铁边城地区侏罗系油藏成藏模式及主控因素

张晓明，黄 蒙，李 宽，陈德照，陈 磊，麻宇杰，刘智伟，赵军辉，狄晓磊

（中国石油长庆油田分公司第八采油厂，陕西西安 710021）

鄂尔多斯盆地是在华北古生代地台基础上产生和发展的一个大型内陆坳陷。盆地形成于中生代的印支运动-燕山运动时期，主要含油层位有中生界三叠系延长组和侏罗系延安组地层。其中侏罗系油藏由于储层物性好、含油饱和度高、原油埋深浅、单井产量高等特点持续为人们所关注，对其成藏规律和油藏控制因素研究从未停止。毛飞跃等[1-4]认为古地貌对侏罗系油藏成藏起控制作用，而郑登艳等[5-6]则强调低幅度对侏罗系油藏的控制作用。这些研究从不同方面对所研究区块侏罗系油藏的勘探开发都起到了积极的作用，然而随着近年来鄂尔多斯盆地侏罗系油藏勘探程度的深入，实践证明，鄂尔多斯盆地侏罗系油藏不仅不同区域油藏控制因素不同，就是同一区域不同层位侏罗系油藏的控制因素也不相同，因此有必要从侏罗系成藏条件研究出发，重新认识油藏的控制因素，以确定油藏的成藏模式，进而对该类油藏的勘探起到指导性作用。笔者以铁边城地区已开发10 个侏罗系油藏分布为基础，分析了该地区侏罗系油藏的成藏条件，确定了油藏的成藏模式和主控因素，以期对鄂尔多斯盆地其他区域的侏罗系油藏的勘探起到借鉴作用。

1 地质概况

鄂尔多斯盆地是在海西运动晚期-印支运动早期西伯利亚-蒙古大陆板块和华北-塔里木大陆陆缘区对接拼合之后从中国北部华北大陆分化出来的一个克拉通陆块。盆地经历了中晚元古代的拗拉谷，早古生代的浅海地台，晚古生代的浅海地台，晚古生代的滨海平原，中生代的内陆坳陷和新生代的周缘断陷等演化阶段，形成了现今盆地的伊盟隆起、西缘逆冲带、天环坳陷、伊陕斜坡、晋西挠褶带和渭北隆起六个构造单元。伊陕斜坡为一东高西低，倾角不足1 度的平缓西倾单斜构造，铁边城地区位于该斜坡中西部，区内发育三叠系延长组和侏罗系富县组、延安组、直罗组、安定组等地层，延安组为该区侏罗系主要储层，从下至上可进一步细分为延10、延9、延8、延7、延6、延4+5 等油层组。延10 层为碎屑岩辫状河沉积，延9～延4+5 为湖沼盆地曲流河三角洲平原河流沉积。

2 成藏条件

2.1 广覆式优质富含有机质烃源岩

鄂尔多斯盆地盆地侏罗系油源对比[7-8]研究表明，三叠系长7 烃源岩是侏罗系油藏主要的油源来源。三叠系长7 层烃源岩主要为发育于深湖相黑色页岩和暗色泥岩。其中黑色页岩面积4.3×104km2，平均厚度16 m，暗色泥岩面积6.2×104km2，平均厚度17 m。长7 段烃源岩有机质类型包括腐泥型和腐殖-腐泥型，以腐泥型干酪根为主，其中黑色页岩有机质类型为Ⅰ型和Ⅱ1型，平均有机质丰度TOC 为13.81%，暗色泥岩有机质类型为Ⅱ1型和Ⅱ2型，平均有机质丰度TOC 为3.5%。铁边城地区位于鄂尔多斯盆地优质烃源岩生排烃低势能范围内，长7 广覆式富含有机质的烃源岩为侏罗系成藏奠定了良好的油源基础。

2.2 河流-湖沼三角洲沉积体系

区域沉积相研究表明，铁边城地区侏罗系富县-延安组发育河流-三角洲沉积体系，河道砂坝、心滩砂坝、边滩砂坝和三角洲分流河道砂体等丰富多样的沉积类型为侏罗系油藏的形成提供了良好的储层条件。按沉积成因可划分为两类沉积体系。

2.2.1 古地貌基础上发育的辫状河沉积体系 早侏罗纪富县期，鄂尔多斯盆地印支运动基本结束，盆地由上升趋于稳定，河流沿延长组古地貌沟谷沉积，水动力较强，沉积了一套红色粗碎屑辫状河河道砂岩，地层厚0～130 m。

至延10 期，盆地基本继承了富县期格局，先期为限制性辫状河河谷充填沉积，后期随着沟谷填平补齐，转为泛滥平原到沼泽相沉积，形成延10 中、下部发育大套灰色中砂岩，而顶部则发育一套煤系地层或炭质泥岩的沉积格局。砂层区域分布稳定，厚度15～35 m。

2.2.2 泛滥平原基础上发育的曲流河沉积体系 延9期，盆地开始下沉，在前期泛滥平原的基础上逐渐沉积了一套中、细砂岩与泥岩及煤层的交互层的曲流河三角洲，地层厚30～50 m。

延8 期，盆地持续下沉，湖泊水体不断扩大，河流的沉积作用明显减弱，因此延8 期的曲流河平原分流河道砂层厚度较小，分布零星，层厚10～30 m。

延7、延6、延4+5 期，盆地处于稳定状态，河流的分布范围受限，仅局部地区发育泛滥平原河道砂体，地层厚40～60 m。

2.3 中孔-低渗透储集空间

铁边城地区侏罗系储层物性研究表明，该区储层总体以中孔、低渗为主。富县、延10 为一套沟谷充填式的辫状河沉积，河流边滩、心滩亚相为主要储集砂体，岩性为含砾的中-粗长石石英砂岩，平均孔隙度15.7%，平均渗透率36×10-3μm2。

延9、延8 为湖泊-三角洲沉积，三角洲平原分流河道亚相和水下分流河道亚相砂体为主要储集体，以中、细粒长石石英砂岩为主，分选均匀，物性好，平均孔隙度18.0%，平均渗透率39.5×10-3μm2。

延7、延6、延4+5 期，发育泛滥平原河道砂体，以泥质沉积为主，砂岩多为粉砂岩及泥质粉砂岩，颗粒细，泥质含量高，且单砂层厚度小，横向连通性差，孔渗性差，平均孔隙度16.0%，平均渗透率28.8×10-3μm2。

2.4 多成因构造类型

根据构造成因，铁边城地区侏罗系构造有三类：

2.4.1 地层披覆潜山平缓隆起 早侏罗纪，受三叠系延长组顶沟壑纵横沉积格局限制，先期沉积的侏罗系砂体在填平河谷后，会超覆在古地形凸起（潜山）背景上，后期由于凸起（潜山）顶部及周边沉积厚度的不同而产生差异压实作用，形成以古地形凸起（潜山）顶部上方为构造高点的披覆潜山圈闭。这种圈闭具有构造平缓、闭合高度由下向上逐渐变小的特点，其圈闭形态基本与古地形一致，如铁边城地区X37-113 延9油藏。

2.4.2 差异压实作用局部隆起 先期沉积的岩石在上覆地层的压力作用下，由于砂岩抗压强度大而泥岩小，粗砂岩不易被压实，而细、粉砂岩则容易被压实，因此同样沉积厚度的地层，在成岩后砂岩厚度较大，而泥岩厚度较小；在砂岩较发育部位易形成海拔相对较高的差异压实构造。此类构造多沿河道和砂体方向延伸，伴随砂体尖灭而消失，如铁边城地区J51、Y267、Y50延10 油藏。

2.4.3 伊陕斜坡低幅鼻隆构造 鄂尔多斯盆地由于受到南北方向西伯利亚板块和华南板块挤压应力，以及由于西部天环坳陷下沉、东部吕梁山升起而造成的东西方向拉伸应力作用，使地层连绵起伏，在伊陕斜坡背景上形成了一系列向西倾伏、向东开口的低幅鼻状隆起带。这类鼻状隆起大多呈雁状排列，上下地层间具有很好的继承性和稳定性。此类鼻状隆起带是侏罗系延4+5～延9 油藏聚集的主要场所。

2.5 不同成藏机制的多期成藏

鄂尔多斯盆地历史资料研究表明[9]，铁边城地区侏罗系油藏形成主要经历了两个阶段：

距今110～100 Ma 的早白垩世末期,三叠系延长组长7 烃源岩进入生排烃高峰，油气沿延长组裂缝垂向运移，当抵达三叠系延长组顶不整合面后，随之沿侏罗系下切古河谷高渗砂岩继续向上运移，直到遇到侏罗系圈闭成藏。

距今60 Ma 晚白垩世以来，受喜马拉雅造山运动影响，侏罗系地层整体抬升造成部分地区裂缝发育，部分早期形成的侏罗系圈闭被破坏，其聚集的油气再次沿裂缝或高渗砂体运移到侏罗系上部层位二次成藏，两期成藏构成了铁边城地区侏罗系油藏现今分布格局。

3 成藏模式

铁边城地区侏罗系纵向层位多，圈闭受控因素复杂，以往多认为该区侏罗系油藏主要受古地貌控制[10-12]，笔者通过对已开发10 个侏罗系油藏分布特征和成藏条件分析，认为该区侏罗系油藏成藏模式主要有两类四种类型。

3.1 与古地貌相关的油藏

侏罗系早期，受控于三叠系顶面沟壑纵横古地貌形态影响，富县-延10 期砂体以填平补齐方式沉积在三叠系顶面古地貌凹向单元（古河谷），由于侏罗系新地层储集性能普遍好于三叠系老地层，油气会沿这些凹向单元沉积的河道砂体继续向上运移，在姬塬斜坡临近古河谷一侧的坡咀、丘咀上形成侏罗系油藏。根据古地貌正向地貌位置，可细分为：

（1）坡咀油藏：位于两条侏罗系三级或四级古河谷所加持区域，沉积相以辫状河心滩和河道砂坝沉积为主，构造多以砂泥岩差异压实形成的小型构造为主。由于侏罗系古河谷底水发育，在地层压力作用下，底水驱动油气沿河道向上运移，首先到达此类构造，形成边水或底水油藏。如铁边城地区J51、Y267、Y250延10 油藏。

（2）丘咀油藏：位于侏罗系古河谷内，为侏罗系砂体超覆在古河三叠系顶部地层剥蚀残余区域的侏罗系正向古地貌单元，沉积砂体下部多为富县组粗粒沉积，上部为延10 辫状河心滩和河道砂坝沉积，构造以披覆潜山圈闭伴随砂泥岩差异压实形成的小型构造为主。如铁边城地区J166 延10 油藏。

3.2 与鼻隆构造相关的油藏

铁边城地区发育四条西北-东南向低幅鼻状隆起，油气在侏罗系地层向上运移的过程中，就会在这些低幅鼻状隆起形成的圈闭聚集成藏，如此形成了不仅在侏罗系下部地层延10，在上部地层延9～延4+5 也会出现大量的油藏，纵向上多油藏叠加的分布格局。根据控藏因素，可细分为：

（1）岩性-构造油藏：油藏受构造、岩性双重因素控制，但构造因素对圈闭起主导作用，该类圈闭受伊陕斜坡西倾单斜影响，油藏西部以鼻隆构造控制，东部以河道侧翼岩性尖灭，顶部为三角洲泥岩遮挡。如铁边城地区Y250、X37-113、Y267、Y176 延9 油藏、J131 延4+5油藏。

（2）岩性上倾尖灭油藏：在伊陕斜坡西倾斜坡背景上，储集砂体沿上倾方向尖灭，或渗透性变差而形成的圈闭，油气聚集在其中便形成岩性上倾尖灭油藏。此类油藏一般分布在凸起向凹陷过渡的斜坡部位，如铁边城地区Y267 延8 油藏。

4 油藏的主控因素

铁边城地区侏罗系油藏圈闭条件丰富，纵向上辫状河-曲流河三角洲砂泥岩间互发育，石油运移通道畅通，能否成藏主要取决于其储集条件、圈闭条件和后期的保存条件。

4.1 中孔-低渗储层是侏罗系油藏形成的基础

根据岩心分析资料，铁边城地区侏罗系砂岩以长石石英砂岩为主，岩屑长石砂岩以及长石砂岩次之，储层平均孔隙度17.2%，平均渗透率34.3×10-3μm2，属中孔-低渗储层。

成岩作用是影响储层渗透性的主要因素，主要表现在：溶蚀或溶解不稳定组分后产生次生孔隙，胶结和某些自生矿物的形成堵塞了孔隙并降低了渗透率，因此在成岩过程中，这两大因素会从根本上决定储层的物性。由于铁边城地区侏罗系储层以长石类砂岩为主，砂岩矿物成熟度高，在成岩作用早期原生孔隙损失较少，在成岩中、晚期，由于砂岩成分单一，形成的次孔隙少，因而该区储层孔隙主要是储集条件好的粒间孔隙，原生孔隙破坏少，渗透性相对较好，这为铁边城地区侏罗系成藏奠定了良好的储层基础（见图1）。

图1 鄂尔多斯盆地铁边城地区侏罗系油藏成藏模式示意图

4.2 多类型圈闭是侏罗系油藏形成的关键

铁边城地区侏罗系油藏平面上串珠分布，剖面上多层叠加，多类型圈闭是形成此种油藏格局的关键，根据主要受控因素可分为：

（1）与古地貌相关的圈闭：受早侏罗系古地貌高低起伏控制，油气从古河谷砂体向上运移过程中，首先到达下侏罗系富县～延10 所在的坡咀、丘咀等正向地层之上，在上覆三角洲沉积的湖沼相泥炭遮挡下，形成差异压实构造圈闭油藏，如J51 延10 油藏、Y267 延10油藏、Y50 延10 油藏，或潜山披覆背斜圈闭油藏，如J116 延10 油藏。

（2）与鼻隆构造相关的圈闭：侏罗系延9～延4+5三角洲沉积砂体直接超覆于延10 层辫状河沉积体系之上，此时古地貌已被填平补齐，受古地貌控制微弱，当油气在向上继续运移过程中，会在先期形成的鼻状隆起构造高部位或上倾岩性遮挡中聚集，最终形成岩性-构造圈闭，如Y250、Y267、Y176 延9 油藏、J131 延4+5 油藏、X37-113 延9 油藏，或岩性上倾尖灭油藏，如Y267 延8 油藏。

4.3 封闭的存储环境是侏罗系油藏保存的保障

鄂尔多斯盆地侏罗系油藏形成于早白垩世末～第三纪。在油藏形成后，盆地以垂向上的加积和升降为主，新生代以来的“喜马拉雅”造山运动对处于内陆鄂尔多斯盆地深部的侏罗系构造破坏有限，这对于铁边城地区侏罗系油藏的保存起到了非常重要的保障作用。

油田地层水与石油紧密接触，其水型反映了油藏的保存条件[13]。根据铁边城地区侏罗系油藏水样分析，油藏大部分为NaHCO3，小部分为Na2SO4、CaCl2、MgCl2，反映了研究区总体处于封闭性构造环境，但部分地区地层水与渗入水有一定的交替，这与该区侏罗系油藏埋深较浅，成藏距离古河谷近有一定关系（古河谷是渗入水补给、交替的优势通道）。

5 结论

（1）鄂尔多斯盆地铁边城地区侏罗系发育一套辫状河-曲流河三角洲沉积体系，长7 广覆式优质富含有机质烃源岩，中孔-低渗透储集空间以及多成因构造类型为该区不同机制的成藏创造了良好的条件。

（2）铁边城地区侏罗系油藏成藏模式可分为两类四种，延10 层以与古地貌相关的坡咀油藏、丘咀油藏为主，延4+5～延9 层以与微幅构造相关的岩性-构造油藏、岩性上倾遮挡油藏为主。

（3）铁边城地区侏罗系平面、剖面多油藏发育，圈闭条件复杂，成藏主要受其独特的古沉积环境下的储集条件、圈闭条件以及封闭的保存条件控制。