鐵邊城地區(qū)侏羅系油藏成藏模式及主控因素

張曉明，黃 蒙，李 寬，陳德照，陳 磊，麻宇杰，劉智偉，趙軍輝，狄曉磊

（中國石油長慶油田分公司第八采油廠，陜西西安 710021）

鄂爾多斯盆地是在華北古生代地臺基礎上產(chǎn)生和發(fā)展的一個大型內(nèi)陸坳陷。盆地形成于中生代的印支運動-燕山運動時期，主要含油層位有中生界三疊系延長組和侏羅系延安組地層。其中侏羅系油藏由于儲層物性好、含油飽和度高、原油埋深淺、單井產(chǎn)量高等特點持續(xù)為人們所關注，對其成藏規(guī)律和油藏控制因素研究從未停止。毛飛躍等[1-4]認為古地貌對侏羅系油藏成藏起控制作用，而鄭登艷等[5-6]則強調(diào)低幅度對侏羅系油藏的控制作用。這些研究從不同方面對所研究區(qū)塊侏羅系油藏的勘探開發(fā)都起到了積極的作用，然而隨著近年來鄂爾多斯盆地侏羅系油藏勘探程度的深入，實踐證明，鄂爾多斯盆地侏羅系油藏不僅不同區(qū)域油藏控制因素不同，就是同一區(qū)域不同層位侏羅系油藏的控制因素也不相同，因此有必要從侏羅系成藏條件研究出發(fā)，重新認識油藏的控制因素，以確定油藏的成藏模式，進而對該類油藏的勘探起到指導性作用。筆者以鐵邊城地區(qū)已開發(fā)10 個侏羅系油藏分布為基礎，分析了該地區(qū)侏羅系油藏的成藏條件，確定了油藏的成藏模式和主控因素，以期對鄂爾多斯盆地其他區(qū)域的侏羅系油藏的勘探起到借鑒作用。

1 地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地是在海西運動晚期-印支運動早期西伯利亞-蒙古大陸板塊和華北-塔里木大陸陸緣區(qū)對接拼合之后從中國北部華北大陸分化出來的一個克拉通陸塊。盆地經(jīng)歷了中晚元古代的拗拉谷，早古生代的淺海地臺，晚古生代的淺海地臺，晚古生代的濱海平原，中生代的內(nèi)陸坳陷和新生代的周緣斷陷等演化階段，形成了現(xiàn)今盆地的伊盟隆起、西緣逆沖帶、天環(huán)坳陷、伊陜斜坡、晉西撓褶帶和渭北隆起六個構造單元。伊陜斜坡為一東高西低，傾角不足1 度的平緩西傾單斜構造，鐵邊城地區(qū)位于該斜坡中西部，區(qū)內(nèi)發(fā)育三疊系延長組和侏羅系富縣組、延安組、直羅組、安定組等地層，延安組為該區(qū)侏羅系主要儲層，從下至上可進一步細分為延10、延9、延8、延7、延6、延4+5 等油層組。延10 層為碎屑巖辮狀河沉積，延9～延4+5 為湖沼盆地曲流河三角洲平原河流沉積。

2 成藏條件

2.1 廣覆式優(yōu)質(zhì)富含有機質(zhì)烴源巖

鄂爾多斯盆地盆地侏羅系油源對比[7-8]研究表明，三疊系長7 烴源巖是侏羅系油藏主要的油源來源。三疊系長7 層烴源巖主要為發(fā)育于深湖相黑色頁巖和暗色泥巖。其中黑色頁巖面積4.3×104km2，平均厚度16 m，暗色泥巖面積6.2×104km2，平均厚度17 m。長7 段烴源巖有機質(zhì)類型包括腐泥型和腐殖-腐泥型，以腐泥型干酪根為主，其中黑色頁巖有機質(zhì)類型為Ⅰ型和Ⅱ1型，平均有機質(zhì)豐度TOC 為13.81%，暗色泥巖有機質(zhì)類型為Ⅱ1型和Ⅱ2型，平均有機質(zhì)豐度TOC 為3.5%。鐵邊城地區(qū)位于鄂爾多斯盆地優(yōu)質(zhì)烴源巖生排烴低勢能范圍內(nèi)，長7 廣覆式富含有機質(zhì)的烴源巖為侏羅系成藏奠定了良好的油源基礎。

2.2 河流-湖沼三角洲沉積體系

區(qū)域沉積相研究表明，鐵邊城地區(qū)侏羅系富縣-延安組發(fā)育河流-三角洲沉積體系，河道砂壩、心灘砂壩、邊灘砂壩和三角洲分流河道砂體等豐富多樣的沉積類型為侏羅系油藏的形成提供了良好的儲層條件。按沉積成因可劃分為兩類沉積體系。

2.2.1 古地貌基礎上發(fā)育的辮狀河沉積體系 早侏羅紀富縣期，鄂爾多斯盆地印支運動基本結束，盆地由上升趨于穩(wěn)定，河流沿延長組古地貌溝谷沉積，水動力較強，沉積了一套紅色粗碎屑辮狀河河道砂巖，地層厚0～130 m。

至延10 期，盆地基本繼承了富縣期格局，先期為限制性辮狀河河谷充填沉積，后期隨著溝谷填平補齊，轉為泛濫平原到沼澤相沉積，形成延10 中、下部發(fā)育大套灰色中砂巖，而頂部則發(fā)育一套煤系地層或炭質(zhì)泥巖的沉積格局。砂層區(qū)域分布穩(wěn)定，厚度15～35 m。

2.2.2 泛濫平原基礎上發(fā)育的曲流河沉積體系 延9期，盆地開始下沉，在前期泛濫平原的基礎上逐漸沉積了一套中、細砂巖與泥巖及煤層的交互層的曲流河三角洲，地層厚30～50 m。

延8 期，盆地持續(xù)下沉，湖泊水體不斷擴大，河流的沉積作用明顯減弱，因此延8 期的曲流河平原分流河道砂層厚度較小，分布零星，層厚10～30 m。

延7、延6、延4+5 期，盆地處于穩(wěn)定狀態(tài)，河流的分布范圍受限，僅局部地區(qū)發(fā)育泛濫平原河道砂體，地層厚40～60 m。

2.3 中孔-低滲透儲集空間

鐵邊城地區(qū)侏羅系儲層物性研究表明，該區(qū)儲層總體以中孔、低滲為主。富縣、延10 為一套溝谷充填式的辮狀河沉積，河流邊灘、心灘亞相為主要儲集砂體，巖性為含礫的中-粗長石石英砂巖，平均孔隙度15.7%，平均滲透率36×10-3μm2。

延9、延8 為湖泊-三角洲沉積，三角洲平原分流河道亞相和水下分流河道亞相砂體為主要儲集體，以中、細粒長石石英砂巖為主，分選均勻，物性好，平均孔隙度18.0%，平均滲透率39.5×10-3μm2。

延7、延6、延4+5 期，發(fā)育泛濫平原河道砂體，以泥質(zhì)沉積為主，砂巖多為粉砂巖及泥質(zhì)粉砂巖，顆粒細，泥質(zhì)含量高，且單砂層厚度小，橫向連通性差，孔滲性差，平均孔隙度16.0%，平均滲透率28.8×10-3μm2。

2.4 多成因構造類型

根據(jù)構造成因，鐵邊城地區(qū)侏羅系構造有三類：

2.4.1 地層披覆潛山平緩隆起 早侏羅紀，受三疊系延長組頂溝壑縱橫沉積格局限制，先期沉積的侏羅系砂體在填平河谷后，會超覆在古地形凸起（潛山）背景上，后期由于凸起（潛山）頂部及周邊沉積厚度的不同而產(chǎn)生差異壓實作用，形成以古地形凸起（潛山）頂部上方為構造高點的披覆潛山圈閉。這種圈閉具有構造平緩、閉合高度由下向上逐漸變小的特點，其圈閉形態(tài)基本與古地形一致，如鐵邊城地區(qū)X37-113 延9油藏。

2.4.2 差異壓實作用局部隆起 先期沉積的巖石在上覆地層的壓力作用下，由于砂巖抗壓強度大而泥巖小，粗砂巖不易被壓實，而細、粉砂巖則容易被壓實，因此同樣沉積厚度的地層，在成巖后砂巖厚度較大，而泥巖厚度較?。辉谏皫r較發(fā)育部位易形成海拔相對較高的差異壓實構造。此類構造多沿河道和砂體方向延伸，伴隨砂體尖滅而消失，如鐵邊城地區(qū)J51、Y267、Y50延10 油藏。

2.4.3 伊陜斜坡低幅鼻隆構造 鄂爾多斯盆地由于受到南北方向西伯利亞板塊和華南板塊擠壓應力，以及由于西部天環(huán)坳陷下沉、東部呂梁山升起而造成的東西方向拉伸應力作用，使地層連綿起伏，在伊陜斜坡背景上形成了一系列向西傾伏、向東開口的低幅鼻狀隆起帶。這類鼻狀隆起大多呈雁狀排列，上下地層間具有很好的繼承性和穩(wěn)定性。此類鼻狀隆起帶是侏羅系延4+5～延9 油藏聚集的主要場所。

2.5 不同成藏機制的多期成藏

鄂爾多斯盆地歷史資料研究表明[9]，鐵邊城地區(qū)侏羅系油藏形成主要經(jīng)歷了兩個階段：

距今110～100 Ma 的早白堊世末期,三疊系延長組長7 烴源巖進入生排烴高峰，油氣沿延長組裂縫垂向運移，當?shù)诌_三疊系延長組頂不整合面后，隨之沿侏羅系下切古河谷高滲砂巖繼續(xù)向上運移，直到遇到侏羅系圈閉成藏。

距今60 Ma 晚白堊世以來，受喜馬拉雅造山運動影響，侏羅系地層整體抬升造成部分地區(qū)裂縫發(fā)育，部分早期形成的侏羅系圈閉被破壞，其聚集的油氣再次沿裂縫或高滲砂體運移到侏羅系上部層位二次成藏，兩期成藏構成了鐵邊城地區(qū)侏羅系油藏現(xiàn)今分布格局。

3 成藏模式

鐵邊城地區(qū)侏羅系縱向?qū)游欢?，圈閉受控因素復雜，以往多認為該區(qū)侏羅系油藏主要受古地貌控制[10-12]，筆者通過對已開發(fā)10 個侏羅系油藏分布特征和成藏條件分析，認為該區(qū)侏羅系油藏成藏模式主要有兩類四種類型。

3.1 與古地貌相關的油藏

侏羅系早期，受控于三疊系頂面溝壑縱橫古地貌形態(tài)影響，富縣-延10 期砂體以填平補齊方式沉積在三疊系頂面古地貌凹向單元（古河谷），由于侏羅系新地層儲集性能普遍好于三疊系老地層，油氣會沿這些凹向單元沉積的河道砂體繼續(xù)向上運移，在姬塬斜坡臨近古河谷一側的坡咀、丘咀上形成侏羅系油藏。根據(jù)古地貌正向地貌位置，可細分為：

（1）坡咀油藏：位于兩條侏羅系三級或四級古河谷所加持區(qū)域，沉積相以辮狀河心灘和河道砂壩沉積為主，構造多以砂泥巖差異壓實形成的小型構造為主。由于侏羅系古河谷底水發(fā)育，在地層壓力作用下，底水驅(qū)動油氣沿河道向上運移，首先到達此類構造，形成邊水或底水油藏。如鐵邊城地區(qū)J51、Y267、Y250延10 油藏。

（2）丘咀油藏：位于侏羅系古河谷內(nèi)，為侏羅系砂體超覆在古河三疊系頂部地層剝蝕殘余區(qū)域的侏羅系正向古地貌單元，沉積砂體下部多為富縣組粗粒沉積，上部為延10 辮狀河心灘和河道砂壩沉積，構造以披覆潛山圈閉伴隨砂泥巖差異壓實形成的小型構造為主。如鐵邊城地區(qū)J166 延10 油藏。

3.2 與鼻隆構造相關的油藏

鐵邊城地區(qū)發(fā)育四條西北-東南向低幅鼻狀隆起，油氣在侏羅系地層向上運移的過程中，就會在這些低幅鼻狀隆起形成的圈閉聚集成藏，如此形成了不僅在侏羅系下部地層延10，在上部地層延9～延4+5 也會出現(xiàn)大量的油藏，縱向上多油藏疊加的分布格局。根據(jù)控藏因素，可細分為：

（1）巖性-構造油藏：油藏受構造、巖性雙重因素控制，但構造因素對圈閉起主導作用，該類圈閉受伊陜斜坡西傾單斜影響，油藏西部以鼻隆構造控制，東部以河道側翼巖性尖滅，頂部為三角洲泥巖遮擋。如鐵邊城地區(qū)Y250、X37-113、Y267、Y176 延9 油藏、J131 延4+5油藏。

（2）巖性上傾尖滅油藏：在伊陜斜坡西傾斜坡背景上，儲集砂體沿上傾方向尖滅，或滲透性變差而形成的圈閉，油氣聚集在其中便形成巖性上傾尖滅油藏。此類油藏一般分布在凸起向凹陷過渡的斜坡部位，如鐵邊城地區(qū)Y267 延8 油藏。

4 油藏的主控因素

鐵邊城地區(qū)侏羅系油藏圈閉條件豐富，縱向上辮狀河-曲流河三角洲砂泥巖間互發(fā)育，石油運移通道暢通，能否成藏主要取決于其儲集條件、圈閉條件和后期的保存條件。

4.1 中孔-低滲儲層是侏羅系油藏形成的基礎

根據(jù)巖心分析資料，鐵邊城地區(qū)侏羅系砂巖以長石石英砂巖為主，巖屑長石砂巖以及長石砂巖次之，儲層平均孔隙度17.2%，平均滲透率34.3×10-3μm2，屬中孔-低滲儲層。

成巖作用是影響儲層滲透性的主要因素，主要表現(xiàn)在：溶蝕或溶解不穩(wěn)定組分后產(chǎn)生次生孔隙，膠結和某些自生礦物的形成堵塞了孔隙并降低了滲透率，因此在成巖過程中，這兩大因素會從根本上決定儲層的物性。由于鐵邊城地區(qū)侏羅系儲層以長石類砂巖為主，砂巖礦物成熟度高，在成巖作用早期原生孔隙損失較少，在成巖中、晚期，由于砂巖成分單一，形成的次孔隙少，因而該區(qū)儲層孔隙主要是儲集條件好的粒間孔隙，原生孔隙破壞少，滲透性相對較好，這為鐵邊城地區(qū)侏羅系成藏奠定了良好的儲層基礎（見圖1）。

圖1 鄂爾多斯盆地鐵邊城地區(qū)侏羅系油藏成藏模式示意圖

4.2 多類型圈閉是侏羅系油藏形成的關鍵

鐵邊城地區(qū)侏羅系油藏平面上串珠分布，剖面上多層疊加，多類型圈閉是形成此種油藏格局的關鍵，根據(jù)主要受控因素可分為：

（1）與古地貌相關的圈閉：受早侏羅系古地貌高低起伏控制，油氣從古河谷砂體向上運移過程中，首先到達下侏羅系富縣～延10 所在的坡咀、丘咀等正向地層之上，在上覆三角洲沉積的湖沼相泥炭遮擋下，形成差異壓實構造圈閉油藏，如J51 延10 油藏、Y267 延10油藏、Y50 延10 油藏，或潛山披覆背斜圈閉油藏，如J116 延10 油藏。

（2）與鼻隆構造相關的圈閉：侏羅系延9～延4+5三角洲沉積砂體直接超覆于延10 層辮狀河沉積體系之上，此時古地貌已被填平補齊，受古地貌控制微弱，當油氣在向上繼續(xù)運移過程中，會在先期形成的鼻狀隆起構造高部位或上傾巖性遮擋中聚集，最終形成巖性-構造圈閉，如Y250、Y267、Y176 延9 油藏、J131 延4+5 油藏、X37-113 延9 油藏，或巖性上傾尖滅油藏，如Y267 延8 油藏。

4.3 封閉的存儲環(huán)境是侏羅系油藏保存的保障

鄂爾多斯盆地侏羅系油藏形成于早白堊世末～第三紀。在油藏形成后，盆地以垂向上的加積和升降為主，新生代以來的“喜馬拉雅”造山運動對處于內(nèi)陸鄂爾多斯盆地深部的侏羅系構造破壞有限，這對于鐵邊城地區(qū)侏羅系油藏的保存起到了非常重要的保障作用。

油田地層水與石油緊密接觸，其水型反映了油藏的保存條件[13]。根據(jù)鐵邊城地區(qū)侏羅系油藏水樣分析，油藏大部分為NaHCO3，小部分為Na2SO4、CaCl2、MgCl2，反映了研究區(qū)總體處于封閉性構造環(huán)境，但部分地區(qū)地層水與滲入水有一定的交替，這與該區(qū)侏羅系油藏埋深較淺，成藏距離古河谷近有一定關系（古河谷是滲入水補給、交替的優(yōu)勢通道）。

5 結論

（1）鄂爾多斯盆地鐵邊城地區(qū)侏羅系發(fā)育一套辮狀河-曲流河三角洲沉積體系，長7 廣覆式優(yōu)質(zhì)富含有機質(zhì)烴源巖，中孔-低滲透儲集空間以及多成因構造類型為該區(qū)不同機制的成藏創(chuàng)造了良好的條件。

（2）鐵邊城地區(qū)侏羅系油藏成藏模式可分為兩類四種，延10 層以與古地貌相關的坡咀油藏、丘咀油藏為主，延4+5～延9 層以與微幅構造相關的巖性-構造油藏、巖性上傾遮擋油藏為主。

（3）鐵邊城地區(qū)侏羅系平面、剖面多油藏發(fā)育，圈閉條件復雜，成藏主要受其獨特的古沉積環(huán)境下的儲集條件、圈閉條件以及封閉的保存條件控制。