率大于10 mD。此外，研究區(qū)延9試油段的物性分析結(jié)果也表明，除干層的物性相對(duì)較差外，油層、油水同層和水層的物性基本沒(méi)有差別(圖8)。以上分析表明，延9油層組儲(chǔ)層物性較好，儲(chǔ)層物性不是影響研究區(qū)延9油層組油氣成藏的主要因素。

圖7 不同含油級(jí)別儲(chǔ)層孔滲交會(huì)圖Fig.7 Cross-plot of porosity and permeability of sandstones with different oil shows

圖8 不同試油結(jié)論儲(chǔ)層孔滲交會(huì)圖Fig.8 Cross-plot of porosity and permeability of different reservoirs

由含油面積和砂巖累計(jì)厚度、延9頂面構(gòu)造疊合圖(圖9)可見(jiàn)，砂巖累計(jì)厚度大且局部構(gòu)造相對(duì)高的部位油氣最為富集，表明研究區(qū)的局部構(gòu)造和儲(chǔ)層對(duì)延9油藏具有明顯的控制作用。然而，在部分砂巖累計(jì)厚度大且局部構(gòu)造相對(duì)高的部位延9儲(chǔ)層無(wú)油氣顯示，這表明其未處于油氣運(yùn)移路徑中。此外，部分砂巖厚度大但無(wú)明顯局部構(gòu)造部位的儲(chǔ)層具有油斑、油跡等顯示，但試油結(jié)果為水層，這可

圖9 砂巖厚度、延9頂面構(gòu)造與含油面積疊合圖Fig.9 The overlay of oilfield, sandstone thickness and structure contour of 9th member

能是因?yàn)槠涮幱谟蜌膺\(yùn)移路徑附近，延9儲(chǔ)層物性好，砂體內(nèi)部連通性好，沿構(gòu)造上傾方向缺少致密層遮擋，原油運(yùn)移到該處砂體中后，不能大規(guī)模保存，繼續(xù)向上傾方向或上部運(yùn)移。

前人對(duì)鄂爾多斯盆地延安組油藏的油源分析結(jié)果表明，延安組的油氣主要來(lái)自下伏延長(zhǎng)組長(zhǎng)7、長(zhǎng)9油層組烴源巖[3,17-18]。前述的油氣成藏期次和時(shí)間的分析結(jié)果表明，其應(yīng)是下部延長(zhǎng)組油藏在構(gòu)造抬升期發(fā)生破壞、油氣沿裂縫運(yùn)移至延安組圈閉中聚集的結(jié)果。由油藏特征和油藏形成主要影響因素分析結(jié)果可知，古高地和斜坡區(qū)的河道砂巖是延安組油氣的重要儲(chǔ)集體，泛濫平原的泥巖等細(xì)粒沉積物則是油氣富集的重要蓋層和側(cè)向遮擋層，砂體、泥質(zhì)蓋層和側(cè)向遮擋層與西傾單斜上發(fā)育的低幅度局部構(gòu)造及下伏延長(zhǎng)組油藏相互耦合，才在本區(qū)形成眾多的延安組油藏。據(jù)此，本文提出了研究區(qū)延9油層組的油氣成藏模式。

三疊紀(jì)末期，受印支運(yùn)動(dòng)的影響，鄂爾多斯盆地地層發(fā)生整體抬升，頂部長(zhǎng)1—長(zhǎng)3地層遭受不同程度的剝蝕，部分地區(qū)剝蝕至長(zhǎng)4+5，形成溝壑縱橫、丘陵起伏的古地貌。侏羅系早期主要為河流充填式沉積，對(duì)印支運(yùn)動(dòng)所形成的溝谷起到填平補(bǔ)齊的作用，部分古河道下切至長(zhǎng)1、長(zhǎng)2地層，是油氣運(yùn)移的有利通道(圖10)。

圖10 延9油層組油藏成藏模式Fig.10 Oil accumulation model of 9th member

侏羅紀(jì)晚期和早白堊世，延長(zhǎng)組烴源巖生成的油氣運(yùn)移至延長(zhǎng)組圈閉中聚集成藏[19-20]；晚白堊世—古近系，研究區(qū)發(fā)生大規(guī)模構(gòu)造抬升，部分延長(zhǎng)組油藏發(fā)生破壞、調(diào)整，部分石油沿裂縫、砂體輸導(dǎo)體、侏羅系古河道等運(yùn)移至延安組砂體中，因延安組砂體規(guī)模大、物性和連通性好，石油在浮力作用下沿砂巖輸導(dǎo)體和構(gòu)造上傾方向運(yùn)移，在局部構(gòu)造高點(diǎn)或上傾方向有致密層遮擋的圈閉中富集成藏(圖10)。

5 結(jié)論和認(rèn)識(shí)

(1)樊學(xué)地區(qū)延9儲(chǔ)層巖性主要為巖屑質(zhì)石英砂巖，分選性總體中等—較好，儲(chǔ)層物性好，平均孔隙度約為15.6%，平均滲透率為74.36 mD。

(2)樊學(xué)地區(qū)延9油層組發(fā)生了一期油氣成藏，包裹體均一溫度介于92～136oC之間，對(duì)應(yīng)的成藏地質(zhì)時(shí)間為102～45 Ma。

(3)晚白堊世的構(gòu)造活動(dòng)、延9油層組的河道砂體和西傾單斜上的局部構(gòu)造是影響延9油氣富集成藏的主要因素，晚白堊世—古近紀(jì)因構(gòu)造抬升，下伏延長(zhǎng)組油藏調(diào)整、運(yùn)移至延9砂體后，石油在浮力作用下運(yùn)移至局部構(gòu)造高點(diǎn)巖性圈閉中聚集成藏。