环湾论——鄂尔多斯盆地延长组深层石油成藏规律

邵晓岩, 康志华, 白　旭, 吴新伟,

张　雁2, 王高强2, 杨国斌2, 王碧涛2

(1.成都理工大学 沉积地质研究院，成都 610059; 2.中国石油长庆油田分公司 第三采油厂，银川 750006)

环湾论——鄂尔多斯盆地延长组深层石油成藏规律

邵晓岩1,2, 康志华2, 白旭2, 吴新伟2,

张雁2, 王高强2, 杨国斌2, 王碧涛2

(1.成都理工大学 沉积地质研究院，成都 610059; 2.中国石油长庆油田分公司 第三采油厂，银川 750006)

[摘要]探讨鄂尔多斯盆地三叠系延长组湖湾区暗色泥岩生烃潜力及环湖湾区石油成藏规律。通过分析湖湾区暗色泥岩生烃指标(TOC、S1+S2、HI、氯仿沥青“A”含量、烃含量、干酪根类型及有机质成熟度)、原油成熟度，综合湖湾区分流河道砂岩发育特征及与泥岩接触关系分析，结果表明：①湖湾区暗色泥岩为好-中等烃源岩，可以成为生烃灶;②延伸入湖湾区的分流河道砂岩、湖湾砂坝砂岩为石油运移通道，石油由湖湾沿分流河道向外运移;③湖湾西侧发育砂岩上倾尖灭圈闭，湖湾内砂坝为透镜体状岩性圈闭;④由湖湾近源运移到岩性圈闭中形成侧生侧储或自生自储岩性油藏。该结果使鄂尔多斯盆地延长组的生烃区面积及石油勘探区域得到扩大。

[关键词]鄂尔多斯盆地；延长组；烃源岩；湖湾；成藏规律

鄂尔多斯盆地三叠系延长组长6油层组作为主力油层，经多年开发，已日渐不能满足长庆油田增储上产的需要，必须有新的含油层系或含油区的发现以补充资源的不足[1]。前人研究表明，鄂尔多斯盆地晚三叠世延长组沉积阶段经历了长9、长7和长4+5共3次主要湖侵期[2,3]，对应发育3套重要的烃源岩[4-7]。烃源岩中油页岩发育，且主要分布于沉积洼陷区。由于鄂尔多斯盆地陕北斜坡延长组深层多为低孔低渗储层，地层倾角较小，而且河道的延伸方向多与单斜构造走向平行或低角度斜交，因此，不利于石油沿河道砂体进行长距离动移成藏。在这一认识的指导下，前人在洼陷区砂岩中发现了大量石油，形成了环洼勘探思想，认为鄂尔多斯盆地只有环洼区有石油，而远离洼陷区没有石油，从而形成鄂尔多斯盆地只有“半盆油”的认识[8]，勘探局面一直局限于环洼区周边。环洼勘探的认识指导早期勘探取得了巨大的成功，但“半盆油”的认识也限制了勘探局面的扩展。通过鄂尔多斯盆地陕北地区延长组沉积体系、岩性圈闭分布、石油成藏条件的分析，认为在不同沉积体系之间发育湖湾，不但湖湾区的面积远大于深湖—半深湖区的面积，而且湖湾区暗色泥岩生烃指标分析表明是好烃源岩，生成的油气近距离运移聚集到环湖湾发育的不同沉积体系的储层中聚集成藏，因此提出环湖湾成藏的观点，简称环湾论。

1地质背景

1.1　区域沉积特征

鄂尔多斯盆地位于中国大陆中西部，是中国陆上第二大沉积盆地和重要的能源基地。盆地除西缘断裂褶皱较发育外，盆地内部构造相对简单，地层平缓，一般倾角不足1°。根据盆地现今构造形态、基底性质及构造特征，可划分出伊盟隆起、渭北隆起、晋西挠褶带、伊陕斜坡、天环拗陷及西缘冲断构造带6个Ⅰ级构造单元[9]。根据最大洪泛时期(长7时期)沉积盆地恢复，延长期原形盆地存在多个沉积沉降中心，湖盆向西与六盘山地区及走廊地区连为一体；向东越过黄河，与晋南及豫西地区贯通(图1)。鄂尔多斯盆地延长组沉积期是一个多物源沉积盆地。北部、北东部物源发育，北西部、东部、南西部、南部物源较发育，东部和西部物源不发育[9,10](图1)。盆地北部发育曲流河三角洲，南部发育辫状河三角洲；中部为深湖-半深湖区，发育油页岩及暗色泥岩，是主力烃源岩发育区。

图1　鄂尔多斯盆地延长组长7最大洪泛时期沉积相图Fig.1　Sedimentary facies map in the maximum flood period of Member 7 of Yanchang Formation in Ordos Basin

1.2　烃源岩发育特征

根据延长组岩性组合特征，自上而下分为长1-长10共10个油层组，其沉积期经历了湖盆的形成、发展、消亡3个主要阶段[9,10]。长10-长8沉积期为湖盆形成的湖侵期，并在长9沉积期发生了首次湖侵，形成了一套次要的烃源岩；半深水相沉积主要局限于庆阳一带，周边主要为河控三角洲、水下扇及滨浅湖相沉积。长7油层组是湖泊的最大湖泛期，盆地面积最大，水生生物繁盛，主要发育半深水与深水相沉积，分布于吴旗—定边境内，发育厚度为100余米的深灰色、灰黑色泥岩或油页岩，有机质类型好、丰度高，已进入大规模生油阶段，为中生界最重要的烃源岩之一。长6-长1沉积期为湖盆消亡期。长6为建设性三角洲沉积，沉积的砂体为石油提供了良好的储集空间；长4+5沉积期湖盆发生短暂的湖浸，湖水面积扩大，沉积物粒度变细，形成一套良好的区域性盖层及次要的烃源岩；长3-长1沉积期湖水变浅，湖盆逐渐萎缩，直至消亡。

2环洼勘探思想

2.1　石油横向及垂向运移特征

由于鄂尔多斯盆地陕北斜坡延长组深层多为低孔低渗储层，陕北地区为低缓单斜构造区，河道走向与单斜构造线平行或低角度斜交(图2)，且分流河道砂岩为低渗储层，不利于石油长距离运移成藏。

图2　陕北地区长812分流河道与顶面构造叠合图Fig.2　Diagram of distributary channels overlaied with top structures of Chang 812 in North Shanxi

延长组次级湖泛面形成的K0-K3泥岩标志层全区广泛分布(图3)，是较好的区域性盖层。而陕北地区断层不发育，该烃源岩不但是良好的盖层，而且是良好的隔层，阻隔了石油的垂向运移。

图3　陕北地区南北向(新27井-高44井)区域性隔层分布图Fig.3　Diagram of the regional interlayer distribution (N-S, Well Xin 27- Well Gao 44) in North Shanxi

2.2　环洼勘探思想

综上表明，石油在横向上不能长距离运移，纵向上不能穿层运移。长9形成的石油只能充注于长10-长8，长7形成的石油只能充注于长8-长6，从而发育类型明显不同的两类型石油(图4)。这2类石油的分布特征也说明陕北地区石油穿层运移的条件差。

图4　陕北地区两类原油类型及比较Fig.4　Two types of crude oil and comparison between them in North Shanxi

基于3方面的特征：①鄂尔多斯盆地深湖区发育于盆地中部;②深湖区发育厚层的烃源岩;③石油长距离运移条件和穿层运移条件差。所以，前人认为在环洼陷区是有利的石油勘探区。并且在洼陷区和环洼陷区发现了大量的石油，因此，认为鄂尔多斯盆地石油主要分布于洼陷和环洼区，形成了环洼勘探的思想，得出了半盆油的结论。

3新油源的发现

3.1　湖湾区生烃潜力

前人认为鄂尔多斯深层烃源岩主要是分布于深湖—半深湖的暗色泥岩，而主要发育于长9和长7[5-7]。但从沉积体系分布图分析，延长组沉积时期，在不同的沉积体系之间湖湾发育，而且湖湾区的面积远大于深湖—半深湖区的面积。

陕北地区长82时期处于三角洲平原—三角州前缘分流河道区，湖湾面积为几百至1 000多平方千米(图5)。如东部安塞地区湖湾区顶部的P65-109井远离半深湖区，是前人认为的非烃源岩发育区和石油分布的不利区。钻井揭示，长8发育暗色泥岩22 m，占地层厚度的29.5%。对湖湾区暗色泥岩进行了生烃指标分析，结果表明，暗色泥岩TOC的质量分数(wTOC)为2.06%，S1+S2为5.53，HI为201.46，氯仿沥青A的质量分数为0.58%，烃的质量浓度为4.274 g/L，干酪根类型为Ⅱ1，有机质成熟度(Ro)为0.76%，综合评价为好烃源岩。

图5　陕北地区长82砂组沉积相图Fig.5　Sedimentary facies map of Chang 82 sand group in North Shanxi

这一发现，改变了传统意义上的烃源岩仅分布于深湖—半深湖的认识。笔者认为，鄂尔多斯盆地延长组沉积期，各沉积体系之间均发育湖湾，可能发育烃原岩，是潜在的烃源灶。

3.2　湖湾区成藏条件

深湖—半深湖烃源岩成藏存在3个不足的方面：(1)深湖—半深湖烃源岩发育区砂岩不发育，即使有砂岩，也多是水下分流河道末梢砂岩，储层物性差，不利于石油储集和运移。(2)深湖—半深湖烃源岩与砂岩接触面积小，不利于石油初次运移。(3)在伊陕斜坡东高西低的单斜背景下，分流河道由北北东向南南西延伸进行入半深湖区，圈闭构造不发育，难以成藏。但湖湾暗色泥岩如果能成为烃源灶，正好克服了以上3方面的不足，有利于成藏。

4环湾成藏模式

4.1　环湾区成藏条件

鄂尔多斯盆地伊陕斜坡区为低渗储层发育区，储层物性较差；但砂岩发育，储层发育条件好；低渗储层和平缓的运移通道条件限制了石油的长距离运移，石油多为近源充注成藏；单斜构造背景下，构造圈闭不发育，石油主要分布于岩性圈闭中。因此，成藏的主控条件是：①近油源;②砂岩与烃源岩侧向接触，具有良好的石油运移通道条件;③发育岩性圈闭。

从储集条件分析，湖湾区为2个河道沉积体系之间的低洼地区。在湖湾两侧，发育分流河道，砂岩发育；分流河道向湖湾低洼区延伸并尖灭，因此，在湖湾区发育尖灭于湖湾中的分流河道末梢砂岩；而在湖湾区，由于湖浪和河流的作用，在湖湾区亦发育砂坝或砂滩；这些砂岩均是潜在的储层(图5)。

从运移条件分析，湖湾是一个与分流河道相邻且内有多个分流河道延伸的区域，分流河道可以作为石油运移的通道(图5)。通过原油成熟度分析，可以查明石油运移的方向和通道。一般，早期生成的原油成熟度低，后期生成的原油成熟度高；早期生成的原油被后期生成的原油驱替向生烃灶外运移。因此，远离生烃灶，原油成熟度低。

通过深层原油成熟度分析，沿河道方向，由湖湾区向外，原油的成熟度明显降低，例如高44井到盘38-24井是石油从湖湾沿河道向外运移的方向。高44井在湖湾区，原油成熟度为6.19；盘38-24井远离湖湾区，在分流河道中，原油成熟度为4.87(图5)：说明石油由湖湾区沿分流河道向外运移。

陕北地区构造东高西低，走向由北北东向南南西；沉积体系总体上由北北东向南南西延伸，主河道方向总体上是由构造高部位向构造低部位延伸(图2)，因此，在主河道方向圈闭不发育。但在湖湾区，由于湖湾与沉积走向基本一致，河道向湖湾延伸并尖灭的方向与构造走向方向斜交，从而容易形成圈闭构造(图2)。分流河道东侧与西侧形成圈闭的情况完全不同。分流河道的东分支处于湖湾西侧，向东南延伸并尖灭的方向正好是上倾方向，容易形成圈闭；分流河道的西分支处于湖湾东侧，向西南延伸并尖灭的方向正好是下倾方向，不容易形成圈闭。湖湾中的砂坝或砂滩亦能形成岩性圈闭。综上所述，湖湾区是岩性圈闭最发育的区域，主要集中于湖湾西侧。

4.2　环湾成藏模式

根据环湖湾有利的成藏条件及发育油藏的解剖，笔者建立了环湾成藏模式，简称为环湾论(图6)：①湖湾区泥岩是有效烃源岩，所以湖湾可以成为生烃灶。②湖湾中有分流河道砂岩延伸入湖湾区或发育砂坝，这些均可成为潜在的储集层。③延伸入湖湾的河道可作为石油运移的通道。④湖湾西侧可发育砂岩上倾尖灭圈闭，湖湾内砂坝可作为透镜体状岩性圈闭。⑤生烃灶形成的原油近源侧向运移到东部砂岩中则向上运移而不成藏，运移到西侧砂岩中则可能运移到岩性圈闭中成藏，形成侧生侧储岩性油藏；在湖湾砂岩透镜体中，可自生自储形成透镜体状岩性油藏。

图6　环湾成藏模式图Fig.6　Hydrocarbon accumulation model of surrounding bay

环湾论是一个近源成藏论，其理论基础是湖湾暗色泥岩是有效烃源岩。

环湾成藏论的提出，大幅度扩展了鄂尔多斯盆地延长组油藏勘探的面积。

4.3　环湾油藏勘探意义

环湾论对鄂尔多斯盆地延长组油藏勘探的影响主要有2方面：(1)环湾论认为湖湾可成为生烃灶，大幅度扩展了生烃区的面积。如陕北斜坡长81砂组，按环洼观点，只在红线区内发育烃源岩；而按环湾论的观点，在深蓝色线之间的砂岩不发育区均可能发育烃源岩。因此，环湾论生烃灶面积远大于环洼论的生烃灶面积(图7)。(2)油藏分布有利区大幅度扩展。按环湾论，陕北地区长81油藏发育的有利区仅仅是实线区域；而按环湾论，虚线区均有可能是油藏发育的有利区(图8)，远大于按环洼论确定的区域。

图7　环湾论烃源岩分布范围Fig.7　Hydrocarbon source rock distribution range of surrounding bay theory

图8　环湾论勘探领域(虚线区)Fig.8　Exploration areas (dashed line) of surrounding bay theory

5结 论

a.鄂尔多斯盆地延长组各三角洲体系间发育大型的湖湾，湖湾区暗色泥岩发育。

b.通过湖湾泥岩生烃指标(TOC含量、S1+S2、HI、氯仿沥青“A” 含量、烃含量、干酪根类型及有机质成熟度)等的分析，认为湖湾区暗色泥岩是好到中等烃源岩。

c.综合湖湾区砂岩发育、砂岩与暗色泥岩侧向接触、在湖湾西侧分流河道向东南延伸形成砂岩上倾尖灭圈闭等认识，提出环湖湾成藏的观点，认为：①湖湾可以成为生烃灶；②延伸入湖湾区的分流河道砂岩或湖湾砂坝可作为储集层及石油运移的通道；③湖湾西侧发育砂岩上倾尖灭圈闭、湖湾内砂坝可作为透镜体状岩性圈闭；④近源运移到岩性圈闭中形成侧生侧储或自生自储的岩性油藏。

[参考文献]

[1] 王居峰,赵文智,郭彦如.鄂尔多斯盆地三叠系延长组石油资源现状与勘探潜力分析[J].现代地质,2010，24(5)：55-59．

Wang J F, Zhao W Z, Guo Y R. Analyses of petroleum resources status and exploration potentialities, Yanchang Formation of Triassic in Ordos Basin[J]. Geoscience, 2010, 24(5): 55-59. (In Chinese)

[2] 邓秀芹，蔺骁，刘显阳，等．鄂尔多斯盆地三叠系延长组沉积演化及其与早印支运动关系的探讨[J]．古地理学报，2008，10(2)：159-166．

Deng X Q, Lin X, Liu X Y,etal. Discussion on relationship between sedimentary evolution of the Triassic Yanchang Formation and the Early Indosinian Movement in Ordos Basin [J]. Journal of Palaeography, 2008, 10(2): 159-166. (In Chinese)

[3] 付金华,郭正权,邓秀芹.鄂尔多斯盆地西南地区上三叠统延长组沉积相及石油地质意义[J].古地理学报,2005,7(1):34-44.

Fu J H, Guo Z Q, Deng X Q. Sedimentary facies of the Yanchang Formation of Upper Triassic and petroleum geological implication in southwestern Ordos Basin [J]. Journal of Palaeography, 2005, 7(1): 34-44. (In Chinese)

[4] 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成藏富集中的主导作用：地质地球化学特征[J]．地球化学，2005，34(2)：147-154．

Yang H, Zhang W Z. Leading effect of the Seventh Member high-quality source rock of Yanchang Formation in Ordos Basin during the enrichment of low-penetrating oil-gas accumulation: Geology and geochemistry [J]. Geochimica, 2005, 34(2): 147-154. (In Chinese)

[5] 张文正，杨华，李剑锋，等．论鄂尔多斯盆地长7段优质油源岩在低渗透油成藏富集中的主导作用——强生排烃特征[J]．石油勘探与开发，2006，33(3)：289-293．

Zhang W Z, Yang H, Li J F,etal. Leading effect of high-class source rock of Chang 7 in Ordos Basin on enrichment of low permeability oil-gas accumulation [J]. Petroleum Exploration and Development, 2006, 33(3): 289-293. (In Chinese)

[6] 张文正，杨华，李善鹏．鄂尔多斯盆地长91湖相优质烃源岩成藏意义[J]．石油勘探与开发，2008，35(5)：557-562．

Zhang W Z, Yang H, Li S P. Hydrocarbon accumulation significance of Chang 91high-quality lacustrine source rocks of Yanchang Formation, Ordos Basin [J]. Petroleum Exploration and Development, 2008, 35(5): 557-562. (In Chinese)

[7] 张润合，郑兴平．鄂尔多斯盆地上三叠统延长组四、五段泥岩生烃潜力评价[J]．西安石油学院学报：自然科学版，2003，18(2)：9-13．

Zhang R H, Zheng X H. Evaluation of hydrocarbon-generating potential of the fourth and fifth member mudstone of Yanchang Formation of Upper Triassic Series in Ordos Basin [J]. Journal of Xi’an Petroleum Institute (Natural Science Edition), 2003, 18(2): 9-13. (In Chinese)

[8] 杨文礼．长庆油田转变发展方式回眸与展望[N]．中国石油报，2010-11-09．

Yang W L. Changqing oilfield in recent transformation of the mode of development and prospect[N]. China Petroleum Daily, 2010-11-09. (In Chinese)

[9] 长庆油田石油地质志编写组．中国石油地质志(卷十二) :长庆油田[M]．北京：石油工业出版社，1992．

Changqing Oilfield Petroleum Geology Editorial．Petroleum Geology of China (Vol.12): Changqing Oilfield[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 1992. (In Chinese)

[10] 李文厚，庞军刚，曹红霞．鄂尔多斯盆地晚三叠世延长期沉积体系及岩相古地理演化[J]．西北大学学报：自然科学版，2009，39(3)：501-506．

Li W H, Pang J G, Cao H X. Depositional system and paleogeographic evolution of the late Triassic Yanchang Stage in Ordos Basin [J]. Journal of Northwest University (Natural Science Edition), 2009, 39(3): 501-506. (In Chinese)

[第一作者] 吴警(1990-)，女，硕士研究生，研究方向：油气成藏机理与分布规律, E-mail:wujing_jy@163.com。

Theory of surrounding bay: Petroleum accumulation regularity of

deep level in Yanchang Formation, Ordos Basin, China

SHAO Xiao-yan1,2, KANG Zhi-hua2, BAI Xu2, WU Xin-wei2,

ZHANG Yan2, WANG Gao-qiang2, YANG Guo-bin2, WANG Bi-tao2

1.InstituteofSedimentaryGeology,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China;

2.No.3OilProductionPlant,ChangqingOilfieldCompanyofCNPC,Yinchuan750006,China

Abstract:This paper discusses the hydrocarbon-generating potential of the dark mudstone in the lake bay area and the oil accumulation rule in the surrounding lake bay area of Triassic Yanchang Formation in Ordos Basin. Through analysing the hydrocarbon-generating index (TOC, S1+S2, HI, chloroform bitumen “A” content, hydrocarbon content, kerogen type and maturity of organic matter) of the dark mudstone and the crude oil maturity and combined the development characteristics of the distributary channel sandstone with the contact relationship of mudstone, the obtained results show as follows. ①The dark mudstone in lake bay area is a good-secondary hydrocarbon source rock, and can become hydrocarbon-generating kitchen. ②The distributary channel sandrocks or lake bay sandbank sandstone extending into the lake bay area can be used as oil migration channels. ③The sandrocks up-dip wedge out trap develops on the west side of the lake bay and the sandbank in the lake bay is a lenticular lithologic trap. ④The laterally reservoired or the authigenically reservoired lithologic oil pools are formed when the mudstone migrates from the proximal of the lake bay to the lithologic trap. The research results extends the hydrocarbon-generating area and enlarges the oil exploration area of Yanchang Formation in Ordos Basin.

Key words:Ordos Basin; Triassic Yanchang Formation; source rock; lake bay; hydrocarbon accumulation regularity

[通信作者]史建南(1975-)，男,博士，副教授，研究方向：沉积学, E-mail:shijiannan07@cdut.cn。

[基金项目]国家科技重大专项(2011ZX05007-004-01, 2008ZX05000-003-01)。

[收稿日期]2015-01-15。

[文章编号]1671-9727(2015)05-0553-06

DOI:10.3969/j.issn.1671-9727.2015.05.06

[文献标志码][分类号] TE122.31 A