鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)原地區(qū)長(zhǎng)8油層組油氣成藏模式

吳 警，史建南，胡承飛，普玉浩，唐國(guó)龍

（油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（成都理工大學(xué)），成都610059）

鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組沉積厚度大、油氣資源豐富［1－4］。前人根據(jù)現(xiàn)今油氣勘探形勢(shì)和原油分布規(guī)律總結(jié)出“源控論”、“相控論”等靜態(tài)表象的描述性論斷［5－8］。但隨著勘探程度的提高和石油地質(zhì)理論的進(jìn)展，已有的控藏理論不能解決油源關(guān)系不明確、低滲儲(chǔ)層油氣輸導(dǎo)通道與優(yōu)勢(shì)運(yùn)移路徑局限等核心問(wèn)題。鎮(zhèn)原地區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南部（圖1），長(zhǎng)8油層組油氣富集程度差異大，油氣成藏模式與主控因素認(rèn)識(shí)不清，給油氣成藏過(guò)程的客觀認(rèn)識(shí)和勘探開發(fā)一體化的油藏評(píng)價(jià)工作帶來(lái)了一定的難度［9－15］。筆者應(yīng)用成藏動(dòng)力學(xué)，以典型油氣藏/出油點(diǎn)解剖為基礎(chǔ)，以流體來(lái)源及其流動(dòng)樣式為核心，采用精細(xì)油源對(duì)比技術(shù)、流體包裹體技術(shù)和油氣運(yùn)移路徑示蹤技術(shù)等方法，通過(guò)樣品分析測(cè)試、數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)和成藏機(jī)理的綜合研究，探討鎮(zhèn)原地區(qū)油氣的充注特征、油氣成藏的主控因素與油氣成藏模式。這將有助于提高對(duì)現(xiàn)今油藏特征的客觀認(rèn)識(shí)，同時(shí)為低滲探區(qū)進(jìn)一步勘探目標(biāo)優(yōu)選提供科學(xué)依據(jù)。

1 油藏特征與油氣來(lái)源

1.1 油藏特征

圖1 鎮(zhèn)原地區(qū)構(gòu)造位置圖Fig.1 Structural location in the Zhenyuan area

對(duì)已知油氣藏特征進(jìn)行剖析是認(rèn)識(shí)特定含油氣區(qū)帶油氣成藏模式及其富集規(guī)律的基本出發(fā)點(diǎn)和重要內(nèi)容。通過(guò)區(qū)域地質(zhì)研究，并結(jié)合頂面構(gòu)造及試油成果分析，認(rèn)為鎮(zhèn)原地區(qū)長(zhǎng)8油層組主要為巖性型及構(gòu)造－巖性型油藏。單井油層厚度存在較大差異，在1～20m范圍內(nèi)均有分布，但主要集中在1～10m，平均油層厚度為6m，主要為油層、含油水層及油水層，總體上具有厚度差異大、平均厚度偏薄的特點(diǎn)。地層水測(cè)試結(jié)果顯示，受沉積環(huán)境、形成條件及其化學(xué)性質(zhì)等因素的影響，油層地層水主要以Cl－、和Na＋＋K＋、Ca2＋離子為主，其次為 Mg2＋、、離子，按蘇林分類屬CaCl2型；流體活躍性不強(qiáng)，反映各油層流體均處于相對(duì)封閉的環(huán)境體系中，油藏保存條件相對(duì)較好。變質(zhì)系數(shù)、脫硫酸系數(shù)、礦化度對(duì)比結(jié)果顯示，長(zhǎng)8油層組居于長(zhǎng)7和長(zhǎng)9之間，體現(xiàn)從上到下的流體運(yùn)移特征。

鎮(zhèn)原地區(qū)各油層組地面原油物理性質(zhì)基本相近，原油密度較低，油質(zhì)輕，黏度較小，蠟質(zhì)含量較少，瀝青質(zhì)含量極少。其中長(zhǎng)8油層組與長(zhǎng)9、長(zhǎng)6，甚至長(zhǎng)4＋5油層組油品性質(zhì)較為相近，密度低（0.83～0.87g/cm3）、黏度?。?～12mPa·s），屬于典型的輕質(zhì)油，說(shuō)明原油流動(dòng)性較好。從整體原油物性上看，原油密度和黏度相關(guān)性較好，且從長(zhǎng)9至長(zhǎng)6、長(zhǎng)4＋5存在依次增高的趨勢(shì)，可能與地層埋藏深度變淺或流體來(lái)源不同有關(guān)。

1.2 油氣來(lái)源

長(zhǎng)8油層組整體呈現(xiàn)長(zhǎng)7油源貢獻(xiàn)為主的特征，僅在桐川—太白梁、孟壩等局部地區(qū)存在一定的長(zhǎng)7－長(zhǎng)8混源貢獻(xiàn)特征。從泥巖氯仿瀝青抽提物內(nèi)飽和烴質(zhì)量色譜圖上看（圖2），研究區(qū)長(zhǎng)8段泥巖有機(jī)質(zhì)與長(zhǎng)7段泥巖有機(jī)質(zhì)在甾烷特征上略有差別（即“V”構(gòu)型與“L”構(gòu)型的差別）。鎮(zhèn)原地區(qū)長(zhǎng)8油層組油源關(guān)系較為明顯，長(zhǎng)8原油化學(xué)特征與長(zhǎng)7烴源巖特征較為一致，整體呈現(xiàn)長(zhǎng)7段生烴有機(jī)質(zhì)油源貢獻(xiàn)為主的特征，即 M/Z 191萜烷分布圖中C30藿烷為主峰，五環(huán)三萜烷含量遠(yuǎn)高于三環(huán)萜烷含量，三降藿烷比值（Ts/Tm）平均為1～2；M/Z 217萜烷分布圖中甾烷系列中ααα-20RC27甾烷含量具“L”形式樣；而桐川－太白梁、孟壩等局部地區(qū)甾烷系列中ααα-20RC27甾烷含量具“V”形式樣，可能存在一定的長(zhǎng)7—長(zhǎng)8混源貢獻(xiàn)特征。

2 成藏特征

圖2 鎮(zhèn)原地區(qū)長(zhǎng)8油層組油源對(duì)比綜合圖Fig.2 The oil-source correlation of Chang 8oil reservoir group in the Zhenyuan area

鎮(zhèn)原地區(qū)長(zhǎng)8油層組眾多油氣藏的形成，得益于各成藏要素之間的良好配置關(guān)系，并以油源充沛、區(qū)域性蓋層好、區(qū)域構(gòu)造簡(jiǎn)單為顯著特征［16，17］。

2.1 油氣充注時(shí)間與期次

儲(chǔ)集層是油氣聚集成藏所必需的基本要素之一，那么，從油氣充注時(shí)間與儲(chǔ)層演化階段的配置關(guān)系角度分析油氣成藏機(jī)制，則是評(píng)價(jià)本區(qū)是否具備成藏條件、勘探潛力的根本問(wèn)題。根據(jù)含烴流體包裹體產(chǎn)狀、相態(tài)、顏色、均一溫度測(cè)試與觀察，鏡下透射光/熒光薄片觀察結(jié)果顯示，長(zhǎng)8油層組砂巖儲(chǔ)層中的石英和長(zhǎng)石顆粒內(nèi)裂紋和穿石英顆粒裂紋中都有含烴流體包裹體發(fā)育（石英次生加大邊中發(fā)育較少），有單個(gè)狀、竄珠狀和團(tuán)狀分布樣式，包括純氣相、鹽水氣液兩相、油氣兩相等3種相態(tài)類型，且有黃色和藍(lán)白色2種熒光顯示。上述特征表明長(zhǎng)8油層組砂巖儲(chǔ)層至少存在2期原油充注過(guò)程。又據(jù)與烴類包裹體共生的同期鹽水包裹體均一溫度分布直方圖綜合判斷，長(zhǎng)8油層組油藏原油充注期次應(yīng)為連續(xù)的2期，相應(yīng)的充注時(shí)間大致為早白堊世早期（±130Ma B.P.）和早白堊世晚期（±105Ma B.P.）（圖3），并且以長(zhǎng)7原油晚期充注為主。

2.2 油氣充注通道與方向

油氣通過(guò)有限的優(yōu)勢(shì)通道進(jìn)行運(yùn)移是沉積盆地輸導(dǎo)體系的非均質(zhì)性、能量場(chǎng)的非均一性和流體流動(dòng)等多種因素共同作用的結(jié)果［18］。通過(guò)鉆井巖心觀察、鏡下微觀統(tǒng)計(jì)等多種地質(zhì)方法綜合分析，結(jié)合前人野外露頭觀測(cè)結(jié)果，認(rèn)為鎮(zhèn)原地區(qū)長(zhǎng)8油層組主要發(fā)育構(gòu)造裂縫和連通砂體2種輸導(dǎo)體，其中以構(gòu)造裂縫型垂向輸導(dǎo)體為主，孔隙連通砂體型輸導(dǎo)體局部地區(qū)垂向上有一定的疊置性（但受泥質(zhì)隔層或相變的影響，疊置規(guī)模不大），在側(cè)向上連通性與砂體走向和孔喉物性有關(guān)，具有一定的側(cè)向輸導(dǎo)能力，總體上呈現(xiàn)出裂隙－砂體組合型“L”樣式的輸導(dǎo)體系和階梯式毯狀輸導(dǎo)樣式。根據(jù)鎮(zhèn)原地區(qū)長(zhǎng)8油層組主要含油區(qū)垂向上具有多點(diǎn)式充注的特征，認(rèn)為對(duì)研究區(qū)更為有意義的是裂隙型輸導(dǎo)體。

本文應(yīng)用地質(zhì)色層效應(yīng)原理，采用砂巖抽提物含氮化合物示蹤劑，分別進(jìn)行了平面上及垂向上油氣充注方向及運(yùn)移路徑的研究。如圖4所示，鎮(zhèn)255井、鎮(zhèn)376井、鎮(zhèn)103井自上而下的垂向指示特征明顯。總體而言，通過(guò)流體運(yùn)移示蹤研究，認(rèn)為研究區(qū)長(zhǎng)8油層組原油充注期油氣運(yùn)移路徑呈現(xiàn)出短距離的垂向匯聚型樣式，側(cè)向運(yùn)移為輔，以多中心式垂向多點(diǎn)充注，輔以側(cè)向運(yùn)聚成藏為主。

圖3 長(zhǎng)8油層組同期鹽水包裹體均一溫度分布直方圖及油氣充注期次綜合圖Fig.3 The histogram of homogenization temperatures of fluid inclusions and the comprehensive figure of oil-gas injecting periods，Chang 8oil reservoir group

圖4 鎮(zhèn)原地區(qū)長(zhǎng)8油層組油氣運(yùn)移方向示蹤圖Fig.4 The hydrocarbon migration direction of Chang 8oil reservoir group in the Zhenyuan area

3 油藏主控因素與成藏模式

基于成藏主控因素分析，認(rèn)為油源、儲(chǔ)層、通道、壓差是控制鎮(zhèn)原地區(qū)長(zhǎng)8油層組油氣成藏的主要因素。根據(jù)試油/試采成果，結(jié)合研究區(qū)長(zhǎng)8油層組生、儲(chǔ)、蓋、圈、運(yùn)、保的綜合評(píng)價(jià)及地質(zhì)要素和地質(zhì)作用時(shí)空耦合匹配關(guān)系的研究，認(rèn)為油源發(fā)育區(qū)、儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)、輸導(dǎo)疊置區(qū)、動(dòng)力發(fā)育區(qū)、構(gòu)造匯聚區(qū)的疊合部位是油氣富集的有利區(qū)帶。

從有效烴源巖出發(fā)，以原油充注歷史為基礎(chǔ)，以輸導(dǎo)體系為重點(diǎn)，綜合分析認(rèn)為，研究區(qū)主要存在2種形式的含油氣系統(tǒng)：即主要為長(zhǎng)7源巖（超壓地層［10，12］）-長(zhǎng)8儲(chǔ)集含油氣系統(tǒng)，次要為長(zhǎng)7、長(zhǎng)8混源－長(zhǎng)8儲(chǔ)集含油氣系統(tǒng)。具體而言，鎮(zhèn)原地區(qū)長(zhǎng)8油層組主要的油氣成藏模式為：長(zhǎng)7上源貢獻(xiàn)－開啟裂縫、疊置砂體混合輸導(dǎo)－垂向壓差動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、巖性－構(gòu)造圈閉聚集，為典型的上生下儲(chǔ)的倒灌型模式，進(jìn)一步證實(shí)了研究區(qū)“上生下儲(chǔ)、高壓驅(qū)動(dòng)、裂縫與砂體輸導(dǎo)、多點(diǎn)充注、近源成藏”的油氣成藏模式（圖5）。

進(jìn)一步可知研究區(qū)油氣成藏的主要模式：長(zhǎng)7段超高壓優(yōu)質(zhì)烴源巖（輔以少量長(zhǎng)8烴源貢獻(xiàn)）提供的輕質(zhì)原油，在較大的源儲(chǔ)壓差動(dòng)力條件下，在構(gòu)造裂縫和疊置砂體的高效輸導(dǎo)下，在儲(chǔ)層未致密化之前，近源垂向運(yùn)移、側(cè)向聚集成藏?；谘芯繀^(qū)這一主要的成藏模式，結(jié)合長(zhǎng)8油層組勘探成果，可對(duì)鎮(zhèn)原地區(qū)長(zhǎng)8油層組油水分布復(fù)雜性和落空井失利原因進(jìn)行總結(jié)：首先，研究區(qū)長(zhǎng)8段潛在烴源巖總體評(píng)價(jià)較差，不能作為主要的供烴灶，故作為主力烴源巖的長(zhǎng)7段有機(jī)質(zhì)排出的原油，在砂體側(cè)向連續(xù)性較差的情況下，只能近源、垂向、短距離向下運(yùn)聚成藏。這種受多因素控制的特殊類型的“隱蔽油氣藏”，無(wú)形中給油水界面識(shí)別和勘探預(yù)測(cè)帶來(lái)極大難度。其次，試油成果表明，鎮(zhèn)原地區(qū)長(zhǎng)8油層組出油點(diǎn)及其含油區(qū)帶基本位于研究區(qū)的東部，這與該區(qū)有效烴源巖發(fā)育、儲(chǔ)層物性好、源儲(chǔ)通道發(fā)育、源儲(chǔ)壓差大、源儲(chǔ)距離短有密切的關(guān)系。

4 結(jié)論

圖5 鎮(zhèn)原地區(qū)長(zhǎng)8油層組成藏模式圖Fig.5 Hydrocarbon accumulation modes of Chang 8oil reservoir group in the Zhenyuan area

a.鎮(zhèn)原地區(qū)長(zhǎng)8油層組平均油層厚度為6 m，單井油層厚度差異大，總體厚度偏??；桐川－太白梁－孟壩及曲子地區(qū)較為富集，太平西部零星分布，主要油藏類型為巖性及構(gòu)造－巖性油藏；長(zhǎng)8油層組整體呈現(xiàn)長(zhǎng)7油源貢獻(xiàn)為主的特征。

b.長(zhǎng)8油層組主要存在2期原油連續(xù)充注過(guò)程（第二期為主充注期）；區(qū)域性活動(dòng)裂縫和局部連通砂體構(gòu)成了立體的輸導(dǎo)體系；流體存在明顯的從上至下的垂向運(yùn)移指向。

c.鎮(zhèn)原地區(qū)長(zhǎng)8油藏體現(xiàn)了“上生下儲(chǔ)、高壓驅(qū)動(dòng)、裂縫與砂體輸導(dǎo)、多點(diǎn)充注、近源成藏”的模式特征，烴源巖與儲(chǔ)層的配置關(guān)系決定了油氣充注的貧富。

［1］Yang H，Deng S Q.Deposition of Yanchang Formation deep-water sandstone under the control of tectonic events in the Ordos Basin［J］.Petroleum Exploration and Development，2013，40（5）：549－557.

［2］Ritts B D.Sedimentary record of Triassic intraplate extension in north China：evidence from the nonmarine NW Ordos Basin，Helan Shan and Zhuozi Shan［J］.Tectonophysics，2004，386（3/4）：177－202.

［3］Rong X L，Li Y Z.Tectonic evolution of the western margin of the Ordos Basin（Central China）［J］.Russian Geology and Geophysics，2008，49（1）：23－27.

［4］Ren Z.Tectonic thermal history and its significance on the formation of oil and gas accumulation and mineral deposit in Ordos basin［J］.Science in China Series D：Earth Sciences，2007，50（S2）：27－38.

［5］胡朝元.“源控論”適用范圍量化分析［J］.天然氣工業(yè)，2005，25（10）：25－27.Hu C Y.Research on the appliance extent of“source control theory”by semi-quantitative statistics characteristics of oil and gas migration distance［J］.Natural Gas Industry，2005，25（10）：25－27.（In Chinese）

［6］胡朝元.生油區(qū)控制油氣田分布——中國(guó)東部陸相盆地進(jìn)行區(qū)域勘探的有效理論［J］.石油學(xué)報(bào)，1982，24（2）：9－13.Hu C Y.Source bed controls hydrocarbon habitat in continental basins，East China［J］.Acta Petrolei Sinica，1982，24（2）：9－13.（In Chinese）

［7］鄒才能，陶士振，薛叔浩.“相控論”的內(nèi)涵及其勘探意義［J］.石油勘探與開發(fā)，2005，32（6）：7－12.Zou C N，Tao S Z，Xue S H.Connotation of“Facies Control Theory”and its significance for exploration［J］.Petroleum Exploration and Development，2005，32（6）：7－12.（In Chinese）

［8］趙文智.富油氣凹陷“滿凹含油”論——內(nèi)涵與意義［J］.石油勘探與開發(fā)，2004，31（2）：5－13.Zhao W Z.The intension and signification of“Sag wide Oil Bearing theory”in the Hydrocarbon-rich depression with terrestrial origin［J］.Petroleum Exploration and Development，2004，31（2）：5－13.（In Chinese）

［9］黃金柱.油氣成藏體系概述及研究方法［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2008，15（2）：40－42.Huang J Z.Reservoir space characteristics of beachbar sandbodies in the upper fourth member of Shahejie Formation，western Dongying depression［J］.Petroleum Geology and Recovery Efficiency，2008，15（2）：40－42.（In Chinese）

［10］史建南，鄭榮才，韓永林，等.鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長(zhǎng)8油層組巖性油藏成藏機(jī)理研究［J］.巖性油氣藏，2009，21（3）：129－133.Shi J N，Zhen R C，Han Y L，etal.Hydrocarbon accumulation mechanism of lithologic reservoir of Chang 8member in Jiyuan area，Ordos Basin［J］.Lithologic Reseroirs，2009，21（3）：129－133.（In Chinese）

［11］王峰，田景春，陳蓉，等.西峰油田長(zhǎng)8油層組高分辨率層序地層分析［J］.成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2006，33（6）：581－586.Wang F，Tian J C，Chen R，etal.High resolution sequence stratigraphy analysis of reservoir sandstones in the braided stream delta front of the Triassic Chang 8oil formation in the Xifeng oil field of Ordos Basin，China［J］.Journal of Chengdu University of Technology（Science ＆ Technology Edition），2006，33（6）：581－586.（In Chinese）

［12］楚美娟，李士祥，劉顯陽(yáng)，等.鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)8油層組石油成藏機(jī)理及成藏模式［J］.沉積學(xué)報(bào)，2013，31（4）：683－692.Chu M J，Li S X，Liu X Y，etal.Accumulation mechanisms and modes of Yanchang Formation Chang 8interval hydrocarbons in Ordos Basin［J］.Acta Sedimentologica Sinica，2013，31（4）：683－692.（In Chinese）

［13］李相博，劉顯陽(yáng)，周世新，等.鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組下組合油氣來(lái)源及成藏模式［J］.石油勘探與開發(fā)，2012，39（2）：172－180.Li X B，Liu X Y，Zhou S X，etal.Hydrocarbon origin and reservoir forming model of the lower Yanchang Formation，Ordos Basin［J］.Petroleum Exploration and Development，2012，39（2）：172－180.（In Chinese）

［14］毛飛躍，侯長(zhǎng)冰，劉小強(qiáng)，等.鎮(zhèn)原油田長(zhǎng)8-1油藏儲(chǔ)層特征與工藝改造［J］.成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，40（3）：333－341.Mao F Y，Hou C B，Liu X Q，etal.Feasibility of new technology transformation for Chang 81reservoir of Zhenyuan oilfield in Ordos Basin，China［J］.Journal of Chengdu University of Technology（Science ＆ Technology Edition），2013，40（3）：333－341.（In Chinese）

［15］劉超，王震亮，劉池洋，等.鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)礦區(qū)延長(zhǎng)組流體包裹體特征［J］.地球?qū)W報(bào)，2009，30（2）：215－220.Liu C，Wang Z L，Liu C Y，etal.Characteristics of fluid inclusions in Yanchang Formation of the Yanchang oilfield，Ordos Basin［J］.Acta Geoscientica Sinica，2009，30（2）：215－220.（In Chinese）

［16］Lü M.High-resolution transgressive-regressive sequence stratigraphy of Chang 8Member of Yanchang Formation in southwestern Ordos Basin，Northern China［J］.Journal of Earth Science，2010，21（4）：423－438.

［17］劉化清，李相博，完顏容，等.鄂爾多斯盆地長(zhǎng)8油層組古地理環(huán)境與沉積特征［J］.沉積學(xué)報(bào)，2011，29（6）：1086－1095.Liu H Q，Li X B，Wanyan R，etal.Palaeogeographic and sedimentological characteristics of the Triassic Chang 8，Ordos Basin，China［J］.Acta Sedimentologica Sinica，2011，29（6）：1086－1095.（In Chinese）

［18］趙文智，何登發(fā)，池英柳，等.中國(guó)復(fù)合含油氣系統(tǒng)的基本特征與勘探技術(shù)［J］.石油學(xué)報(bào)，2001，22（1）：6－13.Zhan W Z，He D F，Chi Y L，etal.Major characteristics and exploration technology of multi-source petroleum systems in China［J］.Acta Petrolei Sinica，2001，22（1）：6－13.（In Chinese）