竇偉坦 劉新社 羅靜蘭 杜金良， 王濤

(1.中國石油長慶油田分公司/低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室西安710021; 2.西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點實驗室西北大學(xué)地質(zhì)系西安710069)

鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)上三疊統(tǒng)坡折帶、斜坡類型與油藏的關(guān)系①

竇偉坦1劉新社1羅靜蘭2杜金良1，2王濤1

(1.中國石油長慶油田分公司/低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室西安710021; 2.西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點實驗室西北大學(xué)地質(zhì)系西安710069)

通過盆地邊界性質(zhì)、沉積相類型、地層厚度、沉積序列與砂體空間組合特征及砂巖的粒度變化與物性的研究，結(jié)合地震相對姬塬地區(qū)上三疊統(tǒng)延長組長4+5—長7油層組湖盆古地貌的恢復(fù)結(jié)果，認(rèn)為鄂爾多斯盆地西北緣、西緣、西南緣、東南緣的沉積邊界受構(gòu)造控制，屬于構(gòu)造坡折帶，形成以沖積扇、扇三角洲、辮狀河三角洲共同發(fā)育的沉積格局;盆地東北緣和北緣為擾曲寬緩盆地邊緣性質(zhì)，屬于沉積坡折帶，發(fā)育緩坡曲流河三角洲沉積體系。姬塬地區(qū)三角洲前緣可劃分為坡型前緣和臺型前緣兩種斜坡帶類型。位于坡型前緣的砂體厚度大、物性好，是低滲背景上相對高滲帶發(fā)育區(qū)，為油藏聚集的有利場所。該成果為在大型坳陷型盆地中尋找三角洲相隱蔽油氣藏提供了新的研究思路與勘探方向。

坡折帶(線)三角洲坡型前緣與臺型前緣斜坡帶類型與油藏上三疊統(tǒng)延長組姬塬地區(qū)鄂爾多斯盆地

坡折帶(slope break)指地形坡度發(fā)生突變的地帶，國外成功地將其應(yīng)用于含油氣盆地中儲集體和油氣藏精確預(yù)測、成藏規(guī)律研究等領(lǐng)域，并獲得了良好的應(yīng)用效果［1，2］。我國中新生代陸相湖泊沉積盆地眾多，聚集著豐富的油氣資源。古坡折帶上下的可容空間之形態(tài)和演化復(fù)雜多變，往往使沉積相帶和沉積厚度發(fā)生突變，對層序的發(fā)育具有重要的控制作用。近年來，國內(nèi)學(xué)者已認(rèn)識到坡折帶在陸相沉積盆地分析和隱蔽油氣藏勘探中的重要性［3～10］。

坡折帶廣泛發(fā)育于沉積盆地中和剝蝕區(qū)［4，5］。根據(jù)坡折帶的邊界條件和成因機制，可劃分為構(gòu)造坡折帶、沉積坡折帶和侵蝕坡折帶。侵蝕作用、構(gòu)造作用和沉積作用是控制坡折帶形成的主要地質(zhì)因素。侵蝕坡折帶在沉積之前形成，構(gòu)造坡折帶和沉積坡折帶則發(fā)育于同沉積期。因此，其對同沉積過程控制的表現(xiàn)形式不同。坡折帶不僅廣泛分布于大型坳陷湖盆中，而且其成因類型豐富，組合樣式復(fù)雜，其形成與盆地的動力學(xué)背景密切相關(guān)，對沉積相帶的展布具有重要的控制作用［4，5］。本研究分析了鄂爾多斯盆地的邊界性質(zhì)，將坡折帶概念引入該盆地姬塬地區(qū)三角洲前緣地帶的研究，將該區(qū)劃分為坡型前緣、臺型前緣兩種斜坡帶類型，對位于該坡折帶上下的沉積類型、砂體平面展布及砂體縱向組合特征等進行了分析，探討了斜坡帶特征及成因。這項研究對該區(qū)的油氣勘探開發(fā)實踐具有重要的理論意義與實際意義。

1 盆地邊界性質(zhì)

沉積盆地的區(qū)域地質(zhì)背景、盆地形成時的邊界條件對湖盆的形態(tài)及沉積有十分重要的控制作用，不同的沉積邊界控制了坡折帶的類型。鄂爾多斯盆地是疊合在古生代大華北盆地之上的一個非均衡克拉通邊緣坳陷盆地，由于受印支運動影響，其構(gòu)造形態(tài)呈東翼寬緩、西翼陡窄的南北向向斜盆地。晚三疊世，與該盆地南緣相鄰的北秦嶺區(qū)發(fā)育了一系列由南向北依次呈階梯狀向盆地內(nèi)下陷的走滑―拉分?jǐn)鄬?，該同生斷陷帶在盆地南緣形成了多級?gòu)造坡折帶，從而使盆地南緣斜坡帶發(fā)育了扇三角洲和濁流沉積環(huán)境。盆地西南緣與西秦嶺北側(cè)之間發(fā)育了北西向逆沖走滑壓扭性斷裂構(gòu)造，導(dǎo)致盆地西南緣成為斷裂坡折帶邊界，形成以沖積扇、扇三角洲［11］、辮狀河三角洲［12］共同發(fā)育的沉積格局。盆地西北緣受北東東(北段)、北北西向(南段)走滑―拉張斷裂控制，形成逆沖斷裂盆地邊緣，由北至南發(fā)育了汝箕溝、石溝驛和平?jīng)鋈齻€右行雁列展布的走滑―拉分坳陷，該邊緣屬于構(gòu)造坡折帶，發(fā)育大型扇三角洲群沉積體系。盆地東北緣和北緣為擾曲寬緩盆地邊緣，具有緩坡特征，屬于沉積坡折帶，發(fā)育緩坡曲流河三角洲沉積體系(圖1)，分流河道流經(jīng)距離長，砂體向盆地內(nèi)部延伸遠(yuǎn)。

圖1 晚三疊世鄂爾多斯盆地邊界性質(zhì)與沉積體系示意圖Fig.1Diagram shows depositional systems and basin margin

2 坡折帶(線)與斜坡帶類型及其對砂體的控制

姬塬地區(qū)位于鄂爾多斯盆地坳陷型湖盆的東北緣，主要受擾曲寬緩盆地邊緣的控制，屬于沉積斜坡帶。在盆地中生代平穩(wěn)沉降的坳陷性湖盆中，湖泊的形態(tài)決定了三角洲體系的特點和砂體形態(tài)的變化。因此，上三疊統(tǒng)延長組長6和長4+5沉積期的沉積環(huán)境、長7最大湖泛期湖泊邊界的形態(tài)對三角洲沉積相帶的展布及砂體形態(tài)有明顯的控制作用。目前在該區(qū)鐵邊城地區(qū)勘探已獲得了重大突破，發(fā)現(xiàn)了延長組長4+5、長6層油藏(圖2)。研究表明，姬塬地區(qū)長4+5物源以北東方向為主，沉積環(huán)境屬于三角洲前緣亞相，砂體展布受沉積坡折帶影響明顯。

圖2 鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長組地層柱狀圖Fig.2Typical stratigraphic section of the Yanchang Formation，Upper Triassic from the Ordos basin

2.1 水下坡折帶(線)位置與斜坡帶類型

水下坡折帶(線)指三角洲前緣地帶分流河道的能量和沉積動力學(xué)狀態(tài)發(fā)生變化的部位，是河流入湖后能量變化的樞紐線(帶)。

研究顯示，姬塬地區(qū)沉積地層的坡度變化大，最大湖岸線位于鹽池—郝家坪一帶。根據(jù)地層陡緩變化將三角洲前緣分為臺型前緣和坡型前緣(圖3)，水下坡折帶(線)分布在池17—五谷城一線附近。該線以北為三角洲臺型前緣，以南為三角洲坡型前緣。坡型三角洲是在較陡的地形和半深湖—深湖環(huán)境中于坡折線以下形成的三角洲;臺型三角洲是在平緩的淺湖—半深湖環(huán)境位于坡折線以上的三角洲。地震剖面顯示，研究區(qū)三角洲坡型前緣的外形為楔狀，地層厚度變化大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)為前積斜交(圖4)，沉積體在剖面上呈菱形或“S”型。而位于三角洲臺型前緣的地層其厚度變化小或基本不變，內(nèi)部結(jié)構(gòu)為平行、亞平行。

圖3 姬塬地區(qū)長4+5湖盆底型與斜坡帶類型示意圖Fig.3Plot shows basin bottom and slope types of Chang 4+5 Unit in Jiyuan area

圖4 姬塬地區(qū)00hb19測線高分辨率地震相位剖面Fig.4A high resolution seismic facies profile of 00hb19 line in Jiyuan area

2.2 坡折帶對砂體的控制作用

砂體厚度統(tǒng)計結(jié)果顯示，姬塬地區(qū)位于坡型前緣的砂體厚度大，而在臺型前緣形成的砂體較薄(圖5)。坡折帶上部、中部斜坡和斜坡下部沉積相的變化和砂巖特征研究表明，沿北東物源方向，位于沉積坡折帶三角洲臺型前緣并向湖盆中心伸展的三角洲分流河道砂體，其堤岸比較固定，河道的侵蝕能力較強，搬運能力也強，砂體厚度薄。坡折線以下，由于坡降大，卸荷能力增強，砂體堆積速度增大，砂體厚度迅速加厚，加之分流河道改道明顯，沉積砂體發(fā)育，屬于低位體系域發(fā)育地帶。該帶砂巖的結(jié)構(gòu)成熟度較高、物性較好，是隱蔽油氣藏發(fā)育部位。斜坡帶下部的地形平坦，分布有低位體系域的三角洲前緣水下分流河道、河口壩以及遠(yuǎn)砂壩，水進體系域退積近緣三角洲砂體，以及高位域的前三角洲遠(yuǎn)砂壩、滑塌濁積扇砂體和深水濁積扇砂體［9～13］。

2.3 斜坡帶類型與沉積砂體組合

通過大量的巖心觀察和描述，位于坡折帶(線)上、下不同部位的沉積砂體的組合存在明顯的差異。在坡折線以上的臺型前緣，主要以水下分流河道疊置砂體為主，隨水體變深形成下部不完整的末端砂壩或席狀砂體與分流河道疊加砂體的組合。在坡折線以下的坡型前緣，其上部主要為水下分流河道砂體和河口壩砂體組成的復(fù)合砂體，斜坡帶中部發(fā)育完整的疊加河口壩砂體。在前緣末端與前三角洲位置，主要以遠(yuǎn)砂壩、深、淺湖泥巖為主。

3 三角洲坡型前緣與油氣藏

良好的儲集體、有利的沉積相帶、有效的圈閉和暢通的運移通道是形成巖性油藏的地質(zhì)基礎(chǔ)。但由于鄂爾多斯盆地晚三疊世延長組沉積期各地區(qū)沉積相與沉積作用的不同，儲層成巖作用的差異，儲層具有較強的非均質(zhì)性。油藏的分布明顯受坡折帶與斜坡帶類型的控制，其中以三角洲坡型前緣油藏最為發(fā)育。

3.1 坡型前緣鄰近生烴坳陷，油源條件好

鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長組生烴環(huán)境為湖泊相，其中以長7沉積期的湖泊最為寬闊、水體最深，長7沉積期形成的厚度大于100 m的有效烴源巖的分布面積約5×104km2。盆地中烴源巖有機碳2%～5%，氯仿“A”為0.3%～0.5%，烴含量為1 833×106～3 505×106g/t，泥巖中的干酪根、煤巖的反射率為0.73%～1.06%，有機質(zhì)類型屬腐植—腐泥型［14］，普遍達到成熟階段。干酪根類型為Ⅰ型或Ⅱ型，此類干酪根生油母質(zhì)具有較高產(chǎn)烴率，生油潛力最大，通?？蛇_400 kg/t.TOC，其貢獻率達75%［15］。目前鄂爾多斯盆地已發(fā)現(xiàn)的油田和探明的儲量均位于生烴坳陷內(nèi)部及周邊地區(qū)，由于三角洲坡型前緣鄰近生烴坳陷，油源條件好，特別是生烴坳陷邊緣的坡折帶更是大型整裝油氣藏形成的場所。

圖5 研究區(qū)延長組長4+5與長6油層組砂巖厚度平面分布圖Fig.5Map shows sandstone horizontal distribution of the Chang 4+5(a)and Chang 6

表1 姬塬地區(qū)三角洲坡型前緣與臺型前緣儲層孔隙類型統(tǒng)計Table 1Statistics of reservoir pore types in the slope-shaped front and platform-front in Jiyuan area

3.2 坡型前緣次生溶孔發(fā)育，具有較好的儲層條件

三角洲坡型前緣砂體靠近淺湖―半深湖相烴源巖，烴源巖中的有機質(zhì)在進入成熟階段早期釋放的羧酸性流體將首先對這些砂巖進行溶蝕改造，形成大量次生溶蝕孔隙，具有較好的儲層條件。鑄體薄片顯微鏡下觀察與定量統(tǒng)計結(jié)果表明，姬塬地區(qū)儲層的孔隙類型以粒間溶孔為主，其次為長石晶內(nèi)溶孔、晶間孔隙和巖屑內(nèi)溶孔。其中，三角洲臺型前緣砂體的平均面孔率3.8%，平均滲透率0.8×10－3μm2，坡型前緣砂體的平均面孔率4.8%，平均滲透率1.2×10－3μm2(表1)，長石晶內(nèi)溶孔可達2.3%，占總面孔率的48%，從而形成次生溶孔成巖相帶。因此，位于三角洲坡型前緣砂體的物性明顯優(yōu)于位于三角洲臺型前緣砂巖的物性。

3.3 坡型前緣是最為有利的沉積相帶

有利的沉積相帶是油氣富集成藏、大面積分布的重要地質(zhì)基礎(chǔ)?？碧綄嵺`表明，鄂爾多斯盆地延長組沉積相帶對石油的控制作用明顯。目前已探明石油儲量的約80%分布在三角洲前緣亞相中，其中又以河口壩，水下分流河道沉積微相砂體的物性較好，特別是河口壩砂體的物性最好。斜坡帶沉積微相、沉積序列、砂體組合等研究結(jié)果表明，在三角洲前緣水下坡折帶(線)以下的緩坡帶形成多期疊加的、較厚的河口壩與水下分流河道的微相組合，或者多期河口壩組合，砂體厚度大，物性好，儲集條件最為有利。

3.4 三角洲坡型前緣有利于油氣成藏

姬塬地區(qū)具有豐富的烴源巖。該區(qū)三角洲坡型前緣由于靠近生烴中心，油源充足，砂體發(fā)育，多期河口壩、分流河道疊加，厚度大，物性好，原生粒間孔、次生溶孔發(fā)育，在進積過程中形成與生油巖最佳的組合關(guān)系，從而成為油氣聚集的最有利場所，形成的油藏規(guī)模大、豐度高;在三角洲臺型前緣的砂體，一方面由于砂體厚度小，另一方面油源運移距離較遠(yuǎn)，僅發(fā)育規(guī)模較小的油藏(圖6)。

圖6 坡折帶三角洲前緣砂體組合圖(圖例見圖2)Fig.6Diagram showing sandbody assemblages on the delta-front of the slope-break

4 結(jié)論

(1)鄂爾多斯盆地不同的沉積邊界控制了坡折帶的類型，主要發(fā)育兩種坡折帶:盆地西北緣、西緣、西南緣、東南緣的沉積邊界受構(gòu)造控制，屬于構(gòu)造坡折帶，形成以沖積扇、扇三角洲、辮狀河三角洲共同發(fā)育的沉積格局;盆地東北緣和北緣為擾曲寬緩盆地邊緣性質(zhì)，具有緩坡特征，屬于沉積坡折帶，發(fā)育緩坡曲流河三角洲沉積體系。

(2)姬塬地區(qū)發(fā)育兩種受坡折帶控制的斜坡帶類型:三角洲坡型前緣與三角洲臺型前緣坡折帶。三角洲臺型前緣砂體以水下分流河道疊置砂體為主;坡型前緣砂體以水下分流河道和河口壩砂體組合為主;前緣末端與前三角洲主要以遠(yuǎn)砂壩、深淺湖泥巖為主。

(3)姬塬地區(qū)三角洲坡型前緣臨近生烴中心，易捕捉油氣;砂體處于有利的巖性圈閉和沉積相帶，砂體發(fā)育，厚度大，物性好，有利于油氣富集，是油氣勘探最有利區(qū)。

(4)三角洲坡型前緣是隱蔽油氣藏發(fā)育的主要部位。有望在鄂爾多斯盆地南緣、西緣、東南緣隱蔽油氣藏勘探方面取得重大突破。

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Relationship of Slope-Break，Slope Type with Hydrocarbon Pool-Forming of the Upper Triassic from Jiyuan Area，the Northwestern Ordos Basin

DOU Wei-tan1LIU Xin-she1LUO Jing-lan2DU Jin-liang1，2WANG Tao1
(1.The Changqing Petroleum Corporation，Petrochina/State Engineering Laboratory of Low Permeability Hydrocarbon Field Exploration and Development，Xi＇an 710021; 2.State Key Laboratory of Continental Dynamics，Northwest University，Xi＇an 710069)

The northwestern，western，southern and southeastern depositional margin of the Ordos basin is tectonic slope-break controlled by tectonic movement occurred at the end of the Triassic，where alluvial，fan-deltaic and braided-deltaic sedimentary suite developed.While the eastern and northeastern margin belong to depositional slope-break because of its gently uplifting during the late Triassic，which resulted in the meandering-deltaic sedimentary system.Two types of slopes including slope-shaped-front and platform-front can be recognized in the Jiyuan area，northwestern Ordos Basin，based upon analysis on feature of the basin margin，types of depositional facies and sediments，thickness of the strata，spatial assemblage and distribution of the sandstone bodies，and changes of the sandstone grain size，combined with seismic interpretation for topographic form of the Chang 4+5-Chang 7 lake basin.Research result shows that sandstones at the slope-shaped-front are of greater thickness with relatively developed secondary dissolution pores and higher permeability values in delta front setting where sandstones tend to be of low porosity and very low permeability.Thus，sandstones at the slope-shaped-front with the better reservoir potential in Jiyuan area are optimistic regions for hydrocarbon accumulation.This study will provide a new idea and a fresh approach to explore and search for hidden oil pools at a delta depositional system in depression basins.

slope-break zone(line);slope-shaped delta front and platform-shaped delta front;slope types and hydrocarbon pool;the Yanchang Formation of the Upper Triassic;Jiyuan area;the Ordos Basin

book=6,ebook=513

竇偉坦男1963出生博士高級工程師石油地質(zhì)E-mail:dwt_cq@petrochina.com.cn

P618.130.2

A

①國家科技重大專項課題(編號:2008ZX05008-004-076，2008ZX05001-003)資助。

2009-12-28;收修改稿日期:2010-06-10