鄂尔多斯盆地吴旗油区下侏罗统古地貌特征与油气富集关系

于雷，王维斌，车飞，许磊明，高伟

（1.中国石油长庆油田公司勘探开发研究院，陕西 西安710018；2.中国石油长庆油田公司油气工艺研究院，陕西 西安710018）

1 研究区概况

鄂尔多斯盆地位于我国东部拉伸构造域与西部挤压构造域的过渡带，长期受复杂板块运动影响，构造特征复杂。晚三叠纪末，受印支运动影响，鄂尔多斯盆地整体抬升，延长组储层顶部遭受剥蚀，形成了沟谷纵横、丘陵起伏的古地貌景观。侏罗纪早期，盆地出现大规模沉降，发育一条横贯东西的甘陕古河，同时还发育几条南北方向的二级古河（宁陕古河、蒙陕古河、晋陕古河、庆西古河），形成了一套以河流—湖沼相为主的陆源碎屑沉积建造（见图1）［1-5］。

吴旗油田位于甘陕古河与宁陕、蒙陕古河交汇处，前侏罗纪古地貌发育突出。侏罗系地层主要由上侏罗统的芬芳河组、中侏罗统的安定组、直罗组、延安组和下侏罗统的富县组组成（见图2）。其中下侏罗统富县组，顶部与中侏罗统延安组，底部与上三叠统延长组，均呈不整合地层接触关系。富县组属于河道充填型沉积，岩性主要为黄色、灰白色中砂岩（或含砾砂岩）夹泥岩，沉积厚度大，岩性稳定；延安组延10、延9 段为广覆型补偿沉积，至延9 段顶古地形被夷平，演化为沼泽沉积环境。该时期主要为三角洲平原相沉积，发育岸后沼泽及河道沉积，岩性主要为白色中细粒砂岩与灰黑色泥岩互层。整体上，该区储层物性较好，孔隙度主要分布在3.0%～24.0%，平均为11.2%；渗透率主要分布在0.3～700.0×10-3μm2，平均为43.4×10-3μm2（见表1）。

图1 侏罗系沉积前古地貌

图2 吴旗油田侏罗系地层划分

表1 富县组和延安组物性参数

2 侏罗系古地貌的恢复及特征

根据相应时期沉积物的厚度，可研究地史某一时期的古构造面貌，因此采用残留厚度和补偿厚度印模法对古地貌进行恢复。

古构造形态对沉积物的厚度分布具控制作用，假定整个沉积过程是一个填平补齐的过程，到沉积末期，沉积物顶面基本为一水平等时面，该时期沉积物的厚度变化可近似反映当时的构造地貌。这种假设是建立在沉积物没有被剥蚀的前提下，这种情况下可将其等厚线作为等深线看待［6-9］。严格来讲，未被侵蚀的情况是不存在的，不过只要剥蚀厚度小于底床构造的幅度，并结合当时的构造运动、构造变形和变质及应力系统的不同，厚度变化仍能近似反映地质历史时期的古构造地貌。

补偿印模法的地质依据是： 延长组顶侵蚀面至延安组延9 段顶（准平原化面，这种面状特征为侵蚀面印模）之间的地层厚度间接反映了侵蚀面的起伏形态［10］。吴旗油区延9 段至富县组的厚度与前侏罗系古地貌成镜像关系，利用其厚度变化情况可以反演前侏罗系古地理地貌形态，地层厚度由大到小反映了古地貌由低变高（见图3、图4）。

图3 吴旗油田W424 井—X52 井连井剖面

本次利用研究区240 余口井的钻井、测井资料及综合地质资料，对吴旗油田前侏罗系古地貌进行了恢复和精细刻画，结果表明，研究区位于多条古河交汇处，整体为河道沉积，进一步可细分为河谷、斜坡、河间丘、泛滥平原等次级地貌单元，西南部发育有吴起河间丘、薛岔河间丘，南部发育金鼎河间丘，北部发育胡尖山斜坡，东北部发育杨米涧间湾，东部发育五里湾斜坡（见图4）。

图4 吴旗油田前侏罗系古地貌

河谷是古地形最低的地貌单元。研究区位于多条古河谷交汇之处。其中，甘陕古河位于研究区南缘，呈东西向分布；宁陕古河位于研究区西南缘，自西北向东南注入甘陕古河，分布局限； 蒙陕古河位于研究区中部，近南北向展布，同时，在蒙陕古河东岸发育多条三级古河。一级、二级河谷内均充填100 余米以粗碎屑为主的富县组，含砾粗砂岩可达152 m；三级古河下切强度小，其内充填的富县组厚度相对较薄。

斜坡为高地和河谷之间的过渡地带，平行分布于河谷两侧，属于地形相对较高的地貌单元。研究区发育胡尖山和五里湾斜坡2 个斜坡区。

河间丘为古地形相对较高、顶部较平坦的地貌单元，其周缘一般被富县期河谷环绕，研究区内发育了吴起、薛岔和金鼎3 个河间丘。

泛滥平原是研究区内不同水系交错纵横，洪水期淹没河谷两侧较平坦的部分，形成河谷平原地貌。

3 古地貌与油气富集关系

盆地侏罗系油藏特征研究表明［11］，三叠系延长组巨厚生油岩提供了丰富的油源，侏罗纪早期的富县期辫状河流相砂砾岩充填式沉积，并下切到延长组长2、长3 油层组，为吴旗地区侏罗系主要储层和油气向上运移的通道；前侏罗纪正向古地貌单元与储层配置，是侏罗系古地貌油藏分布的主要控制因素； 披盖压实构造、成岩致密带、砂体侧变带是古地貌油藏形成的重要遮挡条件。这些条件的有机配置是形成侏罗系古地貌岩性-构造油藏的基础。

3.1 古地貌与油藏分布的关系

研究区内古地貌类型复杂，水系广布，丘陵纵横，普遍发育高地、斜坡、山谷、凹地等地貌单元，其中，古地貌高部位砂体成为油气运移的有利指向区。目前勘探发现的延安组早期油藏，除个别出油点在地形较低的河谷中外，其余均位于古地形较高的斜坡、河间丘等处（见图4）。五里湾斜坡和吴起、薛岔2 个河间丘的延9、延10 段油藏的探明储量占该区侏罗系探明储量的95%以上。

3.2 古地貌与储层砂体的关系

富县期，研究区发育以侵蚀充填为主的辫状河道沉积，河床内的滞留沉积体系为由细砾岩、含砾粗砂岩及砂岩组成的韵律层，发育厚层块状层理；延10、延9时期，主要为三角洲平原背景下的分流河道，砂体厚度、规模相对较小，泥质夹层增多，粒度变细，以中—细砂岩为主。这些河道砂体横向上粘连，纵向上叠置，储层物性好，为油气富集提供了良好的储集空间（见图5）。位于一、二级河谷旁的河道砂体最易捕获沿河谷运移上来的油气，只要辅以良好的圈闭条件，就可以聚集成藏［12-13］。

3.3 古地貌与油气运移的关系

三叠纪末期，鄂尔多斯盆地由于受到印支运动的影响而整体抬升，三叠系延长组顶部遭受风化剥蚀及河流下切侵蚀等作用，加之侏罗纪早期河道对其进一步切蚀，盆地部分地区延长段都已出露，古河道便成为延长组过剩压力释放的通道，即油气运移通道。古河道的下切程度越深，运导油气能力越强。

延长组油气通过富县及延10 期的深切河谷既可发生垂向向上运移，也可沿河道砂体侧向运移，在圈闭条件好的地方聚集成藏［14-18］（见图6）。吴起、五谷城区块的延9 段和延10 段油藏就是重要的例证，都邻近二级河谷（见图4）。

图5 吴旗油田侏罗系Q63-122 井—X261 井油藏剖面

3.4 古地貌与油气保存的关系

古地貌油藏的圈闭条件受压实构造和岩性遮挡双重因素控制，岩性遮挡是形成圈闭的基础，沉积差异压实构造是圈闭富集油气的条件［19-20］。研究区侏罗系沉积体系由河流沉积向三角洲沉积演化，富县期属辫状河沉积，沉积剖面呈下粗上细的二元结构，由2 个沉积旋回组成，其间发育厚度大约为6 m 的泥岩；延10 油层组顶部广泛分布一层粉砂质泥岩、泥质粉砂岩组成的细粒沉积；延9 期河道间沼泽相发育，沉积泥岩厚度达18 m 左右。这些广泛发育的细粒泥质沉积为侏罗系油气的保存提供了良好的油气遮挡条件（见图7）。

图6 吴旗油田侏罗系油藏油气运移示意

图7 吴旗油田侏罗系X317 井—S517 井油藏剖面

4 古地貌油藏成藏模式

依据已探明油藏空间分布，结合古地貌形态，上覆层沉积环境、砂体展布、运移通道类型等多种因素归纳出吴旗地区侏罗系古地貌油藏2 种成藏模式，即河谷-低丘成藏模式和河谷-缓坡成藏模式。

4.1 河谷-低丘成藏模式

不整合面上低丘处的下伏层位较新，而河谷的下伏层位较老，砂体在河谷中相对较富集，受差异压实作用，在低丘处形成低幅度背斜构造。由于河谷中，富县—延安组地层直接与长2 地层接触，沟通了延长组烃源岩，油气沿着不整合面向上运移，在有利的砂体中聚集成藏（见图8a）。

4.2 河谷-缓坡成藏模式

侏罗系富县—延安组地层与下伏三叠系地层整合接触，但地层砂体较薄，邻近的河谷下切三叠系地层，下切河谷中发育大套的河道充填砂岩，受差异压实作用，在高地向缓坡转折处易形成低幅背斜构造。由于河谷的下切幅度较大，使延长组的异常压力重新分配，烃类流体沿着不整合面及下切河谷充填砂岩，以侧向和垂向进行长距离运移，在油气运移路径的圈闭中聚集成藏（见图8b）。

图8 吴旗油田古地貌油藏成藏模式

5 结论

1）根据补偿印模法恢复了吴旗油田前侏罗纪古地貌，认为该区发育局部高地、斜坡与次级古河与泛滥平原沉积地貌，并且古地貌不同程度地影响了构造与沉积展布。

2）古地貌的起伏控制了侏罗纪早期沉积相及砂体的发育和分布； 深切古河谷提供了延长组油气运移的通道； 古地貌的存在形成了侏罗系延安组的披覆压实构造。

3）局部隆起与河道砂体的有机匹配是该区油气成藏的关键因素，因此认清构造形态，在河道边滩、心滩、河口坝等部位开展老井复查或新井勘探，将是该区油气增储上产的有力支撑。

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