鄂尔多斯盆地华庆地区长8油层组成藏特征及控制因素①

陈世加 路俊刚 姚泾利 杨国平 张纪智 刘超威 唐海评 王 刚

(1.西南石油大学资源与环境学院 成都 610500;2.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院 西安 710018;3.中国石油长庆油田分公司采气二厂 西安 710018)

0 前言

鄂尔多斯盆地长8油层组是近年来油气勘探新突破的层位，在华庆、西峰、姬源和陕北地区均发现大规模油藏［1～5］，展示了巨大勘探前景。华庆地区长8段属东北、西南两大物源交汇区，砂体发育，并且位于长7段烃源岩发育区，油源较充足，成藏条件有利，具有油藏面积连片、产量高等特点，但油水分布关系异常复杂。不少学者对鄂尔多斯盆地延长组油藏成藏特征和机制进行了研究，并取得了一定成果［1，6～9］，但对成藏期次、时间及成藏主控因素仍有不同看法，而且研究主要是从构造、沉积、储层角度展开，其他方面涉及较少，对华庆地区长8油层组成藏特征认识仍十分局限，难以有效解释该区复杂的油水分布特征。

分析认为，该区还存在一些关键性问题尚未解决，具体表现在:①目前，认为储层物性对油气成藏具有重要的控制作用，但为何一些局部高渗储层出水(如白241井)?②长8段储层孔隙中发现沥青，其成因如何?与流动原油在成因上有何联系?③长8段成藏受那些因素控制?这些问题的解决对长8段成藏认识具有重要意义，进而可搞清油藏控制因素及富集规律，筛选出相对高渗高产区，为下一步油气勘探、油藏评价和开发提供可靠的地质依据。

1 地质简况

鄂尔多斯盆地是一个大型中生代内陆坳陷型盆地，油气资源丰富。中生界延长组为一套内陆湖盆沉积，其形成的三角洲隐蔽性油藏主要受控于大型三角洲砂体的展布，油藏类型以岩性油藏为主，具有储集条件差、非均质程度高、油水关系复杂、隐蔽性强的特点［2，3，8～11］。

华庆地区北起吴旗，南至庆阳，西起白马，东抵南梁，面积约7 000 km2(图1)。延长组沉积期该区处于湖盆深水区，深水沉积砂体发育，岩石类型主要为长石砂岩和岩屑长石砂岩，以细粒结构为主，储层物性较差，具有典型的低孔、低渗特征。该区延长组地层发育长3、长4+5、长6、长7段、长8段等多套含油层系，其中长8油层组研究程度较低，有望取得更大的突破。

图1 研究区构造位置图Fig.1 Location of the study area

2 成藏特征

2.1 两期成藏

2.1.1 储层荧光特征

图2为华庆地区部分井长8段储层荧光薄片照片，镜下明显存在两种不同颜色荧光:一种发黑色(或褐色)荧光，鉴定为沥青，主要呈斑块状分布在孔隙和裂缝中;另一种是发蓝色(或黄色)荧光的油，呈“零星”状或“点”状分布于黑色填隙物(铁方解石、绿泥石、沥青等)的残余孔中，为后期聚集的油。

2.1.2 流动原油与储层抽提物存在差异

储层抽提物主要是残留在储层中的有机质，它与流动原油之间的差异可反映油气成藏特征。如果是一次成藏，那么流动原油与储层抽提物应相似，如果存在多期成藏，两者可能存在差异，因为储层抽提物是多期油的混合物。

①原油与储层抽提物成熟度不同

生物标志化合物是油源对比最常用的方法之一，可用于原油成因及其演化阶段性的研究［12，13］。甾烷成熟度参数 C2920S/(20S+20R)和 C29ββ/(αα+ββ)比值具有随成熟度增加而增大的趋势［12］，前者平衡值在 0.50～0.55，后者平衡值为 0.60～0.66。Ts/Tm(18α(H)-三降藿烷/17α(H)-三降藿烷)受成熟度的影响明显，在相同来源的情况下，随成熟度的增大其比值增大，也可用来判断原油的成熟度。

图2 华庆地区长8段储层荧光照片(图中箭头所指为孔隙中的沥青)Fig.2 Fluorescence pictures of Chang 8 reservoir in Huaqing area

从图3看出，流动原油甾烷成熟度参数C2920S/(20S+20R)、C29ββ/(αα +ββ)和 Ts/Tm 比值高于储层抽提物。储层抽提物C2920S/(20S+20R)和C29ββ/(αα+ββ)比值分别为 0.30～0.41 和 0.39～0.49，而流动原油的上述比值分别为 0.49～0.52和0.62～0.66，Ts/Tm 比值也具有相同的对比特征，说明流动原油成熟度高于储层抽提物。

如前所述，长8段储层孔隙中见沥青，在绿泥石和铁方解石充填后的残余孔中还见发蓝色荧光的油，如白280井长81(2 214.52 m)储层，因此储层抽提物实际上是沥青和后期充注油的混合物。因此，储层抽提物成熟度反映的是储层沥青和后期油的混合物的特征，其成熟度介于沥青和原油之间，单纯沥青的成熟度比值应低于储层抽提物(混合物)，也就是说长8段储层沥青应为源岩成熟度较低的产物。

②储层抽提物存在生物降解

据文献报道［12，14］，25-降藿烷是生物降解产物，它的存在指示着原油曾遭严重的生物降解。长8段储层抽提物发现25-降藿烷，而原油中没有，说明沥青形成时间较早，因保存条件较差遭受强烈的生物降解，原油成藏时间相对较晚，保存条件变好，未受生物降解。

2.1.3 储层流体包裹体

从储层油气包裹体形态及其分布特征来看，油气包裹体可分为两类:一类包裹体气液比较小，主要小于10%，个体一般较小(2～7 μm)，主要分布于矿物溶蚀孔和早期裂隙中，被长石和石英等后期次生加大边包裹起来;第二类包裹体气液比较大，一般大于8%，个体较大，多为4～10 μm，主要分布在石英晚期裂隙和亮晶方解石胶结物中。

从储层油气包裹体均一化温度来看，温度分布71.2～169.5℃，范围较宽，存在两个明显的温度峰区，分别为80～100℃和130～140℃(图5)。两个峰区高值，分别对应两类不同的包裹体，包裹体均一化温度低温峰区对应第一类包裹体，高温峰区对应第二类包裹体，说明该区长8油层组原油运移成藏存在两个高峰［15］，即存在两期成藏。

图5 储层油气包裹体均一化温度分布图Fig.5 The homogenization temperature profile of reservoir inclusion

综合储层荧光、储层包裹体、储层沥青和原油地化特征研究，表明华庆地区长8油层组存在两期成藏。第一期油在镜下发黑色(褐色)荧光，见25-降藿烷，受破坏发生较严重生物降解作用，成熟度较低;第二期油在镜下发蓝色荧光，主要分布在残余孔隙中，未受生物降解作用，保存较好，成熟度较高，为源岩生烃高峰期产物。

2.2 成藏时间

图6为华庆地区长7段烃源岩演化史图。如图所示，长7段源岩在晚侏罗世进入生烃门限，早白垩世达到成熟阶段，进入生烃高峰期。结合储层流体包裹体均一化温度频率分布特征、原油和储层沥青成熟度特征，分析认为，华庆地区长8油层组第一期油成藏时间应在晚侏罗世，第二期油成藏时间在早白垩世。

2.3 成藏模式

前人研究认为［16，17］，鄂尔多斯盆地长 4+5—长9段地层中暗色泥岩较为发育，为延长组油藏主要供烃源岩，其中长7段烃源岩最好。长7段烃源岩有机碳含量为2%～5%，氯仿沥青“A”为0.3%～0.5%，烃含量为1 833～3 505 μg/g，干酪根类型属腐殖—腐泥型，镜质体反射率0.73%～1.06%，处于成熟阶段，是一套优质烃源岩，沉积中心在华池一带，具强大生烃能力，并认为长8油层组原油来自长7段烃源岩［17］。

晚侏罗世，华庆地区长7段烃源岩进入生烃门限，生成的演化阶段较低的原油向下运移进入长8储层成藏。此时，该区上覆岩层较薄，且处于早成岩B期，尚未完成致密化，保存条件相对较差，随中晚侏罗世地层抬升遭受生物降解作用形成沥青(图7)，与铁方解石、绿泥石一起充填在储层孔隙中，使储层孔渗能力进一步降低。

图6 华庆地区长7段源岩埋藏史和演化图Fig.6 The burial history and evolution diagram of Chang 7 source rock in Huaqing area

早白垩世，该区古地温达到85～130℃，长7段烃源岩达到成熟阶段，进入生烃高峰期，生成的油往下运移，进入长8段储层成藏(图8)。因部分地区长8段与长7段源岩之间存在致密岩性隔层，阻挡了原油向下运移，且第一期油形成的沥青对部分储层也有一定的伤害作用，再加上长8段本身储层非均质性较强，对该期原油运移成藏产生重大影响，形成复杂的油水分布格局。

3 成藏主控因素分析

3.1 沉积相带

研究表明，华庆地区长8段属于三角洲前缘沉积，沉积微相主要为水下分流河道和分流间湾，沉积相带的横向展布控制了长8段油藏平面分布规律(图9)，长8段三角洲前缘水下分流河道为有利相带，有利相带上物性相对发育区为有利储集体(图10)。

上倾方向湖相泥岩为最佳遮挡条件;其次为上倾方向致密砂岩遮挡。水下分流河道主体带沉积的砂体，分选较好，发育剩余粒间孔，钙质胶结较弱，孔隙度、渗透率较大，物性较好，含油性较好，如白182井。水下分流河道边缘带沉积的砂体，由于河道的摆动，出现砂泥交互，分选较差，通过岩芯观察，可以发现这些地方容易出现钙质胶结，使含油性变差，如白473井。

3.2 烃源岩特征及其展布

总体而言，鄂尔多斯盆地长7段烃源岩生烃能力巨大，但其展布受沉积环境影响。长7段暗色泥岩呈北西—东南向倾斜的葫芦状分布，厚度由于沉积相的变化不同区域存在差异，不同地区生烃能力不同。

研究发现，华庆地区虽邻近长7段凹陷沉积中心，处于半深湖—深湖相，但泥岩分布不均衡，不同井位泥岩厚度不同。根据研究区取芯及测井解释结果统计，长8段高产油井上覆长7段泥岩累计厚度平均为46.8 m，低产油井为37.75 m，油水同层井为33.5 m，油气显示井为29.2 m，水井为26.47 m，无显示井为24.09 m，干井为21 m(图11)。不同类型井与其长7段泥岩厚度之间的这种对应关系说明，泥岩厚度对长8段储层含油性具有重要控制作用，泥岩越厚，生烃能力越强，勘探效果越好。

此外，还存在一些井，其长7段泥岩厚度较大，但是勘探效果却很差，如白473井(水井，泥岩厚度为53 m)(图12)，但分析发现其泥岩不纯，为砂质泥岩，供烃能力很差，导致其没有成藏。

3.3 烃源岩与储层的接触关系

油气藏的形成，不仅要看生、储、盖层的存在与否，更重要的是看它们在时间和空间上的相互联系和配置情况，特别对于致密储层，油进行长距离侧向运移较为困难，因此储盖组合与生油层之间的配置关系显得尤为重要［18］。

从华庆地区油水井特征及其烃源岩分布特征来看，存在一些井，其长7段暗色泥岩厚度较大，但是勘探效果也较差。

图12为不同类型井长7段泥岩分布和长8段储层接触关系图。从图上可看出，白241井长7段泥岩厚度较大，为34 m，但长8段储层与长7段源岩之间存在小段泥岩隔层，后期因成岩作用致密化，孔渗能力严重降低，且泥岩塑性较强，裂缝不发育，严重阻碍了长7段源岩生成的油向下运移到长8段储层，导致该井出水。此外，高产油井与高产油低产水的油水同层井的长7段烃源岩厚度大，如白465井，长8段储层物性好，且长7段烃源岩与长8段储层直接接触或相距很近，长7段烃源岩和长8段试油层段之间无致密岩性隔层(图12)。因此，该区长8油层组成藏特征除与烃源岩的分布有关外，源岩与储层之间接触关系对该区的成藏也起到重要控制作用。

图9 长81段沉积相与油水关系分布图Fig.9 The distribution of oil and water with sedimentary facies of Chang 81reservoir

图10 华庆地区元297井—白280井沉积微相剖面图Fig.10 The sedimentary microfacies section of Well Yuan 297—Well Bai 280 in Huaqing area

图11 华庆地区长81段不同类型井对应长7段泥岩厚度统计图Fig.11 The thickness diagram of Chang 7 mudstone above different wells of Chang 81in Huaqing area

3.4 沥青充填孔隙对储层含油性的影响

从储层荧光观察结果看，发蓝色荧光的油(第二期油)分布在黑色充填物(成岩过程中形成的含铁方解石、绿泥石以及第一期油藏破坏形成的沥青)少的残余孔中，说明大规模油运移发生在储层致密化之后，使得大量生烃阶段的油只能运移到相对较好的储层中或黑色填隙物少的残余孔中，储层致密化程度不同导致局部地区油水关系分布复杂。

一般情况下，研究储层致密化主要是从储层成岩作用入手，对成藏过程中形成的沥青对储层物性的伤害考虑较少。而且，根据目前储层孔隙度、渗透率实验规范(SY/T 5336)，实验前要先洗油，孔隙中充填的沥青也一并清除，导致实验物性分析数据失真，测得孔渗偏高，忽略了沥青对储层产生的影响。

图12 白241等井长7段泥岩分布和长8段储层接触关系图Fig.12 Relationship between Chang 7 mudstone and Chang 8 reservoir of Well Bai 241

部分井，物性好却出水，虽然其长8段储层和长7段泥岩直接接触，泥岩厚度也较大，但长8段储层孔隙被沥青、含铁方解石等充填，剩余孔隙较少，后期油储层空间非常有限，主要是残余孔聚油，导致勘探效果变差。如研究区山庄区块，长8段储层在长7段泥岩大量生烃时已发生强烈的压实作用，而且孔隙除被含铁方解石充填外，第一期油受破坏形成的沥青也大量充填其中(沥青清除后储层孔隙度最高可增加5.6%，另文发表)，使第二期油成藏期储层物性进一步变差［19，20］，生成的油只能运移到填隙物少的好砂层中或残余孔中聚集成藏。成藏受多种因素控制，使该区长8油层组油水分布更加复杂。

4 结论

(1)华庆地区长8段储层镜下见两种颜色荧光，包裹体均一化温度存在两个主峰，且原油与储层抽提物地化特征不同，说明长8段储层存在两期成藏。据烃源岩演化史分析，在晚侏罗世，长7段源岩进入生烃门限，生成的低演化阶段产物遭生物降解形成沥青，与绿泥石和铁方解石一起充填于孔隙中，严重降低储层物性;早白垩世，长7段源岩到成熟阶段，是长8段油藏主要成藏期，目前储层中油主要是该期油聚集成藏结果。

(2)华庆地区油水分布复杂，虽靠近长7段源岩沉积中心，但源岩厚度及其生烃能力存在差异，烃源岩厚度以及源岩与储层之间的输导层共同控制着该区长8段储层的含油性，烃源岩与储层之间的致密岩性段可阻碍油往下运移到长8段储层。

(3)华庆地区长8油层组的成藏控制因素主要有:沉积相带展布、储层物性特征、烃源岩生烃能力及其展布、储层与源岩接触关系、沥青对储层物性影响等。特别值得注意的是先期进入储层并遭降解形成的沥青对储层物性有较大的影响，会使储层物性变差，还可改变油的富集。储层致密化程度不同导致油藏的油水关系分布复杂，储层物性对油藏分布特征控制作用明显。

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