杜建波，田景春，胡俊卿，曹建康

(1.成都理工大學沉積地質研究院，四川成都610059;2.中國石化河南油田分公司石油勘探開發(fā)研究院，河南南陽473132;3.成都理工大學油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川成都610059)

1 概況

1.1 區(qū)域地質概況

洛陽－伊川地區(qū)主要包括洛陽盆地和伊川盆地，位于河南省西部，西起澠池，東止鞏義，北起黃河，南達汝陽、嵩縣一帶。構造上隸屬于華北盆地南部，夾持于崤山、熊耳山、外方山、嵩山、箕山與黃河之間，是印支末期在華北地臺基礎上發(fā)展起來的中新生代疊合盆地群(圖1)。主要經(jīng)歷了印支末期擠壓回返、燕山期隆升剝蝕、喜馬拉雅早期伸展斷陷、喜馬拉雅晚期拗陷等多個演化階段。其中，三疊系保存較好，自下而上可劃分為“三統(tǒng)六組”，即下統(tǒng)劉家溝組、和尚溝組，中統(tǒng)二馬營組、油坊莊組，上統(tǒng)椿樹腰組、譚莊組，殘留最大厚度達3 800 m，平均厚度大于1 000 m。

1.2 屯1井油氣突破

屯1井位于伊川盆地伊川鼻狀構造帶中部，于2011年完鉆于中三疊統(tǒng)油坊莊組，自上而下鉆遇新近系、古近系及上三疊統(tǒng)譚莊組、椿樹腰組、下三疊統(tǒng)油坊莊組等。其中上三疊統(tǒng)譚莊組和椿樹腰組均見到良好油氣顯示，且顯示豐富。上部譚莊組于埋深600～1 200 m油顯示活躍;下部椿樹腰組于埋深1 200～2 000 m氣測異常明顯，均呈大層段連續(xù)性展布特征。該井于深度1 874～1 884 m井段(椿樹腰組)壓裂試油獲日產(chǎn)天然氣7 200 m3，突破了工業(yè)氣流關，打破了南華北地區(qū)油氣勘探久攻不克的桎梏，為洛陽－伊川乃至南華北地區(qū)下一步油氣勘探指明了方向——致密砂巖油氣勘探。

圖1 洛陽－伊川地區(qū)地理位置圖Fig.1 Location of Luoyang-Yichuan area

2 致密砂巖油氣成藏地質條件

三疊紀，南華北地區(qū)(含洛陽－伊川地區(qū))與鄂爾多斯盆地處于同一個大型坳陷型湖盆，整體呈北西向展布，沉積中心位于銅川－鄭州一帶［1-2］(圖2)。雖然洛陰－伊川地區(qū)遭受燕山－喜馬拉雅期構造運動的改造較鄂爾多斯盆地強烈，致使其構造特征復雜，但二者具有相似的生儲蓋特征。目前，鄂爾多斯盆地三疊系已成為致密砂巖油氣藏勘探的典范［3－6］，故洛陽－伊川地區(qū)三疊系也應具有致密巖性油氣藏勘探的基本石油地質條件。

2.1 烴源巖發(fā)育

洛陽－伊川地區(qū)發(fā)育石炭系－二疊系和三疊系兩套主力烴源巖。其中，三疊系烴源巖主體為河流相－湖相暗色泥巖，主要發(fā)育于上三疊統(tǒng)譚莊組和椿樹腰組，暗色泥巖總厚200～850 m，烴源巖有機質豐度中等－高，總有機碳含量(TOC)為0.6% ～14.9%，總體為中等－好烴源巖(表1);有機質類型主要為Ⅱ－Ⅲ型，鏡質體反射率(Ro)為0.6% ～1.3%，處于生烴高峰期，是油氣勘探的重要層系。通過與美國落基山及國內(nèi)鄂爾多斯盆地等幾個主要致密砂巖油氣藏盆地的烴源巖特征對比認為［7－8］，洛陽－伊川地區(qū)具備致密砂巖油氣藏形成的烴源條件。

2.2 儲集層致密

區(qū)內(nèi)三疊系殘余厚度為800～3 000 m，砂巖厚度為400～1 300 m，儲集層發(fā)育;但因成巖作用較為強烈，儲層致密，平均孔隙度為5% ～10%。

本區(qū)上三疊統(tǒng)砂巖發(fā)育，主要類型有:河流相砂體、三角洲前緣砂體、淺湖砂壩砂體、淺湖－半深湖砂體等。其中三角洲前緣砂體是區(qū)內(nèi)上三疊統(tǒng)最主要的骨架砂體類型，構成了該區(qū)主要的儲集層。砂巖厚度為464～682 m，含砂率為36.8% ～53.2%(表2)，自北而南含砂率逐漸降低，北部濟源西承留含砂率達53.2%，南部宜陽、伊川一帶含砂率為42%左右。

圖2 華北地區(qū)晚三疊世沉積等厚圖［1］Fig.2 Isopach of the Upper Triassic in North China［1］

表1 洛陽－伊川地區(qū)上三疊統(tǒng)烴源巖有機質豐度統(tǒng)計Table 1 Organic abundance of source rocks in the Upper Triassic in Luoyang-Yichuan area

表2 洛陽－伊川及周緣地區(qū)上三疊統(tǒng)巖性厚度統(tǒng)計Table 2 Lithology-thickness statistics of the Upper Triassic in Luoyang-Yichuan and adjacent area

上三疊統(tǒng)砂巖儲層總的特點是低孔隙度(2%～11%)、低滲透率(0.03×10－3～3.50×10－3μm2)和高碳酸鹽含量(10% ～15%);鑄體薄片分析表明，巖石普遍膠結致密，非均質性較強。主要孔隙類型為次生孔隙，以粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔為主，少量膠結物溶蝕孔隙及原生孔隙，儲集性能較差，為低孔、特低滲儲層。

區(qū)內(nèi)中、下三疊統(tǒng)砂巖厚200～600 m，占地層的40%～50%。巖性主要為中細粒石英質長石砂巖及巖屑長石砂巖(圖3)。長石含量高，碳酸鹽膠結及鐵泥質膠結普遍。壓實作用強烈，顆粒間多呈線接觸。實測孔隙度為4.6% ～9.9%，平均為7.92%;滲透率為0.038×10－3～2.140 ×10－3μm2，平均為 0.760 ×10－3μm2，屬特低滲透儲層，局部受溶蝕作用影響，次生溶蝕孔隙較發(fā)育，儲集性能相對較好［9-10］。

圖3 洛陽－伊川及周緣地區(qū)中、下三疊統(tǒng)砂巖分類Fig.3 Sandstone classification of the Middle-Lower Triassic in Luoyang-Yichuan and adjacent area

2.3 區(qū)內(nèi)三疊系油氣顯示豐富

洛陽－伊川地區(qū)鉆遇三疊系探井僅3口(屯1井、伊1井和洛1井)，均于上三疊統(tǒng)見良好油氣顯示。另外，多口煤田鉆孔(伊3001孔、4001孔等)也于上三疊統(tǒng)見油氣顯示。其中，洛1井于上三疊統(tǒng)見36 m/30層熒光砂巖;伊1井于上三疊統(tǒng)見107 m/28層熒光－油斑砂巖;4001孔于譚莊組見油斑顯示;3001孔于譚莊組見50.87 m/22層油氣顯示;屯1井于上三疊統(tǒng)見油氣顯示(含巖心)27.65 m/41層，并于深度1 200～2 000 m井段普遍見氣測異常。豐富的油氣顯示進一步證明了洛陽－伊川地區(qū)三疊系具有連續(xù)性分布特征，勘探潛力較大。

3 致密砂巖油氣藏地質特征

屯1井于上三疊統(tǒng)常規(guī)試油僅獲少量原油和天然氣，壓裂試油突破天然氣工業(yè)氣流關，對其油氣藏地質特征分析，具有低孔、低滲、地層壓力異常、油氣關系倒置等先成型致密砂巖油氣藏特征。

3.1 地層壓力異常，呈低壓特征

地層壓力是指作用于地層孔隙空間的流體(油、氣、水)壓力。正常地層壓力等于地表到某一地層深度的靜水壓力。其中，超過靜水壓力的地層壓力或壓力系數(shù)(實測壓力/靜水壓力)大于1的為高壓異常;低于靜水壓力的地層壓力或壓力系數(shù)小于1的為低壓異常［11］。

致密砂巖油氣藏由于儲層致密，油氣逃逸速度低于生排烴速度，原生油氣藏均為高壓油氣藏，后期由于遭受抬升－剝蝕，隨著溫度降低和剝蝕卸載等作用，生烴作用停止，巖石骨架反彈與孔隙擴容，導致高壓向低壓演化，油氣藏逐步變?yōu)槌夯虻蛪海?1－14］。洛陽－伊川地區(qū)屯1井地層測試實測深度1 879 m地層壓力8.2 MPa，折算壓力梯度0.436 MPa/100 m，與錄井所測DC指數(shù)解釋壓力梯度基本一致(表3)，表明洛陽－伊川地區(qū)三疊系致密砂巖油氣藏為低壓油氣藏。

3.2 油氣關系復雜，呈“上油下氣”倒置特征

致密砂巖油氣藏由于滲透性差，遷移能力弱，油、氣、水重力分異不明顯，多呈近源聚集特征［13－17］;常規(guī)油氣由于油氣水的重力分異作用，多呈上氣中油下水或者上氣下油特征。伊川盆地上三疊統(tǒng)巖性主要為粉－細砂巖、泥質粉砂巖與泥巖互層，其中，泥巖對生成的油氣起到了封蓋作用，而儲層又呈低孔特低滲特征(孔隙度平均3.58%，滲透率平均0.04×10－3μm2)，使得生成的油氣在縱向上運移和重力分異困難，故油氣多就近聚集，保持了原有油氣生成時的狀態(tài)，呈現(xiàn)油氣關系復雜的特征。屯1井上三疊統(tǒng)譚莊組見豐富油顯示，并于巖心中見少量原油，且氣測較弱;而下伏椿樹腰組僅見少量熒光顯示，但氣測異常明顯，達216 m/54層，并于深度1 874～1 884 m井段壓裂后試獲工業(yè)氣流，日產(chǎn)天然氣7 200 m3。油氣顯示呈現(xiàn)“上油下氣”的倒置特征。

3.3 先致密后成藏

對于致密砂巖油氣藏，通?？蓜澐譃橄瘸尚秃秃蟪尚蛢深悾?8－21］。先成型指儲層先期致密，然后烴源巖生排烴成藏;后成型則指烴源巖先期生排烴成藏，然后儲層致密。由于致密砂巖油氣藏多不存在底水和邊水，無浮力作用，隨著油氣的不斷供給，在壓實作用、生烴膨脹力等驅動下排替自由孔隙水，油氣水界面沿儲層向上傾方向整體推移，壓實作用和生烴膨脹力則成為其運移的主要動力;而油氣水之間的毛細管壓力和油氣藏上覆的地層水柱壓力構成了油氣運移的主要阻力。加之先成型致密儲層的物性與烴巖相差無幾，故優(yōu)勢運移通道不發(fā)育，主要表現(xiàn)為在側向輸導層中整體排驅水運移，呈儲源近距接觸特征。而后成型中斷層、不整合和連通性較好的高孔滲砂體是其優(yōu)勢運移通道，以浮力和生烴膨脹力為其主要動力，可進行垂向及側向運移，運移距離較大。

表3 洛陽－伊川地區(qū)屯1井地層壓力解釋Table 3 Formation pressure interpretation of Well Tun 1 inLuoyang-Yichuan area

圖4 洛陽－伊川地區(qū)鄰井上三疊統(tǒng)熒光薄片顯微照片F(xiàn)ig.4 Micrographs of fluorescence thin sections of the Upper Triassic from wells in areas adjacent to Luoyang-Yichuan area

區(qū)內(nèi)含油性與物性關系密切，物性較好砂巖多發(fā)育熒光或油跡，物性差砂巖則無顯示;同時，區(qū)內(nèi)鄰井熒光照片(圖4)可以看出，在顆粒成巖縫中均發(fā)育熒光，進一步表明油氣生排烴期相對較晚，應在儲層致密和成巖縫形成之后，故綜合分析認為區(qū)內(nèi)油氣藏應為先成型。

4 結論

1)洛陽－伊川地區(qū)上三疊統(tǒng)巖性為灰－深灰色?。袑臃凵皫r、細砂巖與泥巖互層，烴源巖和砂巖儲層均較發(fā)育。其中，儲層致密，呈低孔特低滲特征;烴源巖厚度大、橫向分布穩(wěn)定，具有大面積含油氣的地質特征。

2)洛陽－伊川地區(qū)三疊系油氣藏具有低孔滲性、地層壓力異常、油氣關系倒置、先致密后成藏的先成型致密砂巖油氣藏特征。三疊系為洛陽－伊川地區(qū)下一步油氣勘探的主攻層系，致密砂巖油氣藏是該區(qū)勘探的主要方向。

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