鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)延長(zhǎng)組成藏主控因素及成藏模式

鐘張起，焦　濤,李軍建,侯讀杰,高彥博

(1．中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院，北京海淀 100083；2．中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司采油五廠；3．中國(guó)石化中原油田分公司采油五廠)

鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)延長(zhǎng)組成藏主控因素及成藏模式

鐘張起1,3，焦?jié)?,李軍建2,侯讀杰1,高彥博2

(1．中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院，北京海淀 100083；2．中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司采油五廠；3．中國(guó)石化中原油田分公司采油五廠)

摘要：姬塬地區(qū)長(zhǎng)7烴源巖的總有機(jī)碳含量、總烴含量、熱解烴產(chǎn)量等指標(biāo)達(dá)到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，具有較強(qiáng)的生烴能力。影響姬塬地區(qū)成藏的主控因素有4個(gè)，即烴源巖、沉積作用、成巖作用和剩余壓力，優(yōu)質(zhì)烴源巖為油氣藏的形成提供物質(zhì)基礎(chǔ)，水下分流河道砂體和溶蝕孔隙為油氣儲(chǔ)集提供空間，剩余壓力為油氣運(yùn)移提供主要?jiǎng)恿?。成藏主控因素?duì)不同層系油藏的控制作用是不同的。從長(zhǎng)2油層組到長(zhǎng)9油層組，沉積和成巖的控制作用逐漸增強(qiáng)，構(gòu)造的控制作用逐漸減弱。研究區(qū)主要存在2種成藏模式：成巖-沉積-近源成藏模式主要分布在長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6、長(zhǎng)8、長(zhǎng)9油層組；構(gòu)造-沉積-遠(yuǎn)源成藏模式主要分布在長(zhǎng)2油層組。

關(guān)鍵詞：鄂爾多斯盆地；姬塬地區(qū)；成藏主控因素；成藏模式；剩余壓力

鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組油藏為典型的低滲透巖性油藏，具有低孔、低滲、低豐度等特征。姬塬地區(qū)位于鄂爾多斯盆地含油構(gòu)造帶的西北部，油藏縱向上呈串珠狀分布[1-3]。姬塬地區(qū)勘探早期主要目的層為延安組及延長(zhǎng)組上部。近年來(lái)，該區(qū)在延長(zhǎng)組中部長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6油層組獲得重大突破，在長(zhǎng)8和長(zhǎng)9油層組也相繼發(fā)現(xiàn)了油藏，勘探前景十分廣闊。研究區(qū)所在盆地屬于克拉通坳陷盆地，主要發(fā)育一套烴源巖，成藏期次單一，斷裂不發(fā)育，與斷陷湖盆的多層系復(fù)合成藏特征明顯不同[4-5]。因此，探討研究區(qū)成藏主控因素和成藏模式，進(jìn)而總結(jié)鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組多層系成藏理論，對(duì)開發(fā)國(guó)內(nèi)類似低滲透多層系油藏具有重要指導(dǎo)意義。

1地質(zhì)概況

姬塬地區(qū)位于鄂爾多斯盆地中西部，構(gòu)造位置在天環(huán)坳陷東部、伊陜斜坡西面，處于兩個(gè)構(gòu)造單元的結(jié)合部，地層平緩，構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，以鼻狀構(gòu)造為主，是盆地內(nèi)的主要富砂地帶[6-7]。

本區(qū)上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組為一套內(nèi)陸湖盆的碎屑巖沉積，自上而下劃分為10個(gè)油層組。其中，長(zhǎng)10段至長(zhǎng)7段沉積期為湖進(jìn)期，長(zhǎng)6段至長(zhǎng)2段沉積期為湖退期，長(zhǎng)1段沉積期為準(zhǔn)平原化期[8-9]。由于受盆地長(zhǎng)期擠壓作用的影響，地層的原生孔隙大量損失，后期的成巖作用強(qiáng)烈，碳酸鹽膠結(jié)物發(fā)育，對(duì)儲(chǔ)層破壞嚴(yán)重；而部分地帶形成的綠泥石膜和酸性水介質(zhì)，抑制膠結(jié)作用繼續(xù)進(jìn)行，促使碎屑顆粒溶蝕，溶蝕孔隙為注入的油氣提供了場(chǎng)所[10-11]。研究區(qū)緊鄰生烴凹陷，長(zhǎng)期處于油氣運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)路徑中，是巖性油藏發(fā)育的主要場(chǎng)所。

2成藏主控因素

2.1烴源巖特征

姬塬地區(qū)長(zhǎng)7油層組是在湖侵和缺氧的環(huán)境下形成的暗色泥頁(yè)巖，有機(jī)質(zhì)十分豐富，為主要烴源巖[12]。該套烴源巖分布穩(wěn)定，厚度50～100 m。對(duì)長(zhǎng)7油層組烴源巖進(jìn)行評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)；在干酪根樣品中，H/C原子比大于1的占80%，氯仿瀝青A的同位素樣品中，小于-28‰的占75%，有機(jī)質(zhì)為腐泥型；在族組分分析數(shù)據(jù)中，飽和烴及芳烴含量高，有機(jī)質(zhì)為腐殖-腐泥混合型。因此，研究區(qū)烴源巖有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅰ型和Ⅱ型。樣品的熱解溫度集中分布于440～ 445 ℃，為成熟生油階段。其總有機(jī)碳含量、總烴含量、氯仿瀝青含量、熱解烴產(chǎn)量等指標(biāo)總體達(dá)到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，如圖1所示。分析可知，姬塬地區(qū)長(zhǎng)7油層組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高、母質(zhì)類型好、演化程度高，具有較強(qiáng)的生烴能力。

圖1　姬塬地區(qū)長(zhǎng)7油組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度分布圖

2.2沉積作用特征

沉積作用不僅控制了儲(chǔ)層的厚度、規(guī)模和空間分布，還決定了儲(chǔ)層的巖石成分、粒度和巖石結(jié)構(gòu)，同時(shí)影響著原生孔隙的發(fā)育[13-14]。姬塬地區(qū)延長(zhǎng)組為一套三角洲碎屑沉積，分流河道砂體為良好的油氣儲(chǔ)層，由湖進(jìn)-湖退多旋回沉積的砂、泥巖互層組合，形成了長(zhǎng)2、長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6、長(zhǎng)8、長(zhǎng)9等多套復(fù)合含油層系。對(duì)姬塬地區(qū)取心井沉積微相的物性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表1所示。三角洲前緣的水下分流河道砂體碎屑顆粒較粗，粒間孔隙發(fā)育，比天然堤砂體孔隙度高4%～6%，易形成良好的儲(chǔ)層。另一方面，分流河道砂體膠結(jié)作用較弱，有利于原生孔隙的保存和后期次生孔隙的發(fā)育。砂巖的沉積類型控制

表1　姬塬地區(qū)延長(zhǎng)組沉積微相類型統(tǒng)計(jì)

著儲(chǔ)層的質(zhì)量，水下分流河道好于天然堤，單砂體厚度也影響著儲(chǔ)層的物性，水下分流河道中心好于河道側(cè)翼。

2.3成巖作用特征

姬塬地區(qū)延長(zhǎng)組埋深2 500～3 000 m，對(duì)應(yīng)古地溫100～120 ℃，根據(jù)碎屑巖儲(chǔ)層成巖階段劃分標(biāo)準(zhǔn)，研究區(qū)儲(chǔ)層的成巖階段為中成巖階段A期，部分進(jìn)入中成巖階段B期[15]。機(jī)械壓實(shí)作用和膠結(jié)作用控制著早期成巖，成為主要的破壞性成巖作用。姬塬地區(qū)延長(zhǎng)組砂巖中長(zhǎng)石和巖屑等柔性顆粒接觸緊密，原生孔隙快速減少；而適量的石英、重礦物等剛性顆粒會(huì)形成抗壓骨架，降低原生孔隙損失；長(zhǎng)石和巖屑等易溶顆粒，在黏土礦物交代作用和干酪根熱解形成的酸性水作用下，形成大量溶蝕孔隙，溶蝕作用成為主要的建設(shè)性成巖作用。砂巖中次生孔隙異常發(fā)育，占總孔隙的80% 以上，成為主要的儲(chǔ)集空間。次外，成巖階段形成的微裂縫，既是有利的儲(chǔ)集空間，也是油氣運(yùn)移的重要通道。

研究區(qū)儲(chǔ)層中黏土礦物以伊利石和伊蒙混層為主，綠泥石含量較高。砂巖中黏土礦物主要為片狀、絲狀伊利石和薄膜狀綠泥石，硅質(zhì)礦物可見晶型良好的自生石英，石英加大可達(dá)Ⅱ級(jí)-Ⅲ級(jí)，可見晚期形成的鐵方解石、鐵白云石等自生礦物。姬塬地區(qū)延長(zhǎng)組儲(chǔ)層的成巖演化序列為：早成巖階段的機(jī)械壓實(shí)→早期綠泥石膜形成→早期硅質(zhì)加大形成→早期鈣質(zhì)膠結(jié)形成→伊蒙間層→綠泥石、伊利石充填孔隙→早期長(zhǎng)石溶蝕→有機(jī)酸大量進(jìn)入→長(zhǎng)石強(qiáng)烈溶蝕→高嶺石充填孔隙→晚期石英膠結(jié)→鐵方解石出現(xiàn)→鐵白云石出現(xiàn)。

2.4剩余壓力特征

剩余壓力研究是進(jìn)行成藏動(dòng)力分析的一項(xiàng)重要內(nèi)容，最常用的方法是平衡深度法[16-17]。在聲波時(shí)差和深度剖面上恢復(fù)泥巖正常壓實(shí)曲線，建立泥巖正常壓實(shí)的表達(dá)式，通過聲波時(shí)差、孔隙度和地層壓力三者的關(guān)系，計(jì)算得到目的層的剩余壓力。

姬塬地區(qū)長(zhǎng)7油層組剩余壓力和油層平面分布如圖2所示。由圖可知，在研究區(qū)長(zhǎng)7油層組，剩余壓力普遍存在，姬塬、王洼子、鐵邊城、康岔和羅龐源為剩余壓力高值區(qū)。研究區(qū)中部剩余壓力一般大于10 MPa，說明該區(qū)帶排烴動(dòng)力大，有利于油氣的初次運(yùn)移。整體上看，剩余壓力高值區(qū)附近也是油氣主要聚集區(qū)，但二者并不完全重合，說明剩余壓力只是影響油氣聚集的重要因素之一。

3成藏模式

3.1生儲(chǔ)蓋組合類型

在鄂爾多斯湖盆沉積演化控制下，姬塬地區(qū)發(fā)育了多套砂-泥巖互層的有利生、儲(chǔ)、蓋組合，其中砂巖為油氣提供儲(chǔ)集空間，泥巖提供有利封擋條件，為多層系復(fù)合油藏的形成奠定基礎(chǔ)。姬塬地區(qū)主要形成5套最有利的生儲(chǔ)蓋組合，如表2所示。

圖2　姬塬地區(qū)長(zhǎng)7油組剩余壓力和油層分布圖

3.2 成藏模式

通過對(duì)成藏主控因素分析，烴源巖、沉積作用、成巖作用和剩余壓力是姬塬地區(qū)成藏的4個(gè)主控因素。但不同成藏要素對(duì)不同層系油藏的控制作用有所差異?？傮w上，從長(zhǎng)2到長(zhǎng)9油層組，沉積和成巖的控制作用逐漸增強(qiáng)，構(gòu)造的控制作用逐漸減弱。距離長(zhǎng)7烴源巖越遠(yuǎn)，烴源巖的控制作用越弱。剩余壓力是油氣垂向運(yùn)移的主要?jiǎng)恿?，距離長(zhǎng)7烴源巖越遠(yuǎn)，剩余壓力的控制作用越弱，垂向運(yùn)移減弱，側(cè)向運(yùn)移增強(qiáng)。分析認(rèn)為姬塬地區(qū)主要存在2種成藏模式，如圖3所示。

(1)成巖-沉積-近源成藏模式。長(zhǎng)7烴源巖生成的油氣通過垂向運(yùn)移，向上在長(zhǎng)6和長(zhǎng)4+5油層組聚集成藏，向下在長(zhǎng)8和長(zhǎng)9油層組聚集成藏。成巖-沉積-近源成藏模式的特點(diǎn)是：油氣藏類型以巖性油氣藏為主，源-儲(chǔ)配置樣式為儲(chǔ)層與烴源巖直接接觸或鄰近；輸導(dǎo)體系為砂體、裂縫-砂體復(fù)合體；運(yùn)移動(dòng)力主要為剩余壓力，其次為浮力；成藏主控因素為溶蝕孔隙、水下分流河道和優(yōu)質(zhì)烴源巖。該成藏模式在姬塬地區(qū)廣泛分布。

表2　姬塬地區(qū)延長(zhǎng)組油藏生儲(chǔ)蓋組合類型

圖3　姬塬地區(qū)延長(zhǎng)組油氣成藏模式

(2)構(gòu)造-沉積-遠(yuǎn)源成藏模式。長(zhǎng)7油層組與上部地層存在較高的剩余壓力，長(zhǎng)7烴源巖生成的油氣能夠通過連通的疊置砂體和裂縫，較長(zhǎng)距離向上運(yùn)移，在長(zhǎng)2油層組砂巖聚集成藏。構(gòu)造-沉積-遠(yuǎn)源成藏模式的特點(diǎn)是：油藏類型以構(gòu)造-巖性油藏和構(gòu)造油藏為主，源-儲(chǔ)配置樣式為間隔式或跨越式接觸，輸導(dǎo)體系主要為裂縫、砂體-裂縫組合；運(yùn)移動(dòng)力主要為浮力，成藏主控因素為通源斷裂、局部構(gòu)造和分流河道。該成藏模式主要分布在姬塬地區(qū)東北部。

4結(jié)論

(1)姬塬地區(qū)長(zhǎng)7油層組是在湖侵和缺氧的環(huán)境下形成的暗色泥頁(yè)巖，有機(jī)質(zhì)十分豐富，為主要烴源巖。長(zhǎng)7烴源巖的總有機(jī)碳、總烴含量、氯仿瀝青含量、熱解烴產(chǎn)量等指標(biāo)總體達(dá)到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，具有較強(qiáng)的生烴能力。

(2)烴源巖、沉積作用、成巖作用和剩余壓力是姬塬地區(qū)成藏的4個(gè)主控因素。優(yōu)質(zhì)烴源巖為油氣藏的形成提供物質(zhì)基礎(chǔ)；沉積作用形成的分流河道砂體和成巖作用的溶蝕孔隙為油氣儲(chǔ)集提供空間；剩余壓力為油氣運(yùn)移提供主要?jiǎng)恿?，油氣在剩余壓力梯度的控制下，沿垂向疊置的砂體和裂縫運(yùn)移，形成多層系復(fù)合油藏。

(3)對(duì)于多層系復(fù)合油藏，主控因素對(duì)不同層系油藏的控制作用有所差異。從長(zhǎng)2到長(zhǎng)9油層組，沉積和成巖的控制作用逐漸增強(qiáng)，構(gòu)造的控制作用逐漸減弱。剩余壓力是油氣垂向運(yùn)移的主要?jiǎng)恿?，距離長(zhǎng)7烴源巖越遠(yuǎn)，剩余壓力的控制作用越弱。姬塬地區(qū)主要存在兩種成藏模式：成巖-沉積-近源成藏模式主要分布在長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6、長(zhǎng)8和長(zhǎng)9油層組；構(gòu)造-沉積-遠(yuǎn)源成藏模式主要分布在長(zhǎng)2油層組。

參考文獻(xiàn)

[1]楊偉偉,柳廣弟,劉顯陽(yáng),等.鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)延長(zhǎng)組低滲透砂巖油藏成藏機(jī)理與成藏模式[J].地學(xué)前緣,2013,20(2):132-139.

[2]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.

[3]宋凱.鄂爾多斯盆地杭錦旗探區(qū)成藏條件分析與區(qū)帶評(píng)價(jià)[J].石油地質(zhì)與工程,2013,27(5):10-13.

[4]葉博,梁曉偉,李衛(wèi)成,等.鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)侏羅系油藏分布規(guī)律及成藏模式[J].新疆石油地質(zhì),2014,35(6):659-663.

[5]馬輪,王海軍,程鑫,等.鄂爾多斯盆地LF地區(qū)長(zhǎng)6油藏主控因素及有利區(qū)預(yù)測(cè)[J].石油地質(zhì)與工程,2012,26(3):6-10.

[6]趙靖舟,白玉彬,曹青,等.鄂爾多斯盆地準(zhǔn)連續(xù)型低滲透-致密砂巖大油田成藏模式[J].石油與天然氣地質(zhì),2012,33(6):811-827.

[7]趙衛(wèi)衛(wèi),楊云祥,宋和平,等.鄂爾多斯盆地下寺灣地區(qū)長(zhǎng)7致密油地質(zhì)特征及成藏主控因素[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,45(12):4267?4276.

[8]付金華,李士祥,劉顯陽(yáng),等.鄂爾多斯盆地姬塬大油田多層系復(fù)合成藏機(jī)理及勘探意義[J].中國(guó)石油勘探,2013,18(5):1-8.

[9]李學(xué)標(biāo),王建民.陜北志丹西區(qū)長(zhǎng)3油藏控制因素分析[J]. 石油地質(zhì)與工程,2014,28(2):76-79.

[10]龐軍剛,李賽,楊友運(yùn),等.湖盆深水區(qū)細(xì)粒沉積成因研究進(jìn)展—以鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組為例[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2014,36(6):706-711.

[11]喻建,楊亞娟,杜金良.鄂爾多斯盆地晚三疊世延長(zhǎng)組湖侵期沉積特征[J].石油勘探與開發(fā),2010,37(2):181-187.

[12]陳立軍,王樂,何文忠,等.鄂爾多斯盆地下寺灣油田原油地球化學(xué)特征及油源對(duì)比[J].石油地質(zhì)與工程,2014,28(4):51-54.

[13]王琪,禚喜準(zhǔn),陳國(guó)俊.鄂爾多斯西部長(zhǎng)6砂巖成巖演化與優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層[J].石油學(xué)報(bào),2005,26(5):17-33.

[14]程俊,李紅,雷川.鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層成巖作用研究[J].巖性油氣藏,2013,25(1):69-74.

[15]朱鵬輝.隴東地區(qū)長(zhǎng)8油層組儲(chǔ)層特征及成巖作用研究[J].石油地質(zhì)與工程,2015,29(6):53-56.

[16]趙煥欣,祝軍.用聲波時(shí)差預(yù)測(cè)地層壓力的方法[J].石油勘探與開發(fā),1995,22(2):80-85.

[17]劉震,陳凱,朱文奇,等.鄂爾多斯盆地西峰地區(qū)長(zhǎng)7段泥巖古壓力恢復(fù)[J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,36(2):1-7.

編輯：黨俊芳

文章編號(hào)：1673-8217(2016)03-0028-04

收稿日期：2016-01-06

作者簡(jiǎn)介：鐘張起，1975年生， 1995年畢業(yè)于重慶科技學(xué)院地質(zhì)專業(yè)，在讀博士研究生，主要從事油氣田地質(zhì)勘探、開發(fā)工程、二氧化碳驅(qū)等方面科研工作。

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”(2011ZX05001-004)資助。

中圖分類號(hào)：TE 122.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A