何永垚，王治璽，馬良杰，張長勝，王 丹，陳泓竹，李洋洋

(1.延安大學(xué) 石油工程與環(huán)境工程學(xué)院，陜西 延安 716000； 2.中國石油長慶油田分公司 勘探開發(fā)研究院，陜西 西安 710021)

古地貌指地質(zhì)歷史時(shí)期所發(fā)育的地貌，古地貌研究主要通過識別不整合面、古剝蝕面及等時(shí)界面，研究埋藏于地下或已遭受剝蝕的古地形特征。古地貌恢復(fù)一直是盆地分析及油氣勘探領(lǐng)域的熱點(diǎn)，一方面，“源-匯”系統(tǒng)的三個組成單元：物源區(qū)(源)、搬運(yùn)區(qū)(渠)、沉積區(qū)(匯)在空間上是相互連接、相互作用的地貌單元，地貌單元類型、幅度及分布直接影響古地理及沉積體系類型及規(guī)模[1]；另一方面，國內(nèi)外油氣勘探的實(shí)踐揭示，大型巖性地層圈閉的發(fā)育或相關(guān)油氣藏的形成主要受古隆起、古斜坡及不整合面的控制。樊太亮[2]將古地貌單元分為：正向地貌單元(如古高地、古凸起等)、條帶狀低洼地貌(古山口、下切谷、古河道等)及過度地貌(古斷層、古平臺與坡折帶)，正向地貌單元為物源區(qū)，對水系起到分流和隔擋作用；低洼地貌是物源的搬運(yùn)通道或沉積區(qū)。

古地貌恢復(fù)包括古構(gòu)造恢復(fù)和地層厚度恢復(fù)，古構(gòu)造恢復(fù)包括構(gòu)造升降量的恢復(fù)及水平走滑量的恢復(fù)；地層厚度恢復(fù)包括剝蝕、侵蝕量恢復(fù)、去壓實(shí)校正和古水深校正，其中沉降量的恢復(fù)、古水深校正比較困難，因此古地貌恢復(fù)較難達(dá)到精確的定量水平。常用的古地貌恢復(fù)方法有：殘余厚度法、趨勢厚度法、印模法、層拉平法、回剝和填平補(bǔ)齊法、沉積學(xué)分析法以及層序地層學(xué)恢復(fù)法[3-4]。這些方法應(yīng)根據(jù)特定的構(gòu)造背景和資料精度的情況而有選擇性地應(yīng)用，如殘留厚度法、回剝法比較適合于地層受古構(gòu)造改造劇烈的地區(qū)，沉積學(xué)分析法以及層序地層學(xué)則多應(yīng)用于等時(shí)面易于選取，沉積結(jié)構(gòu)及其地震反射特征易于識別的地區(qū)；“印模法”和“殘厚法”原理簡單易操作，常作為構(gòu)造穩(wěn)定地區(qū)古地貌恢復(fù)的有效方法，尤其在鉆井密度較大的地區(qū)，可半定量細(xì)分地貌單元。

鄂爾多斯盆地侏羅系古地貌油田的發(fā)現(xiàn)，揭示古地貌對其上覆油藏控制典型實(shí)例，引起了石油地質(zhì)學(xué)家對鄂爾多斯盆地印支期古地貌特征研究，研究成果有效指導(dǎo)了鎮(zhèn)涇油田、吳起油田、慶城油田、鎮(zhèn)原油田等多個油田延安組油氣藏發(fā)現(xiàn)[5-8]。毛飛躍等[5]指出鎮(zhèn)原地區(qū)侏羅系油藏有坡嘴式、河間丘式和古高地式等3種成藏模式。于雷等[8]認(rèn)為古河谷可作為油氣運(yùn)移的通道，古河谷附近的砂體是油氣富集帶。袁慧等[9]認(rèn)為侏羅系油藏主要分布在低殘丘、斜坡帶、坡嘴帶。蔣代琴等[10]總結(jié)出吳起油田侏羅系油藏具有斜坡式、河間丘式和古河式的3種古地貌成藏模式，認(rèn)為河間丘式油藏最為發(fā)育。王霞等[11]利用鉆井、測井、試油及實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)等各種資料，對曾岔地區(qū)侏羅系油藏進(jìn)行了深入研究，延9、延10油藏主要分布在古河道帶。馬海勇等[12]基于油田區(qū)內(nèi)鉆井、生產(chǎn)資料，利用印模法，對姬塬地區(qū)前侏羅紀(jì)古地貌單元進(jìn)行定量化分，分為高地、斜坡、階地、河谷、河間丘、坡嘴(咀)等6種古地貌單元。不同地區(qū)古地貌單元劃分的高程標(biāo)準(zhǔn)存在差異，致使古地貌單元分布范圍界定會變化較大，東、西部油田之間差異更大。

限于小層劃分對比標(biāo)準(zhǔn)層不統(tǒng)一、區(qū)域鉆井不均、不整合界面難識別等問題，地貌單元識別及劃分標(biāo)準(zhǔn)尚不統(tǒng)一，古河道區(qū)域段間缺少對比，古河道形態(tài)及結(jié)構(gòu)研究較少。本文旨在前人研究的基礎(chǔ)上，優(yōu)選前侏羅紀(jì)古地貌恢復(fù)方法，識別古地貌單元，依據(jù)地形幅度、“源渠匯”角度，劃分吳起W井區(qū)前侏羅紀(jì)古地單元，結(jié)合延9、延10油藏分布，分析古地貌控制油藏富集規(guī)律，以期指導(dǎo)吳起W井區(qū)及周邊井區(qū)延安組的油氣勘探開發(fā)。

1 吳起W6井區(qū)前侏羅紀(jì)古地貌形成的背景

鄂爾多斯盆地是一個穩(wěn)定的、斷裂活動弱的大型內(nèi)陸盆地。鄂爾多斯盆地在233 Ma左右發(fā)生印支構(gòu)造運(yùn)動[13]，該構(gòu)造運(yùn)動使盆地構(gòu)造格局發(fā)生巨大變革，秦嶺-祁連造山帶強(qiáng)烈碰撞隆升，盆地進(jìn)入陸內(nèi)湖盆演化階段。前侏羅紀(jì)古地貌形成經(jīng)歷了整體抬升、構(gòu)造穩(wěn)定、差異抬升及構(gòu)造沉降4個構(gòu)造演化階段，最終形成了甘陜古河、寧陜古河和蒙陜古河等三大古河與靖邊、定邊、姬塬、演武、子午嶺五大高地相間分布的古地貌格局[12,14]。五大高地及局部區(qū)域上三疊統(tǒng)延長組地層遭受剝蝕，古河道的下切作用，形成了角度不整合面、起伏不平的古地形及高地、河谷及洼陷等多種古地貌形態(tài)。在此古地貌格局背景下沉積了上部的富縣組和延安組地層，富縣組和延安組主要受到晚三疊頂面古地貌控制，歷經(jīng)充填、填平、補(bǔ)齊等沉積過程，發(fā)育一套粗碎屑河流相沉積(圖1)。

圖1 鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)、下侏羅統(tǒng)地層劃分及構(gòu)造旋回

2 吳起W6井區(qū)前侏羅紀(jì)古地貌恢復(fù)方法

2.1 古地貌恢復(fù)方法

通過對吳起W6井區(qū)的連井地層剖面分析可知，侏羅系富縣組和延10組在下伏延長組溝壑縱橫的古地貌格局下進(jìn)行了“填平補(bǔ)齊”式沉積，地層間接觸面呈整合接觸，長3、延10之間地層厚度相當(dāng)，構(gòu)造環(huán)境穩(wěn)定，延9及上覆地層再次沉積時(shí)，古河谷形態(tài)不明顯，富縣組、延10組與古地貌已形成“印?！标P(guān)系(圖2)。延9頂部煤層在本區(qū)發(fā)育厚度穩(wěn)定，在測井上易識別，所以在正確進(jìn)行地層劃分與對比后，計(jì)算出延9與富縣組的地層厚度值，以延9組頂面為“等時(shí)面”，采用“印模法”，利用“富縣組+延10+延9”地層總厚度與前侏羅紀(jì)古地貌的鏡像關(guān)系，對研究區(qū)的古地貌進(jìn)行恢復(fù)。

圖2 寧陜河谷吳起段古河谷形態(tài)

2.2 古地貌單元

通過印模法刻畫吳起W6井區(qū)前侏羅紀(jì)古地貌形態(tài)，總體上表現(xiàn)為西南、東北部為古高地，中間發(fā)育北西—東南向河谷的古地貌格局(圖3A)。

依據(jù)幅度、坡度等劃分的古地貌單元不利于分析其對砂體和油氣成藏的控制作用，而更應(yīng)該從“源-匯”角度，依據(jù)地形高低，結(jié)合地貌單元對古水流、物源起溝通、阻擋、分隔等作用進(jìn)行古地貌單元劃分(表1)。依據(jù)高程、成因及對古水流、物源作用，將吳起W6井區(qū)前侏羅紀(jì)古地貌單元分為古高地、古河谷、古斜坡、河間丘等四種古地貌單元(圖3A)。

表1 古地貌單元劃分

古高地：古高地是研究區(qū)地形相對較高的地貌單元。以延9、富縣組地層厚度小于90 m進(jìn)行識別，古高地對古水流起分割、限制作用，主要分布于西南部。

古河谷：古河谷是研究區(qū)地形相對較低的地貌單元。以延9、富縣地層厚度大于210 m進(jìn)行識別，該地貌單元源于河流下切侵蝕作用，古河谷作為“源-渠-匯”系統(tǒng)的主要供源通道，在下切、沉積交互作用下，形成厚達(dá)200多米的河道沉積，識別出四期河流充填二元結(jié)構(gòu)(圖2)。河谷呈北西—東南向分布于工區(qū)中部，屬于寧陜河谷一段。

古斜坡：古斜坡是高地到河谷的過渡區(qū)域，斜坡延伸至河谷可形成多個坡嘴。研究區(qū)地區(qū)古斜坡依附于寧陜古河谷及古高地，東北部斜坡相對寬緩，坡嘴地形不易識別。

鄂爾多斯盆地在三疊紀(jì)末整體抬升，延長組頂部長2、長1遭受河流下切，形成甘陜、寧陜和蒙陜?nèi)蠊藕?，其中寧陜古河流?jīng)吳起地區(qū)，在吳起W6井區(qū)易識別。通過垂直于寧陜河谷的連井地層對比剖面，可揭示河谷的剖面形態(tài)、地層剝蝕(充填)程度及地層接觸關(guān)系(圖2)。

搬運(yùn)通道“渠”作為時(shí)空上連接物源區(qū)及沉積區(qū)的重要紐帶，是“源匯”系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，古溝谷是常三類見的搬運(yùn)通道之一，備受關(guān)注。黃勝兵等[15]根據(jù)古溝谷空間形態(tài)展布特征的不同，可劃分為V型、U型、W型和復(fù)合型四種，分別代表了河流發(fā)育初期、壯年期、晚期的河流的形態(tài)。吳起W6井區(qū)的寧陜古河，歷經(jīng)四期侵蝕、沉積旋回，形成了北東緩、西南陡的“不對稱”型河谷樣式(U型)(圖2)，屬于寧陜古河壯年期發(fā)育期，河流下切、遷移作用明顯，最深切穿長23地層，在河谷西南翼發(fā)育多級階地。

圖3 吳起W6井區(qū)前侏羅紀(jì)古地貌與油藏分布圖

3 吳起W6井區(qū)前侏羅紀(jì)古地貌對油氣控制作用

古地貌對油氣控制作用主要是通過影響上覆地層沉積環(huán)境、油氣運(yùn)移通道、圈閉類型來體現(xiàn)的。當(dāng)“溝壑縱橫、丘陵起伏”的上三疊統(tǒng)延長組下降接受富縣組和延10、延9等沉積時(shí)，不同的古地貌單元將影響不同厚度、粒度砂體沉積，儲層條件及高滲運(yùn)移通道存在差異，影響油氣分布。

3.1 古地貌對沉積控制

古高地：高地延長組頂部地層長期處于風(fēng)化剝蝕中，缺乏富縣組沉積。古高地對古水流起分割、限制作用，促使寧陜古河持續(xù)下切、后續(xù)充填。

古河谷：古河谷作為“源-渠-匯”系統(tǒng)的主要供源通道，在下切、沉積交互作用下，形成厚達(dá)200多米的河道沉積。同時(shí)，在古河谷末段，遇匯水湖盆，形成淺水三角洲沉積體系。

古斜坡：斜坡上發(fā)育富縣組的邊灘沉積，河流二元結(jié)構(gòu)明顯，砂層厚度為0～80 m。

3.2 古地貌對油氣控制

3.2.1 圈閉類型

據(jù)油氣藏富集與古地貌單元匹配關(guān)系，侏羅紀(jì)油氣藏圈閉主要有低幅構(gòu)造圈閉和地層遮擋圈閉。

低幅構(gòu)造圈閉：在古高地等古地形相對較高的古地貌背景上，經(jīng)差異沉積、壓實(shí)而形成低幅構(gòu)造圈閉，控制油氣聚集，如圖3B中I類油藏、圖4中W16井區(qū)。

地層遮擋圈閉：古河道侵蝕面之上富縣組發(fā)育不滲透層，將對下伏延長組砂巖形成有效遮擋，形成地層遮擋圈閉，油氣沿不整合面直接聚集在下伏古侵蝕面的有利部位，受其谷坡類型、延長組砂體分布的控制，如圖3B中Ⅱ類油藏。古地貌中的谷坡帶鄰近溝通長7油源的深切古河谷，在捕獲油氣方面具有“近源”的先天優(yōu)勢，吳起W6井區(qū)谷坡帶油藏較發(fā)育。

3.2.2 油氣運(yùn)移優(yōu)勢通道

油氣運(yùn)移優(yōu)勢通道主要為斷層、不整合面及滲透性地層。晚三疊世末期的長期侵蝕作用形成了延長組與富縣組地層之間的角度不整合面。寧陜古河侵蝕時(shí)間長，侵蝕強(qiáng)度大，侵蝕深度超過200 m的深切河谷與延長組能有效溝通，使長7烴源巖(張家灘頁巖)生成的油氣沿古河兩側(cè)向上運(yùn)聚成藏(圖4)。

圖4 吳起W6井區(qū)油氣成藏模式示意圖

4 結(jié)論

1)構(gòu)造抬升、河道深切作用作為該時(shí)期古地形、地貌形成的關(guān)鍵因素和動力，最終形成了研究區(qū)前侏羅紀(jì)古河、高地縱橫古地貌格局。

2)針對吳起W6井區(qū)前侏羅紀(jì)古地貌恢復(fù)，“印模法”是有效的方法，結(jié)合對古水流、物源作用，可識別出高地、河谷、谷坡、坡嘴和河間丘等5種類型。

3)前侏羅紀(jì)古地貌類型及分布對侏羅系油氣藏形成具有顯著的控制作用。古河谷砂、不整合界面作為油氣運(yùn)移優(yōu)勢通道，形成低幅構(gòu)造、地層遮擋油氣藏，前者主要分布在吳起W6井區(qū)地區(qū)西南高地帶、河間丘帶，后者分布在谷坡帶。