安塞油田南部侏罗系古地貌与延安组油气成藏关系

李永锋,代 波,怀海宁,曹 丽,高 冬,许兆林,牛海洋,侯 涛,刘 楠,范 迪

(中国石油长庆油田分公司第一采油厂，陕西 延安 716000)

0 引 言

近年来, 针对鄂尔多斯盆地侏罗系古地貌控藏的研究越来越引起人们的重视。 鄂尔多斯盆地侏罗系发育隐蔽致密砂岩油藏(构造-岩性复合油藏)[1-2]。油藏分布的平面非均质性较强,优质储层“甜点区”主要分布在古地貌背景控制下的有利沉积类型及物性叠合区[3-4]。 古地貌是该类油藏评价的一级控藏因素; 低幅度构造、 沉积类型及沉积相是油藏评价的二级控藏因素; 而沉积微相及储层物性是油藏评价的三级控藏因素。 根据油田所处的不同勘探、 开发阶段,应逐步细化油藏评价内容和建产目标。 对于勘探程度相对较低的油区而言, 古地貌格局的构建对油气勘探评价尤为重要[5-6]。

古地貌的识别建立在沉积相识别、标志层标定、地层划分及不整合面识别基础上[5-7]。前侏罗系,沉积层遭受了不同程度的风化剥蚀,在此基础上,其顶面会形成相互交错的古河道网及古地貌。前侏罗系古地貌进一步控制了侏罗系的岩性、沉积类型及沉积相展布。通常来说,沉积微相和储层物性对致密砂岩储层的含油性有最为显著的影响[4-7]。整体来看,古地貌提供了侏罗系油藏形成的宏观背景,前侏罗系古地貌刻画对侏罗系油藏甜点预测具有重要意义。

安塞油田位于鄂尔多斯盆地东部,在三叠纪末印支运动的影响下,鄂尔多斯盆地整体抬升,延长组遭受不同程度的侵蚀,形成起伏不平的古地貌[1-2]。安塞南部侏罗系地处两条古河道交汇处, 属于侏罗系成藏的有利地区。 油藏埋深浅、 小而肥、 单井产量高, 与此同时, 分布点散面广、 隐蔽性、勘探难度大,古地貌对油藏的分布具有重要的控制作用。 因此, 对安塞南部侏罗系油藏古地貌开展精细刻画,对古地貌与油藏分布关系进行分析,寻找可建产区块对安塞油田的储量接替及持续稳产具有重要的现实意义。本文利用钻井与测井资料, 采用印模法恢复了安塞油田南部侏罗纪古地貌形态,在此基础上分析了古地貌对延安组成藏的控制作用。研究结果可为该地区延安组油气富集潜力区的预测提供有效指导。

1 地质背景及研究方法

1.1 研究区地质背景

安塞油田的构造位置位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡中部,该地区整体为一个平缓的西倾单斜,地层倾角约为0.5°,横向平均坡降为7‰～10‰。研究区位于安塞油田南部地区,该地区侏罗系不整合面下伏地层为三叠系延长组,自下而上可划分为长10～长1共10个油层组(图1)。上覆地层为侏罗系富县组和延安组,延安组自上而下划分为延1～延10共10 个油层组,油气主要富集于延9和延8两个油层组中。

1.2 研究方法

已有研究显示,古地貌对鄂尔多斯盆地侏罗系油藏的运、储、 保有较为显著的影响。 古地貌是油藏形成的先决条件之一。考虑到研究区目前有大量钻井及测井资料,已有钻井全部分布较为均匀,因此,本文在分析了不整合面上下地层厚度特征的基础上, 采用印模法恢复了侏罗系古地貌形态。 古地貌的恢复建立在地层精细对比的基础上， 印模法既考虑了沉积前的先存构造特征, 又采用半定量方式来对古地貌进行表征。该方法视待恢复地貌在结束剥蚀开始时的上覆地层沉积为一个等时面，因此不整合面的上覆地层与残余古地貌之间存在一个“镜像”关系。 一般来说,通过上覆地层厚度便可以对古地貌格局进行半定量恢复(图2)。该方法的具体绘图步骤为:(1)在剥蚀面之上的上覆地层中选择一个等时沉积基准面;(2)将该基准面层拉平,统计各个单井中剥蚀面到基准面的厚度；(3)根据该厚度的统计结果绘制平面厚度等值线图,选取合理的地貌划分标准并进行古地貌单元划分。

图2 印模法古地貌恢复原理图Fig.2 Schematic diagram of the principle of ancient landform restoration by impression method

2 前侏罗纪古地貌恢复

2.1 不整合面上下地层厚度特征

下伏残留地层厚度表示不整合的下伏岩层在形成后,由于地壳运动,接受沉积、剥蚀后的厚度[1,3-7]。经过精细地层划分与对比分析,安塞地区长6底部标志层明显,易于识别。因此, 将长6底部拉齐, 长6到富县组之间地层厚度即为侏罗系剥蚀残余厚度, 该厚度的大小可粗略地反映上覆地层沉积时地貌相对隆起和坳陷的位置(图3)。

图3 安塞南地层延安组—延长组地层划分对比Fig.3 Stratigraphic division and correlation section of Yanan-Yanchang Formation in southern Ansai

由长6底界至不整合面地层厚度图分析可知(图4),以北西-南东45°线为界,西南地区地层厚度基本小于600 m,显示为凹陷的地貌特征。东北部残余地层厚度相对较大,为较高的地形,地层厚度基本上不大于650 m,与相邻区域差异明显。然而,剥蚀作用和河道下切作用均可导致地层厚度变化,因此,单纯根据下伏残留地层厚度无法确定是风化剥蚀造成的地层变薄还是古冲沟下切作用造成残留地层薄。

图4 不整合面下伏残余地层厚度图Fig.4 Thickness of underlying residual formation of the unconformity

在前侏罗系沟壑交错的古地形基础上, 沉积了具有河道充填特征的延10地层以及广覆型补偿沉积的延9地层,至延9层沉积末期演化为泛滥平原沉积。由于延9地层厚度相对稳定,实际以富县组+延10组地层厚度来间接反映不整合面的起伏形态,在不考虑沉积速率及压实程度差异时,其厚度与延安组沉积前古地貌呈镜像关系[1,8-10]。

由图5可知,主体带上延10+富县组地层厚度在100 m以上,西南部厚度整体较厚,而东北地区厚度是厚薄区域呈条带状间互分布。对比图4与图5可知,该区域的厚层条带总体具有下伏地层厚度较薄的特征。

图5 不整合面上覆地层厚度图Fig.5 Thickness of the overlying strata on the unconformity

2.2 古地貌特征

采取层拉平手段,分别选取长6底界和延10顶界作为标志层,分析不整合面上下地层在剖面上变化规律,总结出3种对应关系:即当上覆厚度及下伏残留地层厚度均较薄时,其反映古地形为高地,剥蚀作用强而沉积作用弱;当上覆厚度及下伏残留地层厚度均较厚时,表明剥蚀作用较弱而沉积作用强,反映其古地形为河谷;当上覆沉积厚度大而下伏残留地层薄时,其表明沉积作用、剥蚀作用均较强,应为古河道强烈下切造成下伏地层缺失,对应古冲沟区域[11-12]。最终,根据上覆沉积地层及下伏残留地层厚度,确定了延安组的古地貌特征:工区西南部为深切河谷,中部条带为陡坡区,东北部为缓坡,发育3条支沟(图6)。这些不同古地貌单元的具体地质特征如下:

图6 安塞南部地区侏罗系古地貌图Fig.6 Palaeogeography of the Jurassic in southern Ansai

河谷:以富县组+延10油层组的地层厚度>100 m且下伏残余地层厚度<600 m进行划分识别,主要发育于研究区西南地区,河谷走向近东西向,是由强烈的河谷下切作用形成的。

陡坡:高地与古河谷之间具有一定坡度的过渡地带。陡坡宽度为3.0～9.5 km,根据地层厚度变化率又进一步将其划分为陡坡区与缓坡区。

支沟:下伏地层厚度较小(一般<650 m)且富县组+延10 油层组的地层厚度>100 m。对延长组地层的冲蚀及对陡坡的支解起重要作用,使地层边缘发生破碎并形成坡咀。

3 古地貌与油成藏关系分析

目前安塞油田南部已探明的延安组油藏主要分布于在古地貌陡坡区(图7),河谷区域及其他低洼区仅零星分布。从平面上看,侏罗系延9油藏分布在陡坡带边部,分布位置受支沟发育控制,一般在支沟附近。近些年勘探开发表明,越靠近延10古河,古地貌控制作用越强,越向上部层位,受古地貌控制作用小,已经形成了“上山下河”的勘探趋势。

图7 安塞南部地区古地貌与延9油藏分布图Fig.7 Geomorphology and distribution of oil reservoirs of Yan 9 reservoir in southern Ansai

3.1 河谷砂体提供油气运移通道,油气在陡坡区优先聚集

富县组和延10油层组在古河谷内沉积的巨厚砂体,在强烈的河谷下切作用使延安组底部河道砂岩与延长组油气实现有效沟通,与此同时，厚层砂体具有良好的横向和纵向连通性,且缺乏泥岩盖层而不能形成圈闭,因此巨厚的河谷砂体可为油气提供良好的运移通道[13]。

古冲沟下游,坡度变缓,水动力减弱,发育了三角洲前缘沉积物,岩性相对较细,以中细砂岩为主,分选较好,非均质性较弱,孔渗特性相对河道滞留砂体明显较好[14-15]。处在陡坡区的三角洲前缘砂体,靠近古冲沟的坡咀处,在捕获沿古冲沟及河道砂体运移油气方面具有先天优势,只要具备良好的圈闭保存条件即可成藏。

3.2 微幅构造及岩性圈闭是油气聚集的有利区

在侏罗纪古地貌基础上衍生而来的小幅度鼻隆构造是形成延9油藏的最主要因素。侏罗纪地层沉积后,经过后期燕山运动改造和差异压实作用, 延9顶面构造最终表现为西倾单斜背景下分布排状的鼻隆构造。 从富县组—延10—延9—延8, 侏罗系油藏受到岩性及鼻隆构造控制作用增强, 古地貌影响程度减弱[16-19]。 勘探实践表明, 延9段油藏构造均处于鼻状隆起部位, 在同一岩性-构造油藏中, 油气赋存于构造高部位, 地层水位于构造低部位, 油水分异明显。 延9和延8段沉积微相类型和砂体发育程度是成藏的基本条件, 构造与储层砂体的有效匹配是油气富集的决定因素。

3.3 油气富集潜力区预测

根据已探明延安组油藏特征,在古地貌与油藏分布关系研究的基础上,结合储层及构造因素,认为古地貌陡坡区砂体为油气的有利储集体,陡坡区岩性变化快,陡坡坡面是天然的油气运移通道,且陡坡区通常处于河谷边部,泥质遮挡层增多,当延安组上覆沉积体与陡坡具有较好的匹配关系时,易形成岩性-构造圈闭(图8),故陡坡区内的有效构造圈闭或岩性上倾尖灭圈闭可作为安塞油田南部油气富集的潜力区。

图8 安塞南延安组延9油藏成藏模式图(根据毛飞跃等[2]修改)Fig.8 Accumulation model of Yan 9 reservoir in southern Ansai

4 结 论

(1)以安塞油田南部地区为例,利用该地区丰富的钻井与测井资料,采用印模法恢复了该地区侏罗纪古地貌形态。根据印模法恢复结果,安塞南部前侏罗系古地貌被划分为河谷、古陡坡和支沟3种类型古地貌单元。

(2)河谷主要发育于研究区西南地区,河谷走向近东西向,是由强烈的河谷下切作用形成的。陡坡为高地与古河谷之间的过渡地带。陡坡宽度为3.0～9.5 km,可进一步将其划分为陡坡区与缓坡区。支沟对延长组地层的冲蚀及对陡坡的支解起重要作用,使地层边缘发生破碎并形成坡咀。

(3)古冲沟及河道砂体为油气运移提供了良好通道,古地貌陡坡区砂体为油气的有利储集体,受古地形影响的微幅构造和岩性圈闭是油气聚集的有利指向区。