鄂爾多斯盆地長7段源儲(chǔ)組合特征與油氣成藏模式

高崗,梁曉偉,朱康樂,淡衛(wèi)東,孫明亮,尤源,馮勝斌

(1.中國石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249；2.中國石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測(cè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；3.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，陜西 西安 710018;4.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710018)

鄂爾多斯盆地地處中國大陸中部, 位于華北地臺(tái)的西部，北起陰山，南至秦嶺，東抵呂梁山，西達(dá)六盤山一帶，橫跨陜、甘 、寧、蒙 、晉5省區(qū)，面積為37×104km2,其中盆地本部面積為 25 ×104km2(任戰(zhàn)利，1994)。盆地主力含油層系三疊系延長組發(fā)育一套湖泊-三角洲相沉積，延長組沉積時(shí)期是鄂爾多斯盆地發(fā)育的鼎盛期，長7期湖盆面積達(dá)到最大(張文正等，2006；楊華等，2007)。烴源巖的地球化學(xué)研究表明，長7 段優(yōu)質(zhì)油源巖形成于半深水、強(qiáng)還原、淡水-微咸水的陸相湖泊沉積環(huán)境(楊華等，2005)，長7 段優(yōu)質(zhì)油源巖在盆地大部分地區(qū)均已達(dá)到成熟—高成熟早期演化階段。研究區(qū)油藏為典型的巖性油藏，儲(chǔ)集條件較差，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)。油藏的形成主要受優(yōu)質(zhì)烴源巖、有利儲(chǔ)集砂體的控制(楊華等，2007)。

鄂爾多斯盆地延長組長7段源巖和儲(chǔ)層的接觸關(guān)系主要為垂向疊置或緊鄰接觸(付金華等，2005；楊華等，2010)，烴源巖主要以生烴作用產(chǎn)生的增壓為主要排烴動(dòng)力(張文正等，2006)，油氣層具有大面積分布，含油氣性的區(qū)域非均質(zhì)性顯著(姚涇利等，2013)。前人對(duì)長7段源巖、儲(chǔ)層及致密油成藏機(jī)理等已進(jìn)行了大量研究(李德生，2004；楊華等，2007；陳永勝等，2009；李元昊等，2010；鄧秀芹等，2011；宋和平等，2011；張?jiān)葡嫉龋?012；趙彥德等，2012；鐘大康等，2013；郭凱，2017)，但長7段源巖和儲(chǔ)層有多種配置關(guān)系，不同類型儲(chǔ)層的油氣賦存機(jī)理存在差異，關(guān)于不同源儲(chǔ)配置關(guān)系對(duì)致密油成藏的控制作用尚缺乏深入研究。因此，筆者旨在對(duì)不同類型源儲(chǔ)特征進(jìn)行分類，明確不同源儲(chǔ)組合的控油氣作用，以期對(duì)下一步油氣勘探具有借鑒和指導(dǎo)作用。

1 源儲(chǔ)組合類型的劃分

通過對(duì)長7段油藏解剖可見，其源儲(chǔ)組合為源儲(chǔ)一體，連續(xù)分布的致密儲(chǔ)層與烴源巖相鄰共生，為頁巖油/致密油成藏提供了有利的地質(zhì)條件(鄒才能等，2012)。根據(jù)沉積類型、砂體結(jié)構(gòu)、厚度以及源巖發(fā)育特征，結(jié)合儲(chǔ)集層物性、孔隙特征、裂縫發(fā)育程度、產(chǎn)油能力等，將鄂爾多斯盆地長7段源儲(chǔ)配置關(guān)系分為6種類型(圖1、表1)。

Ⅰ型源儲(chǔ)組合的地質(zhì)特征為長7段底部發(fā)育有厚層優(yōu)質(zhì)黑色頁巖，向上逐漸過渡為暗色泥巖和砂巖，長71和長72段發(fā)育厚層砂巖，中間夾有薄層黑色頁巖和暗色泥巖，具有砂包泥的特征，烴源巖和儲(chǔ)層質(zhì)量較好，具有致密油成藏良好的地質(zhì)條件。Ⅰ型源儲(chǔ)組合砂體間暗色泥巖不發(fā)育，只能靠黑色頁巖供烴，儲(chǔ)層含油性較好(圖1、表1)。

Ⅲ型源儲(chǔ)組合的特征為長7段底部發(fā)育有厚層優(yōu)質(zhì)黑色頁巖和有效暗色泥巖，生排烴能力較強(qiáng)，長71和長72段的砂巖厚度變薄，為中厚層砂體，中間夾有中厚層有效暗色泥巖，較有利于致密油成藏(圖1、表1)。所以，Ⅱ型源儲(chǔ)組合發(fā)育厚層砂體+薄層砂體，砂體間發(fā)育暗色泥巖；與暗色泥巖臨近的砂體中優(yōu)先聚集來自暗色泥巖生成的烴源巖；遠(yuǎn)離暗色泥巖的厚層砂體中主要賦存來自黑色頁巖生成的油氣，儲(chǔ)層含油性相對(duì)較好。

Ⅲ型源儲(chǔ)組合的特征為長73底部發(fā)育有中厚層優(yōu)質(zhì)黑色頁巖，長71和長72段發(fā)育中厚層有效暗色泥巖，砂體較厚，油氣主要來自暗色泥巖烴源巖，儲(chǔ)層含油性較差；在暗色泥巖有效源巖供烴較差的砂體中賦存有黑色頁巖生成的油氣(圖1、表1)。

Ⅳ型源儲(chǔ)組合的地質(zhì)特征表現(xiàn)為黑色頁巖發(fā)育于長72段，且黑色頁巖和暗色泥巖呈薄互層，長71和長73段發(fā)育中厚層砂巖夾有薄層有效泥巖，有效烴源巖的生排烴能力降低，儲(chǔ)層質(zhì)量較差。Ⅳ型源儲(chǔ)組合黑色頁巖位置上移，黑色頁巖較薄，砂體也不太發(fā)育，砂體厚度較小，主要是薄層砂夾泥巖層。油氣主要來自黑色頁巖，暗色泥巖烴源巖供烴較少，儲(chǔ)層含油性較差(圖1、表1)。

Ⅴ型源儲(chǔ)組合的地質(zhì)特征表現(xiàn)為黑色頁巖基本不發(fā)育，有效烴源巖主要是暗色泥巖，長73段主要發(fā)育厚層暗色泥巖，長71和長72段發(fā)育中厚層砂巖夾有薄層有效暗色泥巖，有效烴源巖的生排烴能力降低，主要靠暗色泥巖供烴，儲(chǔ)層質(zhì)量較好，總體上儲(chǔ)層的含油性較好(圖1、表1)。

圖1 鄂爾多斯盆地長7段源儲(chǔ)組合類型Fig.1 Source-reservoir assemblage types of the Chang 7 Member in the Ordos Basin

表1 鄂爾多斯盆地長7段典型區(qū)塊致密油源儲(chǔ)組合特點(diǎn)Tab.1 Tight oil source-reservoir assemblage characteristics of Chang 7 typical block in Ordos Basin

Ⅵ型源儲(chǔ)組合的地質(zhì)特征表現(xiàn)為黑色頁巖極不發(fā)育甚至是無，有效烴源巖主要是暗色泥巖，長73段主要發(fā)育厚層暗色泥巖，長71和長72段發(fā)育中薄層砂巖與中厚層有效暗色泥巖，有效烴源巖的生排烴能力較差；儲(chǔ)層質(zhì)量較差，除原地暗色泥質(zhì)有效烴源巖外，黑色頁巖也會(huì)側(cè)向供給少量烴類，含油性較差(圖1、表1)。

2 源儲(chǔ)組合類型分布特征

長7段源儲(chǔ)組合主要受控于黑色頁巖與有效暗色泥巖的分布范圍，其中Ⅰ—Ⅳ類源儲(chǔ)組合主要發(fā)育于重力流沉積區(qū)，黑色頁巖為主要烴源巖；Ⅴ和Ⅳ類源儲(chǔ)組合主要分布于三角洲前緣沉積區(qū)，暗色泥巖為主要烴源巖，黑色頁巖也有部分貢獻(xiàn)。根據(jù)單井分析結(jié)果和源巖分布區(qū)域來看，長7段源儲(chǔ)組合以Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型為主(圖2)。

圖2 鄂爾多斯盆地長7段源儲(chǔ)組合類型頻率分布圖Fig.2 Frequency distribution map of source-reservoir assemblage types in the Chang 7 Member of Ordos Basin

從油藏解剖及油氣來源分析來看，長71段主要賦存來自黑色頁巖的油氣，長72段賦存來源于黑色頁巖和部分有效暗色泥巖的油氣。源巖控藏作用明顯，尤以黑色頁巖控藏為主。不同源儲(chǔ)組合含油性有較大差異，總體上砂體和源巖越發(fā)育，含油性越好。表明砂體發(fā)育程度也是控制油藏發(fā)育的一個(gè)因素。源儲(chǔ)組合特征表明長7段為典型近源自生自儲(chǔ)成藏。綜合重力流與三角洲沉積區(qū)儲(chǔ)蓋組合特征差異，可以看出，重力流沉積區(qū)控制長7段油氣成藏的主要因素是砂體的發(fā)育程度，而三角洲沉積區(qū)控制長7段油氣成藏的主要因素是烴源巖。平面上，不同源儲(chǔ)組合成片狀、環(huán)帶狀分布，其中Ⅳ和Ⅰ型組合分布在Ⅱ型范圍之內(nèi)(圖3)。

1.地名；2.組合界限；3.露頭圖3 鄂爾多斯盆地長7段源儲(chǔ)組合類型平面分布圖Fig.3 Plane distribution map of the source-reservoir assemblage types of the Chang 7 Member in Ordos Basin

由于不同源儲(chǔ)組合烴源巖與儲(chǔ)集層發(fā)育的差異，油氣產(chǎn)能存在一定差異。通過統(tǒng)計(jì)分析(圖4)，Ⅰ型源儲(chǔ)組合單井產(chǎn)能高的井所占比例明顯要高，其次是Ⅲ型源儲(chǔ)組合，Ⅲ類組合產(chǎn)能變化較大，多數(shù)鉆井產(chǎn)能與Ⅳ和Ⅵ型儲(chǔ)蓋組合相近，Ⅵ型和Ⅳ型源儲(chǔ)組合的單井試油產(chǎn)量總體較低，Ⅴ型源儲(chǔ)組合產(chǎn)能總體高于Ⅳ、Ⅵ型和多數(shù)Ⅲ儲(chǔ)蓋組合(圖4)。

圖4 長7段不同源儲(chǔ)組合類型試油產(chǎn)量箱狀圖Fig.4 Box diagram of oil test output of different source-reservoir assemblage types in Chang 7 section of the Ordos Basin

Ⅰ型源儲(chǔ)組合主要分布在重力流沉積區(qū)(圖5)。單井試油產(chǎn)量結(jié)果顯示，Ⅰ型源儲(chǔ)組合地區(qū)多分布產(chǎn)油井，長71和長72段單井試油產(chǎn)量最大分別超過20 t/d和30 t/d，與Ⅰ型源儲(chǔ)組合中底部發(fā)育厚層優(yōu)質(zhì)黑色頁巖有關(guān)。Ⅲ型源儲(chǔ)組合圍繞著Ⅰ型和Ⅳ型儲(chǔ)蓋組合分布，為長7段沉積期的湖盆中心，沉積水體最深。單井試油產(chǎn)量結(jié)果顯示，Ⅲ型源儲(chǔ)組合地區(qū)存在產(chǎn)油井和產(chǎn)水井，該地區(qū)長71和長72段單井最大試油產(chǎn)量僅為分別超過15 t/d和21 t/d。Ⅲ型源儲(chǔ)組合主要圍繞Ⅲ型儲(chǔ)蓋組合分布，主要屬于三角洲沉積區(qū)，產(chǎn)油井較少，但長71段單井日產(chǎn)可以達(dá)到21.51 t/d，長72段單井日產(chǎn)總體較低。Ⅲ型源儲(chǔ)組合發(fā)育多套中厚層有效暗色泥巖，黑色頁巖發(fā)育較少，烴源巖質(zhì)量相對(duì)較低，中上部發(fā)育有中厚層砂體，儲(chǔ)層質(zhì)量較好。Ⅳ型源儲(chǔ)組合主要分布在白豹地區(qū)，存在產(chǎn)油井和產(chǎn)水井，長71段單井日產(chǎn)油可達(dá)13.18 t/d。Ⅴ和Ⅵ型源儲(chǔ)組合主要分布在Ⅲ型外圍，遠(yuǎn)離黑色頁巖分布區(qū)，有暗色泥巖分布，長71段最高日產(chǎn)油可達(dá)12.84 t/d。總體來說，Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ型源儲(chǔ)組合范圍內(nèi)的含油性最好(圖4、圖5)。

1.地名；2.組合界限；3.露頭；4.試油成果圖5 鄂爾多斯盆地長71(左)和長72段(右)試油產(chǎn)量與源儲(chǔ)組合疊合圖Fig.5 Overlapping diagram of oil test production and source-reservoir assemblage of Chang 71 (left) and Chang 72 members (right) in Ordos Basin

3 長7段油氣成藏模式

綜合考慮到長7段重力流沉積區(qū)與三角洲沉積區(qū)黑色頁巖與暗色泥巖有效烴源巖發(fā)育、儲(chǔ)蓋組合類型、油氣運(yùn)移特征的差異，將長7段的致密油成藏模式歸納為2種。

第一種為重力流沉積區(qū)的強(qiáng)充注致密油成藏模式(圖6)。該成藏模式中，油氣主要來自黑色頁巖，其次為暗色頁巖。暗色泥巖生成的油氣運(yùn)移到臨近的砂層中聚集，主要為近距離運(yùn)移；黑色頁巖生成的油氣可以聚集在臨近及其上部的不同砂層中，即可近距離運(yùn)移，也可長距離運(yùn)移(圖6)?？傮w上油源充足，充注能力強(qiáng)，含油范圍廣，連片性好。

第二種為三角洲沉積區(qū)弱充注致密油成藏模式(圖7)。該成藏模式中，油氣主要來自該區(qū)暗色頁巖，其次為側(cè)向上分布的黑色頁巖。暗色泥巖生成的油氣運(yùn)移到臨近的砂層中聚集，主要為近距離運(yùn)移；黑色頁巖生成的油氣主要經(jīng)過相對(duì)較長距離運(yùn)移聚集(圖7)?？傮w上油源不如重力流區(qū)充足，充注動(dòng)力稍弱，含油范圍連片性較差。

1.黑色頁巖；2.有效泥巖；3.無效泥巖；4.油層；5.干層；6.水層；7.裂縫；8.運(yùn)移方向圖6 鄂爾多斯盆地長7段重力流沉積區(qū)強(qiáng)充注致密油成藏模式Fig.6 Accumulation model of tight oil with strong charging in gravity flow deposition area of Chang 7 Member in Ordos Basin

1.暗色泥巖； 2.油層；3.干層；4.水層；5.裂縫；6.運(yùn)移方向圖7 鄂爾多斯盆地長7段三角洲前緣沉積區(qū)弱充注致密油成藏模式Fig.7 Accumulation model of weakly charged tight oil in the delta front sedimentary zone of the Chang 7 Member of the Ordos Basin

從整個(gè)長7段來看，黑色頁巖主要發(fā)育于沉積區(qū)中心重力流地帶，暗色泥巖在沉積區(qū)中心和邊緣三角洲前緣地帶均有分布。所以，沉積中心重力流沉積區(qū)的黑色頁巖之上油氣來源充足，黑色頁巖生成的油氣以垂向較長距離運(yùn)移為主，暗色泥巖主要就近運(yùn)移進(jìn)入臨近砂巖儲(chǔ)集層中，總體成藏條件優(yōu)越，含油連片性好(圖8)。三角洲前緣沉積區(qū)缺乏黑色頁巖，有暗色泥巖分布。暗色泥巖仍以就近運(yùn)移聚集為主，由于生烴量充足，黑色頁巖生成的油氣可以長距離側(cè)向運(yùn)移至該區(qū)聚集成藏(圖8)。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1)根據(jù)沉積類型、砂體結(jié)構(gòu)、厚度以及源巖發(fā)育特征，將鄂爾多斯盆地長7段源儲(chǔ)組合劃分為6種類型，Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ型儲(chǔ)蓋組合范圍內(nèi)的含油性較好，Ⅲ、Ⅴ和Ⅵ型源儲(chǔ)組合含油性在局部地區(qū)較好。長7段主要發(fā)育Ⅰ型、Ⅲ型和Ⅲ型源儲(chǔ)組合。

1.砂體； 2.A類油藏；3.B類油藏；4.C類油藏；5.黑色頁巖；6.暗色有效泥巖；7.泥巖；8.裂縫；9.運(yùn)移方向；A.黑色巖生成的油氣；B.暗色泥巖與黑色頁巖生成的油氣的混源油；C.暗色泥巖生成的油氣圖8 鄂爾多斯盆地長7段致密油成藏模式圖Fig.8 Accumulation model of the tight oil in the Chang 7 Member of the Ordos Basin

(2)不同類型源儲(chǔ)組合的分布呈現(xiàn)明顯的差異性，其中Ⅰ—Ⅳ類源儲(chǔ)組合主要發(fā)育于重力流沉積區(qū)，黑色頁巖為主要烴源巖；Ⅴ和Ⅵ類源儲(chǔ)組合主要分布于三角洲前緣沉積區(qū)，暗色泥巖為主要烴源巖。

(3)長7段致密油成藏模式可劃分為2種類型，即重力流沉積區(qū)的強(qiáng)充注致密油成藏模式和三角洲沉積區(qū)弱充注致密油成藏模式。第一種模式油氣主要來自黑色頁巖，其次為暗色泥巖?？傮w上油源充足，充注能力強(qiáng)，含油范圍廣，連片性好；第二種模式油氣主要來自該區(qū)暗色泥巖就近運(yùn)移聚集，其次為側(cè)向上分布的黑色頁巖長距離運(yùn)移聚集。