吴起王洼子地区长9致密砂岩油藏成藏条件及勘探突破

庞军刚，王桂成，石　勇，李　赛，朱鹏辉

（1.西安石油大学地球科学与工程学院，西安710065；2.延长油田股份有限公司下寺湾采油厂，陕西延安100024）

吴起王洼子地区长9致密砂岩油藏成藏条件及勘探突破

庞军刚1，王桂成1，石勇2，李赛1，朱鹏辉1

（1.西安石油大学地球科学与工程学院，西安710065；2.延长油田股份有限公司下寺湾采油厂，陕西延安100024）

近年来，鄂尔多斯盆地石油勘探在延长组下组合长9油层组获得了新发现，但对该致密油藏的研究仍处于起步阶段，认识的不足严重制约了致密油藏勘探开发。根据钻井、测井及分析测试资料，对王洼子地区长9致密砂岩油藏成藏条件进行了分析，探讨了油藏富集规律及其勘探潜力。研究表明，该区长9油层组具有较好的成藏条件，长91和长93已见多口高产井，石油勘探已有较大的突破。烃源岩、沉积微相、优质砂体、鼻状隆起等几个因素的优化匹配是长9致密砂岩油藏勘探能够取得突破的关键。据综合分析，洼4井区及洼14—洼11井区成藏条件较好，为下一步的有利勘探区。

长9油层组；延长组下组合；致密砂岩油藏；王洼子地区；鄂尔多斯盆地

0　引言

致密油是指以吸附或游离状态赋存于富有机质且渗透率极低的暗色页岩、泥质粉砂岩和砂岩夹层系统中的自生自储、连续分布的石油聚集。致密油是继页岩气之后全球非常规油气勘探开发的又一新热点，属非常规油气资源［1］。近年来，美国致密油勘探发展迅速，尤以威林斯顿盆地巴肯组致密油最具代表性，其主要发育在盆地坳陷部位，孔隙度一般小于10%，覆压渗透率一般为0.001～0.100 mD。关于致密油的概念目前国内外尚无统一定义。根据中国油气田的实际情况，致密油通常是指覆压基质渗透率小于0.2 mD或空气渗透率小于2 mD的砂岩和碳酸盐岩等油层，单井一般无自然产能，或自然产能低于工业油气流下限，但在一定经济条件下，通过采取压裂、水平井及多分支井等技术措施，可以获得工业油产量［2］。虽然中国非常规油气资源丰富，但总体勘探开发还处于起步和探索阶段。鄂尔多斯盆地延长组致密油资源丰富，已成为增储上产的一个重要领域，加强其研究对于中国致密油资源的勘探开发具有重要意义。

根据沉积旋回特征，将鄂尔多斯盆地延长组自上而下划分为长1～长10共10个油层组（长1～长6为上组合，长7～长8为中组合，长9～长10为下组合）。受钻井钻遇深度的限制，以往油气勘探主要集中在长8油层组及以上地层，长9和长10油层组的研究程度相对较低，甚至认为下组合成藏潜力不大［3-4］，且大多将长9油层组作为烃源岩研究，仅分析其干酪根类型及生烃潜力等［5］。近年来，长9湖泛期形成的砂体及油藏受到高度重视［6］，在伊陕斜坡、天环坳陷和渭北隆起构造带的勘探均获得工业油流，说明长9油层组有望成为油田增储上产的接替层系。前人对陇东地区的沉积体系、沉积学特征和成岩作用及部分区块长9油层组或延长组下组合的成藏条件等进行了探索［7-10］，为后续的研究奠定了基础。目前，在鄂尔多斯盆地王洼子地区中部长9油层组已获得多口高产油井，产量达7.01 m3/d，显示出良好的勘探潜力，但该区砂岩整体较为致密，地质研究薄弱，因此对其致密砂岩油藏成藏条件、控制因素及分布规律等认识尚不明确。笔者根据王洼子地区222口钻井的测井、录井及30口探井的资料，结合大量的分析测试和产量数据，运用致密油地质理论，拟从生油层、储集层和盖层等方面对该区长9油层组的成藏条件进行分析，并结合最新的勘探资料，圈定勘探有利区，以期指导该区下一步的勘探开发，并为鄂尔多斯盆地其他地区长9油层组及延长组下组合的勘探提供借鉴。

1　区域地质概况

鄂尔多斯盆地是我国第二大盆地，石油、天然气和煤等多种能源同盆共生。现今的鄂尔多斯盆地可划分为伊盟隆起、西缘逆冲带、天环坳陷、伊陕斜坡、晋西挠褶带和渭北隆起等6个一级构造单元［图1（a）］。上三叠统延长组是鄂尔多斯内陆坳陷湖盆演化的第一阶段沉积，厚800～1 400 m，为一完整的水进—水退旋回。长7是最重要的生油层，长2、长6、长8为主要的储集层［11］。

图1　鄂尔多斯盆地王洼子地区位置（a）及地层-沉积相综合柱状图（b）Fig.1　Location map of Wangwazi area in Ordos Basin（a）and geological column（b）

王洼子地区位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡构造带。对于长9地层的划分，本次研究采用延长油田2006年的统层标准，K0标志层为长9的顶界［12］。该标志层的代表剖面有李家畔页岩和黄龙页岩等。研究区长9地层厚度为72.0～134.2m，平均为102.8m，岩性主要为灰色细砂岩与深灰色泥岩、黑色页岩不等厚互层，顶部主要为深灰色、黑色泥岩及油页岩，下部砂体单层厚度较大。根据沉积旋回，自上而下可将长9油层组划分为长91、长92和长93，厚度均为30～40 m，其中长93是研究区的主要产层之一，长91也有较好的油气显示［图1（b）］。

2　烃源岩条件

鄂尔多斯盆地延长组生油岩系主要为长7和长9湖泛期的泥岩和油页岩，长7作为延长组的主力烃源岩已得到公认［13］。近年来，人们才逐渐认识到长9为仅次于长7的一次湖泛，湖泊分布面积较广，也可以为生烃区附近延长组下组合油藏提供油气［5］。据周进高等［13］研究，长9烃源岩总体为一套优质烃源岩，干酪根类型以腐泥型（Ⅰ型）和混合型（Ⅱ1型）为主，Ro值为0.66%～1.01%，有机质进入成熟期，处于生油高峰阶段，其烃源岩厚度高值区主要分布在志丹—吴起—定边一带。

结合前人的研究成果及王洼子地区的地质特征，笔者认为该区长9原油可能主要来自于其上部的长7烃源岩，长9烃源岩也有一定的贡献。主要证据如下：①前人在鄂尔多斯盆地志丹等地区［14-16］烃源岩对油藏贡献的研究中，认为长7为主力烃源岩，长9烃源岩也有一定的贡献，而王洼子地区具有与志丹地区类似的地质条件，即邻近长9烃源岩生烃中心，具有优先捕获油气的条件；②长7源岩层具有远远大于长9的过剩压力分布，二者之间具有14 MPa以上过剩压力差值，成为长7石油向长9储层运移的主要动力［17］，而且延长组地层中存在的微裂缝成为长7烃源岩向长9储层垂向运移的主要通道［18］。

3　储集条件

3.1沉积微相类型及平面展布

根据研究区岩心相及测井相分析，认为该区长9期主要发育浅水型三角洲前缘亚相，典型特征是河口坝不发育，水下分流河道砂体作为骨架砂体发育，其间为分流间湾微相［参见图1（b）］。三角洲前缘沉积由中—细砂岩及粉砂岩组成，并夹有泥岩，见槽状和板状交错层理、平行层理及沙纹交错层理，常见滑动变形层理、包卷层理和水平虫迹，含介形虫、叶肢介、瓣鳃类、鱼类化石以及植物化石碎片。研究区总体受东北部物源的影响，发育三角洲前缘水下分流河道和分流间湾［19］。本次研究在沉积相分析的基础上，分别绘制了单井、剖面及平面沉积微相图，其中平面沉积微相图结合了砂地比值，砂地比大于30%为水下分流河道，其余为分流间湾（或浅湖）。

长9期在王洼子地区出现浅湖，湖岸较缓。随着湖岸线的不断迁移，该期砂体相对较发育，成片性好，形成了纵向上叠置的三角洲砂体。长93期自西向东主要发育3支水下分流河道：第一支在Z10-3井区及其西南部，砂地比为30%～60%；第二支在Z10-5—Z10-1—洼13井一线，北部砂地比为30%～50%，并和第一支河道在北部的Z10-2—Z10-4井区汇合，河道宽度较大，在向前流动过程中出现分岔，分为3个次一级的河道；在研究区东南部发育有第三支河道［（图2（a）、图2（c）］。长91期自西向东主要发育3支水下分流河道：第一支在Z10-3—洼17—洼19井一线，砂地比为30%～40%；第二支在Z10-9—洼3—洼10井一线，洼5井以北河道中部砂地比大于50%，到东南部分岔为2支次一级的河道；在研究区东南部发育有第三支河道［（图2（b）、图2（c）］。

3.2储层岩石学及物性特征

近年的研究表明，鄂尔多斯盆地长9湖泛期也可形成砂岩储层，储集砂体主要形成于三角洲水下分流河道微相，且规模大、分布范围广、单层砂体厚［6］。根据取心井薄片分析，研究区长9储层岩性为浅灰色细粒长石砂岩和岩屑质长石砂岩，砂岩中石英、长石和岩屑的平均体积分数分别为18.4%，52.7%和11.1%，岩屑主要为喷发岩、隐晶岩、片岩、千枚岩、变质岩和沉积岩。颗粒粒径一般为0.08～0.27 mm。碎屑颗粒大都呈次棱角状，分选好。填隙物平均体积分数为12.34%，以孔隙式胶结为主，主要填隙物为黏土（X射线衍射显示黏土矿物主要包括伊利石、绿泥石、伊/蒙混层及高岭石）、方解石及硅质。孔隙类型主要为粒间孔、长石溶孔和浊沸石溶孔，面孔率为3.0%～7.3%。因其储层沉积条件多变，垂向上砂体常切割叠加，横向上延伸忽厚忽薄，岩性变化大，油层非均质性强。据研究区10个样品的实测物性分析数据，长9储层砂岩孔隙度为1.3%～12.3%，平均为6.8%，渗透率为0.067～14.332 mD，平均为0.586 mD，属于致密砂岩储层。

图2　鄂尔多斯盆地王洼子地区长9沉积微相展布图Fig.2　Sedimentary microfacies distribution of Chang 9 reservoir in Wangwazi area of Ordos Basin

4　盖层条件

以李家畔页岩为主的沉积代表了长9期的湖泛沉积，可作为王洼子地区的盖层。在研究区的成藏组合中，储层主要发育于水下分流河道砂体，其周围的分流间湾泥岩或浅湖泥页岩就成为了好的侧向遮挡层，使得研究区油藏不易散失，且往往就近成藏［20］；同时，研究区长8地层中砂岩发育较差，而泥岩层较发育，也可构成长9的盖层。

5　成藏规律及油气运聚特征

5.1沉积微相与高渗储层

有利的沉积相带是油气富集成藏的地质基础。研究区长9砂体分布普遍，累计厚度为10～20 m，但厚度横向变化很大，高渗储层主要受控于水下分流河道的展布，大规模分布的水下分流河道砂体为油藏的形成提供了有利的储集条件。目前，工业油流井主要分布在中部水下分流河道砂体中，反映了水下分流河道沉积时期水动力较强，对砂体进行了较强的冲刷改造，砂岩物性较好。根据27-61-1井的测试分析，该区砂岩为颗粒支撑，分选较好，呈次棱角—次圆状，点—线接触，孔隙式胶结，且次生溶孔发育，下一步可在中部的河道砂体区加大勘探力度，以争取更多的油气井发现（图3、图4）。

图3　鄂尔多斯盆地王洼子地区长9顶面构造、砂体展布及含油面积叠合图Fig.3　The top structure，sand body distribution and oil-bearing area of Chang 9 member in Wangwazi area of Ordos Basin

图4　鄂尔多斯盆地王洼子地区长9油藏剖面Fig.4　Reservoir profile of Chang 9 member in Wangwazi area of Ordos Basin

5.2物性特征及局部鼻状构造

研究区长9期水下分流河道砂体广泛分布。受沉积和成岩作用的影响，储层物性变化较大，非均质性强。总体来看，水下分流河道砂体中部物性较好，含油性较好，砂体边部物性变差，含油性也变差，甚至不含油而成为干层；在同一砂体内，中部泥质胶结物含量相对较低，物性较好，向周围岩石颗粒逐渐变细，泥质含量增高，物性变差甚至形成干层。可见，储层岩性和物性对含油性影响显著。油层展布形态与砂岩主体带分布形态类似，油层厚度严格受砂岩发育程度和物性的控制。由于储层物性总体较差，油水分异也较差，该区油藏没有统一的油水界面。此外，长9油层的含油性还受到构造高点的影响，在局部鼻状构造含油性较好（参见图3、图4）。

5.3成藏组合及油气运聚模式

研究区主要发育“上生下储”和“自生自储”式2种成藏组合类型（图5）。

图5　鄂尔多斯盆地王洼子地区长9油气运聚模式Fig.5　Model of migration and accumulation of Chang 9 member in Wangwazi area of Ordos Basin

“上生下储”式组合的烃源岩为上部的长7油页岩，储层主要为长9的三角洲砂体，其运移的主要动力为长7与长9之间的过剩压力差。王传远等［21］应用平衡深度法计算了该区延长组的剩余压力，结果表明长7与长9油层组之间存在较高的过剩压力差，长7与长8油层组之间存在较大的流体压力差，长7与长9以及长8与长9油层组之间存在一定的流体压力差。这样在纵向上以长7油层组为界，以剩余压力作为运移动力，油气可以通过裂缝向下运移，并与长9烃源岩生成的原油一起进入储层物性相对较好的长9砂体中聚集成藏。根据埋藏史、成岩史和储层包裹体的特征，研究区长9油层组油气运聚作用主要发生在早白垩世早中期［22］。

研究区“自生自储”式组合的烃源岩为长9暗色泥岩或油页岩，以长91和长93自身的砂岩为储集层。油气在长9有利砂体中直接成藏，并以岩性油藏为主。鄂尔多斯盆地长91烃源岩主要分布在盐池、庙沟及马家砭一带，丹42井钻探证实该套烃源岩有机碳含量高，生油母质较好，成熟度适中，是一套优质烃源岩。在长9主力生烃凹陷四周分布有同期三角洲前缘砂体，与烃源岩呈指状接触，有利于俘获烃类并成藏。在其他地区该类型成藏组合的勘探也已获得突破，如旺9、峰2、胡148、元152和丹48等井均获得了工业油流［13］，充分说明该类型组合有良好的勘探前景。

6　勘探突破

长9湖侵期沉积的三角洲前缘砂体距离烃源岩生成的原油近，易于成藏。目前，王洼子地区长9油层组已有生产井28口，主要分布在研究区中部及南部，含油面积较小，具有初产高、降产快的特点，垂向上分布在长91和长93。初步估算，研究区长9油层组叠合含油面积为14.77 km2，原油地质储量为433.03万m3。长91有生产井22口，日产油0～7.01 m3，平均为1.19 m3；长93有生产井24口，日产油0～6.04 m3，平均为1.24 m3。可见，研究区长9油层组具有较大的勘探潜力，下一步可加大其勘探力度。根据石油富集规律，长91可在洼4井区部署钻井，长93可在洼14—洼11井区部署钻井，预期可取得更大的突破。同时应加大测试分析力度，重点对比油层和非油层储层的微观特征（如岩石学、成岩矿物、成岩作用、物性、及测井曲线等特征），并进一步分析其成藏规律，以便为王洼子地区长9油层组的大规模勘探提供指导。

7　结论及建议

（1）油气成藏条件分析表明，王洼子地区地处凹陷中心，油源充足，长7和长9烃源岩均可提供油源。

（2）王洼子地区主要发育三角洲前缘亚相沉积，已有产油井主要分布在水下分流河道砂体中，而且具有较高的产量。高渗储层是形成高产富集区的物质基础，优质砂体与鼻状构造相结合容易形成高产油气藏。

（3）王洼子地区洼4井区及洼14—洼11井区成藏条件较好，是下一步的勘探有利区。

（4）在王洼子地区延长组下组合应重点开展烃源岩、沉积微相、优质砂体及鼻状隆起之间匹配关系的研究，这也是寻找研究区致密砂岩油藏的关键。致谢：陈魏巍、马英在前期资料整理及图件绘制方面做了大量工作，在此表示感谢！

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（本文编辑：于惠宇）

Reservoir forming conditions and exploration breakthrough of tight sandstone of Chang 9 member in Wangwazi area，Wuqi County

PANG Jungang1，WANG Guicheng1，SHI Yong2，LI Sai1，ZHU Penghui1
（1.School of Earth Sciences and Engineering，Xi’an Shiyou University，Xi’an 710065，China；2.Xiasiwan Oil Production Plant，Yanchang Petroleum Company Limited，Yan’an 716000，Shaanxi，China）

New discovery has been achieved in tight sandstone in the exploration of lower assemblage of Chang 9 member of Yanchang Formation in Ordos Basin.But the research of tight reservoir is still in the initial stage，and the lack of awareness seriously restrict the exploration and exploitation of tight reservoir.According to the data of well logging，well drilling and laboratory test，this paper discussed the forming condition，enrichment rule and exploration potential of the tight sandstone reservoir of Chang 9 member in Wangwazi area.The result shows that Chang 9 oil reservoir set has good reservoir forming conditions，several high-production wells have been found in Chang 91and Chang 93strata，and it has great breakthrough of petroleum exploration.The hydrocarbon source rocks，sedimentary microfacies，high quality sand bodies，nose-shaped structure are the key for exploration breakthrough of the tight sandstone reservoir of Chang 9 member.Based on comprehensive analysis，Wa 4，Wa 14 and Wa 11 well fields are favorable areas for further exploration.

Chang9 oil reservoir set；lower assemblage of Yanchang Formation；tight sandstone reservoir；Wangwazi area；Ordos Basin

TE122.3

A

1673-8926（2015）01-0032-07

2014-05-16；

2014-08-29

国家重大科技专项“鄂尔多斯盆地大型低渗透地层油气藏开发示范工程”（编号：2011ZX05044）及陕西省教育厅科研计划项目“坳陷湖盆几种事件性沉积耦合关系”（编号：2013JK0844）联合资助

庞军刚（1978-），男，博士，讲师，主要从事沉积学及储层地质学的教学和科研工作。地址：（710065）陕西省西安市电子二路东段18号西安石油大学地球科学与工程学院。E-mail：pangjg2006@126.com。