鄂尔多斯盆地定边—安塞地区延长组石油聚集规律

王变阳，安思谨，贺永红，张 彬，王康乐，马 浪，时晓章，丁 磊

(1.延长石油(集团)有限责任公司研究院，陕西西安 710065； 2.中国石油长庆油田分公司对外合作部，陕西西安 710018； 3.中国石油长庆油田公司勘探开发研究院，陕西西安 710018)

定边—安塞地区是鄂尔多斯的原油主产区。长期以来，主产层以延长组上组合的长6、长4+5、长2及侏罗系延安组为主。随着2002年长庆油田在西峰地区延长组长8油层组发现了多达4×108t的石油储量，2007年在安塞南部高桥北地区发现长10整装规模油田后，针对延长组中下部的勘探工作不断深入。最近几年，在鄂尔多斯盆地中西部的定边、吴起及志丹地区，延长组下组合石油勘探亦取得重大突破，引发了诸多学者关于中生界延长组石油成藏的深层次思考[1-2]。一些学者在深化沉积、储集层特征研究的同时，对油源对比、石油运移动力等因素也给予了特别关注[3-7]。笔者基于该区研究现状，在充分借鉴前人研究成果的基础上，试图通过对生、储、成藏配置与油藏关系的系统分析，揭示鄂尔多斯盆地延长组的石油聚集规律，明确不同层位的成藏特点，为后期的勘探工作提供地质依据。

1 概况

定边—安塞地区区域构造上位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡中西部(图1)，地层平缓，构造简单，为一西倾单斜，地层倾角仅1°左右；沉积主要为三角洲—湖泊沉积环境，三角洲沉积砂体发育；延长组岩石类型主要为长石砂岩和岩屑长石砂岩[8]。定边—安塞地区延长组是盆地内重要的含油层系，具有横向上分布面积广、纵向上发育多套含油组合的特点；勘探实践证明，已发现的油藏有侏罗系的直罗组、延安组、富县组和三叠系延长组长1—长10油层组，共13个油层组，已探明储量14×108t。其中，长6、长4+5、长2为主力含油层系，长7、长8、长9、长10为新发现的重点接替含油层系，长1及长3油层分布较零散。

图1 研究区构造位置Fig.1 Structural location of the study area

2 烃源岩与油藏的分布

一般认为，鄂尔多斯盆地中生界烃源岩主要分布在三叠系延长组长4+5—长9油层组，主要为半深湖—深湖相沉积，其中长7为主力烃源岩，长9为区带性烃源岩(局限在志丹南部地区)。其中，长7沉积期处于延长组最大湖泛期，沉积了一套以黑色泥页岩(含油页岩)为主的优质油源岩，该套烃源岩具有厚度大、面积广、有机质丰度高、干酪根类型为Ⅰ型或Ⅱ1型、生烃潜量大等特点，为鄂尔多斯盆地中生界主力烃源岩[9-10]。平面上，烃源岩厚度普遍分布在10～50 m之间，在定边—安塞西南部最厚，厚度多在40～85 m之间，整体上由西南部向东北部变薄。长7时期，盆地的沉积中心位于定边姬塬—志丹—富县一带，定边—安塞西南部及南部地区，因距离沉积中心更近而沉积了厚度更大的油页岩(图2)。纵向上，区内发育三套油页岩，其中中下部一套最为稳定且厚度较大；中部较厚，但稳定性较差；顶部厚度最薄，稳定性最差。西南部及南部油页岩电性呈典型的高自然伽马、自然电位正异常、高声波时差、高电阻特征，向东北部黑页岩或油页岩相变为砂质页岩、泥质粉砂岩，高电阻层消失(图3)。

长9油层组沉积时正处于湖盆扩展期，沉积了鄂尔多斯盆地另一套重要的油源岩，其残余有机质碳含量为1.19%～8.64%，残余氯仿沥青“A”含量为0.472 4%～1.299 7%，热解生烃潜量为4.12～27.03 mg/g[11-12]，长9烃源岩在定边—安塞地区分布较为局限，主要分布在志丹东南、安塞南及吴起—靖边地区，西部的定边地区仅有零星分布。长9烃源岩厚度主要分布在5～15 m之间，其中在志丹东南部及安塞南部最厚，厚值区可达20 m以上；此时的湖盆中心位于志丹—富县一线，定边—安塞地区的东南部由于距离湖盆较近而相对定边—安塞的西部地区能得到更为丰富的有机质(图4)。纵向上，长9油层组上部沉积有一套高自然伽马值、高声波时差及自然电位正异常的页岩、泥岩，该套泥、页岩从南部沉积中心向东北方向因凝灰质含量增加，电阻率由高电阻率变为中—低电阻率，其余电性特征不变，厚度从5米到20余米不等，基本上是从南到北逐渐减小(图5)。

图2 定边—安塞地区长7烃源岩与延长组油藏分布Fig.2 Distributions of Chang-7 oil source rocks and oilfields of Yanchang formation in Dingbian-Ansai area

图3 正399-定资31井长7烃源岩对比剖面Fig.3 Section of Chang-7 oil source rocks from well Zheng-399 to well Dingzi-31

根据烃源岩与含油面积叠合图可以看出，已发现的油藏大多数分布在烃源岩分布范围内或周边，其次在烃源岩发育厚值区油源充足，纵向上具有含油层位多而杂，且多油层叠合的特点，如志丹旦八地区自长10到长2以及侏罗系都有油藏发育；且靠近生油凹陷区，即使储层条件差也可以成藏，最典型的是定边、吴起、志丹地区，在渗透率0.5 mD以下的储层中已发现多个致密油藏[13-15]。距离生油凹陷较远的地区，如靖边及安塞的北部地区含油层系相对单一，主要分布在长2、长4+5、长6油层组，即使有其他含油层系存在，在平面上的叠合度亦很小，具有补偿成藏特征。可见烃源岩的分布对油藏的分布范围有着重要的控制作用。

3 沉积微相与油藏的分布

定边—安塞地区延长组为三角洲—湖泊沉积体系，区内发育有安塞、靖边、定边—安边、盐池四大三角洲—湖泊沉积体系[16-18]。湖泊沉积主要发育在南部的吴堡—永宁—高桥一带，面积相对较小；在研究区中部的定边—吴仓堡—顺宁—谭家营地区三角洲前缘广泛分布；在研究区北部的安边—郝滩—席麻湾—高家沟一带发育三角洲平原沉积。广泛发育的三角洲平原和前缘为区内提供了丰富的砂岩储层，其中水下分流河道、分流河道、河口坝等砂岩体是延长组三角洲的主要储集体类型。而半深湖、深湖区的块状浊积砂岩为湖相沉积的主要储集体类型。

图4 定边—安塞地区长9烃源岩与延长组油藏分布Fig.4 Distributions of Chang-9 oil source rocks and oilfields of Yanchang formation in Dingbian-Ansai area

图5 杏6009-郝990井长9顶部烃源岩对比剖面图Fig.5 Section of Chang-9 oil source rocks from well Xing-6009 to well Hao-990

沉积作用是决定储层物性的物质基础，不仅宏观上控制了砂体的类型、形态、厚度、规模及空间分布，影响储层的平面非均质性、层间非均质性以及层内非均质性，而且决定了岩石成分中填隙物的含量、粒度的粗细、结构成熟度等特性，进而影响到储层的微观性能。对于三角洲沉积相来说，水下分流河道和河口坝是其有利的沉积相带，此沉积环境在相对较强的水动力环境下形成，其黏土杂基含量低，塑性碎屑如云母类、基性火山岩岩屑等不稳定颗粒容易分解，沉积物具有较高的成分成熟度，且磨圆度高、分选好，结构成熟度亦相对较高。在进入埋藏成岩阶段之前，该类沉积相所形成的储层便具有相对较高的初始孔隙度和渗透率。三角洲前缘水下分流河道和河口坝微相是三角洲砂体发育区，特别是三角洲前缘水下分流河道砂体不仅粒度相对较粗，而且受到河流和湖浪的改造作用，颗粒分选较好，因此孔隙比较发育，渗透性较好，形成了良好的储层物性。通过大量试油数据及岩心观察，油气显示多位于砂体厚度较大的三角洲前缘水下分流河道微相，其平均孔隙度约为11.21%，平均渗透率为2.21 mD，明显优于其他沉积相砂体(表1)。在正500井长9油层组上部取心井段的岩心观察发现，水下分流河道砂体岩性以灰白色含泥砾中砂岩或中—细砂岩为主，而水下分流河道间以深灰色泥岩、粉砂质泥岩或泥质粉砂岩为主，水下分流河道砂在该层段普遍具有含油显示，而水下分流河道间粉砂岩油气显示较差。如图6所示，定边—安塞地区长91主要发育三角洲前缘分流间湾和水下分流河道沉积微相，储层主要以三角洲前缘水下分流河道沉积为主，依次发育多条由北北东向南南西流经本区的水下分流河道。水下分流河道两侧为分流间湾沉积，以泥岩及粉砂质泥岩为主。从目前发现的石油分布情况来看，水下分流河道砂体是最优质的储集相，油藏多分布在该类沉积相带内(图6)。

表1 定边—安塞地区不同沉积相孔渗性能对比Table 1 Porosity and permeability of different sedimentary facies in Dingbian-Ansai area

图6 定边—安塞地区长91沉积相与油藏分布Fig.6 Sedimentary facies and oilfields of Chang-91 oil bearing formations in Dingbian-Ansai area

4 成藏配置与油藏的分布

定边—安塞地区延长组沉积了多套砂—泥岩互层的有利储盖组合，具有较有利的成藏配置，发育有下生上储、自生自储、上生下储3类成藏组合。

(1)长6、长4+5、长2油藏为下生上储成藏配置。长6为湖泊三角洲主要建设期，湖盆面貌发生了显著的变化，与长7相比湖区面积大大减少，三角洲沉积体系极为发育，三角洲前缘水下分流河道和河口坝砂体在纵向上多期叠置、横向上复合连片，形成了厚度大、分布广的大型复合储集体，提供了丰富的砂岩储层。而且长6砂体在纵向和横向上均紧邻长7优质烃源岩，具有“近水楼台先得月”的优势，为长6的大面积成藏奠定了基础。生烃增压及地层欠压实形成的异常高压为石油运移提供了主要动力，使长7源油向上运移，在长6储集砂体中形成大规模含油富集区。

长4+5为短暂的湖侵，以细粒泥质沉积为主，是一套良好的区域性盖层，对长6的油藏起到了良好的封盖作用。目前长6已探明储量占到了该区总探明储量的55.2%。

长2油藏虽属于下生上储成藏组合，但长2距离长7烃源岩较远，中间有长6、长4+5和长3厚300 m左右的沉积阻隔，特别是长4+5的细粒泥质沉积对长7源油向上运移起到了一定的阻隔，因此良好的运移通道是长2油藏形成的必备条件。陕北斜坡三叠系延长组成藏模式及运移通道条件研究结果表明[19-22]，由于陕北斜坡断裂不发育，石油垂向运移的通道主要为砂体叠置点或区域性盖层的尖灭点以及微裂缝系统；定边—安塞地区的岩心观察、镜下薄片观察、物性分析结果均表明，长2地层中有大量的裂缝存在，裂缝中可见原油和沥青，说明有石油运移通过；砂体叠置点、区域性盖层尖灭点和微裂缝对长2油藏的形成和分布起了关键作用，为长7源油向长2运移提供了通道；目前长2已探明储量占到了该区总探明量的19.5%。

(2)长7和长9油藏为自生自储成藏组合，主要发育在定边—安塞的志丹地区。志丹地区位于延长组湖盆中心，沉积有多套半深湖—深湖相沉积的烃源岩，在该区长7、长9烃源岩均比较发育，具有厚度大、范围广、有机质丰度高等特点；储层为浊积岩，该类砂体发育于油源发育区，源油供应相对充足，且浊积体与湖相泥、页岩相伴生，横向变化较快，经常侧向尖灭为泥、页岩，易于形成岩性上倾尖灭的岩性圈闭。另外，垮塌形成的砂岩上下均为泥、页岩，具有离油源近、供烃效率高、冲注程度高的特点，易于形成自生自储的透镜体岩性圈闭。目前自生自储成藏组合已探明储量占到了该区总探明储量的4.7%。

(3)长8油藏既属于下生上储，又属于上生下储，已探明储量占到了该区总探明储量的6.9%。

(4)长10油藏属于上生下储型油藏组合。目前已发现的安塞高桥和志丹义正区长10油藏均在长9烃源岩比较发育的地区，前人经过油源对比分析，认为长10油藏主要为长9烃源岩供烃[23]。

5 推广应用

鄂尔多斯盆地吴起曾岔地区自2003年勘探以来，一直以长4+5、长6油层为主力勘探层位，2014年通过对该区进行精细评价，认为该区处于鄂尔多斯盆地长7、长9生烃中心及附近；延长组储层发育条件良好，以三角洲前缘水下分流河道、河口坝砂岩为主，储层条件优越；从成藏配置来说，该区长4+5、长6、长8、长9在纵向上紧邻或距离烃源岩较近，具有“近水楼台先得月”的优势，处于成藏的有利位置。认为后期勘探在主探长4+5、长6的同时可兼探延长组下组合，当年在该区完钻探井35口，试油获工业油流24口，其中下组合获工业油流7口，新增含油面积36.76 km2，不仅扩大了老油层长4+5、长6油层的含油范围，下组合勘探也取得了重大突破，浅层、深层勘探取得双进展；2015年持续勘探，完钻探井9口，获得工业油流8口，扩大含油面积9.1 km2；2016年，在曾岔区提交探明储量面积129.05 km2，新增探明储量5 579.67×104t。“近邻生油凹陷、优质储集相带及有利的成藏配置”是延长组石油成藏的关键。

6 结论

(1)定边—安塞地区烃源岩主要为长7张家滩页岩，其次为长9李家畔页岩，油藏主要发育在长6、长2、长4+5及长8油层组。油藏分布范围主要受控于烃源岩，在生烃中心附近，延长组油藏具有纵向上含油层系多，且叠合分布的特点；距离生烃中心较远的区域，纵向上含油层系相对单一，且叠合区相对较少。

(2)研究区三角洲体系以三角洲前缘亚相的水下分流河道、河口坝微相砂体为主要储集体，南部湖泊体系中以半深湖、深湖区的块状浊积砂岩为主要储集体。从石油分布的情况来看，水下分流河道砂体是最优质的储集相，绝大部分的油藏分布在该类沉积相带内。

(3)定边—安塞地区延长组经历了多次湖盆震荡，致使湖平面发生周期性升降，在此沉积背景下，随着湖盆的振荡运动，湖平面产生周期性湖进、湖退，发育了多套砂-泥岩互层的有利储盖组合，鄂尔多斯盆地延长组油藏有下生上储、自生自储、上生下储型岩性油藏，以下生上储油藏为主。