不整合面和砂体配置对镇北长3及以上低渗透油藏油气富集的影响

张庆洲，孙燕妮，武迪生，杨子清，曾 山

(1.中国石油长庆油田分公司 勘探开发研究院，陕西 西安 710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西 西安 710018；3.中国石油长庆油田分公司 第十一采油厂，甘肃 庆阳 745000)

引 言

在三叠纪末的印支运动中，鄂尔多斯盆地迅速抬升，遭受剥蚀，造成沟谷纵横、山岭起伏的地貌景观，这个区域剥蚀面由于形成时间很短，故尚未夷平就伴随着侏罗系早期的区域沉降而被埋藏、保存下来[1]。鄂尔多斯盆地下侏罗统与下伏的上三叠统延长组地层呈不整合接触,延长组长3及以上储层(包括侏罗系)的石油主要源自长4+5以下延长组地层,侏罗系底部地层(延9、延10、富县)与延长组地层充分接触或距离较近，所以成为侏罗系油藏的主要储集层[2]。

前人对鄂尔多斯盆地长3及以上油藏富集规律的研究大多只侧重于前侏罗系古地貌或有利沉积相带的刻画[1-10]，在勘探初期这些研究对寻找中高渗油藏具有重要的指导意义，但经过数十年的开发，鄂尔多斯盆地侏罗系和延长组长3及以上地层现在主要以低渗透油藏为主，原有的方法和理论对寻找具有大规模开发价值的低渗透油藏已显不足。本文在分析镇北地区大量岩心和测井资料的基础上，探讨侏罗系和三叠系间的不整合面与砂体配置对该类油藏(油藏规模较大，渗透率较低、含油面积一般大于10 km2)油气富集的影响，希望有益于鄂尔多斯盆地长3及以上低渗透油藏的勘探开发。

1 研究思路及方法

1.1 研究思路

通过大量的测井与岩心资料，摸索掌握镇北地区(图1)长3及以上地层特征，对其进行精细地层划分，区分出侏罗系地层与三叠系地层间的不整合面；对前侏罗系古地貌进行恢复，寻找前侏罗纪深切古河谷，界定不同古河流域(笔者称某条古河的干流和支流所流过的区域为古河流域)的范围；对已发现的长3及以上低渗透油藏的构造、砂体厚度、有效厚度、砂体连通性、含油性等进行刻画与研究，得出长3及以上低渗透油藏与前侏罗纪深切古河谷、古河流域、三叠系与侏罗系间不整合面的关系，进而掌握长3及以上低渗透油藏的平面和纵向分布规律，初步形成长3及以上低渗透油藏的成藏模式。

1.2 研究方法及步骤

(1)采用研究区岩心资料对测井曲线进行特征标定，同时参考已有的成果资料，运用大量测井资料对长3及以上地层进行精细划分， 从而确定研究区侏罗系地层与三叠系地层间的不整合面。 如： 对镇北地区，结合岩心资料，采用“三煤三灰”组合卡层法[11]。

图1 镇北地区位置Fig.1 Location of Zhenbei area

(2)在地层精细划分的基础上，主要采用印模法对前侏罗系古地貌进行恢复，寻找前侏罗纪深切古河谷，综合前侏罗纪古地貌、延10+富县地层厚度和砂层厚度等研究成果，界定研究区不同古河流域的分布范围。

(3)对研究区已发现的长3及以上低渗透油藏进行所属古河流域的划分，对古河流域内低渗透油藏的构造、砂体厚度、有效厚度、砂体连通性等油藏特征进行刻画及研究。

(4)在对低渗透油藏特征研究的基础上，通过类比，寻找它们与古河流域、前侏罗纪古地貌和侏罗系地层与三叠系地层间不整合面的砂体配置关系，研究长3及以上低渗透油藏的平面和纵向分布规律，初步确定长3及以上低渗透油藏的成藏模式。

2 长3及以上低渗透油藏油气富集因素

前侏罗系深切河谷作为延长组地层油气运移的主要通道，通过古地貌恢复，每一条古河对应着相应的流域面积(图2—图4)，在同一古河流域中的长3及以上低渗透油藏具有相同的油气富集规律：深切主河谷砂体厚、不含油[4-5]，油藏主要分布于侏罗系次级古河道和距离不整合面较近的三叠系地层。平面上，低渗透油藏均分布于古河道构造高的一侧(即镇北古河东侧)，且自西向东从侏罗系主要含油向三叠系含油逐步转换，同一流域的低渗透油气藏纵向上主要集中分布于海拔差异较小的构造基准域。不论是侏罗系还是三叠系地层，构造带都具有距离不整合面近、砂体连片性较好等特征。

2.1 前侏罗系深切主河谷及古河流域对油气富集的影响

前侏罗系深切古河谷对延长组地层切割深度大，接触面积大，对下伏延长组地层的改造程度大。河谷内砂体较厚，一般砂体厚度可达70～80 m，渗透性好，是延长组地层油气向上运移的主要通道。通过对延10+富县地层厚度、延10+富县砂体厚度、镇北地区前侏罗纪古地貌的恢复等研究，将镇北地区不同古河的流域面积进行了划分(图2—图4)。 镇北地区东部发育部分庆西古河，西部和中部发育镇北古河。

图2 镇北地区延10+富县地层等厚图Fig.2 Equivalent thickness map of Yan10+ Fuxian stratum in Zhenbei area

图3 镇北地区延10+富县砂体等厚图Fig.3 Equivalent thickness map of Yan10+ Fuxian sandbody in Zhenbei area

图4 镇北地区前侏罗系古地貌Fig.4 Palaeogeomorphology of pre-Jurassic in Zhenbei area

由于深切古河谷内部砂体密闭性不足，无法形成有效圈闭，不具备形成低渗透油藏的条件，所以长3及以上低渗透油藏主要形成于次级古河道、斜坡或临近的长3及以上延长组储层。

对镇北地区300余口探评井和上千口开发井地质数据的统计与分析表明，长3及以上地层低渗透油藏主要集中分布于古河流域东侧，即古河流域中构造相对高的一侧。如侏罗系的z250、z277等侏罗系油藏和z300、z28等长3油藏(图4)。

2.2 构造基准域与不整合面对油气富集的影响

长3及以上油藏的油气沿前侏罗纪深切河谷朝上倾方向运移，由于垂向上沉积相态转化快，油气纵向直接运移困难，主要沿侏罗系和三叠系间的不整合面间接朝上倾方向运移，遇到有利圈闭则顺层聚集成藏，即石油主要沿不整合面向长3及以上地层运移，纵向分布范围较为集中。大量研究和分析(表1)表明，长3及以上地层低渗透油藏集中分布于较窄的构造带内，即同一流域长3及以上低渗透油藏集中于顶底构造差值60 m左右的地层内，单个油藏主要在顶底构造差值50 m内的地层内，而所有油藏的中深差值在20 m以内。笔者称同一流域所有油藏发育的主要构造范围为该古河流域的构造基准域，称油藏中深构造的平均值为该古河流域构造基准面(图5)

通过研究发现，长3及以上地层低渗透油藏主要分布于侏罗系和三叠系间的不整合面附近，距离不整合面的垂向距离在50 m内(表1、图6)。表明不整合面的构造对长3及以上低渗透油藏的区域分布起控制作用。在垂向距不整合面50 m范围内，构造基准域(构造基准面a附近)的砂体分布面积相对较大，砂体连片性相对较好，为油气成藏提供了较大的储集空间和运移通道(图7)。

图5 镇北古河流域长3及以上低渗透油藏剖面示意图Fig.5 Profile diagram of low permeability reservoirs of Chang 3 and above in ancient river basin,Zhenbei area

油藏层位主力油层构造范围/m油藏中深构造/m不整合面构造/m油藏面积/km2渗透率/10-3μm2应用测井数据/口应用岩心数据/口z250延10a-28～a+3a-7a-2710.3<50758z277延10a-19～a+31a+4a-1126<5024210z300长31a-14～a+31a+9a+2913<501406z28长32-长3a-34～a+16a-10a+2535<502208

图6 镇北地区三叠系和侏罗系间不整合面构造Fig.6 Tectonic map of unconformity between Triassic and Jurassic in Zhenbei area

图7 镇北地区构造基准面a±15 m范围内连通的砂体Fig.7 Connected sand-bodies within reference plane a±15 m in Zhenbei area

2.3 古河流域内油藏区带分布特征

在同一古河流域， 长3及以上地层低渗透油藏发育于同一构造基准域，由于地层西倾单斜的构造背景及构造基准域的砂体发育情况，造成油藏分区带发育特征显著，即同一个区带通常主要发育1～2类油藏。以镇北古河流域为例，以深切古河谷为起点，该区域自西向东可依次划分为4个区域，长3及以上主力油藏向东依次逐步发育侏罗系油藏、长31油藏、长32—长33油藏(图8)。

3 成藏模式

通过以上研究，总结归纳出长3及以上低渗透油藏成藏模式：长3及以上低渗透油藏按古河流域分布，也就是说同一流域的油气由同一条前侏罗纪深切古河谷运移至不同的有利圈闭(纵向上有岩性遮挡，平面上有大面积砂体储集空间，见图5)成藏的。深切古河谷使侏罗系砂体和延长组深部地层砂体连通，使油气主要沿不整合面向上运移。古河主河道砂体虽厚但不具备好的圈闭条件，主要起油气运移通道的作用，以镇北古河为例，由于该流域构造是西倾单斜，油气沿不整合面间接向上运移,由于纵向上相带转化快，岩性致密，后期油气主要表现为侧向运移，即在距离不整合面较近、砂体分布面积相对较大，砂体连片性相对较好的构造基准域(图7、图9、图10)内进行侧向运移，逐步大面积富集成藏(侏罗系油藏、长31、长32、长33等油藏均发育在较窄的构造范围内)。由于在同一流域，油气源于同一深切古河谷，而储层物性整体较差，所以在距深切古河谷一定距离以后(如z28以东)，距离越远,形成长3及以上低渗透油藏的条件就越差。由于油气纵向运移困难，大部分油气在不整合面附近，被限制在较窄的构造基准域内，所以向东依次发育侏罗系延10油藏、长31油藏、长32油藏、长33油藏(图9、图10)。

图8 镇北地区长3及以上储层低渗透油藏分区Fig.8 Regional division of low permeability reservoirs of Chang 3 and above in Zhenbei area

图9 长3及以上低渗透油藏成藏模式剖面图Fig.9 Profile of reservoir-forming mode for low permeability reservoirs of Chang 3 and above

图10 长3及以上低渗透油藏成藏模式平面图Fig.10 Plane of reservoir-forming mode for low permeability reservoirs of Chang 3 and above

4 小 结

(1)前侏罗纪古地貌将镇北地区划分为若干古河流域，同一个古河流域发育一条深切主河谷，对该流域长3及以上低渗透油藏的富集具有控制作用，使油藏集中分布于主河谷构造高的一侧。

(2)在同一古河流域，长3及以上低渗透油藏纵向上集中分布于不整合面附近砂体连片性较好的构造基准域内。

(3)同一古河流域，由于地层西倾单斜的构造背景，侏罗系和三叠系的不整合面与砂体配置造成长3及以上低渗透油藏分区带发育特征显著。