陕北斜坡三叠系油藏形成与分布的主控因素

陕北斜坡三叠系油藏形成与分布的主控因素

关于三叠纪地层的形成和富集规律，以往的研究很少，这影响了该地区的勘探工作的进一步深化。长期以来,大多认为陕北斜坡三叠系油藏的形成和分布主要受沉积相控制,油藏类型主要为岩性油藏,即圈闭主要为岩性圈闭,构造等其他因素对该斜坡三叠系油藏的形成和分布不起主要控制作用,因为陕北斜坡为一平缓的西倾单斜,构造简单,缺乏背斜等构造圈闭。受此观点影响,陕北斜坡中生界油气勘探的选区评价一直主要以沉积相和储层研究为依据,对构造等其他因素考虑甚少。近年来,随着勘探程度的不断提高,笔者等研究发现,陕北斜坡东部三叠系油藏的形成与分布并不完全受沉积相控制,而是受沉积相、鼻状隆起背景、运移通道等多重因素控制;其油藏类型也不是以往认为的主要为岩性油藏,而可能以构造-岩性、构造-水动力、岩性-水动力等复合油藏为主,其次为岩性油藏。1延川、子长、织物区陕北斜坡东部系指位于鄂尔多斯盆地东部的延安市宝塔区、延长、延川、子长、甘泉等区县(图1)。其中生界油藏主要分布于上三叠统延长组。近年来,该区中生界石油勘探不断取得重要突破,储量、产量快速增长,成为中国石油工业一个重要的原油生产基地。1.1油气藏地质及沉积相带鄂尔多斯盆地三叠系延长组发育多个三角洲朵状体,它们控制了盆地内三叠系油藏的形成与分布。在陕北斜坡东部延长油区,已发现的长6和长4+5油藏主要分布于子长—安塞和延安2个大型三角洲朵状体(图2),反映其形成和分布受三角洲分流河道砂体展布的控制,分流河道砂体是长6和长4+5油藏富集的主要沉积相带。其中子长油田长6油藏、子北油田长6和长4+5油藏分布于北部的子长—安塞三角洲朵状体,含油区长6砂体沉积厚度约50～90m,砂地比值为0.40～0.75。而姚店、川口、甘谷驿、七里村等油田则分布于南部的延安三角洲,其长6砂体厚度也为50～90m,砂地比值为0.40～0.75。长2油层组在陕北斜坡东部则主要为辫状河流相沉积。其中河道砂体沉积是长2油藏形成和分布的主要部位。已发现的涧峪岔、余家坪、寺湾、蟠龙、丰富川、青化砭、永坪油田均主要形成于长2河道砂体附近(图3)。然而,无论是长6油藏还是长2油藏,其形成和分布并不一定位于砂体最厚处和物性的最好处。在一些孔隙度和渗透率的高值区,含油反而较差甚至不含油。如子北南沟岔—子长杨家元则一带储层的物性并不差,平均孔隙度约为11%～13%,平均渗透率为(5～20)×10-3μm2,但尚未有油藏发现。可见,沉积微相和储层物性并不是控制陕北斜坡东部油藏形成分布的惟一因素。1.2三叠纪油气富集高产的重要因素1.2.1鼻状起落架控制下的油气运移和聚集机理由图4可以看出,陕北斜坡东部除李家岔等油田外,北部的子长、子北南沟岔、玉家湾油田及南部的姚店、川口、甘谷驿、七里村等油田,其长6油藏的形成和分布均不同程度地与鼻状隆起背景有关。其中北部诸油田形成于几个分散的小型鼻隆附近,如玉家湾、南沟岔油田分别形成于玉家湾鼻状隆起轴部及其北翼附近,子长油田位于热寺湾鼻状隆起的西倾没端部位,其含油面积分布明显受鼻状隆起控制。南部延安三角洲的姚店、川口、甘谷驿、七里村等油田则形成和分布于一个统一的大型鼻隆附近,这可能是造成该区储层物性尽管总体差于北部子北地区,而含油性和连片性明显优于北部油田的一个重要原因。由于形成于统一的大型鼻状隆起背景,因而既有利于油气向南部大型鼻隆的大面积运移和汇聚,又有利于成藏后的油水分异,从而在该区形成含油面积大、连片性好、含油饱和度相对比北部地区高、含水率相对比北部低的特点。而北部的子长、子北南沟岔、玉家湾油田由于其形成于几个不同的小型鼻状隆起附近,因而油气的运移聚集比较分散,连片性差,油水分异也较差,因而含油饱和度相对较低,而含水率较高。鼻状隆起对长2油藏形成和富集的控制作用更为突出,已发现的长2油田基本上均位于鼻状隆起附近(图5)。如涧峪岔油田形成于李家岔鼻隆的北翼,余家坪、寺湾油田形成于热寺湾—余家坪鼻隆区及其附近,蟠龙油田形成于下坪鼻隆,丰富川、青化砭油田形成于丁庄鼻隆及其附近。1.2.2受岩性和构造双重控制的油气分布隆起构造不仅控制油气的富集,而且还控制着三叠系油藏的油水分异。如1972年发现的直罗长2油田,是一个相对幅度15～20m的小型鼻状构造。由于其幅度小于油柱高度,油水分异性较差,整个油藏均处于油水过渡带,但不同的构造部位的含油饱和度有明显的差异,高部位的含油饱和度一般为25%～50%,而低部位的含油饱和度一般小于20%甚至小于10%。再如靖安油田,其油气分布也受岩性和构造双重控制,属于典型的构造-岩性油藏。该油田长2油层埋深为1200～1400m,其顶部构造为一组在差异压实作用形成的呈近东西向展布的鼻状隆起构造,隆起幅度较低,一般为10～20m。而且,靖安油田的鼻状构造还影响着其油水过渡带的高度、油井产量及含水饱和度。根据对该油田张渠一区、张渠二区和大路沟一区3个生产区块油水过渡带计算的结果以及油井平均产量的统计结果,鼻状构造的幅度直接影响着油水分异程度。表现为圈闭幅度大则原始含油饱和度高,油水过渡带低,纯油层厚度大,因而产油量大,含水率低。相反,圈闭幅度低则原始含油饱和度低,油水过渡带高,纯油层厚度小至无,因而产油量小,含水率高。如在3个投入开发的区块中,张渠一区圈闭幅度最低(小于10m)因而油水分异最差,原始含油饱和度最低(49.8%)。尽管张渠一区长2油层的孔隙度(17.5%)和渗透率(24.2×10-3μm2)高于大路沟一区长2油层的孔隙度(16.7%)和渗透率(16.6×10-3μm2),但大路沟一区的鼻隆幅度最高,因而含油饱和度最高(51.9%)。2油气分布的控制因素2.1盆地内生界油气运移通道鄂尔多斯盆地陕北斜坡东部中生界油气主要来自下伏长7生油岩,其运移聚集既具有垂向运移又具有侧向运移方式。但由于中生界地层在陕北斜坡自早白垩世末大量排烃以来一直十分平缓,加之三叠系延长组储层,特别是长4+5和长6储层物性总体上很差,且非均质性较强,横向变化较大,因而油气很难进行长距离侧向运移,可能以垂向运移和短距离侧向运移为主。其中垂向运移对长4+5区域盖层之上的长1—长3以及侏罗系的成藏十分重要。可以说,这些油藏的形成和分布主要就受垂向运移通道以及长4+5区域盖层分布的控制。鄂尔多斯盆地中生界地层存在3种运移输导系统:即断裂特别是裂缝系统、分流河道砂体叠置、深切河道砂体。其中断裂特别是裂缝可能是鄂尔多斯盆地陕北斜坡中生界油气发生垂向运移的重要通道。如蟠龙油田冯15井长2裂缝比较发育,且裂缝发育段便是其含油性较好的层段,因而油层厚度大、产量高。近年研究发现,尽管大规模的断裂在鄂尔多斯盆地并不发育,但小型的断层在该盆地并不缺乏。盆地内广泛发育北东、北西、近南北向以及近东西向的数十条断裂及其相关裂缝。因此,包括断层、裂缝在内的断裂构造应是鄂尔多斯盆地中生界油气运移的重要通道。赵文智等还强调了基底断裂对鄂尔多斯盆地中生界油气成藏的重要性,认为该盆地北东向基底断裂在中生代以来存在着“隐性”活动,其对延长组砂体分布、油气运移与富集具有重要控制作用。2.2叠系延长组的遮损油藏除岩性(物性)、构造、运移通道外,水动力对陕北斜坡东部三叠系油藏的形成和分布也具有十分重要的控制作用,它可能是构成三叠系延长组油藏圈闭的一个重要因素。即在单斜储层或鼻状隆起的上倾方向,起遮挡作用的并不一定是岩性尖灭带或物性致密带,而可能是水动力封闭。后者同样可以构成三叠系延长组的有效遮挡,并且可能是长6油藏在上倾方向最主要的一种遮挡类型。这是因为在油气充注前,储层的孔隙空间多为水所充填;之后,随着油气的充注,储层孔隙内的水逐渐被油所驱替。但由于三叠系地层十分平缓,储层又比较致密,因此油气侧向运移的动力较弱。当其向上运移遇到储层岩性或物性或地层倾角的微弱变化时,便很容易在上倾方向形成水动力封挡,从而形成岩性-水动力圈闭或构造-水动力圈闭(图6)。这已被一些地区的钻探所证明。在一些地区,尽管储层发育,但钻探结果却为水层,说明油藏的形成和分布受到水动力的控制。如子长油田余家坪长2油藏主要分布于鼻隆的西斜坡部位,隆起高部位含油性变差,而含水率增高。通过分析可以看出,陕北斜坡东部三叠系油藏主要为构造-岩性、构造-水动力等复合油藏,其次才可能是岩性油藏。最近发现的西峰大油田尽管一般认为属于岩性油藏,但实际上可能同样为既受岩性控制、又受构造控制的构造—岩性复合型油藏。3构造背景、运移条件(1)陕北斜坡东部三叠系油气藏的形成和分布受沉积相、隆起构造背景、断裂等运移通道、水动力条件等多重因素控制。其中有利的沉积相带是三叠系油气藏形成和富集的基本条件,隆起构造背景是三叠系油气富集高产的重要因素,断裂等有效运移通道的存在是三叠系上部储盖组合成藏的关键,水动力则可能是三叠系油藏形成的一个重要圈闭因素。因此,只有具备良好的构造背景、良好的储层条件和运移条件,才是寻找大中型油气田的最有利地区。(2)