馬芳俠，李曉路，張 慶，陳義國(guó)，段昕婷

(陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075)

0 引 言

鄂爾多斯盆地是中國(guó)重要的油氣生產(chǎn)基地，已投入勘探開(kāi)發(fā)的4套含油氣系統(tǒng)均為地層-巖性油氣藏[1]。其中，在上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組含氣系統(tǒng)中已發(fā)現(xiàn)特低滲、超低滲、致密等多種類型的巖性油藏，并取得較好的勘探效果及理論成果[2-4]。隨著近年來(lái)勘探的不斷深入，石油勘探工作者逐漸將工作重心轉(zhuǎn)移到延長(zhǎng)組下部層系，緊鄰長(zhǎng)7烴源巖的長(zhǎng)8油層組成為勘探的重要層系，并在盆地的西南部、西北部、東北部已陸續(xù)發(fā)現(xiàn)多個(gè)長(zhǎng)8油層組的油田[5-8]。

富縣油田姜家川地區(qū)位于鄂爾多斯盆地的東南部。研究區(qū)長(zhǎng)8油層組為灰綠色細(xì)砂巖、灰黑色泥巖互層，非均質(zhì)性強(qiáng)，儲(chǔ)層的物性普遍較差，導(dǎo)致該地區(qū)巖性油藏勘探程度較低且難度較大。早期勘探及研究表明，粒度細(xì)、成熟度低、大孔細(xì)喉型孔隙結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致長(zhǎng)8儲(chǔ)層物性差的主要因素[9-10]；同時(shí)認(rèn)為，長(zhǎng)8油藏的分布主要受烴源巖、沉積微相、低幅構(gòu)造、優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層等因素控制[11-13]。前人研究對(duì)象大多是東南部地區(qū)勘探較為成熟的區(qū)塊，而姜家川地區(qū)勘探程度低，對(duì)油氣的分布及主控因素仍缺乏系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，很大程度制約了該區(qū)巖性油藏的勘探進(jìn)程。此次研究根據(jù)近年來(lái)鉆井及測(cè)井資料，在深入分析長(zhǎng)8油層組沉積特征、儲(chǔ)層特征、油藏特征的基礎(chǔ)上，探討該地區(qū)巖性油藏的主控因素及油氣成藏模式，明確研究區(qū)巖性油藏的勘探前景，以期對(duì)該區(qū)下一步的勘探工作提供依據(jù)。

1 基本地質(zhì)特征

姜家川地區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡的南部富縣范圍內(nèi)，晚三疊世延長(zhǎng)組時(shí)期，研究區(qū)位于湖盆沉積中心的東南部，發(fā)育多套生、儲(chǔ)、蓋組合，三疊系延長(zhǎng)組為已發(fā)現(xiàn)的主力含油層系，包括長(zhǎng)2、長(zhǎng)6、長(zhǎng)7、長(zhǎng)8多個(gè)油層組。其中，長(zhǎng)8油層組是該區(qū)域近年來(lái)勘探的重要目的層，最新的油氣資源評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，長(zhǎng)8油層組的控制儲(chǔ)量約占南部探區(qū)延長(zhǎng)組的46%，且目前勘探程度較低，是該地區(qū)未來(lái)增儲(chǔ)上產(chǎn)的主力層系。

1.1 沉積特征

鄂爾多斯盆地在晚三疊世延長(zhǎng)組長(zhǎng)8沉積時(shí)期，湖盆水體較淺，湖底地形平緩，以淺水湖泊三角洲為主要沉積類型[14-15]，研究區(qū)位于濱淺湖區(qū)，物源主要來(lái)自盆地東北部的物源區(qū)，形成進(jìn)積型三角洲[11，16]。通過(guò)對(duì)區(qū)域內(nèi)的巖心進(jìn)行觀察，同時(shí)結(jié)合前人的研究成果，認(rèn)為研究區(qū)長(zhǎng)8油層組主要發(fā)育三角洲前緣亞相，微相類型主要為水下分流河道、分流間灣、水下天然堤。

長(zhǎng)82時(shí)期，由于長(zhǎng)9段后期的湖盆擴(kuò)張結(jié)束，三角洲進(jìn)積速度較快，研究區(qū)發(fā)育三角洲前緣沉積，自北東向南西方向展布(圖1)。該時(shí)期三角洲前緣水下分流河道較為發(fā)育，分布范圍廣，巖性以灰綠色細(xì)砂巖為主，砂體累計(jì)厚度普遍大于20 m，最大厚度可達(dá)30 m；其邊部發(fā)育水下天然堤，巖性偏細(xì)，多為粉砂巖，砂體厚度偏??；水下分流間灣微相發(fā)育較為局限，泥質(zhì)沉積為主，巖性主要為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖。

長(zhǎng)81時(shí)期，湖盆重新開(kāi)始擴(kuò)張，水體上升，三角洲發(fā)生退積。研究區(qū)三角洲沉積范圍比長(zhǎng)82時(shí)期小，但整體具有一定的繼承性，三角洲展布方向大致相同(圖2)，水下分流河道微相的發(fā)育范圍變小，砂體厚度??；水下分流間灣分布范圍增加，整體沉積了一套砂泥巖互層的巖性組合。

圖1 姜家川地區(qū)長(zhǎng)82沉積相

圖2 姜家川地區(qū)長(zhǎng)81沉積相

1.2 儲(chǔ)集層特征

研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層巖性主要為細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖，碎屑顆粒直徑為0.03～0.12 mm，分選中等，磨圓為次棱角—次圓狀。砂巖礦物成分中長(zhǎng)石含量較高，占38.0%～65.0%，平均為51.4%；其次為石英，占11.0%～28.0%，平均為21.3%；巖屑含量為7.0%～13.0%，平均為9.7%。填隙物含量為4.0%～21.0%，平均為12.1%，主要為黏土雜基和碳酸鹽巖膠結(jié)物、黏土礦物膠結(jié)物、硅質(zhì)膠結(jié)物。膠結(jié)類型以孔隙為主，其他膠結(jié)類型不發(fā)育。

研究區(qū)薄片鑒定資料統(tǒng)計(jì)顯示，長(zhǎng)8儲(chǔ)層孔隙類型主要為次生孔隙，包括長(zhǎng)石溶孔、巖屑溶孔以及沸石溶孔，孔隙組合為溶蝕孔-粒間孔。其孔隙度最大為13.60%，最小為1.40%，平均為6.75%；滲透率最大為0.487×10-3μm2，最小為0.050×10-3μm2，平均為0.380×10-3μm2。根據(jù)低滲透砂巖儲(chǔ)層的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[17]認(rèn)為，研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層為超低滲透儲(chǔ)層。

1.3 油藏特征

研究區(qū)長(zhǎng)8油層組的油藏類型以巖性油藏為主，埋深為1 200～1 400 m，平均地層溫度為53.1 ℃，原始地層壓力較低，壓力系數(shù)為0.426 4，屬于低壓油藏。已發(fā)現(xiàn)的油藏一般不具有邊底水，結(jié)合前文的物性分析，認(rèn)為該地區(qū)長(zhǎng)8油層為低壓、差物性油藏，油井基本無(wú)自然產(chǎn)能。研究區(qū)原油密度和黏度較低，密度一般為0.807 8～0.831 8 g/cm3，黏度為2.33～5.29 mPa·s。油層段經(jīng)過(guò)壓裂改造后，單井試油最高日產(chǎn)油為3.825 t/d，平均日產(chǎn)油為1.150 t/d，具有較好的勘探潛力。

2 巖性油藏主控因素

巖性油藏是指儲(chǔ)集層巖性變化所形成的圈閉，后期為油氣充注成藏。儲(chǔ)集層的巖性變化可以由沉積作用形成，也可以在后期成巖過(guò)程中形成。通過(guò)對(duì)長(zhǎng)8油層組的沉積相、儲(chǔ)層、油藏特征進(jìn)行綜合分析認(rèn)為，研究區(qū)長(zhǎng)8油層組巖性油藏主要受沉積相分布、烴源巖供給、成巖作用的影響。

2.1 有利的沉積相帶控制油藏的分布

沉積相控制著儲(chǔ)集體的形態(tài)、規(guī)模以及相互間的聯(lián)系，同時(shí)也是巖性油藏形成的基礎(chǔ)條件。研究區(qū)長(zhǎng)8油層組主要為發(fā)育在淺湖環(huán)境中的三角洲前緣沉積，長(zhǎng)82砂體自然伽馬曲線呈鐘形，多個(gè)砂體疊加時(shí)呈齒狀箱形，夾有薄層深灰色泥巖；長(zhǎng)81則為中厚層鐘形砂體與中厚—厚層的深灰色泥巖互層。垂向上，砂泥巖互層的巖性特征可發(fā)育多個(gè)生儲(chǔ)蓋組合，利于多套油層的形成；平面上，分流間灣的細(xì)粒沉積分布于水下分流河道砂體之間，側(cè)向上對(duì)油氣形成遮擋，對(duì)巖性油藏的形成提供有利條件。長(zhǎng)8水下分流河道砂體較為發(fā)育，其規(guī)模及物性較好，是研究區(qū)巖性油藏勘探的有利相帶。

2.2 優(yōu)質(zhì)的烴源巖供給充足的油源

研究區(qū)位于湖盆邊緣的東南部，發(fā)育長(zhǎng)7中下部和長(zhǎng)9頂部2套主要的烴源巖。其中，長(zhǎng)7沉積時(shí)期發(fā)生最大湖泛，湖盆面積最大，水體較深，形成大面積的淺湖—半深湖暗色泥巖、油頁(yè)巖組合[18-19]；長(zhǎng)7中下部黑色頁(yè)巖與暗色泥巖的厚度最大可達(dá)76.9 m，平均厚度為53.6 m，整體呈現(xiàn)東薄西厚的分布特征。長(zhǎng)9頂部的黑色頁(yè)巖主要形成于湖盆發(fā)展初期，發(fā)育范圍及厚度較小，平均厚度為8.4 m，雖然發(fā)育規(guī)模遠(yuǎn)小于長(zhǎng)7的烴源巖，但對(duì)于長(zhǎng)8下部的油藏仍然起著重要作用。

長(zhǎng)7與長(zhǎng)92套烴源巖的分析結(jié)果顯示，其烴源巖樣品的有機(jī)質(zhì)類型主要以Ⅰ型—Ⅱ1型為主，有機(jī)質(zhì)豐度高，總生烴潛量較大；同時(shí)，根據(jù)泥巖壓實(shí)曲線發(fā)現(xiàn)，這2套泥巖地層中存在欠壓實(shí)帶。烴源巖欠壓實(shí)形成的異常高壓可以促進(jìn)流體的運(yùn)移，并且在欠壓實(shí)作用下，流體的運(yùn)移方向是由烴源巖向鄰近的儲(chǔ)集層或運(yùn)載層運(yùn)移。長(zhǎng)8油層組屬于正常壓實(shí)帶，位于2個(gè)欠壓實(shí)帶之間，長(zhǎng)7和長(zhǎng)9烴源巖內(nèi)的流體在異常壓力的作用下優(yōu)先進(jìn)入長(zhǎng)8的優(yōu)勢(shì)砂體中，直至被泥巖或物性較差的砂巖封閉成藏。

其次，長(zhǎng)7中下部的厚層泥巖直接沉積于長(zhǎng)8之上，通過(guò)毛細(xì)管壓力封堵油氣的物性封閉、欠壓實(shí)帶形成的異常高壓造成的超壓封閉以及烴濃度封閉3種方式封存油氣。研究區(qū)域內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的長(zhǎng)8工業(yè)油流井大多分布在水下分流河道砂體與長(zhǎng)7烴源巖優(yōu)勢(shì)區(qū)(烴源巖厚度大于40 m)重疊的區(qū)域。由此可見(jiàn)，烴源巖與優(yōu)勢(shì)砂體的匹配關(guān)系也是油氣成藏的關(guān)鍵。

2.3 強(qiáng)烈的溶蝕作用提高儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能

砂巖中的任何碎屑顆粒、雜基、自生礦物在一定的成巖環(huán)境中都可以發(fā)生不同程度的溶蝕作用。溶蝕作用形成了砂巖中的次生孔隙，進(jìn)而提高砂巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能。研究區(qū)長(zhǎng)8砂巖儲(chǔ)層中長(zhǎng)石和巖屑含量較高，二者含量之和約占61%，成分成熟度低；由于砂巖中含有的不穩(wěn)定組分較高，容易發(fā)生酸性溶蝕作用，主要表現(xiàn)在各種易溶的砂巖組分發(fā)生部分、甚至全部溶蝕，并形成多種類型的次生孔隙。區(qū)內(nèi)常見(jiàn)長(zhǎng)石邊緣溶蝕，顆粒內(nèi)部沿解理縫溶蝕成蜂窩狀，碳酸鹽巖屑顆粒溶蝕以及粒間填隙物的溶蝕作用也較強(qiáng)烈(圖3)。溶蝕作用可改善研究區(qū)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能，為油氣富集提供充足的空間。

圖3 研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層微觀特征

3 長(zhǎng)8油層組巖性油藏勘探前景

3.1 成藏模式

研究區(qū)長(zhǎng)8油層組主要受三角洲前緣砂體控制，具有良好的巖性油藏成藏基礎(chǔ)。其上部的長(zhǎng)7油層組底部的烴源巖，有機(jī)質(zhì)含量較高，生烴潛力較好，不僅是長(zhǎng)8油藏的主力烴源巖，而且還是有效封閉油氣的蓋層；下部為長(zhǎng)9頂部的烴源巖，其發(fā)育規(guī)模及生烴強(qiáng)度雖不及上部的長(zhǎng)7烴源巖，但是局部發(fā)育較好，上下2套烴源巖均為長(zhǎng)8巖性油藏提供充足的油源。長(zhǎng)8儲(chǔ)集砂體主要為水下分流河道砂體，砂體相互疊置，厚度較大，與水下分流間灣泥質(zhì)沉積形成巖性圈閉。后期發(fā)生強(qiáng)烈的溶蝕作用，使儲(chǔ)層得到有效改善，為油氣的運(yùn)移及富集提供通道和空間。

優(yōu)勢(shì)砂體形成的儲(chǔ)層既是油氣儲(chǔ)集的空間也是油氣在致密儲(chǔ)層中運(yùn)移的主要通道，因此，優(yōu)勢(shì)砂體與烴源巖良好的匹配關(guān)系至關(guān)重要。上下2套烴源巖在內(nèi)部壓力的作用下均向長(zhǎng)8油層組的儲(chǔ)層供給油氣，形成獨(dú)有的“夾心式”充注、優(yōu)勢(shì)砂體儲(chǔ)集的油氣成藏模式(圖4)，同時(shí)在研究區(qū)發(fā)育小型鼻狀隆起，油氣同時(shí)受到構(gòu)造的控制，局部可形成構(gòu)造-巖性油藏。

圖4 長(zhǎng)8油層組油藏成藏模式

3.2 有利區(qū)預(yù)測(cè)

在上述分析基礎(chǔ)上，首先利用烴源巖分布規(guī)律、砂體分布特征以及頂面構(gòu)造進(jìn)行綜合分析，進(jìn)而對(duì)潛力區(qū)進(jìn)行預(yù)測(cè)；然后結(jié)合近年來(lái)該地區(qū)長(zhǎng)8油層組的勘探成果，對(duì)潛力區(qū)進(jìn)行再次評(píng)估，優(yōu)選出有利區(qū)；最終，研究區(qū)內(nèi)共預(yù)測(cè)Ⅰ類有利區(qū)5個(gè)，Ⅱ類有利區(qū)2個(gè)(圖5，h為砂體厚度)。下一步的勘探重點(diǎn)為姜家川地區(qū)的西北部，同時(shí)兼探南部區(qū)域，采取擴(kuò)邊勘探，逐步擴(kuò)大勘探成果。

4 結(jié) 論

(1) 研究區(qū)長(zhǎng)8油層組主要為三角洲前緣沉積，物性較差，為超低滲透儲(chǔ)層，油藏類型主要為低壓低密度的巖性油藏，經(jīng)壓裂改造后，具有較好的產(chǎn)能。

(2) 研究區(qū)巖性油藏主要受沉積微相分布、烴源巖供給以及成巖作用的控制，其中，三角洲前緣亞相形成良好的儲(chǔ)集砂體，控制著油藏的分布規(guī)律；烴源巖供給及其與優(yōu)勢(shì)砂體的匹配關(guān)系是油氣運(yùn)移成藏的關(guān)鍵；強(qiáng)烈的溶蝕作用改善了儲(chǔ)集條件，為油氣的富集提供了空間。

(3) 建立了研究區(qū)長(zhǎng)8油層組獨(dú)有的“夾心式”充注、優(yōu)勢(shì)砂體儲(chǔ)集的油氣成藏模式，綜合分析烴源巖分布規(guī)律、砂體分布特征以及頂面構(gòu)造，預(yù)測(cè)出5個(gè)Ⅰ類有利區(qū)和2個(gè)Ⅱ類有利區(qū)。

圖5研究區(qū)長(zhǎng)8油層組有利區(qū)預(yù)測(cè)

[9] 萬(wàn)友利，丁曉琪，葛鵬莉，等.鄂爾多斯盆地富縣地區(qū)長(zhǎng)8油層組高效儲(chǔ)層形成機(jī)理[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2010，32(6)：181-185，533.

[10] 鄭忠文，張漢生.鄂爾多斯盆地富縣探區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)6—長(zhǎng)8段超低滲砂巖儲(chǔ)集層孔喉特征[J].新疆石油地質(zhì)，2016，37(1)：13-17.

[11] 郭德運(yùn)，郭艷琴，李文厚，等.富縣探區(qū)上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8油藏富集因素[J].西北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010，40(1)：93-97.

[12] 閆帥，王桂成，常偉麗，等.直羅油田三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)8段油氣成藏條件分析[J].天然氣勘探與開(kāi)發(fā)，2015，38(1)：16-21.

[13] 賀永紅，任戰(zhàn)利，陳占軍，等.富縣探區(qū)長(zhǎng)8段致密油藏特征及主控因素[J].西安科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，36(3)：393-399.

[14] 劉化清，李相博，完顏容，等.鄂爾多斯盆地長(zhǎng)8油層組古地理環(huán)境與沉積特征[J].沉積學(xué)報(bào)，2011，29(6)：1086-1095.

[15] 黃德才.鄂爾多斯盆地富縣地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)6—長(zhǎng)8沉積體系研究[D].成都：成都理工大學(xué)，2011.

[16] 楊超，王香增，任來(lái)義，等.鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)探區(qū)南部長(zhǎng)8油層組物源性質(zhì)及構(gòu)造背景[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2013，35(10)：32-36.

[17] 趙靖舟，吳少波，武富禮.論低滲透儲(chǔ)層的分類與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)——以鄂爾多斯盆地為例[J].巖性油氣藏，2007，19(3)：28-31，53.

[18] 楊華，劉顯陽(yáng)，張才利，等.鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組低滲透巖性油藏主控因素及其分布規(guī)律[J].巖性油氣藏，2007，19(3)：1-6.

[19] 劉化清，袁劍英，李相博，等.鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)期湖盆演化及其成因分析[J].巖性油氣藏，2007，19(1)：52-56.