鄂爾多斯盆地中生界油氣運聚規(guī)律研究

鄂爾多斯盆地中生界油氣運聚規(guī)律研究

勘探油氣流動渠道是確定油氣從“源巖”到“封閉”和確定油氣勘探目標的中心問題。一般認為,輸導(dǎo)層中的滲透性地層、不整合面以及斷層、裂縫都是油氣側(cè)向和垂向運移的主要通道,但油氣總是沿滲透率最大和阻力最小的路徑運移,即存在油氣運移的主要通道。目前認為,無論盆地類型如何,斷層都是油氣運移的重要通道。因此,它也成為油氣運移通道研究中的熱點之一[2～6]。但是,鄂爾多斯盆地具有構(gòu)造穩(wěn)定,且具有持續(xù)沉降、整體抬升、坡降寬緩、褶皺微弱等地質(zhì)特征,通常在盆地內(nèi)較少發(fā)育大型活動性斷裂體系,由此決定了滲透性砂體和不整合面運移形式是研究區(qū)最主要的油氣運移通道,這一研究具有重要的研究意義。本文探討了該盆地不同含油層系油氣運移的主要通道及其對油氣運移方向和數(shù)量的影響作用。1主要的運輸通道1.1滲透性砂體1.1.1淺湖相、河流相在鄂爾多斯盆地延長期(晚三疊世)的整個湖盆發(fā)育過程中,它經(jīng)歷了湖盆形成、發(fā)展及消亡3個階段,其沉積中心和沉降中心基本一致,各油層組沉積相具有近似的湖岸線形態(tài)和沉積結(jié)構(gòu)型式。即:深湖、半深湖相發(fā)育局限;淺湖相及河流相為主要沉積相類型;三角洲砂體和河流砂體發(fā)育,且具有砂體厚度大、單層厚、分布面積大、復(fù)合連片等特點。其中,緊鄰主力生油層長7段的長6油層組發(fā)育有宜君、延安、富縣等11個大型內(nèi)陸淡水湖盆三角洲,砂層總厚50～90m,單砂層厚5～20m。這些砂體橫向上的大面積復(fù)合連片和縱向上的相互疊置,為油氣運移和聚集提供了良好的空間(見圖1)。1.1.2侵蝕河谷及飄灘階地晚三疊世末的印支運動,使該盆地區(qū)域性整體抬升并伴隨西升東降形成總體上西高東低的古地貌格局其西部丘、臺林立,溝壑縱橫,水流湍急;東部地勢低平,漫灘廣布。此時,水系發(fā)育,洪泛繁生,河流攜帶大量泥沙填充于侵蝕谷地及兩側(cè)漫灘階地中,沉積物的分布完全受當時的古水系控制,在河谷及其漫灘內(nèi)側(cè)往往形成大型板狀疊加砂體,厚20～300m,寬20～40km,展布面積可達3.0×104km2。這些受控于侵蝕切割延長組油源巖古河道控制的侏羅系砂體,首先作為輸導(dǎo)層接受了延長組運移上來的大量油氣,而后把油氣輸送到這個輸導(dǎo)層的低勢區(qū)方向(向上,或是兩側(cè)層間),并圈閉于輸導(dǎo)層上傾方向的超覆尖滅處,或滲透性變異處,或差異壓實構(gòu)造之中,形成鄂爾多斯盆地的侏羅系油藏(見圖2)。1.2原油運移過程中瀝青質(zhì)元素組成變化據(jù)三疊系頂部不整合面附近不同油層組的原油紅外吸收光譜分析(見表1):不同油層組的原油經(jīng)不整合面運移,其原油組成的變化規(guī)律十分明顯,原油1600cm-1/720cm-1,1600cm-1/1380cm-1,860cm-1/720cm-1等指標由延長統(tǒng)至延安組延10油組比值逐漸減小,是由于延長統(tǒng)生成的油氣沿侵蝕面運移至延安組底部砂巖(延10油層)后,原油中芳烴共軛雙鍵體數(shù)降低(即芳核豐度降低)所致;同時,瀝青質(zhì)的720cm-1/1380cm-1,860cm-1/1380cm-1值由延長統(tǒng)至延安組有規(guī)律地增大,反映油氣經(jīng)侵蝕面運移過程中原油瀝青質(zhì)的組成結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,即隨著油氣側(cè)向運移,瀝青質(zhì)中類長鏈飽和烷烴及具一個單獨H原子的稠環(huán)芳核物質(zhì)逐漸增加,而甲基豐度減小,從而導(dǎo)致其比值有規(guī)律增大。上述原油及瀝青質(zhì)紅外吸收光密度比值的變化,代表著油氣的運移方向。馬嶺油田不同油層組原油瀝青質(zhì)有機元素組成的縱向變化,同樣可說明原油經(jīng)不整合面運移的變化規(guī)律(見表2)。從延長組長3油層組至延安組延9油層組,油氣經(jīng)不整合面運移過程中均受到一定程度的氧化,瀝青質(zhì)的元素組成H含量和H/(O+N+S)值由下向上降低,而O+N+S含量則明顯增高。這一規(guī)律和前述瀝青質(zhì)的紅外吸收光譜資料所闡述的認識一致。1.3盆地內(nèi)部構(gòu)造帶的構(gòu)造格架斷裂是盆地內(nèi)普遍存在的構(gòu)造形式,不同級別的斷裂對盆地油氣運移聚集的控制作用也不盡一致。近年來的野外地質(zhì)調(diào)查中,在鄂爾多斯盆地發(fā)現(xiàn)了不少具有平移、剪切、隱伏半隱伏性質(zhì)的斷裂。其中,具代表性的是盆地中部吳堡—綏德—靖邊—中寧一線的一系列東西向斷裂。這些裂縫的存在及其對中生界油氣分布所起到的控制作用,日益引起廣大石油勘探者的廣泛關(guān)注[7～9]。在盆地西緣、南緣及東緣構(gòu)造帶,斷裂對油氣的控制作用更為明顯,在勘探程度較高和已有重大發(fā)現(xiàn)的西緣沖斷構(gòu)造帶中發(fā)育一系列南北向、北西西向斷層,其中,一、二級斷層延伸可長達百余公里,斷距最大3000m。這些斷層不僅是控制一、二級構(gòu)造的邊界斷裂,而且也溝通了上、下油源,使馬家灘斷褶帶中的油氣藏具有含油井段長、層位多、厚度大的油氣成藏特點。中生界油藏中發(fā)現(xiàn)來源于上古生界煤系烴源巖的典型烴類成分,如擺宴井油田中天然氣甲烷碳同位素和氫同位素分別為-3.568%～-3.414%,-17.89%～-16.876%,顯示了煤成氣地球化學特征[10～12](見表3),也是斷裂作為油氣運移通道的主要證據(jù)之一。2運輸通道和石油供應(yīng)2.1環(huán)控三角洲群該油藏為中生界主要油藏以地層巖性油藏為主目前已發(fā)現(xiàn)安塞、靖安、南梁、西峰、安五、子長、永坪等23個油田,其運移通道主要以滲透性砂體為主。在三疊紀湖盆全盛時期,盆地東部發(fā)育了安塞、靖安、吳旗、延安、黃陵、富縣等大型復(fù)合三角洲,盆地西部發(fā)育了鎮(zhèn)原慶陽辮狀河三角洲形成圍繞湖盆中心分布的環(huán)帶狀三角洲群。其中,三角洲前緣河口砂壩、水下分流河道砂體及三角洲平原水上分流河道砂體為石油運移的主干通道。這些砂體的物性總體以低孔、低滲為主。其中延長組下部油層組(長4+5以下)主體砂巖厚20～80m,孔隙度8%～15%,滲透率0.1×10-3～3.0×10-3μm2;延長組上部油層(長4+5以上)主體砂巖厚20～80m,孔隙度9%～16%,滲透率0.5×10-3～5.0×10-3μm2。受儲層物性影響,該滲透性砂體對油氣輸導(dǎo)能力相對較差,石油總體以近距離運移為主,油氣藏均分布于生烴中心的內(nèi)側(cè)和外緣(見圖3)。在側(cè)向上,由于陜北地區(qū)儲層物性相對較好以及長期繼承性地發(fā)育大型復(fù)合三角洲,其砂體的連通性好,運移通道明顯優(yōu)于隴東地區(qū),運移距離相對較大;在縱向上,延長組下部儲層緊鄰生油層,易接受生油巖排出的烴類,故資源潛力大,但延長組上部儲層距生油巖相對較遠,且受運移通道控制,故油氣富集程度相對較差。2.2侏羅系油氣運移通道侏羅系古地貌披蓋含油區(qū)主要以古地貌油藏為主,目前已發(fā)現(xiàn)馬嶺、樊家川、王家場、華池、城壕等27個油田,侏羅系底部的河床相復(fù)合砂體和三疊系頂部不整合面,共同構(gòu)成其石油運移的主干通道。侏羅系底部河流相沉積具有主砂體厚度大、分布穩(wěn)定等特征,孔隙度18%～20%,平均滲透率大于50×10-3μm2,孔滲條件明顯優(yōu)于其他相帶的沉積,成為侏羅系油氣運移的優(yōu)勢通道。受其控制,侏羅系石油主要分布在古河道的兩側(cè),侏羅系底部的河床相復(fù)合砂體不僅控制了侏羅系油氣藏的分布,而且也控制了石油的成藏規(guī)模。例如:在盆地西部侏羅紀古河道下切深度大,切穿層位多,油源距侏羅系運移通道近,油氣向上運移量大,油氣富集程度高東部侏羅紀古河道下切深度淺油源距侏羅系運移通道遠,限制了油氣向上運移,不利于油氣的富集成藏,故石油富集程度明顯弱于西部。從侏羅系主力含油層分布來看,延9、延10的河道砂巖直接覆蓋在延長組侵蝕面之上,首先接受來自延長組沿古侵蝕面、砂體等通道運移來的油氣,含油豐度高,為侏羅系最主要的油氣藏類型。2.3油氣藏地質(zhì)特征盆地周邊構(gòu)造油藏較多,目前在西緣發(fā)現(xiàn)了馬家灘、擺宴井、大水坑、李莊子等油田,主要以構(gòu)造油氣藏為主,油藏規(guī)模小,邊、底水活躍。在構(gòu)造油藏中:斷裂為油氣運移的主要通道;油氣輸導(dǎo)能力強,垂向運移距離長;油層層位多,地層水復(fù)雜,油氣散失量較大;油氣富集程度受斷裂及構(gòu)造圈閉大小所控制,為侏羅紀次要油氣藏類型。3滲流方程表面為熟地層砂體與不整合面為未來能源運移的主要通道鄂爾多斯盆地構(gòu)造相對穩(wěn)定,