鄂尔多斯盆地上三叠统延长组富油因素分析.pdf

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1、收稿日期:2009-07-12?编辑:禹华珍基金项目:国家重点基础研究发展计划(973 计划)项目(2003CB214602);长江学者和创新团队发展计划项目(IRT0559)作者简介:朱宗良(1970?),男,高级工程师,主要从事油气田地质与开发的研究工作。鄂尔多斯盆地上三叠统延长组富油因素分析朱宗良1,李克永2,李文厚1,陈全红3(1.西北大学地质学系,西安 710069;2.延安大学能源与环境工程学院,陕西 延安 716000;3.中国海洋石油研究中心,北京 100027)摘?要:从成藏的基本地质要素出发,分析了鄂尔多斯盆地上三叠统烃源岩、沉积体系、储盖组合、储集性能、构造以及湖盆演化对

2、油气成藏的影响及控制作用。受深湖分布控制的有效烃源岩生烃区及南北两大沉积体系是油气主要的富集及储存场所,并在完整连续的湖泊?三角洲?河流沉积体系中形成了良好的生储盖组合配置及相应的储集空间。明确了南北两大沉积体系分别控制着储集砂岩的类型、岩性、物性及其展布规律,探讨了延长组油藏的特征及油气富集规律。关键词:鄂尔多斯盆地;延长组;储盖组合;油气富集规律中图分类号:P618.13?文献标志码:A?文章编号:1000-7849(2010)03-0075-04?鄂尔多斯盆地是我国西部第二大沉积盆地,面积 25?104km2。三叠系延长组作为中生界的主力含油层系,具有有利储集砂体发育、含油层系多、石油资

3、源丰富的特点。长庆油田已探明石油地质储量为 9.71?108t,占盆地中生界储量的 84.4%,但仅占延长组总资源量的 13.3%,资源探明率低。鄂尔多斯盆地中生界石油资源潜力比,即探明地质储量?控制地质储量?预测地质储量?潜在资源量?推测资源量为 1?2.8?3.7?6.3?55.2,可供勘探的面积为 10?104km2,预测地质储量和潜在资源量大,勘探潜力大,勘探领域广阔,因此明确鄂尔多斯盆地中生界延长组油藏控制因素对于油田勘探与开发具有重要意义。油藏的形成与烃类生成、运移、聚集、圈闭和保存等因素互为联系,这些因素与盆地的内部沉积结构密切相关 1。因此,鄂尔多斯盆地独特的沉积和古地理格局特

4、征,塑造了其固有的富油特色。笔者拟通过对三叠系延长组油藏地质条件、富集条件及分布规律的研究,总结三叠系延长组内陆湖盆油藏的成藏特点及规律,以指导油田的勘探与开发。1?有效烃源岩及南北两大沉积体系对油藏分布的控制1.1 烃源岩特征、分布及其与延长组湖盆演化关系盆地延长组生油岩厚 210 548 m。在分布区域上,烃源岩与延长组湖盆的发育范围及分布区域一致,主要沿定边?华池?富县一带展布,总分布面积约 8?104km2,其中 100 m 以上厚度的有效烃源岩分布面积近 3?104 5?104km2,向盆地边缘生油条件变差且有效烃源岩厚度减薄(图 1)。在层位上,延长组有两套烃源岩,上部为长 3 段

5、以上的腐殖型烃源岩,中部为长 8 段 长 4+5 段的以深湖、半深湖相泥岩为主的腐泥型烃源岩。在纵向上,长 7段为好生油层,其有机碳质量分数高达 5.81%。长6、长 4+5 段为较好生油层,其有机碳质量分数多为0.8%4.2%。长 1 长 3 段及长 10 段为差生油层,其有机碳质量分数多为 1.0%2.5%1。在平面上,盆地中部的定边?华池?富县一带生油条件图 1?延长组有效烃源岩残余厚度图(据文献 2 修改)?Fig.1?Residual thickness of the effective sourcerock in Yanchang Formation第 29 卷?第 3期2010年

6、?5月?地 质 科 技 情 报Geological Science and Technology Information?Vol.29?No.3May?2010好,向盆地边缘生油条件逐渐变差。因此,烃源岩的品质和分布与延长组湖盆的演化、沉积厚度及其岩性、岩相的变化密切相关。燕山期构造-热事件使烃源岩在早白垩世末进入了生油高峰。依据温压热模拟试验以及其他地球化学指标得到的盆地烃源岩生烃率和排烃效率计算出的盆地总资源量为 2 251?108t,总排烃量为1 126?108t。图 2?鄂尔多斯盆地上三叠统延长组长 6油层组沉积体系图Fig.2?Depositional system of Chang

7、 6 of YanchangFormation in Ordos Basin1.2 延长组油藏分布的主要场所?两大沉积体系三叠系延长组南北两大沉积体系形成了三角洲和辫状河三角洲-浊积扇两个砂岩储集体,这两大沉积体系分别控制着储集砂岩的类型、岩性、物性及其展布规律,其中在东北部发育以三角洲平原分流河道、三角洲水下分流河道、三角洲前缘砂体为主的储集体,它们在纵向上叠置,在平面上呈北东向由北向南的扇状展布,由于后期浊沸石的溶蚀作用大大提高了其渗透率和上倾致密间湾泥岩及成岩致密砂层的遮挡。因此,有利相带砂体储层的展布与油藏的分布范围一致,油藏明显围绕延长组生油中心呈环带状或半环带状分布。沿生烃中心分布

8、的河流?三角洲砂体是南北两大沉积体系中油藏分布的主要场所。油藏主要分布在生烃中心及其周围地区的岩性圈闭及岩性-鼻隆圈闭中,为延长组及延安组油藏的形成和富集提供了充足的油源。东北三角洲沉积体系在沉积过程中有三期大的三角洲建设,即长10 期、长 6 期和长 3 期。其中以长 6 期的三角洲建设占主导地位,发育了富县、延安、安塞、横山、乌审旗、定边六大三角洲 3,除定边三角洲外,其他三角洲前缘处在宜川、延安、安塞、靖边一带,南泥湾?青化砭以北已经平原化及沼泽化(图 2)。沉积厚度达100 m,主体相砂岩厚 30 50 m,为油藏形成提供了有利的场所,一直是延长组勘探开发的对象,目前已在长 6 段发现

9、了两个亿吨级大油田。在盆地西南缘,长 8 期主要发育辫状河三角洲沉积体系 4,自北向南依次为环县、镇北和泾川辫状河三角洲。砂岩厚度 10 30 m,孔隙度 9%12%,渗透率 1.1?10-3 20?10-3?m2,总资源量近 10 亿 t,已探明4 361万 t,控制 1.3 亿 t。这九大三角洲沉积体系深入到丰富的生油岩区,是盆地延长组三角洲大面积富集油气的重要地区。已发现的油田主要分布在九大三角洲的有利储集砂体中,它们与生油岩有着良好的配置关系。2?生储盖组合?在延长组曾出现 4 次明显的环境变化,反映了延长组湖盆演化经历了形成及扩张期、鼎盛期、回返期、萎缩消亡期的过程。与延长组湖盆及南

10、北两大三角洲的形成过程相对应,发育了 3 套油气成藏组合,也形成了不同储集性能的储层。2.1 3 套生储盖组合第一套组合由长 8 段储、长 7 段盖组成,为上生下储型组合,油藏呈条带状展布,主要分布在西峰油田和马家滩油田。它是以长 10、长 9、长 8 段三角洲分流河道砂岩为储层 5,以长 7、长 8、长 10 段顶部的泥岩为盖层的成油组合。在西峰油田长 7 段过剩压力最高可大于 20 MPa,长8 段为10 15 MPa,存在明显的压力差,在垂向上油气具备从长 7 段向下运移到长 8 段的动力条件。第二套组合由长 6 段储、长 4+5段盖组成,为自生自储型组合,油藏呈大面积连片分布。它是延长

11、组典型的储盖形式,也是盆地最佳的成油组合,主要分布在子长、安塞-志靖油田。第三套组合由长 3+2 段储、长 1 段盖组成,也为自生自储型组合,在局部地区如子长、甘泉北部地区也可出现上生下储型组合。它主要分布在永坪、下寺湾及桥镇等地,油藏受局部构造控制,多以长 2 段下部和长 3 段为生油层,长 2 段分流河道砂体为储层,长 1 段湖沼相泥岩为盖层(图 3)。这些组合连片叠加发育,形成成层分布、连续的生储盖组合,最终形成了不同的工业油层。2.2 储集性能在湖泊?三角洲?河流沉积体系的演化过程76?地 质 科 技 情 报?2010 年图 3?鄂尔多斯盆地中生界延长组生储盖组合模式图Fig.3?Co

12、mbination of source rock,reservoir and cap rock of Yan-chang Formation in Ordos Basin中,因南北两大沉积体系的差异,其水动力条件有所不同,不同沉积演化阶段的砂体在物质成分、粒度、分选性、杂基含量及砂体的组合类型等方面各具特色,时空展布规律也不尽相同,结果导致不同的沉积环境下形成了不同类型的储集层 5-10。以长 7 最大湖泛期沉积为界,储集体的储集性能整体具有纵向上向上、向下变好,横向上向物源方向变好的分布规律。从矿物成分看,西南储集体的矿物组成为长石体积分数低而岩屑体积分数高,形成矿物成熟度高而结构成熟度低的

13、长石质岩屑石英砂岩,而且从长8段?长 3 段,长石体积分数递减,石英体积分数增加;东北储集体形成稳定的碎屑成分体积分数低、结构成熟度较高的长石砂岩。从成岩作用看,西南储集体孔隙度的损失主要为成岩早期的压实作用,而东北储集体主要来自于次成熟期的沉积胶结作用,晚期溶蚀作用表现为东北储集体明显大于西南储集图 4?延长组南北储集体孔隙演化过程Fig.4?Pore evolutionary process of southern and northern res-ervoirs in Yanchang Formation体(图 4)。这种溶蚀孔隙的发育与砂岩处于有利的储集相带、不稳定组分发育、晚成岩期有

14、充足的酸性水供给以及上倾方向有微裂隙带或好的介质渗流条件有关 11-13。如在安塞三角洲叠置的水下分流河道厚砂体中浊沸石溶孔发育,为区域性的优势储层。从区域看,西南部辫状河三角洲的有利储集体在整个演化过程中都有发育,但主要发育在湖盆扩张期及鼎盛期的水下分流河道砂体中,层位主要为长 8段及长 7 段。东北曲流河三角洲的有利储集体主要发育在湖盆回返期及萎缩消亡期,而且储层砂体也经历了从受限的叠置带状向间夹薄泥层的连片网状乃至被泥岩包围的孤立状变化的过程,层位主要为长 6 段及长 2 段。3?油藏形成的重要条件?在鄂尔多斯盆地内部,构造变形以平稳的升降运动为主,这十分有利于油藏的后期保存。同时盆地内

15、部河道、水下分流河道的走向基本上是南北或南北偏东方向,河道的走向与构造线形成了斜交的格局。这样,在很多的河道、水下分流河道的局部构造高点就可能形成油气的聚集区。燕山?幕的构造抬升,使地层倒转为西倾单斜,更有利于油气运聚成藏。在平缓的陕北斜坡区,形成了以大型岩性圈闭为主,且不同时代砂体相互叠置的低孔、低渗的油气藏序列 14-16。4?湖盆分布对油藏的控制作用近年来发现的三叠系油田主要分布在沿延长组深湖长轴中心的陇东?志靖和安塞这一宽近百公里、长 300 余公里的北东向带状三角洲沉积区域内,而且储量规模在 50?106t 以上的油田均分布在该带内,新增的储量也主要在该范围内获得。这一分布格局也说明

16、深湖区沉积中心不仅控制了沿岸三角洲体系的主要延展方向,而且还决定了深水型三角州及坡移浊积扇的分布。从长 9?长 3 期,随着深湖沉积中心的逐渐南移,沉积体系的主要展布方向及油田分布位置也在该带中南移,从而决定了中生界油田主要位于盆地南部 17-19。在平面上,由生、排烃中心向其周边,具有含油层位增多、油藏规模减小的分布规律。因此,鄂尔多斯盆地呈现出含油层位由盆地中心向周边呈阶段状分布的特征;平面上,由生、排烃中心向其周边,具有含油层位增多,而油藏规模变小和富集量减少的分布规律。5?结?论鄂尔多斯盆地三叠系延长组烃源岩与延长组湖盆的发育范围及分布区域一致,主要沿定边?华池?富县一带展布,此区域生

17、油条件好,向盆地边缘沉积厚度减薄,生油条件逐渐变差;三叠系延长组形成的南北两大沉积体系分别控制着储集砂岩的类77第 3 期?朱宗良等:鄂尔多斯盆地上三叠统延长组富油因素分析?型、岩性、物性及其展布规律,尤其是东北部发育以三角洲平原分流河道、三角洲前缘水下分流河道为主的有利储集砂体控制着油藏的分布。在形成有利储集砂体的河湖沉积体系的演化过程中,不同沉积演化阶段形成的砂体在物质成分、粒度、分选性、杂基含量及砂体组合类型方面也不尽相同,导致不同沉积环境下形成了不同类型的储集层。同时,在延长组沉积时期随着深湖沉积中心的逐渐南移,沉积体系的主要展布方向及油藏位置也在该带中南移,并具有由盆地中心向边缘呈阶

18、段状分布和含油层位增多,而油藏规模变小的特征。参考文献:1?何自新.鄂尔多斯盆地演化与油气 M.北京:石油工业出版社,2003:10-335.2?窦伟坦,侯明才,陈洪德,等.鄂尔多斯盆地三叠系延长组油气成藏条件及主控因素研究 J.成都理工大学学报:自然科学版,2008,35(6):686-692.3?武富礼,李文厚,李玉宏,等.鄂尔多斯盆地上三叠统延长组三角洲沉积及演化 J.古地理学报,2004,6(3):307-315.4?付金华,郭正权,邓秀芹.鄂尔多斯盆地西南地区上三叠统延长组沉积相及石油地质意义 J.古地理学报,2005,7(1):34-43.5?王传远,段毅,杜建国,等.鄂尔多斯盆地

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25、hwest University,Xi?an 710069,China;2.College ofEnergy and Environmental Engineering,Yan?an University,Yan?an Shaanx i 716000,China;3.CNOOC Research Center,Beij ing 100027,China)Abstract:Based on the basic geological elements of the reservoir forming,this paper analyzes some con-trolling factors on

26、the formation,such as the sourse rocks,sedimentary systems,association of reservoirrocks and rap rocks,reservoir property,structure and the evolution of the lake basin.The source rockcontrolled by the distribution of deep lake and the two great sedimentary systems are the main places forreservoir fo

27、rmation.What is more,good association of reservoir rocks and raps are also formed in thewhole lake-delta-river sedimentary system.It is proved that the two great sedimentary systems in southand north control the types,lithology,physical property and disribution of the reservior.Finally,it dis-cusses the features and the rule of the enrichment of the reservoir of the T riassic Yanchang Formation.Key words:Ordos Basin;Yanchang Formation;association of reservoir rock and rap rock;the rule of en-richment of reservoir78?地 质 科 技 情 报?2010 年