杜建波，田景春，胡俊卿，曹建康

(1.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，四川成都610059;2.中國石化河南油田分公司石油勘探開發(fā)研究院，河南南陽473132;3.成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610059)

1 概況

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

洛陽－伊川地區(qū)主要包括洛陽盆地和伊川盆地，位于河南省西部，西起澠池，東止鞏義，北起黃河，南達(dá)汝陽、嵩縣一帶。構(gòu)造上隸屬于華北盆地南部，夾持于崤山、熊耳山、外方山、嵩山、箕山與黃河之間，是印支末期在華北地臺(tái)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的中新生代疊合盆地群(圖1)。主要經(jīng)歷了印支末期擠壓回返、燕山期隆升剝蝕、喜馬拉雅早期伸展斷陷、喜馬拉雅晚期拗陷等多個(gè)演化階段。其中，三疊系保存較好，自下而上可劃分為“三統(tǒng)六組”，即下統(tǒng)劉家溝組、和尚溝組，中統(tǒng)二馬營組、油坊莊組，上統(tǒng)椿樹腰組、譚莊組，殘留最大厚度達(dá)3 800 m，平均厚度大于1 000 m。

1.2 屯1井油氣突破

屯1井位于伊川盆地伊川鼻狀構(gòu)造帶中部，于2011年完鉆于中三疊統(tǒng)油坊莊組，自上而下鉆遇新近系、古近系及上三疊統(tǒng)譚莊組、椿樹腰組、下三疊統(tǒng)油坊莊組等。其中上三疊統(tǒng)譚莊組和椿樹腰組均見到良好油氣顯示，且顯示豐富。上部譚莊組于埋深600～1 200 m油顯示活躍;下部椿樹腰組于埋深1 200～2 000 m氣測(cè)異常明顯，均呈大層段連續(xù)性展布特征。該井于深度1 874～1 884 m井段(椿樹腰組)壓裂試油獲日產(chǎn)天然氣7 200 m3，突破了工業(yè)氣流關(guān)，打破了南華北地區(qū)油氣勘探久攻不克的桎梏，為洛陽－伊川乃至南華北地區(qū)下一步油氣勘探指明了方向——致密砂巖油氣勘探。

圖1 洛陽－伊川地區(qū)地理位置圖Fig.1 Location of Luoyang-Yichuan area

2 致密砂巖油氣成藏地質(zhì)條件

三疊紀(jì)，南華北地區(qū)(含洛陽－伊川地區(qū))與鄂爾多斯盆地處于同一個(gè)大型坳陷型湖盆，整體呈北西向展布，沉積中心位于銅川－鄭州一帶［1-2］(圖2)。雖然洛陰－伊川地區(qū)遭受燕山－喜馬拉雅期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的改造較鄂爾多斯盆地強(qiáng)烈，致使其構(gòu)造特征復(fù)雜，但二者具有相似的生儲(chǔ)蓋特征。目前，鄂爾多斯盆地三疊系已成為致密砂巖油氣藏勘探的典范［3－6］，故洛陽－伊川地區(qū)三疊系也應(yīng)具有致密巖性油氣藏勘探的基本石油地質(zhì)條件。

2.1 烴源巖發(fā)育

洛陽－伊川地區(qū)發(fā)育石炭系－二疊系和三疊系兩套主力烴源巖。其中，三疊系烴源巖主體為河流相－湖相暗色泥巖，主要發(fā)育于上三疊統(tǒng)譚莊組和椿樹腰組，暗色泥巖總厚200～850 m，烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度中等－高，總有機(jī)碳含量(TOC)為0.6% ～14.9%，總體為中等－好烴源巖(表1);有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ－Ⅲ型，鏡質(zhì)體反射率(Ro)為0.6% ～1.3%，處于生烴高峰期，是油氣勘探的重要層系。通過與美國落基山及國內(nèi)鄂爾多斯盆地等幾個(gè)主要致密砂巖油氣藏盆地的烴源巖特征對(duì)比認(rèn)為［7－8］，洛陽－伊川地區(qū)具備致密砂巖油氣藏形成的烴源條件。

2.2 儲(chǔ)集層致密

區(qū)內(nèi)三疊系殘余厚度為800～3 000 m，砂巖厚度為400～1 300 m，儲(chǔ)集層發(fā)育;但因成巖作用較為強(qiáng)烈，儲(chǔ)層致密，平均孔隙度為5% ～10%。

本區(qū)上三疊統(tǒng)砂巖發(fā)育，主要類型有:河流相砂體、三角洲前緣砂體、淺湖砂壩砂體、淺湖－半深湖砂體等。其中三角洲前緣砂體是區(qū)內(nèi)上三疊統(tǒng)最主要的骨架砂體類型，構(gòu)成了該區(qū)主要的儲(chǔ)集層。砂巖厚度為464～682 m，含砂率為36.8% ～53.2%(表2)，自北而南含砂率逐漸降低，北部濟(jì)源西承留含砂率達(dá)53.2%，南部宜陽、伊川一帶含砂率為42%左右。

圖2 華北地區(qū)晚三疊世沉積等厚圖［1］Fig.2 Isopach of the Upper Triassic in North China［1］

表1 洛陽－伊川地區(qū)上三疊統(tǒng)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度統(tǒng)計(jì)Table 1 Organic abundance of source rocks in the Upper Triassic in Luoyang-Yichuan area

表2 洛陽－伊川及周緣地區(qū)上三疊統(tǒng)巖性厚度統(tǒng)計(jì)Table 2 Lithology-thickness statistics of the Upper Triassic in Luoyang-Yichuan and adjacent area

上三疊統(tǒng)砂巖儲(chǔ)層總的特點(diǎn)是低孔隙度(2%～11%)、低滲透率(0.03×10－3～3.50×10－3μm2)和高碳酸鹽含量(10% ～15%);鑄體薄片分析表明，巖石普遍膠結(jié)致密，非均質(zhì)性較強(qiáng)。主要孔隙類型為次生孔隙，以粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔為主，少量膠結(jié)物溶蝕孔隙及原生孔隙，儲(chǔ)集性能較差，為低孔、特低滲儲(chǔ)層。

區(qū)內(nèi)中、下三疊統(tǒng)砂巖厚200～600 m，占地層的40%～50%。巖性主要為中細(xì)粒石英質(zhì)長石砂巖及巖屑長石砂巖(圖3)。長石含量高，碳酸鹽膠結(jié)及鐵泥質(zhì)膠結(jié)普遍。壓實(shí)作用強(qiáng)烈，顆粒間多呈線接觸。實(shí)測(cè)孔隙度為4.6% ～9.9%，平均為7.92%;滲透率為0.038×10－3～2.140 ×10－3μm2，平均為 0.760 ×10－3μm2，屬特低滲透儲(chǔ)層，局部受溶蝕作用影響，次生溶蝕孔隙較發(fā)育，儲(chǔ)集性能相對(duì)較好［9-10］。

圖3 洛陽－伊川及周緣地區(qū)中、下三疊統(tǒng)砂巖分類Fig.3 Sandstone classification of the Middle-Lower Triassic in Luoyang-Yichuan and adjacent area

2.3 區(qū)內(nèi)三疊系油氣顯示豐富

洛陽－伊川地區(qū)鉆遇三疊系探井僅3口(屯1井、伊1井和洛1井)，均于上三疊統(tǒng)見良好油氣顯示。另外，多口煤田鉆孔(伊3001孔、4001孔等)也于上三疊統(tǒng)見油氣顯示。其中，洛1井于上三疊統(tǒng)見36 m/30層熒光砂巖;伊1井于上三疊統(tǒng)見107 m/28層熒光－油斑砂巖;4001孔于譚莊組見油斑顯示;3001孔于譚莊組見50.87 m/22層油氣顯示;屯1井于上三疊統(tǒng)見油氣顯示(含巖心)27.65 m/41層，并于深度1 200～2 000 m井段普遍見氣測(cè)異常。豐富的油氣顯示進(jìn)一步證明了洛陽－伊川地區(qū)三疊系具有連續(xù)性分布特征，勘探潛力較大。

3 致密砂巖油氣藏地質(zhì)特征

屯1井于上三疊統(tǒng)常規(guī)試油僅獲少量原油和天然氣，壓裂試油突破天然氣工業(yè)氣流關(guān)，對(duì)其油氣藏地質(zhì)特征分析，具有低孔、低滲、地層壓力異常、油氣關(guān)系倒置等先成型致密砂巖油氣藏特征。

3.1 地層壓力異常，呈低壓特征

地層壓力是指作用于地層孔隙空間的流體(油、氣、水)壓力。正常地層壓力等于地表到某一地層深度的靜水壓力。其中，超過靜水壓力的地層壓力或壓力系數(shù)(實(shí)測(cè)壓力/靜水壓力)大于1的為高壓異常;低于靜水壓力的地層壓力或壓力系數(shù)小于1的為低壓異常［11］。

致密砂巖油氣藏由于儲(chǔ)層致密，油氣逃逸速度低于生排烴速度，原生油氣藏均為高壓油氣藏，后期由于遭受抬升－剝蝕，隨著溫度降低和剝蝕卸載等作用，生烴作用停止，巖石骨架反彈與孔隙擴(kuò)容，導(dǎo)致高壓向低壓演化，油氣藏逐步變?yōu)槌夯虻蛪海?1－14］。洛陽－伊川地區(qū)屯1井地層測(cè)試實(shí)測(cè)深度1 879 m地層壓力8.2 MPa，折算壓力梯度0.436 MPa/100 m，與錄井所測(cè)DC指數(shù)解釋壓力梯度基本一致(表3)，表明洛陽－伊川地區(qū)三疊系致密砂巖油氣藏為低壓油氣藏。

3.2 油氣關(guān)系復(fù)雜，呈“上油下氣”倒置特征

致密砂巖油氣藏由于滲透性差，遷移能力弱，油、氣、水重力分異不明顯，多呈近源聚集特征［13－17］;常規(guī)油氣由于油氣水的重力分異作用，多呈上氣中油下水或者上氣下油特征。伊川盆地上三疊統(tǒng)巖性主要為粉－細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖與泥巖互層，其中，泥巖對(duì)生成的油氣起到了封蓋作用，而儲(chǔ)層又呈低孔特低滲特征(孔隙度平均3.58%，滲透率平均0.04×10－3μm2)，使得生成的油氣在縱向上運(yùn)移和重力分異困難，故油氣多就近聚集，保持了原有油氣生成時(shí)的狀態(tài)，呈現(xiàn)油氣關(guān)系復(fù)雜的特征。屯1井上三疊統(tǒng)譚莊組見豐富油顯示，并于巖心中見少量原油，且氣測(cè)較弱;而下伏椿樹腰組僅見少量熒光顯示，但氣測(cè)異常明顯，達(dá)216 m/54層，并于深度1 874～1 884 m井段壓裂后試獲工業(yè)氣流，日產(chǎn)天然氣7 200 m3。油氣顯示呈現(xiàn)“上油下氣”的倒置特征。

3.3 先致密后成藏

對(duì)于致密砂巖油氣藏，通?？蓜澐譃橄瘸尚秃秃蟪尚蛢深悾?8－21］。先成型指儲(chǔ)層先期致密，然后烴源巖生排烴成藏;后成型則指烴源巖先期生排烴成藏，然后儲(chǔ)層致密。由于致密砂巖油氣藏多不存在底水和邊水，無浮力作用，隨著油氣的不斷供給，在壓實(shí)作用、生烴膨脹力等驅(qū)動(dòng)下排替自由孔隙水，油氣水界面沿儲(chǔ)層向上傾方向整體推移，壓實(shí)作用和生烴膨脹力則成為其運(yùn)移的主要?jiǎng)恿?而油氣水之間的毛細(xì)管壓力和油氣藏上覆的地層水柱壓力構(gòu)成了油氣運(yùn)移的主要阻力。加之先成型致密儲(chǔ)層的物性與烴巖相差無幾，故優(yōu)勢(shì)運(yùn)移通道不發(fā)育，主要表現(xiàn)為在側(cè)向輸導(dǎo)層中整體排驅(qū)水運(yùn)移，呈儲(chǔ)源近距接觸特征。而后成型中斷層、不整合和連通性較好的高孔滲砂體是其優(yōu)勢(shì)運(yùn)移通道，以浮力和生烴膨脹力為其主要?jiǎng)恿Γ蛇M(jìn)行垂向及側(cè)向運(yùn)移，運(yùn)移距離較大。

表3 洛陽－伊川地區(qū)屯1井地層壓力解釋Table 3 Formation pressure interpretation of Well Tun 1 inLuoyang-Yichuan area

圖4 洛陽－伊川地區(qū)鄰井上三疊統(tǒng)熒光薄片顯微照片F(xiàn)ig.4 Micrographs of fluorescence thin sections of the Upper Triassic from wells in areas adjacent to Luoyang-Yichuan area

區(qū)內(nèi)含油性與物性關(guān)系密切，物性較好砂巖多發(fā)育熒光或油跡，物性差砂巖則無顯示;同時(shí)，區(qū)內(nèi)鄰井熒光照片(圖4)可以看出，在顆粒成巖縫中均發(fā)育熒光，進(jìn)一步表明油氣生排烴期相對(duì)較晚，應(yīng)在儲(chǔ)層致密和成巖縫形成之后，故綜合分析認(rèn)為區(qū)內(nèi)油氣藏應(yīng)為先成型。

4 結(jié)論

1)洛陽－伊川地區(qū)上三疊統(tǒng)巖性為灰－深灰色?。袑臃凵皫r、細(xì)砂巖與泥巖互層，烴源巖和砂巖儲(chǔ)層均較發(fā)育。其中，儲(chǔ)層致密，呈低孔特低滲特征;烴源巖厚度大、橫向分布穩(wěn)定，具有大面積含油氣的地質(zhì)特征。

2)洛陽－伊川地區(qū)三疊系油氣藏具有低孔滲性、地層壓力異常、油氣關(guān)系倒置、先致密后成藏的先成型致密砂巖油氣藏特征。三疊系為洛陽－伊川地區(qū)下一步油氣勘探的主攻層系，致密砂巖油氣藏是該區(qū)勘探的主要方向。

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