鄂尔多斯盆地林镇地区延安组油气成藏规律

2016-12-20邢蓝田周丹妮

特种油气藏 2016年2期

邢蓝田，徐丽，赵阳，王鑫，周丹妮

(1.甘肃省油气资源研究重点实验室/中国科学院油气资源研究重点实验室，甘肃兰州 730000；2.兰州大学，甘肃兰州 730000；3.中国石油勘探开发研究院西北分院，甘肃兰州 730020；4.中国石油辽河油田分公司，辽宁盘锦 124010)

鄂尔多斯盆地林镇地区延安组油气成藏规律

邢蓝田1，2，徐丽3，赵阳1，王鑫3，周丹妮4

运用储层地球化学手段，分析林镇地区延安组中新发现的多个高效油藏的油气来源、运移路径与动力，同时系统研究了储层、盖层和圈闭等成藏条件，并探讨了油藏的成藏机制。结果表明：林镇地区延安组油藏原油主要来源于其下伏的延长组长7烃源岩。油气在高剩余压力推动下由长7烃源岩向上驱动至长6、长4+5段中，而后在浮力的推动下，以深切河谷做为运移通道，油气继续向上运移到延安组延10段至延9段中，进入延安组河道砂体，沿储层砂体发育且砂体连通性较好的河道砂体横向运移进入林镇地区构造或构造-岩性圈闭中成藏。研究结果对完善河流相油藏成藏理论和指导油气进一步勘探具有指导意义。

成藏条件；形成机制；延安组油藏；河流相油藏；林镇地区；鄂尔多斯盆地

1 油气运移特征

1.1 油气来源

通过对林镇地区延安组延9层位原油样品进行地球化学分析认为，原油具有相似的地球化学特征，表明原油来自同一或者相似烃源岩。原油中正构烷烃的碳数分布为C12～C38，为双峰型，样品的C21-与C22+比值为0.98～1.51，说明原油为混合母质；姥鲛烷比值为0.84～1.15，含有微量伽马蜡烷和升霍烷，反映了原油形成于弱还原条件和淡水环境；正构烷烃热演化指数为1.0～1.1，规则甾烷成熟度参数(甾烷C29ββ/αα+ββ)比值均接近反应平衡值0.6[1]，说明原油均为成熟油且成熟度较高。

为了确定林镇地区原油来源，系统分析了延安组和延长组潜在烃源岩的地球化学特征，并与研究区原油进行了对比。研究表明：延安组烃源岩总体表现出成熟度较低，为弱氧化环境下形成的烃源岩，成烃母质以陆源物质为主[2-5]，这与林镇地区原油存在较大的差异，说明研究区原油不可能来自延安组烃源岩。图1为林镇地区油源对比情况。由图1可知，林镇地区原油与长7烃源岩分布在同一区域，反映他们来自一个类似的生物源。进一步分析发现，林镇地区原油与长7烃源岩从母质来源，成烃环境及成熟度相似，均具有混源母质特征，母质以水生生物为主，陆源物质大量输入，形成于弱还原淡水环境，成熟度较高，该地球化学特征说明林镇地区原油主要来自长7烃源岩。

图1 林镇地区油源对比

林镇地区位于湖盆中部，该地区为长7泥岩主要分布区域，泥岩厚度大于40 m。该套烃源岩总有机碳值为0.65%～9.51%，平均为4.50%；生烃潜量值为7.3～20.6 mg/g，平均为13.9 mg/g；氢指数为166.0～213.0 mg/g，平均为189.5 mg/g；长7泥岩氯仿沥青“A”含量为0.27%～1.08%，平均为0.53%；因此，根据泥岩烃源岩评价标准[4]，林镇地区延长组长7烃源岩为一套优质的烃源岩，从而为林镇地区油藏提供了充足油源。

1.2 运移路径

原油中的含氮化合物在运移过程中具有选择性吸附和解析作用，运移效应明显，运移距离越远，原油含氮化合物中屏蔽化程度高的异构体会相对富集[6-7]，因而含氮化合物可有效指示油气运移的方向。林镇地区原油含氮化合物分析发现原油存在纵向和横向的运移。纵向上，从长7油层组向上经长3油层组，再到延9油层组，原油含氮化合物屏蔽化程度高的异构体增大(图2)，反映出原油运移方向是从长7油层组向延9油层组运移，含氮化合物数据进一步证实了林镇地区原油来自长7烃源岩；横向上，延9层内从西向东原油含氮化合物屏蔽化程度高的异构体相对富集，显示出延9层内原油主要以横向运移为主。综合地质概况研究认为，林镇地区原油运移路径可能从延长组烃源岩首先通过运移通道进入延安组储层，充注点位于林镇地区西部，在延安组层内向西进行侧向运移到达林镇地区之后成藏。对于林镇地区西侧油气向上运移的通道，推测可能与三叠系末期的深切河道有关，由于深切河道对其下伏地层的剥蚀较强，因此，可用剥蚀厚度间接确定河道位置。利用声波时差法，对三叠系末期鄂尔多斯盆地的剥蚀厚度进行了恢复(图3)，由图3可知，林镇地区虽为剥蚀高地，但其西侧为甘陕古河道强烈剥蚀区，延长组地层剥蚀严重，延安组地层直接覆盖于延长组长2地层之上。可见，林镇地区延安组油气纵向运移通道受到深切河谷控制，油气在进入延安组河道砂体之后，可沿连通的多分支河道进行横向运移，油气横向运移有效拓展了延安组油藏的分布范围，成为林镇地区成藏的关键。

图2 林镇地区不同层位原油中咔唑类化合物异构体比值分布

1.3 运移动力

鄂尔多斯盆地油气运移的驱动力主要包括浮力、构造应力和异常流体压力。林镇地区位于盆地中部，构造相对稳定，构造应力对油气运移的影响较弱。因此，林镇地区油气运移动力可能为浮力与异常流体压力。研究表明，延长组中下部(长4+5及以下地层)与延长组上部存在差异，延安组地下水动力系统与油藏边水、底水也存在差异[8-9]，导致油气运移主要动力发生转变。研究区长3地层至延9地层处于正常水动力场，地下水交替强烈，油藏具有明显的边水、底水，说明浮力是石油二次运移的主要动力，在侏罗系古河道及其附近浮力作用最明显；延长组中下部储集层致密，油藏基本无边水、底水，浮力很难克服毛细管压力，浮力难以充当油气二次运移的主要动力，主要动力则变为异常流体压力，林镇地区长7油层组发育较为稳定的欠压实带，长7油层组发育较为稳定的欠压实带，长7油层组流体剩余压力值普遍较高，最高可达到14 MPa以上，单井流体剩余压力显示，长7油层组与其上部各油层组之间存在巨大的过剩压力差，这是油气进行纵向运移的重要动力基础。因此，研究认为流体剩余压力将油气从长7烃源岩中向上驱动到长6、长4+5段中，在长3段至长1段及延安组延10段至延9段中，油气运移动力发生改变，主要通过浮力促使油气向上运移。同时对林镇地区油藏储层包裹体均一温度分布特征进行了研究，研究区庄66井延9储层流体包裹体均一温度主要分布为120～140 ℃，峰值温度为130 ℃，其结果反映油气经历了一次运移成藏，成藏期主要为早白垩世晚期，这与长7烃源岩最大排烃期相一致。

图3 鄂尔多斯林镇地区三叠系末剥蚀厚度

2 成藏条件

2.1 储层与盖层

林镇地区主力储层主要为延安组下部延9、延10储层，在各层位中均发现了油藏。储层砂岩基本以长石砂岩和岩屑长石砂岩为主，储层砂岩的成分成熟度普遍较低，结构成熟度中等。研究区各层位经历的成岩作用差异不大，储层分布主要受沉积相分布的影响，延安组储层以河流相砂体为主，在主河道处砂体累计厚度可达102.00 m以上，而非主河道区减薄。

受甘陕古河侵蚀作用，研究区西北地区长1地层遭受大面积剥蚀，延10地层以不整合直接覆盖在长2地层之上，延10段为辫状河道充填砂体，砂体厚度为0.00～137.00 m，孔隙度为12.5%～19.1%，储层物性好，但分布面积有限，仅在研究区东北部发育；延9段继承了延10段河流沉积体系，砂体厚度为0.42～43.50 m，孔隙度为11.0%～20.0% (表1)。研究区储层砂体发育，储层物性较好，属中孔、低渗类型的储层，尤其在研究区东北区域，砂体分布面积大，砂体厚度大，储层物性较好，该地区为油藏的主要分布区域。

表1 林镇地区各油层组储层厚度和物性数据

林镇地区油藏盖层主要为延9顶部的煤层和炭质泥岩。延9期末，研究地区为曲流河发育阶段，河漫发育，沼泽化作用加强，导致煤层发育，其中延9顶部的煤层最为发育，煤层厚度普遍在4 m以上。研究区普遍发育了厚层煤或炭质泥岩层，成为延安组储集体良好的盖层。同时由于该盖层的存在，阻止了油气向延8以至上部地层的运移，使延8及上部地层不易形成有规模的油藏。目前已勘探油藏的分布规律也证实该推断。

2.2 圈闭

通过典型油藏剖面分析，并结合沉积相和沉积构造的研究，林镇地区主要包括构造圈闭油藏和构造-岩性圈闭油藏。构造圈闭油藏主要见于古剥蚀高地的顶部位置，两侧一般有河流发育，差异压实作用和同沉积作用是形成该类构造圈闭的基础，该类圈闭为延安组的主要圈闭。构造-岩性圈闭油藏多见于构造隆起(同沉积背斜和后期构造背斜)的两翼，该类油藏是延安组重要的成藏圈闭油藏。油藏的分布基本和河道处的位置重合，证明河道心滩砂体是延安组油藏的主要储集体。延安组油藏成藏总体上主要具有2个要素：一是储层发育离不开河道砂体；二是油藏圈闭离不开构造作用。

3 富集规律

根据研究区油气运移特征和林镇地区油藏成藏条件可知，林镇地区原油来自其下伏的长7烃源岩，该地区为长7泥岩主要分布区，泥岩厚度在40 m以上，有机碳含量高，有机质类型好，且已成熟，生烃强度大，为林镇地区油藏提供了充足油源。林镇地区延安组为辫状河流—曲流河沉积，其河道砂体发育，为有利的储集层。盖层主要为延9顶部区域性分布的厚层煤层和炭质泥岩。流体剩余压力将油气从长7烃源岩中向上驱动至长6、长4+5段中，在长3—长1段及延安组延10—延9段中，油气运移动力发生改变，主要通过浮力使油气向上运移，其运移通道受甘陕古河道及其次级河道切蚀带控制，油气进入延安组河道砂体，沿联通的多分支河道横向运移。油气经历了一次运移期和充注期。构造圈闭和构造-岩性圈闭是主要的圈闭类型，其中小型鼻隆构造为研究区油气成藏提供了重要的构造圈闭(图4)。

图4 林镇地区延9油藏成藏综合模式

4 结论

(1) 鄂尔多斯盆地林镇地区延安组下部油藏属于古侵蚀高地部位的典型河流相油藏，林镇地区延安组油藏的形成具有特殊性。

(2) 林镇地区延安组油藏能够成藏，优质烃源岩、较高的过剩压力、储层砂体发育且砂体连通性较好、小型鼻隆构造和岩性盖层、甘陕古河道切蚀带

的运移通道都是其形成必不可少的条件。

(3) 在早白垩纪末期长7烃源岩达到成熟，油气由长7烃源岩大量排出，油气在高剩余压力推动下向上驱动至长6、长4+5段中，然后油气主要运移动力发生改变，在浮力的推动下，以甘陕古河道切蚀带做为运移通道，油气继续向上运移到延安组延10段至延9段中，进入延安组河道砂体，沿连通的多分支河道砂体横向运移进入林镇地区构造或构造-岩性圈闭中成藏。

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编辑王昱

20150831；改回日期：20151230

国家自然科学基金“淡水湖泊环境沉积单体脂类生物标志化合物氢同位素组成特征及其成因机制研究”(41272125)