李永鋒,代 波,懷海寧,曹 麗,高 冬,許兆林,牛海洋,侯 濤,劉 楠,范 迪

(中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采油廠，陜西 延安 716000)

0 引 言

近年來(lái), 針對(duì)鄂爾多斯盆地侏羅系古地貌控藏的研究越來(lái)越引起人們的重視。 鄂爾多斯盆地侏羅系發(fā)育隱蔽致密砂巖油藏(構(gòu)造-巖性復(fù)合油藏)[1-2]。油藏分布的平面非均質(zhì)性較強(qiáng),優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層“甜點(diǎn)區(qū)”主要分布在古地貌背景控制下的有利沉積類(lèi)型及物性疊合區(qū)[3-4]。 古地貌是該類(lèi)油藏評(píng)價(jià)的一級(jí)控藏因素; 低幅度構(gòu)造、 沉積類(lèi)型及沉積相是油藏評(píng)價(jià)的二級(jí)控藏因素; 而沉積微相及儲(chǔ)層物性是油藏評(píng)價(jià)的三級(jí)控藏因素。 根據(jù)油田所處的不同勘探、 開(kāi)發(fā)階段,應(yīng)逐步細(xì)化油藏評(píng)價(jià)內(nèi)容和建產(chǎn)目標(biāo)。 對(duì)于勘探程度相對(duì)較低的油區(qū)而言, 古地貌格局的構(gòu)建對(duì)油氣勘探評(píng)價(jià)尤為重要[5-6]。

古地貌的識(shí)別建立在沉積相識(shí)別、標(biāo)志層標(biāo)定、地層劃分及不整合面識(shí)別基礎(chǔ)上[5-7]。前侏羅系,沉積層遭受了不同程度的風(fēng)化剝蝕,在此基礎(chǔ)上,其頂面會(huì)形成相互交錯(cuò)的古河道網(wǎng)及古地貌。前侏羅系古地貌進(jìn)一步控制了侏羅系的巖性、沉積類(lèi)型及沉積相展布。通常來(lái)說(shuō),沉積微相和儲(chǔ)層物性對(duì)致密砂巖儲(chǔ)層的含油性有最為顯著的影響[4-7]。整體來(lái)看,古地貌提供了侏羅系油藏形成的宏觀背景,前侏羅系古地貌刻畫(huà)對(duì)侏羅系油藏甜點(diǎn)預(yù)測(cè)具有重要意義。

安塞油田位于鄂爾多斯盆地東部,在三疊紀(jì)末印支運(yùn)動(dòng)的影響下,鄂爾多斯盆地整體抬升,延長(zhǎng)組遭受不同程度的侵蝕,形成起伏不平的古地貌[1-2]。安塞南部侏羅系地處兩條古河道交匯處, 屬于侏羅系成藏的有利地區(qū)。 油藏埋深淺、 小而肥、 單井產(chǎn)量高, 與此同時(shí), 分布點(diǎn)散面廣、 隱蔽性、勘探難度大,古地貌對(duì)油藏的分布具有重要的控制作用。 因此, 對(duì)安塞南部侏羅系油藏古地貌開(kāi)展精細(xì)刻畫(huà),對(duì)古地貌與油藏分布關(guān)系進(jìn)行分析,尋找可建產(chǎn)區(qū)塊對(duì)安塞油田的儲(chǔ)量接替及持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文利用鉆井與測(cè)井資料, 采用印模法恢復(fù)了安塞油田南部侏羅紀(jì)古地貌形態(tài),在此基礎(chǔ)上分析了古地貌對(duì)延安組成藏的控制作用。研究結(jié)果可為該地區(qū)延安組油氣富集潛力區(qū)的預(yù)測(cè)提供有效指導(dǎo)。

1 地質(zhì)背景及研究方法

1.1 研究區(qū)地質(zhì)背景

安塞油田的構(gòu)造位置位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡中部,該地區(qū)整體為一個(gè)平緩的西傾單斜,地層傾角約為0.5°,橫向平均坡降為7‰～10‰。研究區(qū)位于安塞油田南部地區(qū),該地區(qū)侏羅系不整合面下伏地層為三疊系延長(zhǎng)組,自下而上可劃分為長(zhǎng)10～長(zhǎng)1共10個(gè)油層組(圖1)。上覆地層為侏羅系富縣組和延安組,延安組自上而下劃分為延1～延10共10 個(gè)油層組,油氣主要富集于延9和延8兩個(gè)油層組中。

1.2 研究方法

已有研究顯示,古地貌對(duì)鄂爾多斯盆地侏羅系油藏的運(yùn)、儲(chǔ)、 保有較為顯著的影響。 古地貌是油藏形成的先決條件之一?？紤]到研究區(qū)目前有大量鉆井及測(cè)井資料,已有鉆井全部分布較為均勻,因此,本文在分析了不整合面上下地層厚度特征的基礎(chǔ)上, 采用印模法恢復(fù)了侏羅系古地貌形態(tài)。 古地貌的恢復(fù)建立在地層精細(xì)對(duì)比的基礎(chǔ)上， 印模法既考慮了沉積前的先存構(gòu)造特征, 又采用半定量方式來(lái)對(duì)古地貌進(jìn)行表征。該方法視待恢復(fù)地貌在結(jié)束剝蝕開(kāi)始時(shí)的上覆地層沉積為一個(gè)等時(shí)面，因此不整合面的上覆地層與殘余古地貌之間存在一個(gè)“鏡像”關(guān)系。 一般來(lái)說(shuō),通過(guò)上覆地層厚度便可以對(duì)古地貌格局進(jìn)行半定量恢復(fù)(圖2)。該方法的具體繪圖步驟為:(1)在剝蝕面之上的上覆地層中選擇一個(gè)等時(shí)沉積基準(zhǔn)面;(2)將該基準(zhǔn)面層拉平,統(tǒng)計(jì)各個(gè)單井中剝蝕面到基準(zhǔn)面的厚度；(3)根據(jù)該厚度的統(tǒng)計(jì)結(jié)果繪制平面厚度等值線圖,選取合理的地貌劃分標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行古地貌單元?jiǎng)澐帧?/p>

圖2 印模法古地貌恢復(fù)原理圖Fig.2 Schematic diagram of the principle of ancient landform restoration by impression method

2 前侏羅紀(jì)古地貌恢復(fù)

2.1 不整合面上下地層厚度特征

下伏殘留地層厚度表示不整合的下伏巖層在形成后,由于地殼運(yùn)動(dòng),接受沉積、剝蝕后的厚度[1,3-7]。經(jīng)過(guò)精細(xì)地層劃分與對(duì)比分析,安塞地區(qū)長(zhǎng)6底部標(biāo)志層明顯,易于識(shí)別。因此, 將長(zhǎng)6底部拉齊, 長(zhǎng)6到富縣組之間地層厚度即為侏羅系剝蝕殘余厚度, 該厚度的大小可粗略地反映上覆地層沉積時(shí)地貌相對(duì)隆起和坳陷的位置(圖3)。

圖3 安塞南地層延安組—延長(zhǎng)組地層劃分對(duì)比Fig.3 Stratigraphic division and correlation section of Yanan-Yanchang Formation in southern Ansai

由長(zhǎng)6底界至不整合面地層厚度圖分析可知(圖4),以北西-南東45°線為界,西南地區(qū)地層厚度基本小于600 m,顯示為凹陷的地貌特征。東北部殘余地層厚度相對(duì)較大,為較高的地形,地層厚度基本上不大于650 m,與相鄰區(qū)域差異明顯。然而,剝蝕作用和河道下切作用均可導(dǎo)致地層厚度變化,因此,單純根據(jù)下伏殘留地層厚度無(wú)法確定是風(fēng)化剝蝕造成的地層變薄還是古沖溝下切作用造成殘留地層薄。

圖4 不整合面下伏殘余地層厚度圖Fig.4 Thickness of underlying residual formation of the unconformity

在前侏羅系溝壑交錯(cuò)的古地形基礎(chǔ)上, 沉積了具有河道充填特征的延10地層以及廣覆型補(bǔ)償沉積的延9地層,至延9層沉積末期演化為泛濫平原沉積。由于延9地層厚度相對(duì)穩(wěn)定,實(shí)際以富縣組+延10組地層厚度來(lái)間接反映不整合面的起伏形態(tài),在不考慮沉積速率及壓實(shí)程度差異時(shí),其厚度與延安組沉積前古地貌呈鏡像關(guān)系[1,8-10]。

由圖5可知,主體帶上延10+富縣組地層厚度在100 m以上,西南部厚度整體較厚,而東北地區(qū)厚度是厚薄區(qū)域呈條帶狀間互分布。對(duì)比圖4與圖5可知,該區(qū)域的厚層條帶總體具有下伏地層厚度較薄的特征。

圖5 不整合面上覆地層厚度圖Fig.5 Thickness of the overlying strata on the unconformity

2.2 古地貌特征

采取層拉平手段,分別選取長(zhǎng)6底界和延10頂界作為標(biāo)志層,分析不整合面上下地層在剖面上變化規(guī)律,總結(jié)出3種對(duì)應(yīng)關(guān)系:即當(dāng)上覆厚度及下伏殘留地層厚度均較薄時(shí),其反映古地形為高地,剝蝕作用強(qiáng)而沉積作用弱;當(dāng)上覆厚度及下伏殘留地層厚度均較厚時(shí),表明剝蝕作用較弱而沉積作用強(qiáng),反映其古地形為河谷;當(dāng)上覆沉積厚度大而下伏殘留地層薄時(shí),其表明沉積作用、剝蝕作用均較強(qiáng),應(yīng)為古河道強(qiáng)烈下切造成下伏地層缺失,對(duì)應(yīng)古沖溝區(qū)域[11-12]。最終,根據(jù)上覆沉積地層及下伏殘留地層厚度,確定了延安組的古地貌特征:工區(qū)西南部為深切河谷,中部條帶為陡坡區(qū),東北部為緩坡,發(fā)育3條支溝(圖6)。這些不同古地貌單元的具體地質(zhì)特征如下:

圖6 安塞南部地區(qū)侏羅系古地貌圖Fig.6 Palaeogeography of the Jurassic in southern Ansai

河谷:以富縣組+延10油層組的地層厚度>100 m且下伏殘余地層厚度<600 m進(jìn)行劃分識(shí)別,主要發(fā)育于研究區(qū)西南地區(qū),河谷走向近東西向,是由強(qiáng)烈的河谷下切作用形成的。

陡坡:高地與古河谷之間具有一定坡度的過(guò)渡地帶。陡坡寬度為3.0～9.5 km,根據(jù)地層厚度變化率又進(jìn)一步將其劃分為陡坡區(qū)與緩坡區(qū)。

支溝:下伏地層厚度較小(一般<650 m)且富縣組+延10 油層組的地層厚度>100 m。對(duì)延長(zhǎng)組地層的沖蝕及對(duì)陡坡的支解起重要作用,使地層邊緣發(fā)生破碎并形成坡咀。

3 古地貌與油成藏關(guān)系分析

目前安塞油田南部已探明的延安組油藏主要分布于在古地貌陡坡區(qū)(圖7),河谷區(qū)域及其他低洼區(qū)僅零星分布。從平面上看,侏羅系延9油藏分布在陡坡帶邊部,分布位置受支溝發(fā)育控制,一般在支溝附近。近些年勘探開(kāi)發(fā)表明,越靠近延10古河,古地貌控制作用越強(qiáng),越向上部層位,受古地貌控制作用小,已經(jīng)形成了“上山下河”的勘探趨勢(shì)。

圖7 安塞南部地區(qū)古地貌與延9油藏分布圖Fig.7 Geomorphology and distribution of oil reservoirs of Yan 9 reservoir in southern Ansai

3.1 河谷砂體提供油氣運(yùn)移通道,油氣在陡坡區(qū)優(yōu)先聚集

富縣組和延10油層組在古河谷內(nèi)沉積的巨厚砂體,在強(qiáng)烈的河谷下切作用使延安組底部河道砂巖與延長(zhǎng)組油氣實(shí)現(xiàn)有效溝通,與此同時(shí)，厚層砂體具有良好的橫向和縱向連通性,且缺乏泥巖蓋層而不能形成圈閉,因此巨厚的河谷砂體可為油氣提供良好的運(yùn)移通道[13]。

古沖溝下游,坡度變緩,水動(dòng)力減弱,發(fā)育了三角洲前緣沉積物,巖性相對(duì)較細(xì),以中細(xì)砂巖為主,分選較好,非均質(zhì)性較弱,孔滲特性相對(duì)河道滯留砂體明顯較好[14-15]。處在陡坡區(qū)的三角洲前緣砂體,靠近古沖溝的坡咀處,在捕獲沿古沖溝及河道砂體運(yùn)移油氣方面具有先天優(yōu)勢(shì),只要具備良好的圈閉保存條件即可成藏。

3.2 微幅構(gòu)造及巖性圈閉是油氣聚集的有利區(qū)

在侏羅紀(jì)古地貌基礎(chǔ)上衍生而來(lái)的小幅度鼻隆構(gòu)造是形成延9油藏的最主要因素。侏羅紀(jì)地層沉積后,經(jīng)過(guò)后期燕山運(yùn)動(dòng)改造和差異壓實(shí)作用, 延9頂面構(gòu)造最終表現(xiàn)為西傾單斜背景下分布排狀的鼻隆構(gòu)造。 從富縣組—延10—延9—延8, 侏羅系油藏受到巖性及鼻隆構(gòu)造控制作用增強(qiáng), 古地貌影響程度減弱[16-19]。 勘探實(shí)踐表明, 延9段油藏構(gòu)造均處于鼻狀隆起部位, 在同一巖性-構(gòu)造油藏中, 油氣賦存于構(gòu)造高部位, 地層水位于構(gòu)造低部位, 油水分異明顯。 延9和延8段沉積微相類(lèi)型和砂體發(fā)育程度是成藏的基本條件, 構(gòu)造與儲(chǔ)層砂體的有效匹配是油氣富集的決定因素。

3.3 油氣富集潛力區(qū)預(yù)測(cè)

根據(jù)已探明延安組油藏特征,在古地貌與油藏分布關(guān)系研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合儲(chǔ)層及構(gòu)造因素,認(rèn)為古地貌陡坡區(qū)砂體為油氣的有利儲(chǔ)集體,陡坡區(qū)巖性變化快,陡坡坡面是天然的油氣運(yùn)移通道,且陡坡區(qū)通常處于河谷邊部,泥質(zhì)遮擋層增多,當(dāng)延安組上覆沉積體與陡坡具有較好的匹配關(guān)系時(shí),易形成巖性-構(gòu)造圈閉(圖8),故陡坡區(qū)內(nèi)的有效構(gòu)造圈閉或巖性上傾尖滅圈閉可作為安塞油田南部油氣富集的潛力區(qū)。

圖8 安塞南延安組延9油藏成藏模式圖(根據(jù)毛飛躍等[2]修改)Fig.8 Accumulation model of Yan 9 reservoir in southern Ansai

4 結(jié) 論

(1)以安塞油田南部地區(qū)為例,利用該地區(qū)豐富的鉆井與測(cè)井資料,采用印模法恢復(fù)了該地區(qū)侏羅紀(jì)古地貌形態(tài)。根據(jù)印模法恢復(fù)結(jié)果,安塞南部前侏羅系古地貌被劃分為河谷、古陡坡和支溝3種類(lèi)型古地貌單元。

(2)河谷主要發(fā)育于研究區(qū)西南地區(qū),河谷走向近東西向,是由強(qiáng)烈的河谷下切作用形成的。陡坡為高地與古河谷之間的過(guò)渡地帶。陡坡寬度為3.0～9.5 km,可進(jìn)一步將其劃分為陡坡區(qū)與緩坡區(qū)。支溝對(duì)延長(zhǎng)組地層的沖蝕及對(duì)陡坡的支解起重要作用,使地層邊緣發(fā)生破碎并形成坡咀。

(3)古沖溝及河道砂體為油氣運(yùn)移提供了良好通道,古地貌陡坡區(qū)砂體為油氣的有利儲(chǔ)集體,受古地形影響的微幅構(gòu)造和巖性圈閉是油氣聚集的有利指向區(qū)。