鄂爾多斯盆地姬塬地區延長組成藏主控因素及成藏模式

鐘張起，焦　濤,李軍建,侯讀杰,高彥博

(1．中國地質大學(北京)能源學院，北京海淀 100083；2．中國石油長慶油田分公司采油五廠；3．中國石化中原油田分公司采油五廠)

鄂爾多斯盆地姬塬地區延長組成藏主控因素及成藏模式

鐘張起1,3，焦濤2,李軍建2,侯讀杰1,高彥博2

(1．中國地質大學(北京)能源學院，北京海淀 100083；2．中國石油長慶油田分公司采油五廠；3．中國石化中原油田分公司采油五廠)

摘要：姬塬地區長7烴源巖的總有機碳含量、總烴含量、熱解烴產量等指標達到好烴源巖標準，具有較強的生烴能力。影響姬塬地區成藏的主控因素有4個，即烴源巖、沉積作用、成巖作用和剩余壓力，優質烴源巖為油氣藏的形成提供物質基礎，水下分流河道砂體和溶蝕孔隙為油氣儲集提供空間，剩余壓力為油氣運移提供主要動力。成藏主控因素對不同層系油藏的控制作用是不同的。從長2油層組到長9油層組，沉積和成巖的控制作用逐漸增強，構造的控制作用逐漸減弱。研究區主要存在2種成藏模式：成巖-沉積-近源成藏模式主要分布在長4+5、長6、長8、長9油層組；構造-沉積-遠源成藏模式主要分布在長2油層組。

關鍵詞：鄂爾多斯盆地；姬塬地區；成藏主控因素；成藏模式；剩余壓力

鄂爾多斯盆地上三疊統延長組油藏為典型的低滲透巖性油藏，具有低孔、低滲、低豐度等特征。姬塬地區位于鄂爾多斯盆地含油構造帶的西北部，油藏縱向上呈串珠狀分布[1-3]。姬塬地區勘探早期主要目的層為延安組及延長組上部。近年來，該區在延長組中部長4+5、長6油層組獲得重大突破，在長8和長9油層組也相繼發現了油藏，勘探前景十分廣闊。研究區所在盆地屬于克拉通坳陷盆地，主要發育一套烴源巖，成藏期次單一，斷裂不發育，與斷陷湖盆的多層系復合成藏特征明顯不同[4-5]。因此，探討研究區成藏主控因素和成藏模式，進而總結鄂爾多斯盆地延長組多層系成藏理論，對開發國內類似低滲透多層系油藏具有重要指導意義。

1地質概況

姬塬地區位于鄂爾多斯盆地中西部，構造位置在天環坳陷東部、伊陜斜坡西面，處于兩個構造單元的結合部，地層平緩，構造相對簡單，以鼻狀構造為主，是盆地內的主要富砂地帶[6-7]。

本區上三疊統延長組為一套內陸湖盆的碎屑巖沉積，自上而下劃分為10個油層組。其中，長10段至長7段沉積期為湖進期，長6段至長2段沉積期為湖退期，長1段沉積期為準平原化期[8-9]。由于受盆地長期擠壓作用的影響，地層的原生孔隙大量損失，后期的成巖作用強烈，碳酸鹽膠結物發育，對儲層破壞嚴重；而部分地帶形成的綠泥石膜和酸性水介質，抑制膠結作用繼續進行，促使碎屑顆粒溶蝕，溶蝕孔隙為注入的油氣提供了場所[10-11]。研究區緊鄰生烴凹陷，長期處于油氣運移的優勢路徑中，是巖性油藏發育的主要場所。

2成藏主控因素

2.1烴源巖特征

姬塬地區長7油層組是在湖侵和缺氧的環境下形成的暗色泥頁巖，有機質十分豐富，為主要烴源巖[12]。該套烴源巖分布穩定，厚度50～100 m。對長7油層組烴源巖進行評價實驗；在干酪根樣品中，H/C原子比大于1的占80%，氯仿瀝青A的同位素樣品中，小于-28‰的占75%，有機質為腐泥型；在族組分分析數據中，飽和烴及芳烴含量高，有機質為腐殖-腐泥混合型。因此，研究區烴源巖有機質類型主要為Ⅰ型和Ⅱ型。樣品的熱解溫度集中分布于440～ 445 ℃，為成熟生油階段。其總有機碳含量、總烴含量、氯仿瀝青含量、熱解烴產量等指標總體達到好烴源巖標準，如圖1所示。分析可知，姬塬地區長7油層組烴源巖有機質豐度高、母質類型好、演化程度高，具有較強的生烴能力。

圖1　姬塬地區長7油組烴源巖有機質豐度分布圖

2.2沉積作用特征

沉積作用不僅控制了儲層的厚度、規模和空間分布，還決定了儲層的巖石成分、粒度和巖石結構，同時影響著原生孔隙的發育[13-14]。姬塬地區延長組為一套三角洲碎屑沉積，分流河道砂體為良好的油氣儲層，由湖進-湖退多旋回沉積的砂、泥巖互層組合，形成了長2、長4+5、長6、長8、長9等多套復合含油層系。對姬塬地區取心井沉積微相的物性進行統計，如表1所示。三角洲前緣的水下分流河道砂體碎屑顆粒較粗，粒間孔隙發育，比天然堤砂體孔隙度高4%～6%，易形成良好的儲層。另一方面，分流河道砂體膠結作用較弱，有利于原生孔隙的保存和后期次生孔隙的發育。砂巖的沉積類型控制

表1　姬塬地區延長組沉積微相類型統計

著儲層的質量，水下分流河道好于天然堤，單砂體厚度也影響著儲層的物性，水下分流河道中心好于河道側翼。

2.3成巖作用特征

姬塬地區延長組埋深2 500～3 000 m，對應古地溫100～120 ℃，根據碎屑巖儲層成巖階段劃分標準，研究區儲層的成巖階段為中成巖階段A期，部分進入中成巖階段B期[15]。機械壓實作用和膠結作用控制著早期成巖，成為主要的破壞性成巖作用。姬塬地區延長組砂巖中長石和巖屑等柔性顆粒接觸緊密，原生孔隙快速減少；而適量的石英、重礦物等剛性顆粒會形成抗壓骨架，降低原生孔隙損失；長石和巖屑等易溶顆粒，在黏土礦物交代作用和干酪根熱解形成的酸性水作用下，形成大量溶蝕孔隙，溶蝕作用成為主要的建設性成巖作用。砂巖中次生孔隙異常發育，占總孔隙的80% 以上，成為主要的儲集空間。次外，成巖階段形成的微裂縫，既是有利的儲集空間，也是油氣運移的重要通道。

研究區儲層中黏土礦物以伊利石和伊蒙混層為主，綠泥石含量較高。砂巖中黏土礦物主要為片狀、絲狀伊利石和薄膜狀綠泥石，硅質礦物可見晶型良好的自生石英，石英加大可達Ⅱ級-Ⅲ級，可見晚期形成的鐵方解石、鐵白云石等自生礦物。姬塬地區延長組儲層的成巖演化序列為：早成巖階段的機械壓實→早期綠泥石膜形成→早期硅質加大形成→早期鈣質膠結形成→伊蒙間層→綠泥石、伊利石充填孔隙→早期長石溶蝕→有機酸大量進入→長石強烈溶蝕→高嶺石充填孔隙→晚期石英膠結→鐵方解石出現→鐵白云石出現。

2.4剩余壓力特征

剩余壓力研究是進行成藏動力分析的一項重要內容，最常用的方法是平衡深度法[16-17]。在聲波時差和深度剖面上恢復泥巖正常壓實曲線，建立泥巖正常壓實的表達式，通過聲波時差、孔隙度和地層壓力三者的關系，計算得到目的層的剩余壓力。

姬塬地區長7油層組剩余壓力和油層平面分布如圖2所示。由圖可知，在研究區長7油層組，剩余壓力普遍存在，姬塬、王洼子、鐵邊城、康岔和羅龐源為剩余壓力高值區。研究區中部剩余壓力一般大于10 MPa，說明該區帶排烴動力大，有利于油氣的初次運移。整體上看，剩余壓力高值區附近也是油氣主要聚集區，但二者并不完全重合，說明剩余壓力只是影響油氣聚集的重要因素之一。

3成藏模式

3.1生儲蓋組合類型

在鄂爾多斯湖盆沉積演化控制下，姬塬地區發育了多套砂-泥巖互層的有利生、儲、蓋組合，其中砂巖為油氣提供儲集空間，泥巖提供有利封擋條件，為多層系復合油藏的形成奠定基礎。姬塬地區主要形成5套最有利的生儲蓋組合，如表2所示。

圖2　姬塬地區長7油組剩余壓力和油層分布圖

3.2 成藏模式

通過對成藏主控因素分析，烴源巖、沉積作用、成巖作用和剩余壓力是姬塬地區成藏的4個主控因素。但不同成藏要素對不同層系油藏的控制作用有所差異?？傮w上，從長2到長9油層組，沉積和成巖的控制作用逐漸增強，構造的控制作用逐漸減弱。距離長7烴源巖越遠，烴源巖的控制作用越弱。剩余壓力是油氣垂向運移的主要動力，距離長7烴源巖越遠，剩余壓力的控制作用越弱，垂向運移減弱，側向運移增強。分析認為姬塬地區主要存在2種成藏模式，如圖3所示。

(1)成巖-沉積-近源成藏模式。長7烴源巖生成的油氣通過垂向運移，向上在長6和長4+5油層組聚集成藏，向下在長8和長9油層組聚集成藏。成巖-沉積-近源成藏模式的特點是：油氣藏類型以巖性油氣藏為主，源-儲配置樣式為儲層與烴源巖直接接觸或鄰近；輸導體系為砂體、裂縫-砂體復合體；運移動力主要為剩余壓力，其次為浮力；成藏主控因素為溶蝕孔隙、水下分流河道和優質烴源巖。該成藏模式在姬塬地區廣泛分布。

表2　姬塬地區延長組油藏生儲蓋組合類型

圖3　姬塬地區延長組油氣成藏模式

(2)構造-沉積-遠源成藏模式。長7油層組與上部地層存在較高的剩余壓力，長7烴源巖生成的油氣能夠通過連通的疊置砂體和裂縫，較長距離向上運移，在長2油層組砂巖聚集成藏。構造-沉積-遠源成藏模式的特點是：油藏類型以構造-巖性油藏和構造油藏為主，源-儲配置樣式為間隔式或跨越式接觸，輸導體系主要為裂縫、砂體-裂縫組合；運移動力主要為浮力，成藏主控因素為通源斷裂、局部構造和分流河道。該成藏模式主要分布在姬塬地區東北部。

4結論

(1)姬塬地區長7油層組是在湖侵和缺氧的環境下形成的暗色泥頁巖，有機質十分豐富，為主要烴源巖。長7烴源巖的總有機碳、總烴含量、氯仿瀝青含量、熱解烴產量等指標總體達到好烴源巖標準，具有較強的生烴能力。

(2)烴源巖、沉積作用、成巖作用和剩余壓力是姬塬地區成藏的4個主控因素。優質烴源巖為油氣藏的形成提供物質基礎；沉積作用形成的分流河道砂體和成巖作用的溶蝕孔隙為油氣儲集提供空間；剩余壓力為油氣運移提供主要動力，油氣在剩余壓力梯度的控制下，沿垂向疊置的砂體和裂縫運移，形成多層系復合油藏。

(3)對于多層系復合油藏，主控因素對不同層系油藏的控制作用有所差異。從長2到長9油層組，沉積和成巖的控制作用逐漸增強，構造的控制作用逐漸減弱。剩余壓力是油氣垂向運移的主要動力，距離長7烴源巖越遠，剩余壓力的控制作用越弱。姬塬地區主要存在兩種成藏模式：成巖-沉積-近源成藏模式主要分布在長4+5、長6、長8和長9油層組；構造-沉積-遠源成藏模式主要分布在長2油層組。

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編輯：黨俊芳

文章編號：1673-8217(2016)03-0028-04

收稿日期：2016-01-06

作者簡介：鐘張起，1975年生， 1995年畢業于重慶科技學院地質專業，在讀博士研究生，主要從事油氣田地質勘探、開發工程、二氧化碳驅等方面科研工作。

基金項目：國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發”(2011ZX05001-004)資助。

中圖分類號：TE 122.3

文獻標識碼：A