龐軍剛，王桂成，石　勇，李　賽，朱鵬輝

（1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，西安710065；2.延長油田股份有限公司下寺灣采油廠，陜西延安100024）

吳起王洼子地區(qū)長9致密砂巖油藏成藏條件及勘探突破

龐軍剛1，王桂成1，石勇2，李賽1，朱鵬輝1

（1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，西安710065；2.延長油田股份有限公司下寺灣采油廠，陜西延安100024）

近年來，鄂爾多斯盆地石油勘探在延長組下組合長9油層組獲得了新發(fā)現(xiàn)，但對(duì)該致密油藏的研究仍處于起步階段，認(rèn)識(shí)的不足嚴(yán)重制約了致密油藏勘探開發(fā)。根據(jù)鉆井、測井及分析測試資料，對(duì)王洼子地區(qū)長9致密砂巖油藏成藏條件進(jìn)行了分析，探討了油藏富集規(guī)律及其勘探潛力。研究表明，該區(qū)長9油層組具有較好的成藏條件，長91和長93已見多口高產(chǎn)井，石油勘探已有較大的突破。烴源巖、沉積微相、優(yōu)質(zhì)砂體、鼻狀隆起等幾個(gè)因素的優(yōu)化匹配是長9致密砂巖油藏勘探能夠取得突破的關(guān)鍵。據(jù)綜合分析，洼4井區(qū)及洼14—洼11井區(qū)成藏條件較好，為下一步的有利勘探區(qū)。

長9油層組；延長組下組合；致密砂巖油藏；王洼子地區(qū)；鄂爾多斯盆地

0　引言

致密油是指以吸附或游離狀態(tài)賦存于富有機(jī)質(zhì)且滲透率極低的暗色頁巖、泥質(zhì)粉砂巖和砂巖夾層系統(tǒng)中的自生自儲(chǔ)、連續(xù)分布的石油聚集。致密油是繼頁巖氣之后全球非常規(guī)油氣勘探開發(fā)的又一新熱點(diǎn)，屬非常規(guī)油氣資源［1］。近年來，美國致密油勘探發(fā)展迅速，尤以威林斯頓盆地巴肯組致密油最具代表性，其主要發(fā)育在盆地坳陷部位，孔隙度一般小于10%，覆壓滲透率一般為0.001～0.100 mD。關(guān)于致密油的概念目前國內(nèi)外尚無統(tǒng)一定義。根據(jù)中國油氣田的實(shí)際情況，致密油通常是指覆壓基質(zhì)滲透率小于0.2 mD或空氣滲透率小于2 mD的砂巖和碳酸鹽巖等油層，單井一般無自然產(chǎn)能，或自然產(chǎn)能低于工業(yè)油氣流下限，但在一定經(jīng)濟(jì)條件下，通過采取壓裂、水平井及多分支井等技術(shù)措施，可以獲得工業(yè)油產(chǎn)量［2］。雖然中國非常規(guī)油氣資源豐富，但總體勘探開發(fā)還處于起步和探索階段。鄂爾多斯盆地延長組致密油資源豐富，已成為增儲(chǔ)上產(chǎn)的一個(gè)重要領(lǐng)域，加強(qiáng)其研究對(duì)于中國致密油資源的勘探開發(fā)具有重要意義。

根據(jù)沉積旋回特征，將鄂爾多斯盆地延長組自上而下劃分為長1～長10共10個(gè)油層組（長1～長6為上組合，長7～長8為中組合，長9～長10為下組合）。受鉆井鉆遇深度的限制，以往油氣勘探主要集中在長8油層組及以上地層，長9和長10油層組的研究程度相對(duì)較低，甚至認(rèn)為下組合成藏潛力不大［3-4］，且大多將長9油層組作為烴源巖研究，僅分析其干酪根類型及生烴潛力等［5］。近年來，長9湖泛期形成的砂體及油藏受到高度重視［6］，在伊陜斜坡、天環(huán)坳陷和渭北隆起構(gòu)造帶的勘探均獲得工業(yè)油流，說明長9油層組有望成為油田增儲(chǔ)上產(chǎn)的接替層系。前人對(duì)隴東地區(qū)的沉積體系、沉積學(xué)特征和成巖作用及部分區(qū)塊長9油層組或延長組下組合的成藏條件等進(jìn)行了探索［7-10］，為后續(xù)的研究奠定了基礎(chǔ)。目前，在鄂爾多斯盆地王洼子地區(qū)中部長9油層組已獲得多口高產(chǎn)油井，產(chǎn)量達(dá)7.01 m3/d，顯示出良好的勘探潛力，但該區(qū)砂巖整體較為致密，地質(zhì)研究薄弱，因此對(duì)其致密砂巖油藏成藏條件、控制因素及分布規(guī)律等認(rèn)識(shí)尚不明確。筆者根據(jù)王洼子地區(qū)222口鉆井的測井、錄井及30口探井的資料，結(jié)合大量的分析測試和產(chǎn)量數(shù)據(jù)，運(yùn)用致密油地質(zhì)理論，擬從生油層、儲(chǔ)集層和蓋層等方面對(duì)該區(qū)長9油層組的成藏條件進(jìn)行分析，并結(jié)合最新的勘探資料，圈定勘探有利區(qū)，以期指導(dǎo)該區(qū)下一步的勘探開發(fā)，并為鄂爾多斯盆地其他地區(qū)長9油層組及延長組下組合的勘探提供借鑒。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地是我國第二大盆地，石油、天然氣和煤等多種能源同盆共生。現(xiàn)今的鄂爾多斯盆地可劃分為伊盟隆起、西緣逆沖帶、天環(huán)坳陷、伊陜斜坡、晉西撓褶帶和渭北隆起等6個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元［圖1（a）］。上三疊統(tǒng)延長組是鄂爾多斯內(nèi)陸坳陷湖盆演化的第一階段沉積，厚800～1 400 m，為一完整的水進(jìn)—水退旋回。長7是最重要的生油層，長2、長6、長8為主要的儲(chǔ)集層［11］。

圖1　鄂爾多斯盆地王洼子地區(qū)位置（a）及地層-沉積相綜合柱狀圖（b）Fig.1　Location map of Wangwazi area in Ordos Basin（a）and geological column（b）

王洼子地區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡構(gòu)造帶。對(duì)于長9地層的劃分，本次研究采用延長油田2006年的統(tǒng)層標(biāo)準(zhǔn)，K0標(biāo)志層為長9的頂界［12］。該標(biāo)志層的代表剖面有李家畔頁巖和黃龍頁巖等。研究區(qū)長9地層厚度為72.0～134.2m，平均為102.8m，巖性主要為灰色細(xì)砂巖與深灰色泥巖、黑色頁巖不等厚互層，頂部主要為深灰色、黑色泥巖及油頁巖，下部砂體單層厚度較大。根據(jù)沉積旋回，自上而下可將長9油層組劃分為長91、長92和長93，厚度均為30～40 m，其中長93是研究區(qū)的主要產(chǎn)層之一，長91也有較好的油氣顯示［圖1（b）］。

2　烴源巖條件

鄂爾多斯盆地延長組生油巖系主要為長7和長9湖泛期的泥巖和油頁巖，長7作為延長組的主力烴源巖已得到公認(rèn)［13］。近年來，人們才逐漸認(rèn)識(shí)到長9為僅次于長7的一次湖泛，湖泊分布面積較廣，也可以為生烴區(qū)附近延長組下組合油藏提供油氣［5］。據(jù)周進(jìn)高等［13］研究，長9烴源巖總體為一套優(yōu)質(zhì)烴源巖，干酪根類型以腐泥型（Ⅰ型）和混合型（Ⅱ1型）為主，Ro值為0.66%～1.01%，有機(jī)質(zhì)進(jìn)入成熟期，處于生油高峰階段，其烴源巖厚度高值區(qū)主要分布在志丹—吳起—定邊一帶。

結(jié)合前人的研究成果及王洼子地區(qū)的地質(zhì)特征，筆者認(rèn)為該區(qū)長9原油可能主要來自于其上部的長7烴源巖，長9烴源巖也有一定的貢獻(xiàn)。主要證據(jù)如下：①前人在鄂爾多斯盆地志丹等地區(qū)［14-16］烴源巖對(duì)油藏貢獻(xiàn)的研究中，認(rèn)為長7為主力烴源巖，長9烴源巖也有一定的貢獻(xiàn)，而王洼子地區(qū)具有與志丹地區(qū)類似的地質(zhì)條件，即鄰近長9烴源巖生烴中心，具有優(yōu)先捕獲油氣的條件；②長7源巖層具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于長9的過剩壓力分布，二者之間具有14 MPa以上過剩壓力差值，成為長7石油向長9儲(chǔ)層運(yùn)移的主要?jiǎng)恿Γ?7］，而且延長組地層中存在的微裂縫成為長7烴源巖向長9儲(chǔ)層垂向運(yùn)移的主要通道［18］。

3　儲(chǔ)集條件

3.1沉積微相類型及平面展布

根據(jù)研究區(qū)巖心相及測井相分析，認(rèn)為該區(qū)長9期主要發(fā)育淺水型三角洲前緣亞相，典型特征是河口壩不發(fā)育，水下分流河道砂體作為骨架砂體發(fā)育，其間為分流間灣微相［參見圖1（b）］。三角洲前緣沉積由中—細(xì)砂巖及粉砂巖組成，并夾有泥巖，見槽狀和板狀交錯(cuò)層理、平行層理及沙紋交錯(cuò)層理，常見滑動(dòng)變形層理、包卷層理和水平蟲跡，含介形蟲、葉肢介、瓣鰓類、魚類化石以及植物化石碎片。研究區(qū)總體受東北部物源的影響，發(fā)育三角洲前緣水下分流河道和分流間灣［19］。本次研究在沉積相分析的基礎(chǔ)上，分別繪制了單井、剖面及平面沉積微相圖，其中平面沉積微相圖結(jié)合了砂地比值，砂地比大于30%為水下分流河道，其余為分流間灣（或淺湖）。

長9期在王洼子地區(qū)出現(xiàn)淺湖，湖岸較緩。隨著湖岸線的不斷遷移，該期砂體相對(duì)較發(fā)育，成片性好，形成了縱向上疊置的三角洲砂體。長93期自西向東主要發(fā)育3支水下分流河道：第一支在Z10-3井區(qū)及其西南部，砂地比為30%～60%；第二支在Z10-5—Z10-1—洼13井一線，北部砂地比為30%～50%，并和第一支河道在北部的Z10-2—Z10-4井區(qū)匯合，河道寬度較大，在向前流動(dòng)過程中出現(xiàn)分岔，分為3個(gè)次一級(jí)的河道；在研究區(qū)東南部發(fā)育有第三支河道［（圖2（a）、圖2（c）］。長91期自西向東主要發(fā)育3支水下分流河道：第一支在Z10-3—洼17—洼19井一線，砂地比為30%～40%；第二支在Z10-9—洼3—洼10井一線，洼5井以北河道中部砂地比大于50%，到東南部分岔為2支次一級(jí)的河道；在研究區(qū)東南部發(fā)育有第三支河道［（圖2（b）、圖2（c）］。

3.2儲(chǔ)層巖石學(xué)及物性特征

近年的研究表明，鄂爾多斯盆地長9湖泛期也可形成砂巖儲(chǔ)層，儲(chǔ)集砂體主要形成于三角洲水下分流河道微相，且規(guī)模大、分布范圍廣、單層砂體厚［6］。根據(jù)取心井薄片分析，研究區(qū)長9儲(chǔ)層巖性為淺灰色細(xì)粒長石砂巖和巖屑質(zhì)長石砂巖，砂巖中石英、長石和巖屑的平均體積分?jǐn)?shù)分別為18.4%，52.7%和11.1%，巖屑主要為噴發(fā)巖、隱晶巖、片巖、千枚巖、變質(zhì)巖和沉積巖。顆粒粒徑一般為0.08～0.27 mm。碎屑顆粒大都呈次棱角狀，分選好。填隙物平均體積分?jǐn)?shù)為12.34%，以孔隙式膠結(jié)為主，主要填隙物為黏土（X射線衍射顯示黏土礦物主要包括伊利石、綠泥石、伊/蒙混層及高嶺石）、方解石及硅質(zhì)?？紫额愋椭饕獮榱ｉg孔、長石溶孔和濁沸石溶孔，面孔率為3.0%～7.3%。因其儲(chǔ)層沉積條件多變，垂向上砂體常切割疊加，橫向上延伸忽厚忽薄，巖性變化大，油層非均質(zhì)性強(qiáng)。據(jù)研究區(qū)10個(gè)樣品的實(shí)測物性分析數(shù)據(jù)，長9儲(chǔ)層砂巖孔隙度為1.3%～12.3%，平均為6.8%，滲透率為0.067～14.332 mD，平均為0.586 mD，屬于致密砂巖儲(chǔ)層。

圖2　鄂爾多斯盆地王洼子地區(qū)長9沉積微相展布圖Fig.2　Sedimentary microfacies distribution of Chang 9 reservoir in Wangwazi area of Ordos Basin

4　蓋層條件

以李家畔頁巖為主的沉積代表了長9期的湖泛沉積，可作為王洼子地區(qū)的蓋層。在研究區(qū)的成藏組合中，儲(chǔ)層主要發(fā)育于水下分流河道砂體，其周圍的分流間灣泥巖或淺湖泥頁巖就成為了好的側(cè)向遮擋層，使得研究區(qū)油藏不易散失，且往往就近成藏［20］；同時(shí)，研究區(qū)長8地層中砂巖發(fā)育較差，而泥巖層較發(fā)育，也可構(gòu)成長9的蓋層。

5　成藏規(guī)律及油氣運(yùn)聚特征

5.1沉積微相與高滲儲(chǔ)層

有利的沉積相帶是油氣富集成藏的地質(zhì)基礎(chǔ)。研究區(qū)長9砂體分布普遍，累計(jì)厚度為10～20 m，但厚度橫向變化很大，高滲儲(chǔ)層主要受控于水下分流河道的展布，大規(guī)模分布的水下分流河道砂體為油藏的形成提供了有利的儲(chǔ)集條件。目前，工業(yè)油流井主要分布在中部水下分流河道砂體中，反映了水下分流河道沉積時(shí)期水動(dòng)力較強(qiáng)，對(duì)砂體進(jìn)行了較強(qiáng)的沖刷改造，砂巖物性較好。根據(jù)27-61-1井的測試分析，該區(qū)砂巖為顆粒支撐，分選較好，呈次棱角—次圓狀，點(diǎn)—線接觸，孔隙式膠結(jié)，且次生溶孔發(fā)育，下一步可在中部的河道砂體區(qū)加大勘探力度，以爭取更多的油氣井發(fā)現(xiàn)（圖3、圖4）。

圖3　鄂爾多斯盆地王洼子地區(qū)長9頂面構(gòu)造、砂體展布及含油面積疊合圖Fig.3　The top structure，sand body distribution and oil-bearing area of Chang 9 member in Wangwazi area of Ordos Basin

圖4　鄂爾多斯盆地王洼子地區(qū)長9油藏剖面Fig.4　Reservoir profile of Chang 9 member in Wangwazi area of Ordos Basin

5.2物性特征及局部鼻狀構(gòu)造

研究區(qū)長9期水下分流河道砂體廣泛分布。受沉積和成巖作用的影響，儲(chǔ)層物性變化較大，非均質(zhì)性強(qiáng)。總體來看，水下分流河道砂體中部物性較好，含油性較好，砂體邊部物性變差，含油性也變差，甚至不含油而成為干層；在同一砂體內(nèi)，中部泥質(zhì)膠結(jié)物含量相對(duì)較低，物性較好，向周圍巖石顆粒逐漸變細(xì)，泥質(zhì)含量增高，物性變差甚至形成干層?？梢?，儲(chǔ)層巖性和物性對(duì)含油性影響顯著。油層展布形態(tài)與砂巖主體帶分布形態(tài)類似，油層厚度嚴(yán)格受砂巖發(fā)育程度和物性的控制。由于儲(chǔ)層物性總體較差，油水分異也較差，該區(qū)油藏沒有統(tǒng)一的油水界面。此外，長9油層的含油性還受到構(gòu)造高點(diǎn)的影響，在局部鼻狀構(gòu)造含油性較好（參見圖3、圖4）。

5.3成藏組合及油氣運(yùn)聚模式

研究區(qū)主要發(fā)育“上生下儲(chǔ)”和“自生自儲(chǔ)”式2種成藏組合類型（圖5）。

圖5　鄂爾多斯盆地王洼子地區(qū)長9油氣運(yùn)聚模式Fig.5　Model of migration and accumulation of Chang 9 member in Wangwazi area of Ordos Basin

“上生下儲(chǔ)”式組合的烴源巖為上部的長7油頁巖，儲(chǔ)層主要為長9的三角洲砂體，其運(yùn)移的主要?jiǎng)恿殚L7與長9之間的過剩壓力差。王傳遠(yuǎn)等［21］應(yīng)用平衡深度法計(jì)算了該區(qū)延長組的剩余壓力，結(jié)果表明長7與長9油層組之間存在較高的過剩壓力差，長7與長8油層組之間存在較大的流體壓力差，長7與長9以及長8與長9油層組之間存在一定的流體壓力差。這樣在縱向上以長7油層組為界，以剩余壓力作為運(yùn)移動(dòng)力，油氣可以通過裂縫向下運(yùn)移，并與長9烴源巖生成的原油一起進(jìn)入儲(chǔ)層物性相對(duì)較好的長9砂體中聚集成藏。根據(jù)埋藏史、成巖史和儲(chǔ)層包裹體的特征，研究區(qū)長9油層組油氣運(yùn)聚作用主要發(fā)生在早白堊世早中期［22］。

研究區(qū)“自生自儲(chǔ)”式組合的烴源巖為長9暗色泥巖或油頁巖，以長91和長93自身的砂巖為儲(chǔ)集層。油氣在長9有利砂體中直接成藏，并以巖性油藏為主。鄂爾多斯盆地長91烴源巖主要分布在鹽池、廟溝及馬家砭一帶，丹42井鉆探證實(shí)該套烴源巖有機(jī)碳含量高，生油母質(zhì)較好，成熟度適中，是一套優(yōu)質(zhì)烴源巖。在長9主力生烴凹陷四周分布有同期三角洲前緣砂體，與烴源巖呈指狀接觸，有利于俘獲烴類并成藏。在其他地區(qū)該類型成藏組合的勘探也已獲得突破，如旺9、峰2、胡148、元152和丹48等井均獲得了工業(yè)油流［13］，充分說明該類型組合有良好的勘探前景。

6　勘探突破

長9湖侵期沉積的三角洲前緣砂體距離烴源巖生成的原油近，易于成藏。目前，王洼子地區(qū)長9油層組已有生產(chǎn)井28口，主要分布在研究區(qū)中部及南部，含油面積較小，具有初產(chǎn)高、降產(chǎn)快的特點(diǎn)，垂向上分布在長91和長93。初步估算，研究區(qū)長9油層組疊合含油面積為14.77 km2，原油地質(zhì)儲(chǔ)量為433.03萬m3。長91有生產(chǎn)井22口，日產(chǎn)油0～7.01 m3，平均為1.19 m3；長93有生產(chǎn)井24口，日產(chǎn)油0～6.04 m3，平均為1.24 m3?？梢?，研究區(qū)長9油層組具有較大的勘探潛力，下一步可加大其勘探力度。根據(jù)石油富集規(guī)律，長91可在洼4井區(qū)部署鉆井，長93可在洼14—洼11井區(qū)部署鉆井，預(yù)期可取得更大的突破。同時(shí)應(yīng)加大測試分析力度，重點(diǎn)對(duì)比油層和非油層儲(chǔ)層的微觀特征（如巖石學(xué)、成巖礦物、成巖作用、物性、及測井曲線等特征），并進(jìn)一步分析其成藏規(guī)律，以便為王洼子地區(qū)長9油層組的大規(guī)?？碧教峁┲笇?dǎo)。

7　結(jié)論及建議

（1）油氣成藏條件分析表明，王洼子地區(qū)地處凹陷中心，油源充足，長7和長9烴源巖均可提供油源。

（2）王洼子地區(qū)主要發(fā)育三角洲前緣亞相沉積，已有產(chǎn)油井主要分布在水下分流河道砂體中，而且具有較高的產(chǎn)量。高滲儲(chǔ)層是形成高產(chǎn)富集區(qū)的物質(zhì)基礎(chǔ)，優(yōu)質(zhì)砂體與鼻狀構(gòu)造相結(jié)合容易形成高產(chǎn)油氣藏。

（3）王洼子地區(qū)洼4井區(qū)及洼14—洼11井區(qū)成藏條件較好，是下一步的勘探有利區(qū)。

（4）在王洼子地區(qū)延長組下組合應(yīng)重點(diǎn)開展烴源巖、沉積微相、優(yōu)質(zhì)砂體及鼻狀隆起之間匹配關(guān)系的研究，這也是尋找研究區(qū)致密砂巖油藏的關(guān)鍵。致謝：陳魏巍、馬英在前期資料整理及圖件繪制方面做了大量工作，在此表示感謝！

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（本文編輯：于惠宇）

Reservoir forming conditions and exploration breakthrough of tight sandstone of Chang 9 member in Wangwazi area，Wuqi County

PANG Jungang1，WANG Guicheng1，SHI Yong2，LI Sai1，ZHU Penghui1
（1.School of Earth Sciences and Engineering，Xi’an Shiyou University，Xi’an 710065，China；2.Xiasiwan Oil Production Plant，Yanchang Petroleum Company Limited，Yan’an 716000，Shaanxi，China）

New discovery has been achieved in tight sandstone in the exploration of lower assemblage of Chang 9 member of Yanchang Formation in Ordos Basin.But the research of tight reservoir is still in the initial stage，and the lack of awareness seriously restrict the exploration and exploitation of tight reservoir.According to the data of well logging，well drilling and laboratory test，this paper discussed the forming condition，enrichment rule and exploration potential of the tight sandstone reservoir of Chang 9 member in Wangwazi area.The result shows that Chang 9 oil reservoir set has good reservoir forming conditions，several high-production wells have been found in Chang 91and Chang 93strata，and it has great breakthrough of petroleum exploration.The hydrocarbon source rocks，sedimentary microfacies，high quality sand bodies，nose-shaped structure are the key for exploration breakthrough of the tight sandstone reservoir of Chang 9 member.Based on comprehensive analysis，Wa 4，Wa 14 and Wa 11 well fields are favorable areas for further exploration.

Chang9 oil reservoir set；lower assemblage of Yanchang Formation；tight sandstone reservoir；Wangwazi area；Ordos Basin

TE122.3

A

1673-8926（2015）01-0032-07

2014-05-16；

2014-08-29

國家重大科技專項(xiàng)“鄂爾多斯盆地大型低滲透地層油氣藏開發(fā)示范工程”（編號(hào)：2011ZX05044）及陜西省教育廳科研計(jì)劃項(xiàng)目“坳陷湖盆幾種事件性沉積耦合關(guān)系”（編號(hào)：2013JK0844）聯(lián)合資助

龐軍剛（1978-），男，博士，講師，主要從事沉積學(xué)及儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)的教學(xué)和科研工作。地址：（710065）陜西省西安市電子二路東段18號(hào)西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院。E-mail：pangjg2006@126.com。