鄂爾多斯盆地東部三疊系油藏局部高壓成因探索

陳世海，楊傳奇，吳江平，黃元建，郭本曉

（陜西延安石油天然氣有限公司，陜西西安710018）

安塞—甘泉—宜川地區(qū)位于位于鄂爾多斯盆地東部（圖1），三疊系延長(zhǎng)組為主要的含油層系。鉆井過(guò)程中發(fā)生井噴，給油田開(kāi)發(fā)、安全生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)帶來(lái)一定挑戰(zhàn)。而研究表明鄂爾多斯盆地中生界三疊系油藏為典型的低孔、低滲、低壓油藏，地層壓力異常廣泛發(fā)育[1-2]。前人大多認(rèn)為是鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫地層，或者超前注水引起局部高壓，引發(fā)井噴。實(shí)際在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，地層壓力系數(shù)主要分布在0.50～0.85，在整體異常低壓的背景上，不能很好地解釋井噴的成因。

白堊紀(jì)末發(fā)生強(qiáng)度最大的一期剝蝕事件，研究區(qū)剝蝕量在1400～1800m[3-5]，三疊系延長(zhǎng)組湖控三角洲孤立朵狀或鳥(niǎo)足狀砂體保存了原來(lái)的超高壓[6-8]，解釋了研究區(qū)埋深較淺的延長(zhǎng)組油藏鉆井過(guò)程中發(fā)生險(xiǎn)情，進(jìn)而在該區(qū)油田勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中做好井控措施，保障人身、財(cái)產(chǎn)、環(huán)境安全。

1 井噴案例

1996年，延長(zhǎng)油礦下寺灣鉆采公司位于甘泉縣橋鎮(zhèn)孟家洼Q4-3井鉆至長(zhǎng)1層580m處發(fā)生井噴，井噴40余天，初期日產(chǎn)液量約500m3，含水率90%以上，40日共交油量3000t。2016年10月，長(zhǎng)慶油田位于安塞縣招安鎮(zhèn)D212鉆至長(zhǎng)7層1206m發(fā)生井噴。

2 沉積背景及生烴成藏

2.1 沉積背景

晚三疊世延長(zhǎng)期沉積演化過(guò)程中，盆地內(nèi)主要存在東北、西南兩大物源區(qū)，受盆地底部形態(tài)西南陡、東北緩的影響，東北部主要發(fā)育河流—沖積平原—曲流河三角洲相沉積；西南部主要發(fā)育沖積扇—辮狀河三角洲相沉積。在盆地發(fā)展、演化過(guò)程中，這兩大沉積體系此強(qiáng)彼弱、互有消長(zhǎng)，共同構(gòu)成了三疊系縱向上相互疊置，橫向上復(fù)合連片的數(shù)套砂巖儲(chǔ)集體。安塞—甘泉—宜川晚三疊世延長(zhǎng)期主要受東北沉積體系控制，經(jīng)歷了湖盆的形成、發(fā)展、全盛到萎縮、消亡的整個(gè)階段，形成了數(shù)套生、儲(chǔ)、蓋組合，構(gòu)成了油氣成藏的基本地質(zhì)條件。

2.2 生烴成藏

上三疊統(tǒng)生油巖在早白堊世時(shí)進(jìn)入成油門限，早白堊世末—第三紀(jì)進(jìn)入成熟—高成熟階段并大量排烴，隨即沿著早已形成的西傾斜坡持續(xù)向東運(yùn)移，為油藏群形成準(zhǔn)備了富足的物質(zhì)基礎(chǔ)。水壓頭始終在盆地的西部，盆地東部則為大面積的泄壓區(qū)，是油氣運(yùn)移的指向；處在這個(gè)過(guò)渡帶上，伸入生油坳陷中心的大型三角洲、河流相砂體，極有利于油氣的運(yùn)移聚集，成為油氣的歸宿。當(dāng)砂巖東部相變?yōu)槟鄮r時(shí)，形成上傾方向巖性遮擋，即可聚集為豐度較高的油氣田。

3 地層剝蝕特征

（1）三疊紀(jì)末，延長(zhǎng)組頂部遭受剝蝕的強(qiáng)度不大，西南部為最強(qiáng)剝蝕區(qū)。慶陽(yáng)環(huán)縣等西南地區(qū)最大剝蝕量為400m，靖邊以東地區(qū)剝蝕量較小，在100m以下。由于早侏羅世古河道的下切，使得延長(zhǎng)組在吳起—慶陽(yáng)地區(qū)被切割，剝蝕量增大，殘余地層相對(duì)減薄（圖2-a）。

（2）中侏羅世剝蝕事件使地層遭受剝蝕的強(qiáng)度不大，延安組遭受剝蝕。最大剝蝕區(qū)在鎮(zhèn)原—慶陽(yáng)—甘泉以南地區(qū)，最大剝蝕量為250m；鹽池以西北地區(qū)剝蝕量最小，普遍低于100m。

（3）侏羅世末的剝蝕事件以芬芳河組和安定組遭受剝蝕為特征。富縣—橫山以東地區(qū)剝蝕量小于150m，為弱剝蝕區(qū)；慶陽(yáng)、子長(zhǎng)地區(qū)剝蝕量為150～250m（圖2-b）。

（4）早白堊世鄂爾多斯盆地沉積邊界總體較侏羅世明顯縮小，西部鄂托克旗—鄂托克前旗—環(huán)縣—鎮(zhèn)原一帶的白堊系地層最厚，沉積厚度達(dá)到1400～1800m，為當(dāng)時(shí)的沉積、沉降中心，向東逐漸減薄，到神木—綏德一帶仍有750～800m左右的沉積，當(dāng)時(shí)盆地的原始沉積東部邊界遠(yuǎn)在黃河以東。上覆地層剝蝕量由西向東逐漸增大，至榆林、甘泉以東地區(qū)達(dá)1400m以上，低剝蝕量中心在鄂托克旗以北和鹽池—鎮(zhèn)原一帶，最小低于400m（圖2-c、圖2-d）。鄂爾多斯盆地晚白堊世以來(lái)差異抬升、剝蝕強(qiáng)烈，盆地的后期改造具有東強(qiáng)西弱、邊緣強(qiáng)內(nèi)部弱的特點(diǎn)，尤其在東部和東南緣下白堊統(tǒng)已經(jīng)被剝蝕殆盡，向東依次出露侏羅系、三疊系地層。

4 地層壓力情況

4.1 低壓背景

鄂爾多斯盆地中生界地層壓力受構(gòu)造抬升剝蝕引起的孔隙反彈、地層溫度降低和溶蝕增孔作用共同造成的。鄂爾多斯盆地中生界實(shí)測(cè)地層壓力數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，壓力系數(shù)小于0.75的占51.9%，0.75～0.90的占40.6%，大于0.90的占7.5%,中生界地層壓力主要以超低壓和異常低壓為主，實(shí)際在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，測(cè)試的地層壓力系數(shù)均小于1（表1），因此超前注水引起局部地層高壓相對(duì)局限。壓力系數(shù)是實(shí)測(cè)地層壓力與同深度靜水柱（比重為1.0g/cm3）壓力之比值，因此，在其他條件相同的情況下，上覆地層剝蝕量越大，埋深越小，地層壓力系數(shù)越小。鄂爾多斯盆地早白堊世以后在盆地東部剝蝕量可達(dá)1400～1800m，這是現(xiàn)今壓力系數(shù)較低的重要原因之一。

表1 鄂爾多斯盆地各油田壓力系數(shù)表

4.2 局部高壓成因

鄂爾多斯盆地東部安塞—甘泉—宜川地區(qū)，三疊系延長(zhǎng)組湖控三角洲朵狀或鳥(niǎo)足狀砂體，在原始狀態(tài)2000～3000m埋深下，當(dāng)砂巖側(cè)向及上覆蓋層變?yōu)槟鄮r相時(shí)，形成側(cè)向及上傾方向的巖性遮擋，孤立的封閉砂體在現(xiàn)今500～1500m埋深下保存了原來(lái)的超高壓。

5 結(jié)論

（1）中生界地層壓力主要以超低壓和異常低壓為主，實(shí)際在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，測(cè)試的地層壓力系數(shù)均小于1，超前注水引起局部地層高壓相對(duì)局限。

（2）晚白堊世的燕山運(yùn)動(dòng)，巖漿活動(dòng)明顯，盆地?cái)D壓而整體抬升，白堊紀(jì)末為中生代以來(lái)強(qiáng)度最大的一期剝蝕事件，特別是盆地東部研究區(qū)范圍內(nèi)剝蝕量在1400～1800m。

圖2 鄂爾多斯盆地各時(shí)期剝蝕厚度等值線及地層參與厚度圖

（3）三疊系延長(zhǎng)組湖控三角洲朵狀或鳥(niǎo)足狀砂體，在原始狀態(tài)2000～3000m埋深下，當(dāng)砂巖側(cè)向及上覆蓋層變?yōu)槟鄮r相時(shí)，孤立的砂體保存了原來(lái)的超高壓。進(jìn)而更好地解釋了鄂爾多斯盆地東部安塞—甘泉—宜川地區(qū)埋深較淺的三疊系延長(zhǎng)組油藏鉆井過(guò)程中發(fā)生井噴。

（4）因此在安塞—甘泉—宜川地區(qū)油田勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)做好井控措施，保障人身、財(cái)產(chǎn)、環(huán)境安全。