鄂尔多斯盆地姬塬地区延长组裂缝特征及成因

鄂尔多斯盆地姬塬地区延长组裂缝特征及成因 () 文章编号 :1 67 3289 26 20 07 03200 3220 6 鄂尔多斯盆地姬塬地区延长组石油运聚规律研究 1 ,222 2 姚泾利 ,王 克,宋江海,,锦莲 (1 . 成都理工大学沉积学院 ,四川 成都 61 00 59 ; )2 . 中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院 ,陕西 西安 71 00 21 摘 要 :在鄂尔多斯盆地姬塬地区延长组烃源岩 、储集层特征 、运移动力学特征和运移通道特 征等成藏主控因素的基础上 ,了延长组低渗储层的石油运聚规律 。延长组长 7 段最大湖泛期 发育一套暗色泥岩 ,干酪根类型为腐植2腐泥型 ,是盆地主要生油岩 。储层以低渗透为主要特征 ,绝 大部分属于超低 、特低渗储层 ,储集空间以残余粒间孔为主 ,孔喉类型以细孔微喉型和微孔微喉型 为主 。异常高压是石油运移的主要动力 ,长 7 段异常压力的分布与暗色泥岩的厚度有关 ,在暗色泥 岩厚度大的区域 ,异常压力较大 。连通砂体是石油运移的主要通道 ,成藏期储层相对高渗透是连通 砂体成为有效运移通道的基础 。微裂缝控制了局部地区延长组油藏的分布及其规模 。通过对该盆 地的分析 ,总结出了 2 类成藏模式 ,即“源岩2连通砂体2储层”连续式充注成藏模式和“源岩2微裂缝2 储层”幕式充注成藏模式 。 关键词 :低渗透 ;运聚 ;成藏模式 ;鄂尔多斯盆地 ;姬塬地区 + 文献标识码 : A中图分类号 : T E1 22 . 1 2 Petroleum migrat ion an d accumulat ion of Yanchang Format ion in Jiyuan area , Ordos Ba sin 1 , 2 2 2 2YA O J i ng2li, WA N G Ke, SO N G J ia ng2hai, PA N G J i n2lia n ( 1 . S c hool o f se d i me nt a r y , Che n g d u U ni ve rs i t y o f Tec h nol o g y , Che n g d u 610059 , Chi n a ; 2 . Rese a rc h I ns t i t ute o f Pet role u m E x p l orat i on a n d De vel o p ment , )Ch an g qi n g Oi l f iel d Com p a n y , Pet roChi na , X i’a n 710021 , Chi n a Abstract :Ba se d o n t he a nal ysi s of so urce rock s , re ser voi r , dyna mic s a nd mi gratio n p at hways of Ya ncha ng Fo r matio n i n J iyua n a rea , O r do s Ba si n , t he r ule of p et role u m mi gratio n a nd accu mulatio n i s a nal yze d. Da r k mudsto ne s were develop ed i n t he ma xi mu m la ke f loo di ng p e rio d of Cha ng 7 , w hic h a re t he mai n so urce roc k s. Mo st of t he re se r voir s a re e xt ra2lo w p e r mea bilit y re ser voi r s. The i nt e r gra nula r po re i s t he mai n sp ace fo r re ser voi r , a nd t he po re t h roat t yp e s a re mai nl y t hi n2po re wit h micro2t h roat a nd micro2po re wit h micro2t hroat . A no malo u s p re ssure i s t he mai n dyna mic fo r t he hydroca r bo n mi gratio n , a nd it i s clo se2 l y relat e d to t he dep t h of t he duc k mudsto ne . Co nnect ed sa nd bo die s a re t he mai n mi gratio n p at hway , i n w hich hi gh p er mea bilit y i n acc umulatio n st a ge t a ke s a n i mpo rt a nt p a r t . The re se r voi r di st ri butio n of Ya n2 cha ng Fo r matio n i s p a r t l y co nt rolled by micro2f ract ure s. Two t yp e s of acc umulatio n p at t e r n s i ncl udi ng “so urce rock s - co nnect ed sa nd bo die s - re ser voi r”a nd“so urce roc k s - micro2f ract ure s - re ser voi r”a re fi nal2 l y summa rize d. Key words :lo w p er mea bilit y ; mi gratio n a nd acc umulatio n ; accumulatio n p at t e r n ; O r do s Ba si n ; J iyua n a rea 收稿日期 :2007206226 。本文由本凼编委杨华组稿并审稿 。 作者简介 :姚泾利 ,1964 年生 ,男 ,高级工程师 ,成都理工大学沉积学院在读博士 ,长期从事油气勘探技术管理和研究工作 。E2ma il :yjl _ cq @pet rochi na . co m. cn 积了厚 800 ,1 400 m 的湖相地层 ,以泥岩为主 , 0 引 言 河流 、三角洲相砂岩 ,顶部出现湖沼相 ,中部发育 低渗储层广泛发育于我国各含油气盆地中 ,其 含有丰富有机质的半深湖 、深湖相的深灰色 、灰黑 [ 1 ] 资源量约占全国石油总资源量的 3 0 %, 由于渗透 泥岩及油页岩 。以延长组长 7 期最大湖泛期水体 4 2 率很低 ,油 、气 、水赖以流动的孔喉很细微 ,液固界面 深 ,该段深湖相分布面积约为 3 . 0 ×10k m,浅 4 2 4 2 及液液界面的相互作用显著 ,因而渗流阻力很大 ,导 相 5 . 5 ×1 0k m,总计约为 8 . 5 ×10k m。长 7 ( ) 致低渗透油藏流体低速渗流时引起渗流规律的变化 发育了一套暗色泥岩 ,其中有机质含量 TO C大 [ 2 ] - 6 ( ) 而偏离了达西定律,给勘探开发带来了较大的困 2 . 5 % ,总烃 H C为 2 817 ×1 0 ,以腐植2腐泥型 ( ) 难 。随着各盆地勘探程度的不断函深 ,函之以中 、高 酪根为主的混合型干酪根 ?,母质类型好 ,总1 评价为优质生油岩 ,其有效烃源岩占延长组总有渗透层为主的老油田逐渐进入中 、高含水期开采 ,低 渗透油藏勘探开发的重要性日趋击现 。因此 ,提高 烃源岩体积的 50 . 9 % 。 对低渗透储层地质特征的认识 ,并不断改善其开发 储层特征 2 效果 ,对我国石油工业的持续稳定发展 ,具有重要的 [ 3 , 4 ] 姬塬地区延长组储集层主要是一套浅水 、广 战略意义。的三角洲帄原和前缘相砂体 , 长 6 —长 2 储集岩 姬塬地区位于鄂尔多斯盆地腹部 ,是盆地石油 要以中 —细和极细长石砂岩为主 ,杂基含量较高 , 勘探的重点区域 ,近年来在延长组低渗 —特低渗储 喉较小 。另外碎屑组分中塑性颗粒含量较高 ,经 层中石油勘探取得了重大突破 ,但成藏规律不清的 压实作用 ,塑性颗粒发生变形 、颗粒间形成了线接 和凹击接触 ,造成粒间孔隙大量减小和喉道进一 问题日益突出 ,函上地表条件恶劣 、勘探手段有限等 () 变细 图版 ?。 因素 ,增大了寻找有利圈闭的难度 。储层低渗透成 延长组长 6 —长 2 储层以低渗透为特征 , 绝 因复杂 ,低渗储层中石油运移通道类型 、石油运移动 部分属于超低渗透层和特低渗透层 。从长 6 至长 力 、石油充注规律等问题导致了低渗储层成藏的复 油层组 ,孔隙度和渗透率帄均值逐渐增函 ,说明从 杂性 ,使得这一问题成为目前困扰该区勘探开发的到上物性在逐渐变好 。延长组孔隙类型包括残余 [ 5,10 ] 间孔 、晶间孔 、溶蚀孔和微裂缝等 ,其中残余粒间 难题。 是主要的储集空间 ,孔喉类型以细孔微喉型和微 为了有效地指导下一步石油勘探 ,有必要对姬 () 微喉型为主 表 1 。 塬地区延长组烃源岩 、储集层特征 、石油运移的动力 尽管在成岩作用过程中储层砂岩也发生了溶 学特征 、运移通道特征等成藏主控因素进行分析并 作用并形成了部分次生孔隙 ,但其新增的孔隙度 总结其石油运聚规律 。 有 0 . 91 %,2 . 49 % , 且溶蚀孔隙的形状不规则 , 有效烃源岩 1 储层物性的改善作用非常有限 。 (晚三叠世鄂尔多斯湖盆广阔 ,水体较深 最大水 ) 深 60 m,湖盆稳定发展 ,沉降与沉积补偿适应 ,沉 表 1 姬塬地区储层孔隙结构表 Table 1 Pore structure types of reservoir in Jiyuan area - 32 ( ) ( ) ( )( )(μ)层位 孔隙结构类型 孔隙度 %渗透率 μ排驱压力 M Pa 中值压力 M Pa 帄均喉道半径 m ×10 m . 89 10 . 46 0 . 48 4 . 88 0 . 33 15 长 2 以小孔中细喉型为主 . 15 1 . 01 1 . 02 13 . 06 0 . 19 13 长 3 以细孔微喉型为主 长 4 + 5 10 . 14 0 . 42 1 . 38 14 . 65 0 . 17 以细孔微喉型 、微孔微喉型为主 长 6 11 . 91 1 . 18 0 . 9 10 . 09 0 . 15 以细孔微喉型为主 角洲前缘砂体构成了三叠系延长组石油运移的主 运移通道及其有效性 3 通道 。砂体垂向叠置和侧向连通是石油进行垂向 [ 11 ] ( ) 侧向运移的基础 图 1 ,从姬塬地区已有的油 鄂尔多斯盆地构造活动强度小 ,盆地内断层极 分布来看 ,石油主要沿相对高孔渗带运移 。尽管不发育 ,现今地势又较为帄缓 ,因而大规模发育的三 1 9 卷 第 3 期 性 油 气 藏 第 岩 3 4 [ 11]图 1 鄂尔多斯盆地延长组石油沿连通砂体运移模式图 Fig. 1 Hydrocarbon migration along connected sand bodies of Yanchang Formation in Ordos Basin 少学者对低渗储层的运移能力存在置疑 ,但是在姬 ,不仅控制了 北东向基底断裂在中生代“隐性”活动 塬地区连通砂体仍是最重要的运移通道 ,这一点可 晚三叠世一系列古水系的流向 ,而且后期小规模活 以从以下 3 个方面来说明 : ?储层成岩演化作用是 动在上覆砂体中还产生微裂缝和小断层 ,既为油气 造成本区低渗透的主要原因 ,考虑到成藏期时成岩 运移提供通道 ,又改善了储集层物性条件 ,在上三叠 [ 11 ] 演化程度相对较低 ,因此成藏期石油沿连通砂体运 统延长组岩性油气藏的形成中发挥了重要作用。移的可能性更大 ,而分析储层成岩演化有利于进一 根据航磁 、重力 、大地电磁 、卫星照片等多种资料综 合分析 ,鄂尔多斯盆地及周缘地区存在 4 组不同方 步预测连通砂体优势通道的展布特征 。特别是成藏 向的断裂 ,分别是 EW 、N E 、N W 、SN 向 。它们形成 期之前大量排出的有机酸可以抑制部分粘土矿物的 于不同的地质时期 ,发育历史及所起的作用各不相 成岩演化 ,对于改善孔喉条件具有较大的意义 。延 同 ,多数断裂都曾控制了一定时期的构造格局 、岩浆 长组中自生绿泥石是渗透性砂岩的主要填隙物 ,其 活动及上覆地层的断裂发育 。部分油藏分布范围与 燕山期形成的 N E 、N W 2 组共轭剪裂缝的展布有很 含量可占粘土矿物的 5 0 %,9 5 % ,它常沿颗粒边缘 好的相关性 ,以 N E 向的裂缝对油气运移所起的作 垂直生长并形成厚的包膜 ,分割并减少砂岩的孔隙 ,用最大 ,并在一定程度上控制了延长组油藏的分布 当绿泥石膜的厚度较大时 ,常使砂岩的孔隙体积减 及其规模 。 [ 12 ] 小 ,喉道变窄 , 砂岩渗透性大幅降低。但自生绿 泥石的生长需要一个长期稳定的偏碱性孔隙介质条 件 ,成藏期前烃源岩所排出的大量有机酸可以抑制成藏动力 4 它的生长 ,对孔喉改善可以起到很好的作用 ,因此不 [ 13 ,14 ] 按照低渗储层的划分,研究区内的储 能因为现今的低孔喉特征就断言低渗砂体不利于石 油运移 。 ?在延河剖面的长 6 段露头可以发现不断 层以超低渗透层和特低渗透层为主 。如此低的渗透 往外渗的油苗 ,反映了石油在低渗透砂岩中目前仍 率必然产生一个问题 ,即石油能否通过连通砂体有 在运移的现象 。 ?鄂尔多斯盆地延长组原油具低密 效地运移 、聚集 。 度 、低粘度 、中含蜡 、中饱和压力 、高气油比的特征 , 姬塬地区延长组石油运移的动力以浮力和异常 2 3 如罗 3 井长 4 + 5储层原油密度 0 . 8 2 g/ m,粘度压力为主 ,特别是长 7 烃源岩生烃增压造成的异常 4 . 3 m Pa ?s ,原油物性好也是其在低渗透的储层中 高压是石油大规模运移的主要动力 ,而浮力作用则 仍能够运移的原因之一 。 有利于石油充注到储层之后的再运移 。对延长组异 除了连通砂体这类主要的运移通道外 ,在局部 常压力的研究表明 ,在姬塬地区长 7 及其临近层段 地区还发育大量的微裂缝 ,对石油的垂向运移起到 存在过较高的异常压力 ,异常压力的分布与长 7 暗 了重要作用 。鄂尔多斯盆地基底非均质性导致一组 色泥岩的厚度有关 ,在暗色泥岩厚度大的区域 ,异常 [ 15 ] 6 、长 4 + 5 运移 , 油沿连通砂体 、微裂缝往上部长 压力较大 。利用等效深度法推测耿 75 井长 7 段 ( ) 可以使部分石油往下部长 8 、长 9 运移成藏 。压力系数可高达 1 . 5 2 图 2 ,异常高压不仅可使石 图 2 G75 井声波时差与孔隙压力特征 Fig. 2 Acoustic transit time and pore pressure characteristics of well G75 注 ,是姬塬地区延长组低渗储层成藏的主控因素 , 5 成藏模式 成了 2 类成藏模式 “: 源岩2连通砂体2储层”连续 鄂尔多斯盆地延长组发育的三角洲沉积体系及 充注成藏模式和“源岩2微裂缝2储层”幕式充注成 克拉通基底上形成的西倾大单斜的区域地质背景 , 模式 。 奠定了该区油藏类型以非构造 油藏 为主 的基 本 格 第一类成藏模式中 ,由于成藏期储层成岩演 局 。姬塬地区位于 鄂尔 多斯 盆 地西 倾单 斜的 中 西 程度相对较低 、孔渗条件较好 ,长 7 生成的原油在 部 ,储集层以低孔 、低渗砂岩为主 ,整个工区内主要 发育了 3 个南北向 —北东向展布的三角洲沉积体 , 常高压的作用下沿垂向叠置的连通砂体垂向 、横 发育以细砂岩 、粉砂岩为主的岩性油藏 。长 7 有效 运移 ,遇到泥岩遮挡层或砂岩致密带时可形成岩 烃源岩生烃 、连通砂 体和 微 裂缝 输导 、异 常高 压 充 () 油藏 ,而剩余原油继续运移 图 3 。当油源充足时 这一过程持续进行 ,可一直向上运移至侏罗系成藏 图 3 姬塬地区延长组“源岩2连通砂体2储层”连续式充注成藏模式图 Fig. 3 Accumulation pattern of“source rocks - connected sand bodies - reservoir”of Yanchang Formation in Jiyuan area 1 9 卷 第 3 期 性 油 气 藏 第 岩 3 6 3 性油藏 。 图 3 中长 7 —长 6有效烃源岩生成的烃类在异常高 压的作用下往上运移 ,当压力较高时即使砂体连通 ,高压油流沿微裂缝充注到 第二类成藏模式中 情况较差也可发生石油运移 ; 而随着石油运移流体 储层 ,然后在浮力作用下进行再分异 ,只有当微裂缝 2 ( ) 压力逐渐降低 ,尤其在经过长 6砂体后 释压带, 存在并处于开启状态时 ,才能发生这一类型的充注 、 地层压力迅速降低 ,多数石油只能沿着连通情况较 成藏 。本区微裂缝的开启和闭合与构造应力有关 , 好的砂体运移 。这类成藏模式虽然和常规连通砂体 输导 、成藏模式类似 ,但由于延长组现今低渗 、特低 其过程通常是微裂缝开启前构造应力积累阶段 、构 渗的典型特征 ,因此该区这种成藏过程应主要发生 造应力释放微裂缝开启阶段和微裂缝再闭合构造应 在储层孔渗变差之前 ,从现有的认识来看主要发生 力积累阶段 ,这一过程周而复始 ,原油沿微裂缝充注( ) 在大规模生排烃期 R在 0 . 6 %, 0 . 8 %, 储层成 O 主要发生在第二阶段 。裂缝呈幕式开启 、闭合 ,相应 岩演化处于晚成岩 A 期 。大规模生排烃期之后 ,更 的原油充注 、成藏也具有幕式特征 。这类模式主要 多的储层开始变致密 ,因而促成鄂尔多斯盆地三叠 系延长组含油较为普遍 ,也随之形成了一定量的岩 和区域构造活动强度和期次有关 ,燕山 I 幕 —IV 幕 之间可形成多期“源岩2微裂缝2储层”幕式充注成藏 () 模式 图 4。 图 4 姬塬地区延长组“源岩2微裂缝2储层”幕式充注成藏模式图 Fig. 4 Accumulation pattern of“source rocks - micro2f ractures - reservoir”of Yanchang Formation in Jiyuan area ( ) 油学报 ,1994 ,15 1:38246 . 上述 2 类模式同时存在 ,形成了姬塬地区延长 姚约东 ,葛家理. 低渗透油藏不稳定渗流规律的研究[J ] . 石油 [ 2 ] 组低渗油藏的分布格局 。( ) ( ) 大学学报 自然科学版,2003 ,27 2:55258 . 赵应成 , 王天琦 , 田光荣 , 等. 低渗透油田富集区预测技术研 [ 3 ] 究 ———以松辽盆地扶杨油层为例 [ J ] . 岩性油 气藏 , 2007 , 19 结 论 6 ( ) 1:21226 . 通过对姬塬地区延长组成藏条件及成藏模式的 郑荣才 ,耿威 ,周刚 ,等. 鄂尔多斯盆地白豹地区长 6 砂岩成岩 ( ) 作用与成岩相研究[J ] . 岩性油气藏 ,2007 ,19 2:128 . [ 4 ] 分析可以得出以下认识 : 延长组油藏属于典型的低 杨华 ,张文正. 论鄂尔多斯盆地长 7 段优质油源岩在低渗透油 渗油藏 ,以细孔微喉型和微孔微喉型为主 ;晚三叠世 气成藏富集中的主导作用 :地质地球化学特征[J ] . 地球化学 , [ 5 ] 沉积的湖相泥页岩富含有机质 ,构成了长 7 优质烃 ( ) 2005 ,34 2:1472154 . 源岩 ,是低渗油藏的成藏基础 ;连通砂体和微裂缝构 刘勇 ,金晓辉 ,雷天成. 鄂尔多斯盆地延长组油气初次运移特 成了石油运移通道 ,连通砂体主要在成藏期起有效 ( ) 征[J ] . 西安石油学院学报 ,1997 ,12 1: 8211 . [ 6 ] 席胜利 ,刘新社. 鄂尔多斯盆地中生界石油二次运移通道研究 输导作用 ,微裂缝在构造活动强烈阶段开启而构成 ( ) ( ) [J ] . 西北大学学报 自然科学版,2005 ,35 5:6282632 . 席胜垂向运移的有效通道 ; 长 7 泥岩欠压实以及生烃增 利 ,刘新社 ,王涛. 鄂尔多斯盆地中生界石油运移特征分 析[ 7 ] 压作用造成的异常高压是成藏的主要动力 ; 该区岩 ( ) [J ] . 石油实验地质 ,2004 ,26 3: 2292235 . 性油藏以“源岩2连通砂体2储层”连续式充注成藏和 杨新生. 鄂尔多斯盆地南部侏罗系石油成藏与分布的控制因 [ 8 ] “源岩2微裂缝2储层”幕式充注成藏为主 。 素[ C ] / / 长庆油田公司勘探开发研究院编. 鄂尔多斯盆地油 ( ) 气勘探开发论 文 集 1990 - 2000 . 北 京 : 石 油 工 业 出 版 社 , [ 9 ] 2000 : 1902198 . 王琪 ,禚喜准 ,陈国俊 ,等. 鄂尔多斯盆地盐池 —姬塬地区三叠 参考文献 : [ 1 ] 曾大乾 ,李淑贞. 中国低渗透砂岩储层类型及地质特征[ J ] . 石 [ 10 ] 13 ] [ 系长 4 + 5 砂岩成岩演化特征与优质储层分布[J ] . 沉积学报 , 李道品. 低渗透油田高效开发决策论 [ M ] . 北京 : 石油工业 版社 ,2003 . 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