鄂尔多斯盆地志靖-安塞地区延长组长10成藏动力特征.doc

鄂尔多斯盆地志靖-安塞地区延长组长10成藏动力特征摘要 自从成油体系被提出以来,成油体系己成为含油气盆地勘探的有效评价方法。而成藏动力学系统(Dynamic system for Forming Reservoir)是近几年在成油体系深入发展的基础上所提出的应用于油气勘探的一种新理论和新方法。本文以成藏动力学理论为指导,本着综合信息、综合判断、综合解释、综合评价的原则, 对鄂尔多斯盆地志靖-安塞地区延长组长10成藏动力特征进行研究。该研究区长10储层物性较好，孔隙度平均11.4%，渗透率平均2.35mD，生油层系为长9黑色泥页岩与长7油页岩、长7黑色泥岩，都为优质烃源岩。对鄂尔多斯盆地延长组油气运移动力研究表明，在延长组大量泥岩发育的长7油层组以及长9油层组普遍出现异常高压，异常高压不但是烃源岩排烃的主要动力，也是地层中石油进入储层的根本动力。延长组长10主要发育裂缝型、裂缝砂体型和砂体型三种疏导体系类型，也是石油运移聚集的输导体系和控制油藏分布的因素。关键词：油气运移动力 疏导体系 烃源岩 志靖-安塞地区 鄂尔多斯盆地Abstract Peotrleum sysetm has been the effeetive assessment mehtod of exploring oil and gas-bearing basins,since it has been raised. But Dynamic system for Forming Reservoir is a new theory and method ,applied to exploring oil and gas, and is dased on the further development of petroleum system in the recent yeas. The thesis was written under the direction of dynamic theory of forming reservoir, follows the rules of comprehensive information, judgment, interpretation and assessment, chang10 of Yanchang Formation accumulation in Zhijing-Ansai area of Ordos Basin dynamic characteristics were studied. The study district 10 reservoir better. The average porosity is 11.4%, the average rate of 2.35mD, long 9 black shale and Chang 7 oil shale, Chang 7 black mudstone reservoir ecosystem, are for high-quality hydrocarbon source rocks. Of Ordos Basin extended group of oil and gas migration study shows that, in an extended group, a large number of mudstone in the Chang 7 oil group and Chang 9 formation generally give rise to abnormal high pressure, abnormal high pressure but not hydrocarbon source rocks of hydrocarbon expulsion and stratigraphic oil into the reservoir of the fundamental dynamic force. Yanchang group in the 10 main fracture type, fracture sand body and sand body type three channel system type, is also the oil migration and accumulation of passage system, and control of reservoir distribution factors.Key words: Thepowerofhydrocarbonmigration Dredging system Hydrocarbon source rock Jing Zhi - Ansai area Ordos Basin1.区域地质概况1.1 构造背景鄂尔多斯盆地以太古代、元古代结晶岩与变质岩系为基底，其上被古生代、中生代、新生代沉积覆盖，具明显的二元结构。盆地四周皆以断裂带与周缘构造单元相连接，其中东部以离石断裂带为界与山西地块吕梁山隆起带相接，南北两侧分别以渭河地堑北界断裂和河套地堑南缘断裂为界，西部则以桌子山东和惠安堡-沙井子断裂带分别与河套弧形构造带西南翼和六盘山弧形构造带东翼相接。盆地边缘断裂褶皱发育，盆地内部为陕北斜坡，构造相对简单，以鼻状构造为主，无二级、三级构造，地层平缓，倾角一般不足1。从总体上看，盆地构造性质以长期稳定为特征，具有整体抬升、持续沉降、坡度宽缓、低隆起、接触整一的特点（赵重远等，1990；杨俊杰等，1990，1996）。图1 鄂尔多斯盆地构造单元图鄂尔多斯盆地现今的构造形图1-1 鄂尔多斯盆地构造单元图态总体表现为东翼宽缓、西翼陡窄的不对称大向斜。按其现今构造形态特征，该盆地可划分为伊盟隆起、渭北隆起、晋西挠褶带、伊陕斜坡、天环向斜及西缘逆冲断裂构造带等六个一级构造单元（图1-1）。研究区位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡带的中西部地区，地理范围为北起靖边，南至永宁，东抵安塞，西达吴起，总面积约1.2104km2。近年来的勘探开发实践证实志靖-安塞地区是鄂尔多斯盆地现阶段最富潜力的勘探目标区之一。1.2 沉积背景鄂尔多斯盆地晚三叠世湖盆的沉积演化经历了早斯的初始沉降，到加速扩张和最大扩张，再到萎缩，最后湖盆消亡，完成湖盆从发生、发展以至消亡的沉积过程。长10期盆地内陆湖盆真正开始形成并逐步扩大加深，其时盆地面貌、格局初步已现，长轴方向呈北西-南东伸展，湖岸线范围北窄南宽，整个湖盆平面展布略成八字由北西向南东敞开。在盆地的东西两岸发育着两大三角洲裙，东北部广大地区发育辫状河、曲流河，而西南部主要发育辫状河，沿湖岸线均广泛发育三角洲，三角洲前缘不是很发育，西部三角洲相带较东部三角洲更窄。此时，主要以加积作用为主，局部起填平补齐的作用。 长9期湖盆快速下沉，与长10期相比，沉积面貌有了很大的改观，湖区迅速扩大。盆地东侧湖岸线到达子长，西侧均位于水下，并呈现出西岸稍陡，东岸平缓的沉积特征，因而浅湖沉积在西岸狭窄，东岸则十分宽阔。沉积体系的突出特点为西部是各种近源快速堆积的粗粒三角洲，而东部则发育一连串三角洲。盆地内的各个三角洲都发育了雏形，为延长组三角洲以后的发育奠定了基础。该期在盆地南部发育了一套生油岩系，俗称为“李家畔页岩”。深湖区位于白豹-甘泉一带。长8期湖盆进一步坳陷加深，深湖特别是深湖-半深湖区比长9缩小。此期湖盆沉积体的突出特点是：西部以各种近源快速堆积的粗粒三角洲和浊积岩为特征。镇原-庆阳辫状河三角洲规模最大，并在发育庆阳-合水-固城川浊积扇是这一时期的突出特征之一。东部和东北部的各三角洲均发生明显的进积，其中乌审旗三角洲和志靖三角洲汇合在一块，西北部则盐池-定边三角洲发育规模和长9期相当。东北部由定边-安边、吴旗、安塞、延长四个三角洲组成；西南部由环县、镇原-庆阳、宁县-合水三个辫状河三角洲组成，并在接近湖盆中心处连片。长7期湖泊范围扩大，从整个盆地来说，北部及东部湖水进一步加深，湖岸线大面积向外推进，湖水规模达到最大。西部和西南部仍以粗粒三角洲和浊积岩沉积为主，庆阳-合水-固城川的浊积扇连成一片。东部和东北部的各个三角洲较长8期相比规模明显变小。长7油层组在延长组相序中达到了鼎盛时期，成为延长组最重要的生油层系。长6期湖盆面貌发生了显著的变化，不仅湖区面积大大减少，三角洲沉积体系极为发育。西部和西南部依然发育辫状河三角洲、庆阳-合水-固城川发育的浊积扇规模减小，主要为三角洲前缘相所替代。东北部和东部的三角洲发生大规模进积，安塞三角洲进入发育的鼎盛时期，安边三角洲、志靖三角洲和乌审旗三角洲交汇形成一支庞大的三角洲。另外富县三角洲的沉积作用明显加强，向西穿过葫芦河和太白地区直向固城川，在盐池-安塞-延安-黄陵这一带以北的地方已经平原化及沼泽化。长6是湖泊三角洲主要建设期。湖岸线从东北和西南两个方向向湖中心推移。长4+5期是长7之后又出现一次局部短暂湖侵，是盆地又一次重要的生油岩形成时期。沉积格局与长6期无多大差别，湖岸线向外推移，湖侵范围扩大，湖岸线与长6范围相近，但沉积作用与长6相比有显著的减弱，西缘的石沟驿扇三角洲继续存在，环县在长6及其以前的扇三角洲这时已完全成了陆上冲积扇，马岭-庆阳地区已无浊积岩发育，随着湖水的变浅，该区已变成马岭三角洲和镇原三角洲前缘，北部盐池-定边三角洲与长6相似，东北部及东部三角洲以及长6期发育的三角洲，尤其安塞三角洲北部已大部平原化，主要以分流河道沉积为主，富县三角洲与黄陵三角洲连为一体向葫芦河-太白以西延伸，可直到固城川地区的深湖区，成为该区的主要物质来源。2.储层物性特征储层物性特征研究是油藏描述工作中储层研究的重要内容之一。通常用孔隙度、渗透率等参数来表征储层物性。定量研究储层物性参数，研究其平面及垂向的变化规律，对于研究储层的沉积相、储层非均质性及储量计算、储层综合评价等有着重要意义，也是剩余油分布及油水运动规律研究的基础。表2-1 砂岩储集层级别划分（据李道品等，2003年）类型低渗透层特低渗透储层超低渗透储层致密层渗透率（10-3m2）501010110.10.1孔隙度（%）171515111166储层物性参数研究要以取心井岩心分析资料为基础，结合地球物理测井资料，建立起关键井（取心井）的储层物性参数模型，研制其物性图版（表1），然后推广到整个研究区域，解释出储层物性参数值，综合研究储层物性特征。志靖-安塞地区长10储层物性较好，孔隙度平均11.4%，渗透率平均2.35mD。但储层非均质性较大，一是东西部差异大，东部物性明显好于东部；二是平面上局部存在高孔高渗区（图2-1、图2-2、图2-3）。其中安塞地区：孔隙度平均11.8%（8.0%14%），平均渗透率21.20mD（0.11210.0mD）。吴起地区：孔隙度平均11.1%（8.0%14%）， 平均渗透率1.20mD（0.156.7mD）。图2-1 志靖-安塞地区长1011孔隙度分布直方图图2-2 安塞地区区1011渗透率分布直方图图2-3 吴起地区1011渗透率分布直方图3. 烃源岩特征鄂尔多斯盆地延长组生油岩系主要为延长组湖泛期泥岩和油页岩，在层位上主要有两套。第一套为长7张家滩页岩，位于长7油层组中下部，为晚三叠世湖盆最大湖泛作用时形成，暗色泥页岩分布范围广，其热演化程度已达到生油高峰阶段，无论从生烃量还是分布范围，都是鄂尔多斯盆地最主要的一套优质烃源岩。其平面展布呈北西-南东向，厚度大的区域主要分布于盆地西部中区的定边-吴起地区、盆地中南部的志丹-安塞南地区以及盆地西南部合水-正宁地区。第二套为长9李家畔页岩，位于长9油层组顶部，是晚三叠世湖盆初次湖泛作用形成的暗色泥页岩，是鄂尔多斯盆地第二套优质烃源岩，其热演化程度也已达到生油高峰期。但其分布范围相对长7烃源岩而言较为局限，主要分布于盆地东南部的志丹-安塞南-富县区域。长9黑色泥页岩与长7油页岩、长7黑色泥岩的有机母质性质较为相似，沉积水体均为淡水-微咸水，但是在岩石组成、沉积和成岩的氧化-还原环境存在明显的差异。目前烃源岩甾烷、萜烷分布特征表明，长9黑色泥页岩、长7黑色泥岩以重排藿烷丰富、重排甾烷含量较高和正常藿烷含量较低为特征。而长7油页岩以正常藿烷含量高，重排藿烷和重排甾烷含量低位特征。正构烷烃碳数分布特征、生物标志物组成特征和稳定同位素组成分析是油源对比目前所用的方法。考虑到原油与源岩中的化合物特征差异性，变化程度较大，将各项指标加以综合考虑，进行对比比较可靠。分析烃源岩演化与油气形成的关系，分析两者内在的联系，对油源的判断来说是比较稳妥的。志丹-安塞地区延长组长10油层组油源对比研究，首先要对长7和长9两套烃源岩地球化学特征的差异进行分析，找出可用作油源对比的特征生物标志化合物，进行油源的判识与对比，再结合长10油层组原油的生物标志化合物进行对比分析。4.油气运移动力油气运移动力是研究油气运移、聚集和成藏的关键。对低滲透致密砂岩，油气运移的主要输导体系是连通砂体、不整合面及微裂缝，因此浮力、构造力无法为油气的运聚提供足够的动力，运移的主要动力是过剩压力。4.1 现今压力分布特征对鄂尔多斯盆地延长组研究表明，在延长组大量泥岩发育的长7油层组以及长9油层组普遍出现异常高压，异常高压与油气分布有一定关系。异常高压不但是烃源岩排烃的主要动力，也是地层中石油进入储层的根本动力。本次研究主要利用声波时差进行异常压力的研究；主要原因是测井资料丰富，覆盖面广，研究方法成熟。利用平衡深度法根据声波时差资料计算欠压实泥岩孔隙压力的具体步骤为：在测井曲线上读取不同埋深泥岩层的声波时差值，作出声波时差与埋深的关系曲线；在声波时差与埋深的关系曲线上作出正常的压实趋势线，并求出正常压实条件下的C值和t值；按(2)式计算欠压实地层孔隙压力和异常压力。研究区单井压力解剖显示，高44井从长7开始发育异常压力，长8、长9、长10也有发育（图4-1），这些异常高压应该是油气运移的主要动力。图4-1 研究区典型井声波时差与压力分布(引自傅强)在单井压力解析的基础上，对研究区压力平面分布特征展开研究。志靖-安塞地区长7剩余压力平面分布图显示，长7剩余压力整体较大，有向下排烃的充足动力，其中高值主要集中在西部，向东部逐渐减小，东北部普遍偏小（图2-4）。长9剩余压力同样整体较大，有向下排烃的充足动力，其中高值主要集中在东部，在东北部剩余压力较小（图4-3）。 图4-2 志靖-安塞地区长7剩余压力平面分布图图4-3 志靖-安塞地区长9剩余压力平面分布图通过计算长7的剩余压力可达十几兆帕以上，另外西部长9 烃源岩不发育，而长9却油藏发育，且具油田分析西部长9油藏油源来自长7烃源岩，长7烃源岩能向下运移至长9，而长9再运移至长10相对较为容易，并且高角度裂缝的发育，为运移提供了有力通道，会降低向下运移所需动力的门槛值。因此研究区的运移动力完全可以达到运移所需大小。4.2 古压力分布特征沉积盆地流体古压力分布特征研究是油气运移动力及聚集成藏的关键。成岩矿物捕获的流体包裹体记录着古温度、压力和流体组分信息。随着流体包裹体在含油气盆地中古温压场恢复方面的大量应用，通过捕获于成岩矿物中的流体包裹体的系统测试分析来再现沉积盆地流体运聚时压力环境的方法也得到了不断的改进。根据古流体压力热动力学模拟原理、方法和技术，对研究区储层所采样品获得“数据对”的样品开展了热动力学模拟，获得了研究区压力及压力系数值随时间变化的关系（如图4-4）。图4-4 志靖-安塞长10成藏古压力分布图5.油气运移路径油气的运移并非在三维空间等效进行，而是被限制在某些路径上，这些路径组合在一起就构成了油气运移聚集的有效疏导体系。它作为油气成藏中连接生烃与圈闭之间的“桥梁与纽带”，指示着油气在地下的运移方向，决定含油气盆地内何处才能成为油气藏及其成藏类型（付广，2001）。鄂尔多斯盆地延长组内断层不发育，但是发育区域性裂缝，因此长10主要发育裂缝型、裂缝砂体型和砂体型三种疏导体系类型。裂缝是鄂尔多斯盆地延长组内最重要的输导体系类型之一，也是石油运移聚集的最主要的输导体系和控制油藏分布的主要因素。与断陷盆地相比，克拉通坳陷型盆地中断层不发育，而区域性的裂缝对油气的运移和聚集有着非常重要的意义。鄂尔多斯盆地三叠系延长组微裂缝也十分发育，以高角度及垂直微裂缝为主（何自新，2003）。岩心观察（图5-1）和成像测井资料（图5-2）表明延长组主要发育高角度裂缝，低角度裂缝和水平缝不发育。低孔、低渗背景的典型储集层特征就是非均质性特别强，在三位空间上储集层物性的变化非常频繁，对于不同砂层储集层、同一砂层储集体纵向和横向上渗透率都有高低的不同，最高渗透率与最低渗透率值的比值成为级差，级差越大，储集层的非均质性越强，流体越容易通过高渗透率部位运移，这就是原油的级差运移聚集，而这些高孔渗连接在一起成为有效的石油运移通道。图5-1 志靖-安塞地区长10段岩心典型裂缝特征图5-2 志靖-安塞地区延长组成像测井裂缝特征当石油进入物性较好的骨架砂体后，在浮力的驱动下向砂体上倾尖灭、低幅鼻状隆起等各种类型的圈闭中聚集，形成砂岩上倾尖灭、低幅背斜等类型的油藏。此外河道频繁改道，形成叠置的砂体，可以配合裂缝，成为油气垂向运移的通道（图5-3）。裂缝-砂体型疏导体系，应该是比较有效的疏导体系，对长10的聚集成藏具有重要意义。西部长7、长8砂体在运移时贡献大（西部长8长9油藏发育，肯定砂体起到重要的运移作用），而东部主要以裂缝为主，砂体规模小且致密，砂体运移效率低(东部长8、长9本身油藏不发育就是证据)。图5-3 志靖-安塞地区油藏剖面砂体叠置特征工区内裂缝多以高角度缝及垂直缝为主，为油气垂向运移提供了良好的通道（图5-4）。 图5-4 志靖安塞地区长8-长10裂缝倾角柱状图研究区长8-长10裂缝走向以北东东-南西西为主，主要为印支期和燕山期形成的裂缝，裂缝形成早于石油大规模充注成藏期，为石油成藏提供了良好的运移通道。对于石油运移路径的分析，可以通过原油性质（粘度、密度等）及一些地化和同位素特征的变化进行具体分析。首先，总体来说西部的原油密度及原油粘度比东部的大，反映可能是石油发生了由西向东的侧向运移，因为运移过程中重质及粘度大的组分被筛吸，留在小的孔隙中或运移路径上，因此运移距离越远，原油粘度、密度越小。5. 结论（1）研究区储层孔隙度平均11.4%，渗透率平均2.35mD，属于低孔低渗储层，储层非均质性较强.（2）志靖-安