鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)期湖盆底面構(gòu)造定量化演化規(guī)律

高勝利 魏雪珂 趙軍龍 孟祥寧 楊金俠

摘 要：為定量恢復(fù)鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)期湖盆底面構(gòu)造及其演化特征，基于盆地500口鉆井資料，采用盆地模擬技術(shù)方法進(jìn)行研究。結(jié)果表明：延長(zhǎng)期盆地中部和南部分別發(fā)育有一沉降中心，中部各期沉降中心軸線(xiàn)在定邊—甘泉一線(xiàn)遷移，西南部各期沉降中心軸線(xiàn)在環(huán)縣—旬邑一線(xiàn)遷移；長(zhǎng)7期湖盆是中、西南部?jī)蓚€(gè)湖盆合二為一的時(shí)期，盆地中部湖盆坳陷，長(zhǎng)10-長(zhǎng)9期湖盆沉降中心軸一致，長(zhǎng)8期沉降中心軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)、向北遷移，長(zhǎng)7期后沉降中心軸遷移至盆地中部、呈北東—南西向展布，長(zhǎng)6期又向東北方向遷移，長(zhǎng)4+5至長(zhǎng)3期，沉降中心軸線(xiàn)又逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)遷移至盆地中部；對(duì)于盆地西南部湖盆坳陷，各期沉降中心圍繞環(huán)縣—旬邑一線(xiàn)遷移幅度相對(duì)較小，沉降中心軸是向東北遷移至盆地中部，中部湖盆坳陷是向西南遷移，長(zhǎng)7期整個(gè)盆地演變?yōu)橐粋€(gè)湖盆，湖盆遷移對(duì)砂體、油藏的分布具有控制作用。各沉積期湖盆底面凹凸構(gòu)造面貌特征，對(duì)于識(shí)別沉積坡折帶有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：

沉降中心；湖盆遷移規(guī)律；湖盆凹凸構(gòu)造面貌；油藏分布；鄂爾多斯盆地

中圖分類(lèi)號(hào)：TE 121

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-9315（2023）04-0724-09

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2023.0409

Quantitative evolution law of lake basin bottom structure

in Yanchang Formation of Ordos Basin

GAO Shengli1，2，WEI Xueke1，2，ZHAO Junlong1，2，MENG Xiangning1，2，YANG Jinxia3

（1.School of Earth Science and Engineering，Xian Shiyou University，Xian 710065，China；

2.Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology of Shaanxi Province，Xian Shiyou University，Xian 710065，China;

3.College of Mathematics and Statistics，Shaanxi Normal University，Xian 710062，China）

Abstract：In order to quantitatively restore the structure and evolution characteristics of the Yanchang lacustrine floor in Ordos Basin，

the basin simulation technology is introduced

based on the data of more than 500 Wells drilled in the basin.The results show that there is a subsidence center in the central and southern parts of the basin in Yanchang Formation，and the axis of the subsidence centers in the central part of the basin

migrates around Dingbian-Ganquan line，while that in the southwest part migrates? around

Huanxian-Xunyi line；Chang 7 lake basin is a period in which the central and southwestern lake basins merged into one，with the lake basin? in the middle of the basin depressed，the subsidence center axis of the lake basin is consistent from that of Chang 10 to Chang 9，and in Chang 8，the subsidence center axis rotates counterclockwise and migrates northward.After Chang 7，the subsidence center axis migrates to the middle of the basin and distributes in NE-SW direction，and in Chang 6，it migrates northeast again，and finally in Chang 4+5 to Chang 3，it rotates counterclockwise and migrates to the middle of the basin.For the southwestern lake basin depression of the basin，the subsidence center in each period migrates relatively little around Huanxian-Xunyi line，and the subsidence center axis migrates to the northeast to the middle of the basin，while the middle lake basin depression migrates to the southwest，and the whole basin evolves into a lake basin in Chang 7.The migration of lake basin has a controlling effect on the distribution of sandbodies and oil reservoir.

Key words：

subsidence center；migration law of lake basin；concave-convex structure of lake basin；reservoir distribution；Ordos Basin

0 引 言

在鄂爾多斯盆地致密油勘探開(kāi)發(fā)中，對(duì)砂體與儲(chǔ)層成因類(lèi)型及其分布特征的研究一直是難點(diǎn)與熱點(diǎn)，特別是湖盆沉積中心長(zhǎng)6、長(zhǎng)7油層組細(xì)粒砂巖沉積（粒度較細(xì)，以細(xì)砂巖、粉砂巖為主）越來(lái)越得到重視。厚層砂體的形成、展布方向、分布范圍主要受控于沉積物的供給速率、湖盆底形及構(gòu)造活動(dòng)等因素［1-4］。

基于“陜北斜坡為一平緩的西傾單斜，構(gòu)造簡(jiǎn)單，缺乏背斜等構(gòu)造圈閉”這一傳統(tǒng)理念，認(rèn)為油藏的形成和分布主要受沉積相控制，構(gòu)造等其他因素對(duì)延長(zhǎng)組油藏的形成和分布的控制作用不明顯［5-6］。延長(zhǎng)組隆起構(gòu)造特別是低幅度的鼻狀隆起構(gòu)造實(shí)際上比較發(fā)育，且其對(duì)三疊系油藏的形成與富集具有重要控制作用［7］，隨著致密油勘探步伐的加快，鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)長(zhǎng)6油藏的發(fā)現(xiàn)，引起構(gòu)造因素（湖盆底形）對(duì)油藏控制作用的重視，鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)長(zhǎng)6目的層沉積期處于深湖-半深湖環(huán)境，按常規(guī)的勘探理論認(rèn)為該區(qū)域是致密油勘探的“禁區(qū)”，研究認(rèn)為長(zhǎng)6油層組沉積期為三角洲大規(guī)模發(fā)育期，在有利沉積相和成巖相共同控制下形成大規(guī)模低滲透儲(chǔ)集層，多坡折湖盆構(gòu)造面貌背景下是大規(guī)模低滲透儲(chǔ)集層形成的構(gòu)造條件［8-11］，已初步認(rèn)為湖盆底形構(gòu)造因素對(duì)致密油成藏的控制作用，致密油勘探邁向“深水區(qū)”的步伐加快，同時(shí)積極開(kāi)展模擬試驗(yàn)，研究重力流沉積機(jī)理［12］。

重視構(gòu)造因素

在致密油成藏中的重要作用后，使直接尋找、評(píng)價(jià)致密油“甜點(diǎn)區(qū)”成為可能［13-16］。致密油優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的形成必須具備一定的構(gòu)造條件，湖盆內(nèi)次一級(jí)凹陷（或沉降中心）邊緣、古高地前緣斜坡及古隆起邊緣等往往是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成的構(gòu)造條件［10］，目前對(duì)于生烴期地層古構(gòu)造特征、特別是定量化研究非常薄弱，對(duì)于鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組生烴期地層古構(gòu)造形態(tài)的恢復(fù)仍舊停留在傳統(tǒng)的沉積相分析基礎(chǔ)上，定性概略地層古構(gòu)造輪廓［17-19］。對(duì)于鄂爾多斯中生界這樣穩(wěn)定克拉通內(nèi)的坳陷性質(zhì)的湖盆，利用目前巖性地層單元所揭示的地層充填結(jié)構(gòu)和形態(tài)，以及地震資料反映的單調(diào)的幾乎是平行的地層結(jié)構(gòu)，難以對(duì)生烴期地層古構(gòu)造形態(tài)特征和沉積坡折帶等給予比較清晰的回答，盆地模擬技術(shù)提供了定量化研究湖盆地層古構(gòu)造及其演化特征的有效途徑。陳瑞銀等利用Temis-3D盆地模擬軟件對(duì)地層埋藏過(guò)程進(jìn)行模擬，研究盆地演化史及其油氣地質(zhì)意義［20-21］。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

盆地?cái)?shù)值模擬技術(shù)集大量地質(zhì)數(shù)據(jù)于一體，在研究致密油“甜點(diǎn)區(qū)”時(shí)可使地質(zhì)研究工作者享受“大數(shù)據(jù)”創(chuàng)造的精細(xì)、準(zhǔn)確和科學(xué)的地質(zhì)成果，致密油勘探學(xué)科與數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等科學(xué)的相互融合，是基于當(dāng)今大數(shù)據(jù)時(shí)代致密油勘探技術(shù)發(fā)展的大趨勢(shì)。

1.1 方法原理

沉積物一般可近似分為2部分，即巖石顆粒骨架及其間的孔隙，由于顆粒骨架材料的不可壓縮性（其真實(shí)壓縮性很?。?，地質(zhì)歷史時(shí)期沉積物在經(jīng)受壓實(shí)作用時(shí)，其體積的變化應(yīng)主要表現(xiàn)為孔隙體積的變化。

1.2 地質(zhì)模型

泥巖壓實(shí)已成為油氣成藏動(dòng)力學(xué)背景研究必須開(kāi)展的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，通過(guò)泥巖壓實(shí)研究，能夠獲取泥巖壓實(shí)規(guī)律、估算地層剝蝕厚度和孔隙流體壓力，獲取壓實(shí)參數(shù)并以其作為流體動(dòng)力數(shù)值模擬的約束條件，對(duì)盆地演化過(guò)程及異常流體壓力分析具有重要的意義。

沉積物自沉積后在其上覆負(fù)荷或構(gòu)造應(yīng)力的作用下，經(jīng)歷了地層水不斷排出、孔隙度降低、地層厚度變小的過(guò)程，由于砂巖在壓實(shí)過(guò)程中，還受膠結(jié)、溶蝕等多種成巖作用的影響，而泥巖只發(fā)生與機(jī)械壓實(shí)有關(guān)的成巖作用，且泥巖的壓實(shí)作用是不可逆的。通過(guò)泥巖壓實(shí)研究，能夠獲取泥巖壓實(shí)規(guī)律、估算地層剝蝕厚度和孔隙流體壓力。該項(xiàng)研究主要獲得泥巖壓實(shí)規(guī)律、泥巖壓實(shí)系數(shù)及砂巖孔滲關(guān)系等規(guī)律認(rèn)識(shí)［24］。

針對(duì)盆地沉積歷史及區(qū)域構(gòu)造特點(diǎn)，以地層對(duì)比法為主，并與泥巖壓實(shí)趨勢(shì)外推法相結(jié)合，在考慮古地表起伏形態(tài)的基礎(chǔ)上，通過(guò)類(lèi)似于地震解釋中相交測(cè)線(xiàn)的閉合驗(yàn)證的方法，來(lái)估算研究區(qū)內(nèi)抬升剝蝕事件對(duì)應(yīng)的地層剝蝕厚度。地層剝蝕厚度估算方法有泥巖壓實(shí)趨勢(shì)外推法、地層對(duì)比法、地?zé)嶂笜?biāo)法和沉積速率法等多種方法［20］。

采用盆地模擬技術(shù)方法手段，使用法國(guó)石油研究院研制的Temisflow盆地模擬軟件實(shí)現(xiàn)［21］。為了獲得與真實(shí)情況相符合的模擬結(jié)果，需要盡可能多的利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)作為約束條件去修正模擬演化過(guò)程，通過(guò)不斷修改推測(cè)性的邊界條件和模擬參數(shù)，使模擬結(jié)果接近于實(shí)測(cè)的標(biāo)定值。

2 湖盆底面構(gòu)造特征

2.1 長(zhǎng)10期底面凹凸構(gòu)造

長(zhǎng)10期底面構(gòu)造特征表現(xiàn)為“多凹陷區(qū)、凹陷幅度大，盆地的東西兩側(cè)為2條貫穿南北向凹陷帶，中部地區(qū)為凸起帶”的凹凸面貌格局。盆地中部相對(duì)高程值高，尤其是志丹、涇川等地，相對(duì)高程值達(dá)500 m以上。盆地東部凹陷帶在榆林—子長(zhǎng)—延安—洛川—白水一線(xiàn)，凹陷幅度在100～140 m之間。盆地西部凹陷帶在天池—環(huán)縣—鎮(zhèn)原一線(xiàn)，凹陷幅度比東部凹陷帶大（圖1）。

2.2 長(zhǎng)9期底面凹凸構(gòu)造

長(zhǎng)9期底面構(gòu)造特征繼承了長(zhǎng)10期底面構(gòu)造特征，整體表現(xiàn)為盆地的東西兩側(cè)為南北向凹陷帶，中部地區(qū)為凸起帶，盆地整體構(gòu)造值偏低，凹陷幅度較小。和長(zhǎng)10期相比，在盆地中部的凸起帶，已經(jīng)逐漸演變?yōu)榘枷輩^(qū)。盆地大部分區(qū)域相對(duì)高程在150～300 m之間，僅在盆地北部靖邊—橫山一帶和盆地南部的涇川—旬邑一帶存在小范圍區(qū)域的凸起，相對(duì)高程值達(dá)400 m以上（圖2）。

2.3 長(zhǎng)8期底面凹凸構(gòu)造

長(zhǎng)8期底構(gòu)造面貌特征整體為“橢圓環(huán)狀”的凸起，在盆地北部呈條帶狀展布。凹陷區(qū)域面積相對(duì)長(zhǎng)9期進(jìn)一步擴(kuò)大，主要集中在盆地的西南部，在長(zhǎng)9期相對(duì)凸起的涇川—旬邑一帶到長(zhǎng)8期轉(zhuǎn)變?yōu)榘枷輲В鄬?duì)高程值普遍在100～150 m之間。在橫山—環(huán)縣區(qū)域相對(duì)高程值超300 m（圖3）。

2.4 長(zhǎng)7期底面凹凸構(gòu)造

長(zhǎng)8期凸起的“橢圓環(huán)狀”區(qū)域有進(jìn)一步的抬升，涇川—旬邑一帶的凹陷區(qū)相對(duì)下降。整體來(lái)說(shuō)，盆地長(zhǎng)7期的構(gòu)造面貌格局特征與長(zhǎng)8期相似，但是構(gòu)造落差擴(kuò)大。在鹽池—定邊—志丹和榆林一帶的地區(qū)是盆地長(zhǎng)7期的構(gòu)造高點(diǎn)，相對(duì)高程值超450 m，涇川—旬邑一帶的相對(duì)高程值不足30 m，整體構(gòu)造變化趨緩（圖4）。

2.5 長(zhǎng)6期底面凹凸構(gòu)造

長(zhǎng)6期底構(gòu)造面貌特征相對(duì)長(zhǎng)7期的構(gòu)造特征變化較明顯，整體表現(xiàn)為一較大的北西—南東向凸起區(qū)帶，該凸起帶兩側(cè)分別向北東和南西發(fā)育一較小的次凸起區(qū)。主凸起區(qū)帶分布在鹽池—吳起—直羅—黃陵一線(xiàn)地區(qū)，其中天池、鹽池、子長(zhǎng)等地的相對(duì)高程值達(dá)到400 m以上。東北和西南次凸起帶分別發(fā)育在榆林—延安和環(huán)縣—慶陽(yáng)地區(qū)。該主凸起帶和西南次凸起帶間的姬塬—慶城—鎮(zhèn)原—旬邑一線(xiàn)地區(qū)為凹陷區(qū)帶，尤其涇川—旬邑地區(qū)，其相對(duì)高程值不超過(guò)50 m，是盆地中構(gòu)造最低的區(qū)域。同時(shí)在東北部的橫山—靖邊—鐮刀彎一線(xiàn)地區(qū)也出現(xiàn)面積較小凹陷區(qū)帶，相對(duì)高程值在200 m左右（圖5）。

2.6 長(zhǎng)4+5底面凹凸構(gòu)造

長(zhǎng)4+5期底構(gòu)造面貌整體上為一較大的北西—南東向主凸起帶，該主凸起帶兩側(cè)分別發(fā)育近北西—南東向的凹陷區(qū)，主要呈“三凸兩凹、相間分布”的構(gòu)造面貌。該期的主凸起帶分布在定邊—吳起—直羅—洛川—白水一線(xiàn)地區(qū)，此凸起帶面積大，整體相對(duì)高程值在300 m以上。盆地中構(gòu)造最高的區(qū)域是在西南部的環(huán)縣—鎮(zhèn)原地區(qū)的一條南北向的凸起帶，相對(duì)高程值可達(dá)500 m以上。在環(huán)縣—慶城—涇川—旬邑一線(xiàn)和鹽池—靖邊—子長(zhǎng)一線(xiàn)地區(qū)為凹陷區(qū)，相對(duì)高程值為50～200 m，較長(zhǎng)6期增大（圖6）。

2.7 長(zhǎng)3期底面凹凸構(gòu)造

長(zhǎng)3期底構(gòu)造面貌特征與長(zhǎng)4+5期構(gòu)造面貌特征相似，具有繼承性。該期盆地中構(gòu)造凸起區(qū)域的面積明顯增大，除盆地西南部環(huán)縣—涇川—旬邑一線(xiàn)地區(qū)的凹陷面貌仍然存在，幾乎整個(gè)盆地都是凸起區(qū)，相對(duì)高程值在300～600 m之間。盆地西南部的環(huán)縣—鎮(zhèn)原次凸起區(qū)的相對(duì)高程值和面積變小，盆地西南部環(huán)縣—涇川—旬邑一線(xiàn)地區(qū)的凹陷區(qū)面積及凹陷深度也相對(duì)變小，相對(duì)高程值為50～150 m（圖7）。

3 凹凸中心及其遷移

恢復(fù)出來(lái)的各期底面凹凸構(gòu)造面貌特征，其本質(zhì)就是各期底面構(gòu)造沉降史特征。系統(tǒng)考察各期底面凹凸構(gòu)造面貌及其演化特征，認(rèn)為整個(gè)延長(zhǎng)期，在盆地中部和南部分別發(fā)育有一沉降中心，中部各期沉降中心軸線(xiàn)在定邊—甘泉一線(xiàn)左右來(lái)回遷移，而西南部各期沉降中心軸線(xiàn)在環(huán)線(xiàn)—旬邑一線(xiàn)左右來(lái)回遷移，長(zhǎng)7期湖盆是中、西南部2個(gè)湖盆合二為一的時(shí)期（圖8）。

對(duì)于盆地中部湖盆坳陷，長(zhǎng)10-長(zhǎng)9期湖盆沉降中心軸一致，長(zhǎng)8期沉降中心軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，向北遷移，長(zhǎng)7期后沉降中心軸遷移至盆地中部，呈北東—南西向展布，長(zhǎng)6期又向東北方向遷移，長(zhǎng)4+5乃至長(zhǎng)3期沉降中心軸線(xiàn)又逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)遷移至盆地中部。

4 湖盆演化對(duì)油藏分布的影響

研究湖盆在形成和消亡期間沉積坳陷的遷移規(guī)律，其重要意義在于能對(duì)各期砂體的縱向相互疊置、橫向分布的認(rèn)識(shí)。延長(zhǎng)組沉積時(shí)期各沉積體系的演化過(guò)程，可以在時(shí)空上組成有利的生儲(chǔ)蓋組合［25-26］。

沿地層沉積厚度最大處的連線(xiàn)（厚度脊線(xiàn)）兩側(cè)，為目前發(fā)現(xiàn)的長(zhǎng)8油藏。這就說(shuō)明長(zhǎng)8油藏主要分布在長(zhǎng)8底面凸起構(gòu)造位置的兩側(cè)，該底面凸起構(gòu)造現(xiàn)象的存在，對(duì)于長(zhǎng)8儲(chǔ)層的形成非常重要（圖9）。堆積（沉積）厚度揭示的凸起構(gòu)造就是沉積坡折帶［27］。鄂爾多斯盆地南部不同類(lèi)型濁積巖與油藏的關(guān)系表明，濁積巖儲(chǔ)層油藏發(fā)育，而有利于的盆地底形條件是該儲(chǔ)層形成的誘發(fā)機(jī)制之一［21］。

鄂爾多斯盆地新近的勘探實(shí)踐證實(shí)，坡折帶對(duì)非構(gòu)造圈閉的發(fā)育具有明顯的控制作用［28］，其控制作用體現(xiàn)在對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的形成，坡折帶附近主要發(fā)育水下分流河道微相，偶爾發(fā)育河口壩沉積微相，并且控制著沉積微相的分布及組合規(guī)律。勘探成果表明，三疊系延長(zhǎng)組油藏主要聚集在三角洲前緣分流河道、河口壩、平原分流河道及深湖—半深湖區(qū)的濁積砂體之中。也正因?yàn)榈酌嫱蛊鸺闯练e坡折帶的存在，也為長(zhǎng)10-長(zhǎng)3沉積期濁積巖的形成創(chuàng)造了必要的湖盆底形條件。

5 結(jié) 論

1）延長(zhǎng)期盆地中部和南部分別發(fā)育有一沉降中心，中部各期沉降中心軸線(xiàn)在定邊—甘泉一線(xiàn)遷移，西南部各期沉降中心軸線(xiàn)在環(huán)線(xiàn)—旬邑一線(xiàn)遷移；

2）長(zhǎng)7期湖盆是中、西南部2個(gè)湖盆合二為一的時(shí)期，盆地中部湖盆坳陷，長(zhǎng)10-長(zhǎng)9期湖盆沉降中心軸一致，到長(zhǎng)8期，沉降中心軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)、向北遷移，長(zhǎng)7期后沉降中心軸遷移至盆地中部、呈北東—南西向展布，長(zhǎng)6期又向東北方向遷移，最后到長(zhǎng)4+5乃至長(zhǎng)3期，沉降中心軸線(xiàn)又逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)遷移至盆地中部；

3）對(duì)于盆地西南部湖盆坳陷，沉降中心圍繞環(huán)縣—旬邑一線(xiàn)左右遷移幅度相對(duì)較小，沉降中心軸是向東北遷移至盆地中部，而中部湖盆坳陷是向西南遷移，長(zhǎng)7期整個(gè)盆地演變?yōu)橐粋€(gè)湖盆。

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（責(zé)任編輯：李克永）