袁 慧, 吳曉明, 譚成仟, 尹 帥

(1.西安石油大學(xué) a.地球科學(xué)與工程學(xué)院; b.陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 西安 710065;2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第七采油廠, 西安 710200)

近年來(lái), 鄂爾多斯盆地西緣逆沖帶侏羅系油藏越來(lái)越引起重視, 在環(huán)江西部地區(qū)發(fā)現(xiàn)了一系列侏羅系油藏群, 顯示出該地區(qū)侏羅系具有巨大的油氣潛力。環(huán)江地區(qū)侏羅系發(fā)育巖性-構(gòu)造砂巖油藏, 且具有“小而肥”“串珠狀”的特點(diǎn)[1]。作為一級(jí)控藏因素, 古地貌對(duì)侏羅系油藏的形成起到至關(guān)重要的作用[2]。三疊紀(jì)沉積末期, 受印支運(yùn)動(dòng)的影響, 鄂爾多斯盆地西緣發(fā)生了較為強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng), 由于靠近西北部物源, 該地區(qū)砂體較為發(fā)育。延長(zhǎng)組頂部發(fā)生了廣泛且強(qiáng)烈的剝蝕, 在復(fù)雜的前侏羅紀(jì)古地貌格局條件下, 形成了延安組沉積[3]。

目前, 環(huán)江油田已發(fā)現(xiàn)侏羅系油藏主要位于前侏羅紀(jì)古地貌高部位, 這些區(qū)域在后期差異壓實(shí)作用下, 目前表現(xiàn)為一系列東西向平緩鼻狀隆起[4]。由于受構(gòu)造圈閉范圍控制, 侏羅系油藏規(guī)模小, 其圈閉面積通常在3～9 km2。古地貌恢復(fù)的方法主要包括印膜法、 殘余厚度法、 沉積學(xué)方法、 地震方法等[5-9]。這些方法利用測(cè)井或地震資料, 并根據(jù)層拉平技術(shù)、 某一沉積基準(zhǔn)面上覆或下伏沉積厚度展布規(guī)律、 地震切片法等資料來(lái)預(yù)測(cè)古地貌格局。對(duì)于測(cè)井方法來(lái)說(shuō), 其具有高分辨率特征, 但受鉆井?dāng)?shù)量的限制影響較為明顯; 而對(duì)于地震方法而言, 其對(duì)單砂體的識(shí)別能力降低, 但能夠恢復(fù)整個(gè)工區(qū)的古地貌格局。因此, 聯(lián)合測(cè)井及地震方法對(duì)古地貌格局進(jìn)行識(shí)別能克服利用單一方法的不足。本文利用鄂爾多斯盆地西緣環(huán)江油田西部大量鉆完井、 測(cè)井、 試井及地震資料, 應(yīng)用印膜法對(duì)該地區(qū)古地貌單元進(jìn)行劃分， 識(shí)別出低殘丘、 斜坡、 古河道、 河間丘及古階地5種古地貌單元, 并利用已有試油及地層水礦化度資料對(duì)古地貌格局進(jìn)行了驗(yàn)證。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

洪德地區(qū)位于甘肅省環(huán)江油田西部, 構(gòu)造上位于鄂爾多斯盆地西緣逆沖帶[1-3], 面積約600 km2(圖1)。該地區(qū)區(qū)域構(gòu)造背景為平緩西傾單斜, 延安組主要油源來(lái)自于上三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段頁(yè)巖。研究區(qū)地表為典型的黃土山地地貌, 溝壑縱橫, 延安組海拔多在1 226～1 850 m, 高差約630 m。

圖1 研究區(qū)位置

研究區(qū)侏羅系主力油藏分布在延9段。本區(qū)延9段為三角洲平原亞相沉積, 發(fā)育多期分流河道砂體, 多層狀疊置, 連通性較好, 儲(chǔ)層中粒間孔發(fā)育, 物性較好, 形成了油藏良好的儲(chǔ)集層(圖2)； 延9段的物源來(lái)自西北方向, 砂體沿著北西-南東方向展布[7]。該區(qū)內(nèi)侏羅系沉積地層較為齊全, 厚度相對(duì)穩(wěn)定, 侏羅系底部多為不整合接觸或假整合接觸[7]； 不整合面之上為延安組和富縣組， 之下為延長(zhǎng)組。 延長(zhǎng)組自上而下被劃分為10個(gè)油層組, 分別為長(zhǎng)1—長(zhǎng)10； 延安組自上而下被劃分為延1—延10等10個(gè)油層組[8]。

圖2 上三疊統(tǒng)—中侏羅統(tǒng)地層單元?jiǎng)澐?/p>

2 研究方法

研究區(qū)前侏羅紀(jì)古地貌對(duì)延安組儲(chǔ)層的沉積演化以及局部構(gòu)造的最終定型具有重要影響。 基于研究區(qū)豐富的測(cè)井與地震資料, 本文綜合利用層拉平 技術(shù)及“印膜法”對(duì)該地區(qū)前侏羅紀(jì)古地貌進(jìn)行恢復(fù)。首先, 根據(jù)地層不整合面, 在地層精細(xì)對(duì)比的基礎(chǔ)上, 選取一個(gè)等時(shí)基準(zhǔn)面, 利用測(cè)井資料確定上覆沉積厚度與下伏殘余厚度, 根據(jù)其呈現(xiàn)出的一種鏡像關(guān)系, 對(duì)研究區(qū)的古地貌單元進(jìn)行判別[1](圖3)。其次, 基于三維地震資料, 利用模型正演建立侵蝕面的地震響應(yīng)模式, 將古地貌頂界拉平, 利用特征追蹤以及瞬時(shí)相位屬性方法恢復(fù)古地貌底界, 并利用印膜法原理恢復(fù)古地貌[10-11]。洪德三維區(qū)三疊系頂部及侏羅系底部之間存在較為明顯的地層不整合特征, 通過(guò)對(duì)疊加剖面和瞬時(shí)相位屬性剖面的拉平處理, 可更加清晰地顯示侵蝕溝谷、 上超、 削截等構(gòu)造特征。最終, 結(jié)合測(cè)井與三維地震資料對(duì)研究區(qū)前侏羅紀(jì)古地貌單元進(jìn)行劃分。

圖3 印模法古地貌恢復(fù)原理圖

3 前侏羅紀(jì)古地貌恢復(fù)

3.1 不整合面

基于鉆井與測(cè)井?dāng)?shù)據(jù), 對(duì)研究區(qū)100余口探井進(jìn)行地層精細(xì)對(duì)比與劃分。延9段地層頂部煤層發(fā)育, 易于識(shí)別, 即利用頂煤測(cè)井曲線的低伽馬、 高聲波時(shí)差、 高電阻率以及低密度特征來(lái)識(shí)別。長(zhǎng)7底發(fā)育有一組深湖相的低阻頁(yè)巖(張家灘頁(yè)巖), 且分布較為穩(wěn)定。因此,長(zhǎng)7底到富縣頂?shù)暮穸葹椴徽厦嫦路鼩堄嗪穸?延9頂?shù)礁豢h底為上覆沉積厚度。將不整合面作為等時(shí)基準(zhǔn)面,延9頂和長(zhǎng)7底分別作為上下標(biāo)志層, 按照標(biāo)志層特征, 主要地層對(duì)比與劃分結(jié)果如圖4所示。由NW向SE方向, 延安組地層厚度逐漸變薄,然后又逐漸增厚;而下伏殘余厚度總體呈現(xiàn)較為穩(wěn)定的分布特征。

圖4 洪德延安組-延長(zhǎng)組地層劃分對(duì)比

3.2 基于地震資料古地貌恢復(fù)

結(jié)合三維地震資料和鉆、 錄井資料, 可在地震反射解釋剖面上識(shí)別出不整合面及其上覆及下伏地層厚度, 進(jìn)而識(shí)別出古河道、 斜坡、 低殘丘等古地貌單元(圖5)?？梢钥闯? 不整合面上部及下部地層具有顯著的鏡像關(guān)系。甘陜古河道位置處不整合面下伏厚度明顯偏薄, 而上覆地層厚度則明顯變厚; 由斜坡帶到低殘丘處, 不整合面下伏厚度逐漸增大。

圖5 研究區(qū)過(guò)巴40井及巴39井地震剖面

利用三維地震模型正演建立侵蝕面地震響應(yīng)模式, 再拉平古地貌頂界, 通過(guò)地震資料解釋最終得到研究區(qū)前侏羅紀(jì)古地貌格局(圖6)。結(jié)果顯示, 研究區(qū)西南部為甘陜古河, 西北和東南為斜坡高地, 一級(jí)支溝向東南發(fā)育, 二級(jí)支溝向南部發(fā)育匯入甘陜古河, 三級(jí)支溝向北發(fā)育, 識(shí)別出1～3級(jí)主河道9條。西南部甘陜古河的河道最寬, 延伸最遠(yuǎn)。西南部和東部高地為分水嶺, 兩大支溝分別向東北和東南延伸; 北部次級(jí)支溝向北延伸, 南部次級(jí)支溝向北東和南延伸。侏羅系油藏大部分位于古地貌殘留高地、 斜坡區(qū)。

圖6 洪德三維前侏羅紀(jì)古地貌綜合立體圖

由圖7可知, 工業(yè)油流井主要分布在研究區(qū)的中部及東部的構(gòu)造高部位。高地之間河谷帶的井幾乎沒(méi)有工業(yè)油井, 從而表明地震方法預(yù)測(cè)的古地貌格局是合理的。

圖7 洪德三維前侏羅紀(jì)古地貌圖

3.3 基于測(cè)井解釋古地貌恢復(fù)

利用鉆井及測(cè)井資料, 恢復(fù)出洪德地區(qū)前侏羅系不整合面上覆、 下伏地層厚度。結(jié)果顯示, 上覆地層厚度分布在20～110 m, 下伏地層厚度分布在300～750 m。不整合面的上覆地層厚度高值區(qū)主要集中在南部地區(qū)(圖8a), 北部上覆地層厚度相對(duì)較低。印支運(yùn)動(dòng)之后, 延長(zhǎng)組頂部被剝蝕, 導(dǎo)致前侏羅紀(jì)古地貌凹凸不平, 后經(jīng)富縣組的填平補(bǔ)齊, 地形趨于平緩。因此， 延9段至富縣組厚度可充分反映前侏羅紀(jì)古地貌的地形特征[12]。由西至東, 不整合面下伏地層厚度呈逐漸上升的趨勢(shì)(圖8b), 在局部出現(xiàn)高值, 且厚度變化呈現(xiàn)穩(wěn)定的狀態(tài)。

圖8 洪德地區(qū)不整合面上覆地層(a)及下伏地層(b)厚度等值線圖

3.4 古地貌單元?jiǎng)澐?/h3>

侏羅系油藏具有“小而肥”的特點(diǎn), 油藏富集區(qū)在一定程度上受古地貌的控制[4]。綜合三維地震及測(cè)井方法對(duì)洪德地區(qū)前侏羅系古地貌進(jìn)行了精細(xì)刻畫, 在該古地貌格局條件下, 主要?jiǎng)澐殖?類古地貌單元, 分別為古河谷、 古階地、 斜坡、 河間丘、 低殘丘[13](圖9)。根據(jù)上覆沉積厚度及下伏殘余厚度分布, 對(duì)洪德地區(qū)古地貌單元進(jìn)行劃分, 劃分依據(jù)如表1所示。

表1 洪德地區(qū)古地貌單元?jiǎng)澐忠罁?jù)

圖9 洪德地區(qū)前侏羅紀(jì)古地貌圖

古河谷: 測(cè)井解釋上覆沉積厚度大于70 m, 下伏殘余厚度小于600 m, 當(dāng)上覆沉積厚度與下伏殘余厚度均較厚時(shí), 表明其剝蝕作用較弱, 反映古地形為河谷[5]。研究區(qū)古河谷主要分布在西南部及東部局部地區(qū),同樣識(shí)別出1～3級(jí)主河道9條。

斜坡高地: 斜坡高地是具有一定的坡度、 地形相對(duì)較高的單元, 周圍被古河道包圍[5]。當(dāng)上覆沉積厚度小于70 m, 下伏殘余厚度大于600 m時(shí), 反映古地形為高地, 剝蝕作用強(qiáng)而沉積作用弱。斜坡高地主要分布在北部、 中部及西部的局部地區(qū)。

古階地: 古階地是位于古河道與斜坡之間的較為平緩的河道階地, 當(dāng)上覆沉積厚度在70 m左右, 下伏殘余厚度為600 m左右, 原侵蝕面經(jīng)過(guò)抬升到洪水位, 由于河流侵蝕, 呈階梯狀順河道分布于古河道兩側(cè)[18]。古階地主要分布在古河道與斜坡之間的過(guò)渡地帶, 多位于研究區(qū)西南部及東部地區(qū)。

河間丘: 上覆地層厚度介于70～90 m, 下伏地層厚度小于600 m, 位于古河道中央, 地勢(shì)高于河道。河間丘主要分布于研究區(qū)東北部、 西部的局部地區(qū)。

低殘丘: 上覆沉積厚度小于40 m, 下伏殘余厚度大于600 m。低殘丘為古斜坡上局部發(fā)育的突起, 一般小而孤立[5]。研究區(qū)低殘丘主要位于斜坡高地的中央部位。

整體而言, 利用測(cè)井方法恢復(fù)的研究區(qū)前侏羅紀(jì)古地貌結(jié)果與前述地震方法恢復(fù)的結(jié)果一致, 表明本文所劃分的洪德地區(qū)前侏羅系古地貌格局是可靠的。

4 前侏羅紀(jì)古地貌控油作用分析

目前, 環(huán)江油田西北部已探明的延安組油藏主要分布于古地貌斜坡、 低殘丘等高地區(qū)域。斜坡帶是油氣成藏的最為有利區(qū), 其次為低殘丘, 而古河谷區(qū)域主要為產(chǎn)水井。斜坡高地與古河谷之間的過(guò)渡區(qū)域通常為油氣運(yùn)移的必經(jīng)之地, 也分布有一些產(chǎn)油井。

古地貌控制著研究區(qū)的沉積相帶的發(fā)育、 沉積的區(qū)域、 古河谷的發(fā)育、 油氣的運(yùn)移通道等[14]。延安組地層在差異壓實(shí)背景下, 部分地區(qū)形成了鼻隆, 促進(jìn)了油氣在構(gòu)造高部位聚集[12, 15-17]。延安組主要油源來(lái)源于下三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)7底部發(fā)育的張家灘頁(yè)巖, 有效源巖為油氣藏提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

古地貌形態(tài)控制有利相帶的發(fā)育, 古河谷的發(fā)育給油源提供了充足的通道, 油源可沿著古河道中發(fā)育的砂巖側(cè)向或垂直向上運(yùn)移[16]。不同古河道交匯部位被稱為坡嘴[17-20], 坡嘴地貌中的邊灘相帶的砂巖經(jīng)過(guò)河流的反復(fù)沖刷, 其分選好、 連通性強(qiáng), 是延長(zhǎng)組與延安組不整合面的運(yùn)移通道, 因此油氣最先達(dá)到坡嘴地帶, 成為油藏分布的有利區(qū)帶[21-22]。

延安組延9段為侏羅系油藏主要富集層位, 向上油藏分布減少。經(jīng)過(guò)分析, 斜坡帶、 低殘丘等高地區(qū)域地層水環(huán)境相對(duì)封閉或閉塞, 地層水礦化度較高，主要在10～109 g/L(圖10); 而古河谷區(qū)域的地層水環(huán)境相對(duì)開(kāi)放, 地層水礦化度相對(duì)較低。研究區(qū)地層水的礦化度性質(zhì)與油氣的運(yùn)聚與保存有著重要的關(guān)系, 地層的封閉條件越好, 油氣的保存條件也相應(yīng)越好, 進(jìn)而對(duì)于油藏的富集越有利[23-24]。

圖10 洪德地區(qū)前侏羅紀(jì)古地貌與延9段地層水礦化度疊合圖

5 結(jié) 論

(1) 本文以環(huán)江油田西部洪德地區(qū)為例, 利用該地區(qū)大量鉆完井、 測(cè)井、 試井及最新三維地震資料, 采用印膜法對(duì)該區(qū)前侏羅紀(jì)古地貌原型形態(tài)進(jìn)行了恢復(fù)。

(2) 研究區(qū)古地貌單元被劃分為古河谷、 古階地、 斜坡、 河間丘、 低殘丘等5種類型。利用測(cè)井方法恢復(fù)的前侏羅紀(jì)古地貌結(jié)果與地震方法恢復(fù)的結(jié)果一致, 表明本文所劃分的研究區(qū)前侏羅系古地貌格局是可靠的。

(3) 油藏主要分布在斜坡帶、 低殘丘等高地區(qū)域, 這些區(qū)域地層水環(huán)境相對(duì)閉塞, 地層水礦化度較高。同時(shí), 研究區(qū)支溝發(fā)育： 一級(jí)支溝向東南發(fā)育, 二級(jí)支溝向南部發(fā)育匯入甘陜古河, 三級(jí)支溝向北發(fā)育, 共識(shí)別出1～3級(jí)河道9條。坡嘴地貌中的邊灘相帶砂巖經(jīng)過(guò)河流的反復(fù)沖刷, 其分選及連通性均較好, 也是油藏分布的有利區(qū)帶。