丁曉琪，張哨楠，謝世文，易　超，熊　迪

（成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610059）

鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)涇地區(qū)中生界成藏系統(tǒng)

丁曉琪，張哨楠，謝世文，易超，熊迪

（成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610059）

摘要：鄂爾多斯盆地西南緣鎮(zhèn)涇地區(qū)中生界油藏具有致密低滲透、豐度低、儲量大的特點(diǎn)，已鉆遇的多口高產(chǎn)井顯示出中生界具有良好的油氣勘探潛力，已成為中石化能源接替區(qū)之一。通過烴源巖、儲層物性、圈閉特征、成巖作用及泥巖欠壓實(shí)特征分析，認(rèn)為構(gòu)造作用造成了成巖作用路徑及過剩壓力發(fā)生變化，進(jìn)而使儲層類型多樣，最終導(dǎo)致了中生界成藏機(jī)理具有明顯差異。將中生界延長組—延安組油藏成藏動力學(xué)機(jī)制劃分為3種類型：自源高壓封閉成藏動力學(xué)系統(tǒng)、自源“低壓”半封閉成藏動力學(xué)系統(tǒng)和遠(yuǎn)源常壓開放成藏動力學(xué)系統(tǒng)。自源高壓封閉油藏勘探重點(diǎn)為高效儲層；自源“低壓”半封閉油藏勘探重點(diǎn)為碎屑巖古風(fēng)化殼；而遠(yuǎn)源常壓開放油藏勘探重點(diǎn)則為與古地貌有關(guān)的差異壓實(shí)背斜。

關(guān)鍵詞：成藏系統(tǒng)；低滲透；中生界；欠壓實(shí)；鎮(zhèn)涇地區(qū)；鄂爾多斯盆地

鄂爾多斯盆地是我國東部中、新生代大型陸相沉積盆地之一，三疊系延長組及侏羅系延安組是該區(qū)油氣勘探的主要目的層［1］，中生界具有烴源巖發(fā)育、生儲蓋組合配套、勘探領(lǐng)域廣、潛力大的特點(diǎn)［1－2］。鎮(zhèn)涇地區(qū)位于鄂爾多斯盆地天環(huán)坳陷南部（圖1），上三疊統(tǒng)延長組（長）自下而上分為10個油層段，長10段—長1段。由于印支運(yùn)動的構(gòu)造抬升，研究區(qū)普遍缺失長4+5段以上地層，南部部分井區(qū)缺失長6段；上覆侏羅系延安組的沉積完全受控于前侏羅紀(jì)古地貌，延安組地層自南向北依次超覆［3］，延安組（延）自下而上也分為10個油層段，延10段—延1段。

縱觀鎮(zhèn)涇地區(qū)油氣勘探歷程，中生界油氣勘探始于20世紀(jì)90年代。2006年前，僅在川口地區(qū)發(fā)現(xiàn)長6、延安組油藏，探明儲量635×104t，并未取得較大突破。而盆地西南緣的西峰油田，緊鄰鎮(zhèn)涇地區(qū)，是近十年來長慶油田發(fā)現(xiàn)的一個億噸級大油田，主力油層為上三疊統(tǒng)延長組長8段，迄今共新增三級儲量2.2×108t。2007年鎮(zhèn)涇油田改變勘探思路，加大勘探投入，拉開了長8的勘探高潮，先后鉆遇了一批高產(chǎn)油井，但勘探成功率低，直接影響了建設(shè)百萬噸油田的進(jìn)程。其主要原因是對研究區(qū)內(nèi)中生界油氣的成藏特點(diǎn)缺乏足夠了解，與鄰區(qū)的西峰油田相比，既有相同的地方，但更多的是差異。盆地的不同區(qū)域，具有不同的油氣運(yùn)移動力；相同的地區(qū)，不同的層位，油氣運(yùn)移動力也存在差異，鎮(zhèn)涇油田不同含油層系具有不同的成藏機(jī)理。因此，深入研究這些成藏機(jī)理不僅可以指導(dǎo)該地區(qū)的油氣勘探，還可以完善盆地南緣中生界的成藏機(jī)理?；谝陨纤悸?，本文將延安組和延長組作為一個整體考慮，重點(diǎn)研究延長組長8段、長6段和延安組延9段3個含油層系。通過確定油源，結(jié)合儲層、圈閉研究和泥巖欠壓實(shí)特征，探討研究區(qū)的中生界成藏動力學(xué)系統(tǒng)，分析具有不同成藏動力學(xué)特征油藏的勘探思路。

1　成藏條件

圖1　鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)涇油田位置及構(gòu)造

1.1烴源巖特征

鎮(zhèn)涇地區(qū)長6段烴源巖有機(jī)碳含量一般為0.43％～2.24％，大多數(shù)烴含量在101.4～181.8mg/L，為差－中等級別；長7段有機(jī)碳含量為0.96％～4.27％，烴含量為242.5～1642.5mg/L，達(dá)中等－最好水平，是本區(qū)最好的烴源巖；長8段烴源巖有機(jī)碳含量為0.76％～2.02％，烴含量108.6～715.9mg/L，相對較差。研究區(qū)長7段為腐殖－腐泥型為主的Ⅱ1型干酪根，而長6段和長8段則是以腐泥－腐殖型為主的Ⅱ2型干酪根?？傮w上延長組長7段有機(jī)質(zhì)豐度最高，長6段、長8段較低。

1.2儲層特征

研究區(qū)中生界主要含油層位的儲層物性特征見表1。從表可以看出：儲層物性自上而下，依次變差。按低滲透儲層的劃分標(biāo)準(zhǔn)［4］，延安組儲層主要屬于低滲透；長6段儲層屬于特低滲透；而長8段儲層則屬于超低滲透。延安組儲層以巖屑石英砂巖和長石石英砂巖為主，孔隙類型主要為剩余原生粒間孔；長6段以巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主，壓實(shí)強(qiáng)、溶蝕強(qiáng)，原生孔隙和次生孔隙均較發(fā)育；長8段巖性與長6段相同，但因埋深大，壓實(shí)和膠結(jié)較長6段強(qiáng)，孔隙類型主要為次生孔隙和少量的原生孔隙。

中生界地層在野外剖面、鉆井取心和成像資料可見大量的高角度裂縫，裂縫寬度主要分布于0.5mm以下，也有12％左右的裂縫寬度大于0.5mm。從已有開發(fā)資料可以得出，75°方向水驅(qū)速度快，驅(qū)油效率差，部分井見效快（見效即被水淹），均說明該方向上裂縫發(fā)育。裂縫極大地改善了儲層的滲流能力。長8部分高產(chǎn)井均與裂縫有關(guān)。如HH26井，產(chǎn)層平均孔隙度僅7.6％，滲透率0.12×10－3μm2，日產(chǎn)油36.3 t；ZJ5井孔隙度僅8.4％，滲透率0.13×10－3μm2，日產(chǎn)油16.08 t；西峰油田的X18井，砂巖孔隙度只有9.4％，而滲透率高達(dá)3.30×10－3μm2，試油獲18 t高產(chǎn)［5］。以上情況均與油層普遍低滲和低產(chǎn)背景不一致，證明裂縫作用巨大。

1.3圈閉特征

1.3.1延安組圈閉特征

鎮(zhèn)涇地區(qū)位于天環(huán)坳陷內(nèi)，從已有的鉆井資料來看，延長組構(gòu)造簡單，為一西傾的大單斜（圖1），局部發(fā)育一些鼻狀構(gòu)造［6－7］。但延安組的構(gòu)造特征較延長組復(fù)雜。這種下伏地層構(gòu)造平緩而上覆地層構(gòu)造復(fù)雜的特征，并不是區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力造成的。通過古地貌研究［7－8］，其成因主要為差異壓實(shí)。差異壓實(shí)的機(jī)理有兩種：一種為與古地貌有關(guān)的差異壓實(shí)，另一種為與沉積有關(guān)的差異壓實(shí)。與古地貌有關(guān)的差異壓實(shí)是基于延安組沉積時，不整合面之下的延長組已經(jīng)固結(jié)成巖，不具壓縮性，所以在古地貌高點(diǎn)易形成低緩披覆背斜；而與沉積有關(guān)的差異壓實(shí)是泥巖的壓實(shí)效率遠(yuǎn)高于砂巖的壓實(shí)效率，所以在砂巖富集區(qū)，往往構(gòu)造位置相對較高，從圖2也可以看出，ZJ3－4－8井延9段砂巖最為發(fā)育，處于構(gòu)造的最高點(diǎn)上，而旁邊的ZJ2－11及ZJ2－6砂巖欠發(fā)育，經(jīng)差異壓實(shí)后，其砂巖頂面構(gòu)造位置相對較低。

1.3.2延長組圈閉特征

延長組地層平緩，整體為一單斜，在單斜上發(fā)育一系列的鼻狀構(gòu)造（圖1），但這些鼻狀構(gòu)造并沒有明顯的控油作用。而延長組儲層由于巖性致密，地層傾角小，油氣運(yùn)移的動力小，而毛細(xì)管阻力大，油水分異不徹底，為典型的成巖圈閉，油氣主要儲存在優(yōu)質(zhì)儲層及與裂縫有關(guān)的儲層中。

表1　鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)涇地區(qū)中生界儲層物性Table 1　Physical properties of them esozoic reservoirs in Zhen jing area，the O rdos Basin

圖2　鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)涇油田油藏剖面

2　成巖作用

晚三疊紀(jì)的印支運(yùn)動使鄂爾多斯地臺抬升遭受剝蝕，研究區(qū)缺失延長組上部地層及富縣組。之后，地殼下降，延安組沉積。延安組晚期的印支運(yùn)動又使延安組遭受剝蝕。根據(jù)大量薄片資料，鏡質(zhì)體反射率（Ro）資料及包裹體資料［9］，結(jié)合研究區(qū)的埋藏史成果［10］，將延安組和延長組儲層劃分為持續(xù)埋藏型成巖系統(tǒng)，中間開啟型成巖系統(tǒng)和長期淺埋開啟型成巖系統(tǒng)。

2.1持續(xù)埋藏型成巖系統(tǒng)

該成巖系統(tǒng)的特點(diǎn)是儲層持續(xù)埋藏，雖然受構(gòu)造作用一度抬升，但成巖作用無明顯間斷。隨著上覆沉積物的不斷增加，地溫逐漸升高，成巖作用表現(xiàn)為準(zhǔn)同生—淺埋—深埋的過程。研究區(qū)長6段以下延長組主要為該成巖系統(tǒng)（不包括部分受淋濾作用的長6段）。長6段以下地層在印支運(yùn)動前均經(jīng)歷了早期淺埋成巖作用，主要為機(jī)械壓實(shí)作用和泥質(zhì)薄膜膠結(jié)作用［11］，隨后由于構(gòu)造運(yùn)動的抬升變淺，除部分長6段地層出露地表進(jìn)入表生成巖階段外，大部分地層并未受大氣淡水的淋濾作用。燕山期的抬升作用使鄂爾多斯地臺隆升，并發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)［12］，但研究區(qū)儲層仍深埋地下，處于深埋成巖環(huán)境。

2.2中間開啟型成巖系統(tǒng)

部分長6段及長4+5段儲層為典型的中間開啟型成巖系統(tǒng)。長6地層沉積后，以機(jī)械壓實(shí)作用和泥質(zhì)薄膜膠結(jié)作用為主。隨后由于印支運(yùn)動的抬升而暴露地表，遭受大氣淡水的淋濾作用，儲層中形成的泥質(zhì)薄膜受到溶蝕，長石及部分易溶巖屑也受到不同程度的溶蝕，形成大量的蝕變高嶺石。之后，隨著延安組沉積，再次埋藏加深，表生淋濾作用形成的大量溶蝕孔隙被淺埋壓實(shí)作用和膠結(jié)作用不同程度地破壞，到白堊紀(jì)末進(jìn)入深埋階段，遭受有機(jī)酸的溶蝕及鐵方解石和自生礦物的充填，至今長6處于深埋成巖階段。

2.3長期淺埋開啟型成巖系統(tǒng)

延安組儲層多屬于此種成巖系統(tǒng)。延安組儲層沉積后至燕山運(yùn)動前一直處于淺埋沉積環(huán)境，以壓實(shí)作用為主。燕山Ⅱ幕運(yùn)動時被抬升至地表，遭受大氣淡水淋濾，燕山Ⅱ幕運(yùn)動后一直到現(xiàn)在仍處于淺埋成巖環(huán)境，地層水礦化度較長6低很多。該類儲層以成巖強(qiáng)度低，膠結(jié)疏松，物性好且以原生粒間孔隙為特征。

3　泥巖欠壓實(shí)特征

泥巖中的欠壓實(shí)往往與快速埋藏、烴源巖排烴不暢及構(gòu)造抬升有關(guān)［13－14］。在正常情況下，泥巖的聲波時差與埋深在半對數(shù)坐標(biāo)系中常表現(xiàn)為一直線，當(dāng)出現(xiàn)欠壓實(shí)時，泥巖壓實(shí)曲線則偏離這一正常的趨勢。通過研究區(qū)大量鉆井的泥巖壓實(shí)曲線（圖3），發(fā)現(xiàn)在500m左右，有一快速壓實(shí)段，該段對應(yīng)于白堊紀(jì)地層，在整個鄂爾多斯盆地均有這種特征。直羅組（包括直羅組）以上至500m處，壓實(shí)曲線平緩，聲波時差值從270μs/m左右緩慢降低減至240μs/m左右，由于上覆壓力不大、地溫不高，巖層壓力僅作用于巖石骨架而沒有作用于巖層流體上，因此，孔隙流體壓力為靜水壓力，該段地層處于開放體系。延安組地層，隨著埋深的增加，壓實(shí)曲線開始變陡。延長組聲波時差開始升高，說明延長組地層已從直羅組的開放體系向封閉體系轉(zhuǎn)變。進(jìn)入延長組長7地層后，出現(xiàn)欠壓實(shí)，欠壓實(shí)層段主要分布在1900～2 400m左右，對應(yīng)層位主要是延長組長7段中下部和長8段上部。該欠壓實(shí)的形成主要與主力烴源巖的排烴及快速沉積有關(guān)。說明從早白堊世末大規(guī)模生排烴開始到現(xiàn)在，主力烴源巖“排烴作用”在持續(xù)進(jìn)行。

圖3　研究區(qū)泥巖壓實(shí)曲線

4　成藏動力學(xué)系統(tǒng)

油氣藏的形成是含油氣盆地在地球動力學(xué)背景下，由沉積動力學(xué)、熱動力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)和流體動力學(xué)綜合作用的結(jié)果，成藏動力學(xué)系統(tǒng)包括成藏基本要素和動力學(xué)條件以及這些成藏動力學(xué)條件在地質(zhì)歷史中有機(jī)匹配所發(fā)生的動力學(xué)過程及結(jié)果［15］。鎮(zhèn)涇地區(qū)不同層系，油氣來源、輸導(dǎo)體系和儲層等成藏要素以及油氣成藏的動力條件存在一定差異，從而形成不同的成藏動力學(xué)機(jī)制。根據(jù)鎮(zhèn)涇地區(qū)泥巖異常壓力的分布、成巖作用、油藏形成條件和系統(tǒng)的封閉性，將延長組—延安組油藏成藏動力學(xué)機(jī)制劃分為3種類型（圖4）。

4.1自源高壓封閉成藏動力學(xué)系統(tǒng)

以這類成藏動力學(xué)機(jī)制形成的油藏主要為長7、長8和部分長6段油藏。華北與揚(yáng)子地塊從晚二疊世開始由東向西逐漸呈剪刀狀縫合［16］，直到晚三疊世印支期，秦嶺洋最終關(guān)閉，華北與揚(yáng)子拼合對接，秦嶺地區(qū)全面碰撞造山［17］，這次板塊碰撞（215Ma）在鄂爾多斯湖盆主要表現(xiàn)為火山噴發(fā)和湖盆中心從志丹向西南遷移至環(huán)縣—華池—慶陽一帶［18］。研究區(qū)長7處于深湖相沉積，火山噴發(fā)產(chǎn)生的凝灰?guī)r常吸附放射性元素，這些放射性物質(zhì)產(chǎn)生的大量游離氫與碳結(jié)合，形成優(yōu)質(zhì)烴源巖，為中生界油藏提供了充足的油源［19］，長7段屬于欠壓實(shí)帶，流體壓力異常高。儲集砂體為烴源巖上、下的三角洲前緣分流河道砂體和少量的濁積巖，緊鄰巨厚的生油巖，這部分儲層巖性致密，如果油氣要克服毛細(xì)管壓力進(jìn)入儲層，則平均需要100m高的連續(xù)油柱，對于10～20m厚的砂巖來說，按現(xiàn)在的構(gòu)造計算，則至少需要10km的連通砂巖［20］，通過目前的勘探情況來看顯然是不可能的，所以浮力并不是該類型油藏油氣二次運(yùn)移的主要動力，正是異常壓力的存在，烴源巖中的油氣在過剩壓力驅(qū)動下以儲集層為運(yùn)移目標(biāo)，通過裂縫或者儲集層進(jìn)行垂向運(yùn)移，進(jìn)入過剩壓力相對較低的鄰接烴源巖的分流河道砂體中，形成上生下儲或下生上儲的生儲配置關(guān)系。長7既為區(qū)域性烴源巖，又可作為區(qū)域性蓋層，具有良好的生儲蓋組合，所以長8段、長6段具有良好的油氣勘探潛力。

圖4　鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)涇地區(qū)中生界成藏動力模式

4.2自源“低壓”半封閉成藏動力學(xué)系統(tǒng)

這類油藏主要分布在部分長6段和長4+5段中，油氣仍主要來自長7段。部分長6段和長4+5段由于印支期（210ma）的剝蝕作用，造成卸壓，與長7過剩壓力相比，形成一個“低壓”區(qū)，是油氣運(yùn)移的指向。儲集體主要為受大氣淡水淋濾的砂巖，烴源巖生成的油氣在異常壓力下，通過裂縫向上運(yùn)移至儲集層中，由于這部分儲層物性相對較好，油氣通過不整合面下的淋濾帶砂巖進(jìn)行一定距離的運(yùn)移，所以油氣的富集主要受前侏羅紀(jì)古地貌及儲層物性的雙重控制。因此近源巖、古地貌位置高且接收風(fēng)化淋濾作用的儲層是今后有利的勘探層系［21］。

4.3遠(yuǎn)源常壓開放成藏動力學(xué)系統(tǒng)

研究區(qū)內(nèi)延安組儲層多屬于此種成巖系統(tǒng)。該油層組中油氣來自其下部烴源巖，特別是長7段。由于研究區(qū)延安組一直處于淺埋環(huán)境，為正常壓力。下部油氣通過裂縫向上運(yùn)移至該類砂體中成藏，由于延9段儲集體主要為三角洲平原相分流河道砂體，砂體發(fā)育，儲集物性好，流體易于在其中發(fā)生側(cè)向運(yùn)移，蓋層為沼澤相泥巖。油氣常常分布在構(gòu)造的高部位，以油帽子的形式出現(xiàn)（圖2）。該成藏系統(tǒng)的儲層遠(yuǎn)離烴源巖，但儲層具有物性好的特點(diǎn)，所以具有高產(chǎn)量低儲量的特點(diǎn)。

5　成藏動力系統(tǒng)的成藏作用

長7段烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度、類型、特別是成熟度決定了這個成藏動力系統(tǒng)油氣的類型和豐度［22］。鎮(zhèn)涇地區(qū)長7油層組內(nèi)的暗色泥巖為良好的烴源巖，在經(jīng)歷了中侏羅世晚期的熱事件后進(jìn)入生烴門限［23－27］，并開始排烴，于早白堊世末達(dá)到生油高峰期［28－31］，油氣運(yùn)移的主要驅(qū)動力為下部（1900～2 400m附近）的過剩壓力。在自源高壓封閉和自源“低壓”半封閉成藏系統(tǒng)中，油氣主要憑借異常壓力沿著輸導(dǎo)體和裂縫運(yùn)移至烴源巖附近的圈閉聚集、充注、成藏，形成自源油氣藏。形成油藏后，由于儲層致密，排驅(qū)壓力大，油水分異不徹底，油氣并沒有發(fā)生大規(guī)模的側(cè)向運(yùn)移。而延安組油藏為延長組油藏被破壞后形成的次生油藏，油氣進(jìn)入延安組儲層后，在儲層中發(fā)生側(cè)向運(yùn)移，于構(gòu)造高部位聚集成藏，形成遠(yuǎn)源常壓開放油藏。自源成藏系統(tǒng)離烴源巖近，遠(yuǎn)源成藏系統(tǒng)的儲層孔滲性更好，因此在生烴充足的條件下，裂縫起勾通作用，兩者均可形成大型油氣藏。

6　結(jié)論

1）根據(jù)烴源巖、儲層物性、泥巖欠壓實(shí)及成巖作用研究可以將鎮(zhèn)涇中生界成巖系統(tǒng)劃分為自源高壓封閉成藏動力學(xué)系統(tǒng)、自源“低壓”半封閉成藏動力學(xué)系統(tǒng)和遠(yuǎn)源常壓開放成藏動力學(xué)系統(tǒng)3種。

2）對于自源高壓封閉油藏，由于儲層致密，油氣運(yùn)移阻力較大，為典型的成巖圈閉，油藏的形成主要受控于儲層，勘探的重點(diǎn)為尋找高效儲層及裂縫發(fā)育帶，而高效儲層往往發(fā)育在長7段湖侵前湖盆底形較高的水下分流河道砂體中。

3）對于自源“低壓”半封閉油藏，受大氣淡水淋濾改造的儲層是勘探的重點(diǎn)，這部分儲層主要發(fā)育在前侏羅紀(jì)古地貌斜坡中。

4）遠(yuǎn)源常壓開放油藏的勘探重點(diǎn)是圈閉問題，古地貌轉(zhuǎn)折處或河道砂巖發(fā)育處，易受差異壓實(shí)作用形成圈閉。

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（編輯高巖）

中圖分類號：TE122.1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0253－9985（2011）02－0157－08

收稿日期：2010－06－08；

修訂日期：2011－03－08。

第一作者簡介：丁曉琪（1981—），男，博士，儲層沉積學(xué)與儲層地球化學(xué)。

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)青年基金項(xiàng)目（40602012）。

Hydrocarbon accumulation system of them esozoic in Zhenjing oilfield，the Ordos Basin

Ding Xiaoqi，Zhang Shaonan，Xie Shiwen，Yi Chao and Xiong Di
（State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Chengdu University of Technology，Chengdu，Sichuan 610059，China）

Abstract：Themesozoic reservoirs of the Zhenjing area on the southwestern edge of the Ordos Basin feature in large tightness，low permeability，low abundance and large reserves.They possess huge exploration potentials which have been evidenced by several high-yield wells penetrating these reservoirs.The Zhenjing area now has become one of themain areas for reserve replacementof SINOPEC.Through the analysis of source rocks，physical properties of reservoirs，trap features，diagenesis and characteristics ofmudstone compaction，it is believed that tectonism resulted in the changes of diagenetic paths and overpressure distribution，and hereby the variaty of reservoir types.As a result，themesozoic hydrocarbon accumulationmechanism varies distinctively in different layers.In this paper，dynamicmechanisms of hydrocarbon accumulation in the Yan＇an and Yanchang formations are classified into three types，namely the indigeneous high-pressure enclosed type，the indegeneous low-pressure semi-enclosed type，and the distal normal-pressure open type.For the indigeneous high-pressure enclosed type，exploration should be focused on searching for highly-efficient reservoirs，while for the indegeneous low-pressure semi-enclosed type，clastic paleo-weathering crust should be the focus of exploration.As for the distal normal-pressure open type，themajor exploration targets are differential compaction anticlines associated with paleogeomorphology.

Keywords：hydrocarbon accumulation system，low permeability，Mesozoic，undercompaction，Zhenjing area，Ordos Basin