鄂爾多斯盆地東南部延長(zhǎng)組長(zhǎng)6油藏特征研究

張 慶朱玉雙，張金功，段昕婷

(1.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系/大陸動(dòng)力國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710069;2.延長(zhǎng)石油研究院，陜西西安710075)

鄂爾多斯盆地中生界是一個(gè)大型內(nèi)陸盆地，油氣資源豐富。上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組是內(nèi)陸湖盆發(fā)育的鼎盛時(shí)期，經(jīng)歷了一套完整的湖進(jìn)－湖退過程。盆地東南部為沉積中心，主要受東北和西南兩大方向物源的控制［1］。延長(zhǎng)組長(zhǎng)7時(shí)期，區(qū)內(nèi)主要為深湖相沉積，發(fā)育的暗色泥巖和油頁(yè)巖厚度大、有機(jī)質(zhì)含量高、母質(zhì)類型好、演化程度好，為延長(zhǎng)組主要烴源巖［2，3］;長(zhǎng)6期內(nèi)，區(qū)內(nèi)主要發(fā)育辮狀河三角洲－濁流沉積，不同類型的砂體構(gòu)成重要的油氣儲(chǔ)集層。本文在對(duì)盆地東南部延長(zhǎng)組長(zhǎng)6儲(chǔ)層碎屑巖儲(chǔ)層的巖石學(xué)特征、孔隙類型和結(jié)構(gòu)特征以及儲(chǔ)層成巖作用特征研究基礎(chǔ)上，通過流體包裹體測(cè)溫，對(duì)成藏特征進(jìn)行分析，進(jìn)一步總結(jié)了油藏控制因素，以期為進(jìn)一步油氣勘探和開發(fā)提供詳細(xì)的理論依據(jù)。

1 儲(chǔ)層特征

1.1 巖石學(xué)特征

巖石薄片鑒定結(jié)果表明:本區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層礦物組成主要為長(zhǎng)石、石英、巖屑、云母，碎屑組分中以長(zhǎng)石和巖屑為主，長(zhǎng)石含量大于50%，石英含量小于60%;雜基含量平均大于4.76%，膠結(jié)物含量較高，平均為9～11.6%。碎屑顆粒粒徑平均在0.25～0.062 5 mm之間，占統(tǒng)計(jì)巖石的82.31%，屬于細(xì)砂巖級(jí)別。長(zhǎng)6儲(chǔ)層砂巖的成分成熟度(Q1/(F1+R1))值平均0.52，結(jié)構(gòu)成熟度均較低;分選性較好;磨圓以次棱角狀及次棱角～棱為主，占統(tǒng)計(jì)巖石的91.03%;顆粒間呈線狀接觸，膠結(jié)類型主要為孔隙式膠結(jié)，占統(tǒng)計(jì)巖石的83.33%。

1.2 孔隙特征

鄂爾多斯東南部長(zhǎng)6儲(chǔ)層發(fā)育四種孔隙類型:粒間孔(占1.95%)、溶蝕孔(占 1.63%)、微孔隙和裂隙(占0.12%)，總體以殘余粒間孔為主;喉道均值為0.16，為彎片狀微喉道。

1.3 主要的成巖作用及其特征

1)壓實(shí)作用

鄂爾多斯東南部長(zhǎng)6常見的壓實(shí)現(xiàn)象有:泥質(zhì)碎屑、云母等可塑性顆粒碎屑定向排列、軟顆粒塑性變形、泥巖巖屑變形后假雜基化，擠壓變形，剛性顆粒斷裂。壓實(shí)作用是砂巖原生粒間孔減少的主要原因之一［5］，顆粒之間以點(diǎn)線狀接觸為主，未見有凹凸、縫合線接觸，表明壓實(shí)作用強(qiáng)烈，但成巖階段不超過晚成巖早期。

2)膠結(jié)作用

鏡下觀察，長(zhǎng)6儲(chǔ)層常見的膠結(jié)方式有三種:根據(jù)膠結(jié)物的類型來(lái)看，本區(qū)主要有粘土礦物膠結(jié)、碳酸鹽膠結(jié)為主，普遍以孔隙式、壓嵌式和基底式等方式膠結(jié)。粘土礦物主要以綠泥石、高嶺石為主，其中，綠泥石具雙層結(jié)構(gòu)，早期形成的綠泥石較致密，富含鐵，自生綠泥石呈葉片狀附著在顆粒表面，隨儲(chǔ)層的孔隙空間;碳酸鹽含量與儲(chǔ)層孔滲呈負(fù)相關(guān);硅質(zhì)膠結(jié)主要表現(xiàn)為石英次生加大和自生石英充填，通常認(rèn)為提供硅質(zhì)膠結(jié)物SiO2，主要來(lái)源于碎屑石英的粒間壓溶作用［4－6］。

3)溶蝕作用

鄂爾多斯盆地東南部延長(zhǎng)組，溶蝕作用比較發(fā)育，其中最主要為長(zhǎng)石溶蝕作用，是產(chǎn)生次生孔隙的主要因素;粘土礦物、碳酸鹽礦物溶蝕也可產(chǎn)生次生孔隙，但其規(guī)模較小。本區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層砂巖中長(zhǎng)石含量較高，隨著孔隙水中有機(jī)酸含量的增加及地溫的增加，長(zhǎng)石發(fā)生溶蝕，產(chǎn)生次生孔隙，使儲(chǔ)層物得到了一定程度的改善。鏡下還可見雜基溶蝕，這種無(wú)選擇溶蝕作用形成的溶孔與烴類的成熟以及運(yùn)移有時(shí)空的關(guān)聯(lián)，雜基溶孔的形成可能與干酪根熱降解形成的酸性流體有關(guān)。

4)交代作用

交代作用是由于被交代礦物的溶解和交代礦物的沉淀同時(shí)進(jìn)行而導(dǎo)致的礦物替代現(xiàn)象［9］。在研究區(qū)內(nèi)，主要的交代作用是方解石交代長(zhǎng)石。交代過程服從體積保持不變定律和質(zhì)量守恒定律，因此對(duì)儲(chǔ)層的影響不大。

2 成藏特征

2.1 流體包裹體測(cè)溫分析

鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組內(nèi)油藏所經(jīng)歷成巖作用以及后期構(gòu)造作用具有復(fù)雜性特點(diǎn)，參與的流體賦存方式和化學(xué)組成份的多樣性，使得延長(zhǎng)組內(nèi)流體包裹體種類繁多［6］。本次包裹體分析采用透射光和熒光顯微鏡相結(jié)合的方法，在熒光顯微鏡下包裹體產(chǎn)狀及類型劃分為以下3類:

1)鹽水包裹體:此類包裹體數(shù)量較多，多分布在石英加大邊、石英顆粒微裂隙和碳酸鹽膠結(jié)物中;常呈串珠狀成群成帶分布，多呈現(xiàn)圓形、橢圓形、長(zhǎng)條形及不規(guī)則狀(圖1)，個(gè)體較小約為2μm～6μm之間，氣液比為5% ～15%。透射光下顯示無(wú)色或淺褐色，不具有熒光，加熱時(shí)均一為液相。

圖1 鹽水包裹體(yh21井，1 282.5 m，長(zhǎng)6)

2)含液態(tài)烴包裹體:此類包裹體豐度最高，多分布在石英溶蝕微裂縫、石英加大邊和碳酸鹽膠結(jié)物中，與鹽水包裹體伴生(圖2);呈串珠狀成群成帶分布，大小不均，一般為2μm～8μm左右;形態(tài)為圓形、橢圓形及不規(guī)則狀，氣液比為10% ～30%;透射光下呈淺灰～淺褐色，熒光下氣態(tài)烴顯示黃綠色熒光。

圖2 含液態(tài)烴包裹體(yh3井，1 457.9 m，長(zhǎng)6)

3)液態(tài)烴包裹體:主要產(chǎn)出在次生加大邊和石英溶蝕微裂縫內(nèi)，呈串珠狀、條帶狀分布，約為2μm～8μm圓形、橢圓形到不規(guī)則狀，氣液比為50% ～90%;透射光下呈淺褐色，熒光下氣態(tài)烴顯示較強(qiáng)的黃綠色熒光(圖3)。

圖3 液態(tài)烴包裹體(yh21井，1 282.5 m，長(zhǎng)6)

次生流體包裹體具有以下特征:包裹體個(gè)體及豐度較小，形狀多近圓形。流體包裹體不以單一的形態(tài)存在，一般為2～3個(gè)亞類的組合體(圖4)，以鹽水包裹體和含液態(tài)烴包裹體為主，與少量液態(tài)烴包裹體共存。

圖4 石英顆粒內(nèi)不同產(chǎn)狀中的烴類包裹體(yh3 井，1 457.9 m，長(zhǎng)6)

2.2 流體包裹均一溫度特征

分別對(duì)砂巖石英顆粒和膠結(jié)物觀察試驗(yàn)，選取與烴類包裹體共生的均相捕獲的鹽水包裹體，測(cè)定其均一溫度。

表1 富黃探區(qū)長(zhǎng)6流體包裹體主要特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)表(48個(gè)樣品)

包裹體測(cè)溫結(jié)果表明:鄂爾多斯盆地東南部長(zhǎng)6儲(chǔ)層石英內(nèi)鹽水包裹體均一溫度介于100℃ ～120℃之間(表1)，直方圖形態(tài)為單峰，不同層段峰值出現(xiàn)的位置有差別，分析本區(qū)包裹體均一溫度直方圖表明，主要層段內(nèi)的包裹體均一溫度顯示單峰式(圖5)，液態(tài)烴和含液態(tài)烴包裹體伴生鹽水包裹體的均一溫度自下而上逐漸降低且較為集中，說明此地區(qū)地層中的液態(tài)烴捕獲期次主要為同一期。

圖5 主要層段包裹體均一溫度直方圖(長(zhǎng)6，N=48)

初熔溫度和冰點(diǎn)溫度是流體包裹體溫度測(cè)定的重要內(nèi)容，它們是確定包裹體含鹽體系成分的重要參數(shù)。測(cè)試結(jié)果顯示:鄂爾多斯盆地東南部長(zhǎng)6儲(chǔ)層鹽水包裹體的始熔溫度均在－20.8℃以上，表示其溶液的主要成分是NaCl體系。

實(shí)驗(yàn)觀察本區(qū)長(zhǎng)6內(nèi)鹽水包裹體的冰點(diǎn)溫度(表1)均大于－8℃，即為鹽度小于12 wt%的NaCl～H2O體系的鹽水溶液。通過公式計(jì)算得出，這些鹽水包裹體的鹽度均小于10.6%。

2.3 成藏期次的特征

1)捕獲深度的確定

根據(jù)埋藏深度計(jì)算公式:

式中TC為測(cè)定的包裹體均一溫度;TO為包裹體形成時(shí)的溫度，這里取該地區(qū)常年平均溫度20℃;G為古地溫梯度;H為油氣運(yùn)移成藏時(shí)的深度。

本區(qū)與烴類包裹體伴生的鹽水包裹體均一溫度數(shù)據(jù)顯示(表1)，長(zhǎng)6流體包裹體被捕獲時(shí)的溫度主要為100℃ ～120℃;研究資料顯示鄂爾多斯盆地在三疊紀(jì)的地溫梯度為(2.8～3.1)℃ /100 m，在侏羅紀(jì)的地溫梯度為(3.8 ～4.2)℃ /100 m;由此可以初步推算其被捕獲時(shí)的深度約為2 200～2 400 m之間。

2)成藏時(shí)間的確定

根據(jù)包裹體均一溫度，結(jié)合盆地古地溫史、推算的包裹體捕獲形成深度和埋藏史，恢復(fù)單井的古地溫演化曲線，確定其形成的時(shí)間(肖賢明，2003)。鄂爾多斯盆地由多個(gè)構(gòu)造單元組成，不同構(gòu)造單元的地溫梯度均有明顯差別(楊俊杰，2002)。根據(jù)該構(gòu)造單元的古地溫?cái)?shù)據(jù)，粗略的繪制其古地溫演化趨勢(shì)圖。通過推算，本區(qū)長(zhǎng)6內(nèi)包裹體形成時(shí)間在距今105～125Ma之間;推及全區(qū)，此類鹽水包裹體的形成時(shí)間多在早白堊世(圖6)。因此初步推斷，與該期鹽水包裹體同時(shí)捕獲烴類包裹體，在儲(chǔ)層中大量形成的時(shí)間在早白堊世，即在早白堊世液態(tài)烴在儲(chǔ)層中運(yùn)移，因而捕獲在石英顆粒中的烴類包裹體豐度較大。

圖6 H6～Hc38井區(qū)包裹體均一溫度與古地溫演化趨勢(shì)圖

3 油藏控制因素探討

從覆蓋全區(qū)的30口井的巖心觀察發(fā)現(xiàn)，除研究區(qū)南部的兩口井外，其他所有的井均可見含油氣顯示，另外本區(qū)長(zhǎng)7時(shí)期位于盆地沉積中心，烴源巖品質(zhì)好，油源充足，初次運(yùn)移通道暢通，油藏的分布差異不是由于油源和石油初次運(yùn)移造成的。

3.1 石油分布受有利沉積相帶和砂體厚度的控制

對(duì)于碎屑儲(chǔ)集層來(lái)說，砂體是形成儲(chǔ)集層的物質(zhì)基礎(chǔ)，砂體厚度越大，越容易形成大儲(chǔ)量的油藏［8］。長(zhǎng)6中部的水下分流河道砂體和濁積砂體，具有泥質(zhì)含量小，厚度大，是油氣運(yùn)移良好的聚集空間。

3.2 儲(chǔ)集層物性對(duì)油藏分布的控制是相對(duì)的

鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組是典型的巖性油氣藏，油氣分布受巖性和物性共同影響，通常認(rèn)為巖性和物性較好，則含油性較好，存在圈閉閉合高度作用下，油氣受浮力作用發(fā)生二次運(yùn)移［7，8］，油氣聚集場(chǎng)所會(huì)改變。通常見到的，儲(chǔ)層細(xì)砂巖、物性好的井，錄井油氣顯示好，但試油含水飽和度較高，就屬于這種情況。

3.3 石油二次運(yùn)移受成巖作用控制

石英包裹體研究表明石油在白堊系105～125 Ma進(jìn)入儲(chǔ)層，根據(jù)前人對(duì)鄂爾多斯盆地西南緣成巖階段的研究成果［9］，表明這期間儲(chǔ)層以原生粒間孔為主，油氣初次運(yùn)移進(jìn)入后，后期在膠結(jié)作用、溶蝕、破裂作用下，油氣沿高滲儲(chǔ)層運(yùn)移，形成新的油氣聚集。

圖7 鄂爾多斯盆地西南緣延長(zhǎng)組－延安組埋藏演化史及成巖演化序列［9］

4 結(jié)論

1)三角洲－深湖相形成的分流河道砂體和濁積砂體形成相對(duì)優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)層，成巖作用復(fù)雜，主要的儲(chǔ)油氣空間為剩余粒間孔和長(zhǎng)石溶孔;

2)研究區(qū)長(zhǎng)6油藏石英內(nèi)流體包裹體烴類捕獲深度為2 200～2 500 m，多形成在早白堊世，距今105～125 Ma之間，早白堊世捕獲在石英顆粒中的烴類包裹體豐度較大，液態(tài)烴在儲(chǔ)層中運(yùn)移;

3)本區(qū)油源對(duì)油藏分布差異影響有限，而沉積相砂體是造成油藏差異的基礎(chǔ)，復(fù)雜成巖作用對(duì)儲(chǔ)層孔隙空間、運(yùn)移通道改造較明顯，造成油氣二次運(yùn)移，控制油氣藏的范圍。

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