董 楊，趙世翔

(延安大學石油工程與環(huán)境工程學院，陜西延安716000)

近年來，鄂爾多斯盆地延長組石油勘探開發(fā)取得了一系列重要進展，但其儲層具有連續(xù)性差、含油砂體變化快、非均質(zhì)性強、低孔低滲低壓和低豐度的特點[1-7]，嚴重制約了油氣勘探開發(fā)進程。統(tǒng)計近年已試油井發(fā)現(xiàn)，黃陵探區(qū)延長組試油成功率為35%，低產(chǎn)井層數(shù)(最高日產(chǎn)油低于1 t)占試油總層數(shù)的31%，高產(chǎn)井極少，其中下組合按層數(shù)試油成功率為15%。目前黃陵探區(qū)油氣勘探仍處于初級階段，大量學者多從烴源巖、沉積相和儲層物性等方面進行了研究[8-14]，對于黃陵探區(qū)延長組油氣成藏過程、時間和主控因素的研究相對較少。再者，鄂爾多斯盆地黃陵探區(qū)延長組除主要含油層位長6油層組外，其它油層組含油飽和度低，基本不產(chǎn)油，其原因仍不明確。因此，本文通過對黃陵探區(qū)延長組烴源巖、儲層、蓋層等分析，研究延長組油氣成藏過程和時間，探討成藏主控因素，從油氣成藏角度分析研究區(qū)長6油層組產(chǎn)油的主要原因，以期為延長探區(qū)油氣勘探提供借鑒。

1 地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地位于華北克拉通西部，由伊陜斜坡、伊蒙隆起、渭北隆起、晉西撓褶帶、西緣褶皺帶和天環(huán)凹陷6個次級構(gòu)造單元組成。黃陵地區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡南部。古生代，鄂爾多斯盆地為華北克拉通的組成部分[15,16]。晚古生代開始，海水逐漸從盆地東、西兩側(cè)退出，沉積環(huán)境由碳酸鹽巖臺地逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)陸湖泊—三角洲沉積。中生代，鄂爾多斯盆地進入內(nèi)陸湖泊—三角洲沉積[15，17]。延長組自下而上由長10—長1油層組組成。主要由三角洲前緣水下分流河道、河口砂壩以及半深湖—深湖相重力流砂體組成。其中長6油層組重力流砂體是目前研究區(qū)的主要儲集層[14]。

2 油藏地質(zhì)條件

2.1 烴源巖

有機質(zhì)豐度是衡量烴源巖生烴潛力的物質(zhì)基礎(chǔ)，常用的烴源巖有機質(zhì)豐度指標主要為有機碳含量(TOC)、氯仿瀝青“A”和熱解產(chǎn)油潛量(S1+S2)。鄂爾多斯盆地延長組長4+5、長6和長7為潛在的烴源巖。

研究區(qū)長4+5油層組樣品的有機碳含量分布在0.42%～1.21%，平均為0.87%；生烴潛量范圍為0.3～1.77 mg/g，平均為1.29 mg/g；氯仿瀝青“A”含量范圍為0.0423%～0.2557%，平均為0.1162%。長6油層組樣品的有機碳含量分布在0.25%～0.73%，平均為0.574%；生烴潛量范圍為0.46～1.18 mg/g，平均0.918 mg/g；氯仿瀝青“A”含量范圍為0.098%～0.225%，平均為0.1543%。長7油層組樣品的有機碳含量分布在0.46%～1.74%，平均為1.02%；生烴潛量范圍為0.25～1.53 mg/g，平均0.843 mg/g；氯仿瀝青“A”含量范圍為0.082%～0.1719%，平均為0.1288%。綜上所述，研究區(qū)各層系烴源巖中，長7段烴源巖有機碳含量高，生烴潛量和氯仿瀝青“A”含量都較高，為好烴源巖，也是研究區(qū)的主要烴源巖。而長4+5和長6有機碳含量較低，貢獻較少。

2.2 儲層特征

研究區(qū)含油層主要為長6油層組，長2、長3和長4+5、長7、長8油層組在本區(qū)含油范圍小，與長6多有重疊。因此，本次研究儲層特征分析主要針對長6，兼顧其它油層組。

2.2.1 儲層巖石學

黃陵探區(qū)延長組長4+5油層組、長6油層組、長7油層組和長8油層組砂巖類型以長石砂巖和巖屑長石砂巖為主，長石巖屑砂巖和巖屑砂巖次之，沒有石英砂巖。長6油層組主要為長石砂巖和巖屑長石砂巖(見圖1)，其中石英占碎屑總量的15.22%～51.85%，平均為28.11%；長石占碎屑總量的24.01%～73.91%，平均為55.46%；巖屑占碎屑總量的7.03%～37.50%，平均為16.43%，其中以變質(zhì)巖巖屑為主，巖漿巖巖屑次之，沉積巖巖屑較少。

圖1 黃陵探區(qū)延長組砂巖巖性分類圖

2.2.2 儲集空間類型

孔隙是巖石顆粒包圍著的較大空間，是流體在巖石中儲集的基本空間。通?？紫犊煞譃樵紫逗痛紊紫?，原生孔隙主要為砂巖中的粒間孔隙，是由碎屑骨架支撐并保存下來的孔隙。次生孔隙是在成巖作用過程中經(jīng)過溶蝕作用而形成的孔隙。通過對黃陵探區(qū)延長組砂巖薄片、鑄體薄片觀察與統(tǒng)計以及掃描電鏡等綜合分析，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)延長組儲層砂巖發(fā)育原生粒間孔、溶蝕孔、晶間孔和微裂隙等(見圖2)。

A.上177井，1471.03 m，長6，粒間孔隙；B.槐21井，1283.65 m，長6，粒間孔隙；C.上1208井，1425.59 m，長6，長石沿解理溶蝕；D.上1208井,1449.54 m，長6，巖屑溶孔；E.上141井，1397 m，長8，高嶺石晶間孔；F.槐23井，1343.40 m，長6，微裂隙

2.2.3 儲層物性

儲層物性特征研究是儲層研究的重要內(nèi)容，通常用孔隙度和滲透率等參數(shù)來表征儲層物性。本次研究采用延長組砂巖巖心實測的物性數(shù)據(jù)來分析孔隙度和滲透率的變化規(guī)律。

對黃陵探區(qū)物性資料整理分析發(fā)現(xiàn)延長組不同油層組物性特征不同。長2儲層孔隙度平均為13.90%，滲透率平均為0.504×10-3μm2；長4+5儲層平均孔隙度為8.23%，平均滲透率為0.48×10-3μm2；長6儲層平均孔隙度為8.0%，平均滲透率為0.281×10-3μm2；長7儲層平均孔隙度為7.6%，平均滲透率為0.26×10-3μm2；長8儲層平均孔隙度為7.3%，平均滲透率為0.27×10-3μm2；長9儲層平均孔隙度為8.05%，平均滲透率為0.23×10-3μm2；所有儲層平均孔隙度為8.4%，平均滲透率為0.62×10-3μm2。隨著孔隙度增加，滲透率增加(見圖3)，黃陵探區(qū)儲層屬于低孔低滲儲層。

圖3 黃陵探區(qū)各層孔滲關(guān)系分布圖

2.3 蓋層特征

蓋層一般位于儲集層之上，是可以有效阻止油氣大規(guī)模運移的低滲透巖層，常見的蓋層一般為泥巖、蒸發(fā)巖等低滲透巖層。蓋層是否發(fā)育對常規(guī)油氣成藏作用明顯。鄂爾多斯盆地黃陵體探區(qū)主要發(fā)育長1和長4+5兩套區(qū)域性蓋層。而在每個油層組內(nèi)部，常見泥巖、粉砂巖夾層可以作為良好的蓋層，對阻止油氣運移起到一定作用。

烴源巖、儲集層和蓋層的良好匹配關(guān)系是油氣成藏重要條件。研究顯示鄂爾多斯盆地黃陵探區(qū)延長組油氣主要來自于長7油層組下部的半深湖—深湖相富有機質(zhì)頁巖。研究區(qū)主要發(fā)育長8(儲集層)—長7(蓋層)、長6(儲集層)—長4+5(蓋層)及長2(儲集層)—長1(蓋層)3套主要的儲蓋組合。其中長6—長4+5為研究區(qū)最主要的儲蓋組合。以長6半深湖—深湖相重力流體砂體作為儲集層，長4+5泛濫平原相、沼澤相泥巖作為蓋層。該組合是本區(qū)內(nèi)最好的一套儲蓋組合，蓋層厚度大且分布穩(wěn)定，這可能是研究區(qū)長6油層組含油的主要因素之一。

3 油氣成藏過程分析

油氣成藏是指沉積盆地內(nèi)烴源巖生成的油氣經(jīng)過排烴、運移最終在圈閉中聚集成藏的地質(zhì)過程。由此可見，油氣成藏是各成藏要素在一定地質(zhì)作用下完成的，成藏要素和地質(zhì)作用在油氣成藏中缺一不可。油氣成藏形成的必要條件既包括烴源巖、儲層、蓋層和圈閉等成藏要素的有效性，而且要求各個成藏要素具備油氣成藏的動力學條件。因此，油氣成藏研究中除了對研究區(qū)內(nèi)烴源巖、儲層進行精細評價外，還需要對油氣成藏過程信息進行研究，明確油氣成藏動力學過程，全面評價和認識區(qū)域油氣成藏特征和富集規(guī)律，為油氣勘探評價提供參考。本研究將結(jié)合黃陵探區(qū)油氣成藏地質(zhì)條件，對油氣成藏至關(guān)重要的油氣運移動力、運移方向和成藏時間進行探討，更進一步地認識黃陵探區(qū)油氣成藏特征。

3.1 油氣運移動力

通過前述研究，我們知道本區(qū)主要的油源是來自下部的長7烴源巖，油氣運移的方向是向上，浮力可能是油氣運移的動力。除此之外，前人研究發(fā)現(xiàn)，鄂爾多斯延長組下部地層由于其本身的致密性以及生烴增壓等原因，普遍發(fā)育異常高壓，異常高壓也可能是油氣進行二次運移非常重要的動力。因此，本研究將對浮力和異常高壓作為運移動力的可能性進行評估和判識，明確黃陵探區(qū)油氣運移動力。

3.1.1 浮力

在油氣運移中，油(氣)柱高度越大，則浮力越大。而只有浮力大于毛細管力阻力時，油氣才能發(fā)生運移。依據(jù)前人研究方法，利用研究區(qū)延長組的相關(guān)參數(shù)進行計算，結(jié)果見表1。根據(jù)計算結(jié)果，長2儲層若在純浮力作用下運移，所需的油柱高度遠大于研究區(qū)單砂層的厚度，克服毛細管壓力所需的連續(xù)油相的長度為10091.32 m，而含油面積的最大展布范圍直徑為5500 m，小于所需的連續(xù)油相的長度。同樣，長6儲層油氣運移時，浮力所需的油柱高度也遠大于單砂層的厚度。由此可見，浮力不是研究區(qū)延長組油氣運移的主要動力。

表1 不同層位毛細管壓力及克服毛細管壓力所需油柱的高度、長度計算統(tǒng)計表

3.1.2 異常高壓

聲波在泥巖中的傳播速度與泥巖孔隙度在一定深度范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，因此可以通過聲波時差來研究泥巖的壓實規(guī)律，進而恢復地層壓力。通過對研究區(qū)槐61井聲波時差的研究，分析了孔隙剩余壓力、地層壓力和壓力系數(shù)，具體見圖4。由圖可知，延長組普遍發(fā)育異常高壓，壓力系數(shù)大于1.5，且自長1至長8依次增大。因此，黃陵探區(qū)延長組油氣運移動力應該是異常高壓。綜上所述，黃陵探區(qū)延長組油氣運移動力是異常高壓，而不是浮力。

圖4 黃陵探區(qū)槐61井聲波時差與流體壓力關(guān)系圖

3.2 油氣運移通道與方向

3.2.1 油氣運移通道

黃陵探區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡南部，構(gòu)造穩(wěn)定，未見大型斷裂發(fā)育，因此滲透性砂體是油氣運移的主要通道。研究區(qū)儲層以三角洲砂體為主，呈現(xiàn)出大規(guī)模、疊覆狀產(chǎn)出，不同層位的砂體在橫向和縱向上均有連通，為延長組油氣大范圍運移提供可能。在異常壓力的作用下，以長7為主的烴源巖生成的油氣通過滲透性砂體向目標圈閉運移聚集。

3.2.2 油氣運移方向

根據(jù)前人研究，研究區(qū)延長組的油氣主要來自下部的長7油層組烴源巖，長6油層組暗色泥巖也有一定的油氣貢獻。因此，油氣垂向運移的方向是從長7油層組向上部地層運移。而油氣的側(cè)向運移主要與優(yōu)質(zhì)砂體的展布密切相關(guān)。油氣主要沿著優(yōu)質(zhì)砂體的上傾方向，像爬樓梯似的向上、側(cè)向運移。本區(qū)優(yōu)質(zhì)砂體主要是三角洲前緣水下分流河道砂體，砂體沉積時的上傾方向即為沉積的物源方向，而本區(qū)延長組沉積后，并沒有發(fā)生大的構(gòu)造翻轉(zhuǎn)。因此，研究區(qū)主要的物源方向—工區(qū)的東北角，為油氣側(cè)向運移的主要方向，而此區(qū)域也正好是工區(qū)內(nèi)油氣最為富集的地區(qū)，特別是長6的油氣，主要集中在此區(qū)域內(nèi)。

3.3 油氣成藏時間

油氣成藏時間的確定方法很多，本研究結(jié)合實際情況，利用烴源巖熱演化歷史和排烴門限確定黃陵探區(qū)油氣成藏時間。研究區(qū)烴源巖鏡質(zhì)體反射率(Ro)主體為0.7%～1.0%，代表了烴源巖最大生烴期的熱演化程度，而排烴門限深度(溫度)和Ro基本一致。因此，利用烴源巖最大生烴期的Ro在研究區(qū)埋藏史圖上進行投影(見圖5)，可以得到黃陵探區(qū)油氣成藏時間為80～110 Ma，處在晚白堊世，這與鄂爾多斯盆地其它地區(qū)延長組油氣成藏時間基本一致。

圖5 黃陵探區(qū)延長組埋藏史圖和油氣成藏時間

4 油氣成藏主控因素與模式

油氣成藏主控因素是指控制研究區(qū)能否形成油氣聚集的主要地質(zhì)因素，而油氣成藏模式是對油氣成藏規(guī)律的模型化總結(jié)，可以用來指導油氣勘探部署。通過對黃陵探區(qū)延長組油氣成藏地質(zhì)條件和油氣成藏過程分析，可以對研究區(qū)油氣成藏主控因素與模式進行歸納和總結(jié)。

4.1 油氣成藏主控因素

通過黃陵探區(qū)油氣成藏條件的系統(tǒng)研究，研究區(qū)延長組油氣成藏主控因素主要為烴源巖分布、優(yōu)質(zhì)儲層和生儲蓋配置這3個因素。

4.1.1 烴源巖分布

烴源巖是生成油氣的物質(zhì)基礎(chǔ)，控制著沉積盆地內(nèi)油氣的分布狀況，是油氣成藏主控因素之一。前人研究認為，鄂爾多斯盆地延長組長7段深湖相的富有機質(zhì)泥巖為盆地內(nèi)最重要的烴源巖。在黃陵探區(qū)延長組發(fā)育多套儲層砂體，長6、長4+5、長3、長2均發(fā)育優(yōu)質(zhì)出層。但是從研究區(qū)勘探實踐來看，大多數(shù)鉆井揭示的含油氣層位主要為與長7烴源巖鄰近的長6油層組，而長4+5、長3、長2多見干層、水層或油水同層。由此可見，烴源巖的發(fā)育控制了研究區(qū)的油氣分布，與烴源巖距離越近的儲層，油氣運移、聚集越容易，更有利于油氣成藏。

4.1.2 優(yōu)質(zhì)儲層

延長組儲層主要發(fā)育受三角洲前積砂體控制，呈現(xiàn)非連續(xù)、非均質(zhì)的儲層展布特征。因此，砂巖厚度大，展布廣，儲層孔隙度大、滲透性好的儲層，有利于油氣大規(guī)模聚集、成藏。本區(qū)延長組沉積時期，物源充足、地形坡度小，使陸源碎屑物質(zhì)很容易進入湖盆，并內(nèi)部大規(guī)模遠距離推進，形成廣泛發(fā)育的儲層砂體。這些向湖盆內(nèi)部延伸的儲層砂體與深湖相的長7烴源巖廣泛接觸，成為油氣運移聚集的優(yōu)質(zhì)儲層。因此，三角洲前緣分流河道和水下分流河道、前緣席狀砂體等優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育區(qū)，是油氣聚集的有利場所。

4.1.3 生儲蓋配置

黃陵探區(qū)延長組地層構(gòu)造環(huán)境穩(wěn)定，幾乎沒有斷層；而且由于地層產(chǎn)狀平緩，傾角平均不到1°。因此，研究區(qū)延長組缺少油氣大規(guī)模、遠距離運聚的勢能條件，油氣應以短距離運移和就近聚集為主。前文研究表明，黃陵探區(qū)油氣運移動力是異常高壓，油氣運移通道是滲透性砂體，優(yōu)質(zhì)烴源巖與儲層、蓋層的配置條件就顯得尤為重要。三角洲前緣砂體與深湖、湖相泥巖交互沉積，形成烴源層與儲層的近距離交互接觸的區(qū)域，成為油氣成藏的有利區(qū)。而與優(yōu)質(zhì)烴源巖距離遠、接觸差的儲層砂體，不利于油氣成藏。

4.2 成藏模式

在油氣成藏條件和主控因素研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)油氣運移距離和模式，主要把本區(qū)成藏模式劃分為就近聚集成藏模式和穿層運移成藏模式。

4.2.1 就近聚集成藏模式

就近聚集成藏模式是指側(cè)向和垂向運移距離均較短，儲集層與生油巖直接接觸，油氣自烴源巖初次運移進入儲集層后，直接就近聚集成藏，本區(qū)長6油層組油藏即屬此種類型(見圖6)。長6油層組與下部長7烴源巖直接接觸，油氣自長7向上直接進入長6儲集層中，而長6油層組因其砂體孔隙度和滲透率均較低，油氣在其中無法進行較長距離的運移，在其中遇到合適的圈閉就近聚集成藏。該成藏模式中，油氣運移距離短，運移效率高，因此長6油層組為本區(qū)油氣最富集的層位。

4.2.2 穿層運移成藏模式

穿層運移成藏模式是指垂向運移距離相對較大的油藏的形成模式，研究區(qū)延長組少數(shù)長2、長3油藏即屬此種類型。本區(qū)長2、長3油藏主要是長7烴源巖生成的油氣通過連通孔隙和少量裂縫形成的通道體系向上運移，遇到合適的圈閉聚集成藏(見圖6)。

圖6 黃陵探區(qū)延長組成藏模式示意圖

5 結(jié)論

(1)黃陵探區(qū)延長組烴源巖主要為長7富有機質(zhì)頁巖，該套烴源巖有機質(zhì)豐度高，平均為1.74%。

(2)延長組儲層孔隙度和滲透率均較低，為低孔低滲儲層。儲集空間主要為原生粒間孔、溶蝕孔，以及少量晶間孔和微裂隙。長6—長4+5是一套較好的儲蓋組合。

(3)延長組油氣運移的主要動力為異常高壓，成藏時間主要為晚白堊世。油氣成藏模式主要為近源成藏。