鄂爾多斯盆地西部地區(qū)侏羅系油藏儲(chǔ)層評(píng)價(jià)及分類研究

景文平，曹鵬福，吳紹穎，王為林，尹 帥，袁 慧

（1.中國石油長慶油田分公司第七采油廠，陜西西安710086；2.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065）

在能源日趨緊張的今天，儲(chǔ)層評(píng)價(jià)及分類已成為陸相致密油藏“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)的核心內(nèi)容及熱點(diǎn)領(lǐng)域[1-3]，且油藏儲(chǔ)層評(píng)價(jià)逐漸從宏觀向微觀方向發(fā)展，儲(chǔ)層微觀沉積特征及測(cè)井識(shí)別也已成為該學(xué)科的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一[4-9]。鄂爾多斯盆地西緣逆沖帶侏羅系陸相砂巖油藏富集規(guī)律的研究十分薄弱[10-12]，盆地西緣靠近物源，相比盆地內(nèi)部砂體更為發(fā)育，加之侏羅系沉積在前侏羅紀(jì)縱橫交錯(cuò)古河道及不均勻剝蝕的古地理環(huán)境條件下，儲(chǔ)層具有較強(qiáng)的非均質(zhì)性，儲(chǔ)層評(píng)價(jià)及分類對(duì)侏羅系油藏甜點(diǎn)預(yù)測(cè)至關(guān)重要。

鄂爾多斯盆地是一個(gè)發(fā)育在穩(wěn)定克拉通基底上的大型沉積盆地[13-15]。盆地內(nèi)油氣資源豐富，烴類勘探層位由下古生界直至中生界都有分布[16-18]。石油資源主要分布在中生界三疊系及侏羅系。侏羅系作為鄂爾多斯盆地中生界主力油層之一，儲(chǔ)層物性較好、油氣產(chǎn)量較高[19]。研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地西緣逆沖帶的環(huán)江西部區(qū)域。受印支期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，該地區(qū)在晚三疊世發(fā)生了強(qiáng)烈的剝蝕作用，延長組底發(fā)育不整合面[20-22]，部分地區(qū)未接受富縣組以及延10段、延9段沉積。同時(shí)，該區(qū)發(fā)育擠壓背景下的斷背斜及斷鼻等低幅度構(gòu)造，構(gòu)造特征復(fù)雜。復(fù)雜的沉積及構(gòu)造演化造成該地區(qū)侏羅系儲(chǔ)層控制因素不清楚，油藏勘探難度大。

目前，對(duì)于鄂爾多斯盆地西緣侏羅系陸相沉積油藏富集規(guī)律的研究整體較為薄弱。本文利用區(qū)內(nèi)最新的三維地震、測(cè)井、鑄體薄片、掃描電鏡及物性測(cè)試等資料，系統(tǒng)研究了侏羅系延6段-延10段的儲(chǔ)層性質(zhì)，并建立侏羅系油藏儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)。其研究結(jié)果對(duì)指導(dǎo)陸相致密油“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)具有一定的參考價(jià)值。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地天環(huán)坳陷帶（圖1a），區(qū)內(nèi)地勢(shì)相對(duì)平緩，每千米的構(gòu)造起伏通常小于20 m，局部發(fā)育低幅度構(gòu)造或鼻狀構(gòu)造，在地層起伏變化較大的區(qū)域還發(fā)育一些小型斷裂。該區(qū)中生界三疊系、侏羅系、白堊系均為內(nèi)陸湖泊、沼澤、河流相沉積，地層巖性以砂泥巖互層為主，延安組煤系地層發(fā)育。延安組是區(qū)內(nèi)的重要勘探目的層，地層厚度為150.0～600.0 m（圖1b）。根據(jù)標(biāo)志層劃分及地層對(duì)比，延安組從上到下可劃分為延1、延2、延3、延4+5…至延10段，其中，延9段為當(dāng)前主力油層。本文研究的目的層為延6段-延10段，每個(gè)段又可細(xì)分為2個(gè)亞段，即延6段分為延61亞段及延62亞段，…，延10段分為延101亞段及延102亞段。受前侏羅紀(jì)古地貌影響，區(qū)內(nèi)延10段遭受大面積剝蝕，僅在局部分布。

圖1 研究區(qū)的位置及地層單元?jiǎng)澐?/p>

研究區(qū)內(nèi)延6段-延9段屬于三角洲平原亞相沉積，發(fā)育多期分流河道砂體，多層狀疊置，具有“泥包砂”特征，連通性較好，儲(chǔ)集性能優(yōu)越。而延10段屬于辮狀河三角洲沉積，砂體厚度較大，單層砂體厚度多為15.0～30.0 m，具有典型的“砂包泥”特征。侏羅系油藏具有統(tǒng)一的油水界面，為典型的巖性-構(gòu)造油藏，優(yōu)質(zhì)砂體是主要輸導(dǎo)層，烴類沿著物性較好的砂體向構(gòu)造高部位聚集。

2 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

2.1 巖性特征

研究區(qū)侏羅系延6段-延10段砂巖類型主要包括巖屑石英砂巖、巖屑長石砂巖及長石巖屑砂巖（圖2）。顯微鏡下觀察顯示，巖石顆粒以中粒、粗粒為主，碎屑顆粒組分石英含量較高。延6段-延9段石英含量為38.00%～82.50%，平均值為61.70%；長石含量為4.00%～23.00%，平均值為10.10%。延10段石英含量為49.00%～77.00%，平均值為65.10%；長石含量為2.00%～14.00%，平均值為8.73%。

圖2 研究區(qū)侏羅系砂巖組分含量三角圖

2.2 巖屑組分及填隙物特征

研究區(qū)目的層物源主要來自于西北方向。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，延安組延6段-延10段巖屑類型差異不大（圖3），以變質(zhì)巖巖屑為主，占比68.26%，其次為巖漿巖巖屑（25.93%）和沉積巖巖屑（5.81%）；砂巖分選性以中等-好為主。

圖3 研究區(qū)侏羅系砂巖巖屑類型及含量

鏡下顯微組分識(shí)別及統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，研究區(qū)延安組延6段-延10段砂巖填隙物包括水云母、高嶺石、硅質(zhì)、鐵白云石、硬石膏等，其總含量為9.04%～16.28%，平均為11.84%。由圖4可知，目的層填隙物中發(fā)育多種雜基組分，其中，水云母含量最高，其次為硅質(zhì)組分；此外，高嶺石組分的含量也較高。膠結(jié)物類型主要為硅質(zhì)膠結(jié)物和碳酸鹽膠結(jié)物，且這些膠結(jié)物主要發(fā)育在粒間孔中。

圖4 研究區(qū)侏羅系砂巖填隙物類型及含量

2.3 孔隙結(jié)構(gòu)及儲(chǔ)層物性特征

研究區(qū)延安組延6段-延10段砂巖孔隙類型主要包括粒間孔、溶蝕孔及晶間孔（圖5a），粒間孔是最主要的類型。延安組砂巖的面孔率（或孔隙率）主要為7.90%～10.79%，平均值為8.78%。殘余粒間孔含量相對(duì)較高，殘余原生粒間孔發(fā)育于強(qiáng)水動(dòng)力環(huán)境中（薄片中常見）。晶間孔主要發(fā)育于高嶺石、伊利石等黏土礦物中，其連通性相對(duì)較差。碎屑顆粒定向排列，顆粒間呈凹凸?fàn)罹€接觸，剛性顆粒斷裂，塑性巖屑或礦物（如泥巖巖屑、云母等）彎曲變形甚至被擠入粒間孔隙中形成假雜基，導(dǎo)致儲(chǔ)層原始孔隙大量減少。溶蝕孔類型主要包括粒間溶孔、長石溶孔、巖屑溶孔及少量碳酸鹽溶孔（圖5b、圖6）。對(duì)比結(jié)果顯示，上述溶蝕孔隙類型以長石溶孔的發(fā)育程度最高，其孔隙度為0.76%～1.54%，平均值為1.16%；其次為粒間溶孔和巖屑溶孔，孔隙度為0.75%～1.70%，平均值為1.02%。整體而言，目的層的溶蝕作用不強(qiáng)烈。

圖5 研究區(qū)侏羅系砂巖孔隙類型及含量

圖6 研究區(qū)侏羅系砂巖延10儲(chǔ)層溶蝕孔隙類型及特征顯微圖片

油氣儲(chǔ)層物性的變化伴隨著巖石壓實(shí)、成巖演化、生烴及油氣輸導(dǎo)保存等整個(gè)過程。儲(chǔ)層物性的好壞直接決定油藏的開發(fā)潛力，因而是“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)的重要參數(shù)。為了更直觀地觀察油藏物性參數(shù)的分布規(guī)律，對(duì)研究區(qū)目的層儲(chǔ)層物性縱向連續(xù)性進(jìn)行了系統(tǒng)分析。

由圖7a可知，研究區(qū)目的層砂巖的孔隙度與滲透率之間具有良好的正相關(guān)性，說明儲(chǔ)層的儲(chǔ)集能力主要依賴于儲(chǔ)集砂體的孔隙和喉道；部分滲透率大于100×10-3μm2，表明這些樣品中發(fā)育一些微裂縫，微裂縫含量雖然不大，但卻能顯著提升儲(chǔ)層的滲透率。

研究區(qū)侏羅系延6段-延10段砂巖樣品的孔隙度隨埋深的變化特征如圖7b所示，1 950.0～2 050.0 m及2 150.0～2 250.0 m深度段發(fā)育兩個(gè)孔隙度高值區(qū)，在這兩個(gè)深度區(qū)間，侏羅系砂巖儲(chǔ)層的孔隙度得到了顯著的提升。

圖7 研究區(qū)侏羅系砂巖儲(chǔ)層物性參數(shù)特征及縱向分布特征

一般來說，正常壓實(shí)條件下，砂巖孔隙度會(huì)隨著埋深的增加而逐漸減??；如果存在強(qiáng)構(gòu)造擠壓作用，孔隙度的演化會(huì)出現(xiàn)異常減小。根據(jù)薄片觀察、自生礦物成因以及不同礦物間的共生關(guān)系，結(jié)合前人研究成果，認(rèn)為研究區(qū)成巖演化序列大致可劃分為三個(gè)階段：壓實(shí)→壓溶→早期伊蒙混層、高嶺石膠結(jié)→石英次生加大→水云母及綠泥石形成→溶蝕作用→鐵方解石、鐵白云石膠結(jié)→二次溶蝕作用。而對(duì)于孔隙度的異常升高，可能的原因主要有：①欠壓實(shí)；②溶蝕作用；③古超壓。其中欠壓實(shí)只發(fā)育于新生代盆地，中生界侏羅系不具有可能性；研究區(qū)目的層溶蝕作用不強(qiáng)烈，其對(duì)儲(chǔ)層孔隙度的改造作用通常低于3%（表1），所以對(duì)孔隙度的改善作用十分有限；研究區(qū)目的層壓力系數(shù)低于1，且目前屬于負(fù)壓地層。對(duì)于研究區(qū)侏羅系而言，其煤系地層發(fā)育大量富有機(jī)質(zhì)泥巖及煤層，因而在古時(shí)期會(huì)大量生烴，形成古超壓。古超壓期往往還伴隨一些微裂縫的產(chǎn)生，進(jìn)而顯著提高砂巖儲(chǔ)層物性。

表1 目的層不同類型溶蝕孔所占的比例

4 儲(chǔ)層綜合分類標(biāo)準(zhǔn)劃分

在對(duì)研究區(qū)侏羅系延6段-延10段儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)及物性研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合砂體規(guī)模，構(gòu)建了侏羅系砂巖儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)分類標(biāo)準(zhǔn)（表2）。該分類標(biāo)準(zhǔn)主要涉及孔隙類型、面孔率、砂體孔滲、砂地比及砂體厚度等參數(shù)?；谠搩?chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)井解釋結(jié)果，目的層砂巖被劃分為4類（I類、II類、III類及IV類）。

表2 研究區(qū)侏羅系砂巖儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)分類標(biāo)準(zhǔn)

結(jié)合試井產(chǎn)能結(jié)果可知，當(dāng)前勘探獲得較高產(chǎn)能的單井通常位于構(gòu)造高點(diǎn)的I類區(qū)或其周邊的II類區(qū)（圖8）。研究區(qū)侏羅系油藏有統(tǒng)一的油水界面，烴類通常在構(gòu)造高部位、儲(chǔ)層物性好的區(qū)域富集。I類區(qū)砂體厚度多大于12.0 m，孔隙度大于16.00%，滲透率大于12×10-3μm2，主要發(fā)育粒間孔及溶蝕孔，油藏鉆遇成功率較高。II類區(qū)砂體厚度多為9.0～12.0 m，孔隙度為13.00%～16.00%，滲透率為8×10-3～12×10-3μm2，主要發(fā)育粒間孔及溶蝕孔，也具有較大的油氣勘探潛力。III類區(qū)砂體厚度多小于9.0 m，孔隙度小于13.00%，滲透率小于8×10-3μm2，主要發(fā)育溶蝕孔，油氣勘探潛力較低。IV類區(qū)通常為分流間灣微相，儲(chǔ)層物性差，因而油氣勘探潛力非常低。侏羅系油藏油層物性較好，油水分異較好，油藏具有統(tǒng)一的油水界面。侏羅系油藏構(gòu)造上傾方向尖滅的砂巖成為油氣遮擋的圈閉條件，而在構(gòu)造下傾方向則發(fā)育有邊水或底水，該油藏發(fā)育模式已得到鉆井及試油驗(yàn)證。整體而言，研究區(qū)侏羅系油藏受儲(chǔ)層類型與構(gòu)造雙重因素的控制。

本文研究建立的侏羅系油藏儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)分類標(biāo)準(zhǔn)，可為鄂爾多斯盆地西緣隱蔽型侏羅系油藏的勘探提供指導(dǎo)。

5 結(jié)論

（1）以鄂爾多斯盆地天環(huán)坳陷帶為例，利用該地區(qū)豐富的測(cè)井、鑄體薄片、掃描電鏡及物性測(cè)試資料，系統(tǒng)研究了侏羅系延6段-延10段儲(chǔ)層性質(zhì)，并進(jìn)一步探討了儲(chǔ)層物性縱向發(fā)育特征、儲(chǔ)層綜合分類及油藏分布規(guī)律。

（2）研究區(qū)侏羅系目的層中砂巖巖性主要包括巖屑石英砂巖、巖屑長石砂巖及長石巖屑砂巖。其中，巖屑組分以變質(zhì)巖巖屑為主，其次為巖漿巖巖屑和沉積巖巖屑。填隙物包括水云母、高嶺石、硅質(zhì)、鐵白云石、硬石膏等，其總含量為9.04%～16.28%，平均為11.84%。砂巖的孔隙類型主要為粒間孔，其次為溶蝕孔、晶間孔及少量微裂縫。

（3）根據(jù)薄片觀察、自生礦物成因以及不同礦物間的共生關(guān)系，研究區(qū)侏羅系成巖演化序列大致可劃分為壓實(shí)→壓溶→早期伊蒙混層、高嶺石膠結(jié)→石英次生加大→水云母及綠泥石形成→溶蝕作用→鐵方解石、鐵白云石膠結(jié)→二次溶蝕作用三個(gè)階段。

（4）研究區(qū)目的層在縱向上發(fā)育兩個(gè)孔隙度高值區(qū)，其是溶蝕作用及古超壓綜合作用的結(jié)果。在巖石學(xué)、物性及成巖作用綜合研究的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了侏羅系砂巖儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)分類標(biāo)準(zhǔn)。侏羅系油藏有統(tǒng)一的油水界面，構(gòu)造高部位的I類及II類儲(chǔ)層區(qū)利于烴類的大規(guī)模聚集。