王變陽(yáng)，安思謹(jǐn)，賀永紅，張 彬，王康樂(lè)，馬 浪，時(shí)曉章，丁 磊

(1.延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司研究院，陜西西安 710065； 2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司對(duì)外合作部，陜西西安 710018； 3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司勘探開發(fā)研究院，陜西西安 710018)

定邊—安塞地區(qū)是鄂爾多斯的原油主產(chǎn)區(qū)。長(zhǎng)期以來(lái)，主產(chǎn)層以延長(zhǎng)組上組合的長(zhǎng)6、長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)2及侏羅系延安組為主。隨著2002年長(zhǎng)慶油田在西峰地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8油層組發(fā)現(xiàn)了多達(dá)4×108t的石油儲(chǔ)量，2007年在安塞南部高橋北地區(qū)發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)10整裝規(guī)模油田后，針對(duì)延長(zhǎng)組中下部的勘探工作不斷深入。最近幾年，在鄂爾多斯盆地中西部的定邊、吳起及志丹地區(qū)，延長(zhǎng)組下組合石油勘探亦取得重大突破，引發(fā)了諸多學(xué)者關(guān)于中生界延長(zhǎng)組石油成藏的深層次思考[1-2]。一些學(xué)者在深化沉積、儲(chǔ)集層特征研究的同時(shí)，對(duì)油源對(duì)比、石油運(yùn)移動(dòng)力等因素也給予了特別關(guān)注[3-7]。筆者基于該區(qū)研究現(xiàn)狀，在充分借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上，試圖通過(guò)對(duì)生、儲(chǔ)、成藏配置與油藏關(guān)系的系統(tǒng)分析，揭示鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組的石油聚集規(guī)律，明確不同層位的成藏特點(diǎn)，為后期的勘探工作提供地質(zhì)依據(jù)。

1 概況

定邊—安塞地區(qū)區(qū)域構(gòu)造上位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡中西部(圖1)，地層平緩，構(gòu)造簡(jiǎn)單，為一西傾單斜，地層傾角僅1°左右；沉積主要為三角洲—湖泊沉積環(huán)境，三角洲沉積砂體發(fā)育；延長(zhǎng)組巖石類型主要為長(zhǎng)石砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖[8]。定邊—安塞地區(qū)延長(zhǎng)組是盆地內(nèi)重要的含油層系，具有橫向上分布面積廣、縱向上發(fā)育多套含油組合的特點(diǎn)；勘探實(shí)踐證明，已發(fā)現(xiàn)的油藏有侏羅系的直羅組、延安組、富縣組和三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)1—長(zhǎng)10油層組，共13個(gè)油層組，已探明儲(chǔ)量14×108t。其中，長(zhǎng)6、長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)2為主力含油層系，長(zhǎng)7、長(zhǎng)8、長(zhǎng)9、長(zhǎng)10為新發(fā)現(xiàn)的重點(diǎn)接替含油層系，長(zhǎng)1及長(zhǎng)3油層分布較零散。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置Fig.1 Structural location of the study area

2 烴源巖與油藏的分布

一般認(rèn)為，鄂爾多斯盆地中生界烴源巖主要分布在三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)4+5—長(zhǎng)9油層組，主要為半深湖—深湖相沉積，其中長(zhǎng)7為主力烴源巖，長(zhǎng)9為區(qū)帶性烴源巖(局限在志丹南部地區(qū))。其中，長(zhǎng)7沉積期處于延長(zhǎng)組最大湖泛期，沉積了一套以黑色泥頁(yè)巖(含油頁(yè)巖)為主的優(yōu)質(zhì)油源巖，該套烴源巖具有厚度大、面積廣、有機(jī)質(zhì)豐度高、干酪根類型為Ⅰ型或Ⅱ1型、生烴潛量大等特點(diǎn)，為鄂爾多斯盆地中生界主力烴源巖[9-10]。平面上，烴源巖厚度普遍分布在10～50 m之間，在定邊—安塞西南部最厚，厚度多在40～85 m之間，整體上由西南部向東北部變薄。長(zhǎng)7時(shí)期，盆地的沉積中心位于定邊姬塬—志丹—富縣一帶，定邊—安塞西南部及南部地區(qū)，因距離沉積中心更近而沉積了厚度更大的油頁(yè)巖(圖2)。縱向上，區(qū)內(nèi)發(fā)育三套油頁(yè)巖，其中中下部一套最為穩(wěn)定且厚度較大；中部較厚，但穩(wěn)定性較差；頂部厚度最薄，穩(wěn)定性最差。西南部及南部油頁(yè)巖電性呈典型的高自然伽馬、自然電位正異常、高聲波時(shí)差、高電阻特征，向東北部黑頁(yè)巖或油頁(yè)巖相變?yōu)樯百|(zhì)頁(yè)巖、泥質(zhì)粉砂巖，高電阻層消失(圖3)。

長(zhǎng)9油層組沉積時(shí)正處于湖盆擴(kuò)展期，沉積了鄂爾多斯盆地另一套重要的油源巖，其殘余有機(jī)質(zhì)碳含量為1.19%～8.64%，殘余氯仿瀝青“A”含量為0.472 4%～1.299 7%，熱解生烴潛量為4.12～27.03 mg/g[11-12]，長(zhǎng)9烴源巖在定邊—安塞地區(qū)分布較為局限，主要分布在志丹東南、安塞南及吳起—靖邊地區(qū)，西部的定邊地區(qū)僅有零星分布。長(zhǎng)9烴源巖厚度主要分布在5～15 m之間，其中在志丹東南部及安塞南部最厚，厚值區(qū)可達(dá)20 m以上；此時(shí)的湖盆中心位于志丹—富縣一線，定邊—安塞地區(qū)的東南部由于距離湖盆較近而相對(duì)定邊—安塞的西部地區(qū)能得到更為豐富的有機(jī)質(zhì)(圖4)?？v向上，長(zhǎng)9油層組上部沉積有一套高自然伽馬值、高聲波時(shí)差及自然電位正異常的頁(yè)巖、泥巖，該套泥、頁(yè)巖從南部沉積中心向東北方向因凝灰質(zhì)含量增加，電阻率由高電阻率變?yōu)橹小碗娮杪?，其余電性特征不變，厚度?米到20余米不等，基本上是從南到北逐漸減小(圖5)。

圖2 定邊—安塞地區(qū)長(zhǎng)7烴源巖與延長(zhǎng)組油藏分布Fig.2 Distributions of Chang-7 oil source rocks and oilfields of Yanchang formation in Dingbian-Ansai area

圖3 正399-定資31井長(zhǎng)7烴源巖對(duì)比剖面Fig.3 Section of Chang-7 oil source rocks from well Zheng-399 to well Dingzi-31

根據(jù)烴源巖與含油面積疊合圖可以看出，已發(fā)現(xiàn)的油藏大多數(shù)分布在烴源巖分布范圍內(nèi)或周邊，其次在烴源巖發(fā)育厚值區(qū)油源充足，縱向上具有含油層位多而雜，且多油層疊合的特點(diǎn)，如志丹旦八地區(qū)自長(zhǎng)10到長(zhǎng)2以及侏羅系都有油藏發(fā)育；且靠近生油凹陷區(qū)，即使儲(chǔ)層條件差也可以成藏，最典型的是定邊、吳起、志丹地區(qū)，在滲透率0.5 mD以下的儲(chǔ)層中已發(fā)現(xiàn)多個(gè)致密油藏[13-15]。距離生油凹陷較遠(yuǎn)的地區(qū)，如靖邊及安塞的北部地區(qū)含油層系相對(duì)單一，主要分布在長(zhǎng)2、長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6油層組，即使有其他含油層系存在，在平面上的疊合度亦很小，具有補(bǔ)償成藏特征?？梢姛N源巖的分布對(duì)油藏的分布范圍有著重要的控制作用。

3 沉積微相與油藏的分布

定邊—安塞地區(qū)延長(zhǎng)組為三角洲—湖泊沉積體系，區(qū)內(nèi)發(fā)育有安塞、靖邊、定邊—安邊、鹽池四大三角洲—湖泊沉積體系[16-18]。湖泊沉積主要發(fā)育在南部的吳堡—永寧—高橋一帶，面積相對(duì)較??；在研究區(qū)中部的定邊—吳倉(cāng)堡—順寧—譚家營(yíng)地區(qū)三角洲前緣廣泛分布；在研究區(qū)北部的安邊—郝灘—席麻灣—高家溝一帶發(fā)育三角洲平原沉積。廣泛發(fā)育的三角洲平原和前緣為區(qū)內(nèi)提供了豐富的砂巖儲(chǔ)層，其中水下分流河道、分流河道、河口壩等砂巖體是延長(zhǎng)組三角洲的主要儲(chǔ)集體類型。而半深湖、深湖區(qū)的塊狀濁積砂巖為湖相沉積的主要儲(chǔ)集體類型。

圖4 定邊—安塞地區(qū)長(zhǎng)9烴源巖與延長(zhǎng)組油藏分布Fig.4 Distributions of Chang-9 oil source rocks and oilfields of Yanchang formation in Dingbian-Ansai area

圖5 杏6009-郝990井長(zhǎng)9頂部烴源巖對(duì)比剖面圖Fig.5 Section of Chang-9 oil source rocks from well Xing-6009 to well Hao-990

沉積作用是決定儲(chǔ)層物性的物質(zhì)基礎(chǔ)，不僅宏觀上控制了砂體的類型、形態(tài)、厚度、規(guī)模及空間分布，影響儲(chǔ)層的平面非均質(zhì)性、層間非均質(zhì)性以及層內(nèi)非均質(zhì)性，而且決定了巖石成分中填隙物的含量、粒度的粗細(xì)、結(jié)構(gòu)成熟度等特性，進(jìn)而影響到儲(chǔ)層的微觀性能。對(duì)于三角洲沉積相來(lái)說(shuō)，水下分流河道和河口壩是其有利的沉積相帶，此沉積環(huán)境在相對(duì)較強(qiáng)的水動(dòng)力環(huán)境下形成，其黏土雜基含量低，塑性碎屑如云母類、基性火山巖巖屑等不穩(wěn)定顆粒容易分解，沉積物具有較高的成分成熟度，且磨圓度高、分選好，結(jié)構(gòu)成熟度亦相對(duì)較高。在進(jìn)入埋藏成巖階段之前，該類沉積相所形成的儲(chǔ)層便具有相對(duì)較高的初始孔隙度和滲透率。三角洲前緣水下分流河道和河口壩微相是三角洲砂體發(fā)育區(qū)，特別是三角洲前緣水下分流河道砂體不僅粒度相對(duì)較粗，而且受到河流和湖浪的改造作用，顆粒分選較好，因此孔隙比較發(fā)育，滲透性較好，形成了良好的儲(chǔ)層物性。通過(guò)大量試油數(shù)據(jù)及巖心觀察，油氣顯示多位于砂體厚度較大的三角洲前緣水下分流河道微相，其平均孔隙度約為11.21%，平均滲透率為2.21 mD，明顯優(yōu)于其他沉積相砂體(表1)。在正500井長(zhǎng)9油層組上部取心井段的巖心觀察發(fā)現(xiàn)，水下分流河道砂體巖性以灰白色含泥礫中砂巖或中—細(xì)砂巖為主，而水下分流河道間以深灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖或泥質(zhì)粉砂巖為主，水下分流河道砂在該層段普遍具有含油顯示，而水下分流河道間粉砂巖油氣顯示較差。如圖6所示，定邊—安塞地區(qū)長(zhǎng)91主要發(fā)育三角洲前緣分流間灣和水下分流河道沉積微相，儲(chǔ)層主要以三角洲前緣水下分流河道沉積為主，依次發(fā)育多條由北北東向南南西流經(jīng)本區(qū)的水下分流河道。水下分流河道兩側(cè)為分流間灣沉積，以泥巖及粉砂質(zhì)泥巖為主。從目前發(fā)現(xiàn)的石油分布情況來(lái)看，水下分流河道砂體是最優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)集相，油藏多分布在該類沉積相帶內(nèi)(圖6)。

表1 定邊—安塞地區(qū)不同沉積相孔滲性能對(duì)比Table 1 Porosity and permeability of different sedimentary facies in Dingbian-Ansai area

圖6 定邊—安塞地區(qū)長(zhǎng)91沉積相與油藏分布Fig.6 Sedimentary facies and oilfields of Chang-91 oil bearing formations in Dingbian-Ansai area

4 成藏配置與油藏的分布

定邊—安塞地區(qū)延長(zhǎng)組沉積了多套砂—泥巖互層的有利儲(chǔ)蓋組合，具有較有利的成藏配置，發(fā)育有下生上儲(chǔ)、自生自儲(chǔ)、上生下儲(chǔ)3類成藏組合。

(1)長(zhǎng)6、長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)2油藏為下生上儲(chǔ)成藏配置。長(zhǎng)6為湖泊三角洲主要建設(shè)期，湖盆面貌發(fā)生了顯著的變化，與長(zhǎng)7相比湖區(qū)面積大大減少，三角洲沉積體系極為發(fā)育，三角洲前緣水下分流河道和河口壩砂體在縱向上多期疊置、橫向上復(fù)合連片，形成了厚度大、分布廣的大型復(fù)合儲(chǔ)集體，提供了豐富的砂巖儲(chǔ)層。而且長(zhǎng)6砂體在縱向和橫向上均緊鄰長(zhǎng)7優(yōu)質(zhì)烴源巖，具有“近水樓臺(tái)先得月”的優(yōu)勢(shì)，為長(zhǎng)6的大面積成藏奠定了基礎(chǔ)。生烴增壓及地層欠壓實(shí)形成的異常高壓為石油運(yùn)移提供了主要?jiǎng)恿?，使長(zhǎng)7源油向上運(yùn)移，在長(zhǎng)6儲(chǔ)集砂體中形成大規(guī)模含油富集區(qū)。

長(zhǎng)4+5為短暫的湖侵，以細(xì)粒泥質(zhì)沉積為主，是一套良好的區(qū)域性蓋層，對(duì)長(zhǎng)6的油藏起到了良好的封蓋作用。目前長(zhǎng)6已探明儲(chǔ)量占到了該區(qū)總探明儲(chǔ)量的55.2%。

長(zhǎng)2油藏雖屬于下生上儲(chǔ)成藏組合，但長(zhǎng)2距離長(zhǎng)7烴源巖較遠(yuǎn)，中間有長(zhǎng)6、長(zhǎng)4+5和長(zhǎng)3厚300 m左右的沉積阻隔，特別是長(zhǎng)4+5的細(xì)粒泥質(zhì)沉積對(duì)長(zhǎng)7源油向上運(yùn)移起到了一定的阻隔，因此良好的運(yùn)移通道是長(zhǎng)2油藏形成的必備條件。陜北斜坡三疊系延長(zhǎng)組成藏模式及運(yùn)移通道條件研究結(jié)果表明[19-22]，由于陜北斜坡斷裂不發(fā)育，石油垂向運(yùn)移的通道主要為砂體疊置點(diǎn)或區(qū)域性蓋層的尖滅點(diǎn)以及微裂縫系統(tǒng)；定邊—安塞地區(qū)的巖心觀察、鏡下薄片觀察、物性分析結(jié)果均表明，長(zhǎng)2地層中有大量的裂縫存在，裂縫中可見原油和瀝青，說(shuō)明有石油運(yùn)移通過(guò)；砂體疊置點(diǎn)、區(qū)域性蓋層尖滅點(diǎn)和微裂縫對(duì)長(zhǎng)2油藏的形成和分布起了關(guān)鍵作用，為長(zhǎng)7源油向長(zhǎng)2運(yùn)移提供了通道；目前長(zhǎng)2已探明儲(chǔ)量占到了該區(qū)總探明量的19.5%。

(2)長(zhǎng)7和長(zhǎng)9油藏為自生自儲(chǔ)成藏組合，主要發(fā)育在定邊—安塞的志丹地區(qū)。志丹地區(qū)位于延長(zhǎng)組湖盆中心，沉積有多套半深湖—深湖相沉積的烴源巖，在該區(qū)長(zhǎng)7、長(zhǎng)9烴源巖均比較發(fā)育，具有厚度大、范圍廣、有機(jī)質(zhì)豐度高等特點(diǎn)；儲(chǔ)層為濁積巖，該類砂體發(fā)育于油源發(fā)育區(qū)，源油供應(yīng)相對(duì)充足，且濁積體與湖相泥、頁(yè)巖相伴生，橫向變化較快，經(jīng)常側(cè)向尖滅為泥、頁(yè)巖，易于形成巖性上傾尖滅的巖性圈閉。另外，垮塌形成的砂巖上下均為泥、頁(yè)巖，具有離油源近、供烴效率高、沖注程度高的特點(diǎn)，易于形成自生自儲(chǔ)的透鏡體巖性圈閉。目前自生自儲(chǔ)成藏組合已探明儲(chǔ)量占到了該區(qū)總探明儲(chǔ)量的4.7%。

(3)長(zhǎng)8油藏既屬于下生上儲(chǔ)，又屬于上生下儲(chǔ)，已探明儲(chǔ)量占到了該區(qū)總探明儲(chǔ)量的6.9%。

(4)長(zhǎng)10油藏屬于上生下儲(chǔ)型油藏組合。目前已發(fā)現(xiàn)的安塞高橋和志丹義正區(qū)長(zhǎng)10油藏均在長(zhǎng)9烴源巖比較發(fā)育的地區(qū)，前人經(jīng)過(guò)油源對(duì)比分析，認(rèn)為長(zhǎng)10油藏主要為長(zhǎng)9烴源巖供烴[23]。

5 推廣應(yīng)用

鄂爾多斯盆地吳起曾岔地區(qū)自2003年勘探以來(lái)，一直以長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6油層為主力勘探層位，2014年通過(guò)對(duì)該區(qū)進(jìn)行精細(xì)評(píng)價(jià)，認(rèn)為該區(qū)處于鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7、長(zhǎng)9生烴中心及附近；延長(zhǎng)組儲(chǔ)層發(fā)育條件良好，以三角洲前緣水下分流河道、河口壩砂巖為主，儲(chǔ)層條件優(yōu)越；從成藏配置來(lái)說(shuō)，該區(qū)長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6、長(zhǎng)8、長(zhǎng)9在縱向上緊鄰或距離烴源巖較近，具有“近水樓臺(tái)先得月”的優(yōu)勢(shì)，處于成藏的有利位置。認(rèn)為后期勘探在主探長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6的同時(shí)可兼探延長(zhǎng)組下組合，當(dāng)年在該區(qū)完鉆探井35口，試油獲工業(yè)油流24口，其中下組合獲工業(yè)油流7口，新增含油面積36.76 km2，不僅擴(kuò)大了老油層長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6油層的含油范圍，下組合勘探也取得了重大突破，淺層、深層勘探取得雙進(jìn)展；2015年持續(xù)勘探，完鉆探井9口，獲得工業(yè)油流8口，擴(kuò)大含油面積9.1 km2；2016年，在曾岔區(qū)提交探明儲(chǔ)量面積129.05 km2，新增探明儲(chǔ)量5 579.67×104t?！敖徤桶枷?、優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集相帶及有利的成藏配置”是延長(zhǎng)組石油成藏的關(guān)鍵。

6 結(jié)論

(1)定邊—安塞地區(qū)烴源巖主要為長(zhǎng)7張家灘頁(yè)巖，其次為長(zhǎng)9李家畔頁(yè)巖，油藏主要發(fā)育在長(zhǎng)6、長(zhǎng)2、長(zhǎng)4+5及長(zhǎng)8油層組。油藏分布范圍主要受控于烴源巖，在生烴中心附近，延長(zhǎng)組油藏具有縱向上含油層系多，且疊合分布的特點(diǎn)；距離生烴中心較遠(yuǎn)的區(qū)域，縱向上含油層系相對(duì)單一，且疊合區(qū)相對(duì)較少。

(2)研究區(qū)三角洲體系以三角洲前緣亞相的水下分流河道、河口壩微相砂體為主要儲(chǔ)集體，南部湖泊體系中以半深湖、深湖區(qū)的塊狀濁積砂巖為主要儲(chǔ)集體。從石油分布的情況來(lái)看，水下分流河道砂體是最優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)集相，絕大部分的油藏分布在該類沉積相帶內(nèi)。

(3)定邊—安塞地區(qū)延長(zhǎng)組經(jīng)歷了多次湖盆震蕩，致使湖平面發(fā)生周期性升降，在此沉積背景下，隨著湖盆的振蕩運(yùn)動(dòng)，湖平面產(chǎn)生周期性湖進(jìn)、湖退，發(fā)育了多套砂-泥巖互層的有利儲(chǔ)蓋組合，鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組油藏有下生上儲(chǔ)、自生自儲(chǔ)、上生下儲(chǔ)型巖性油藏，以下生上儲(chǔ)油藏為主。