鄂爾多斯盆地西部三疊系延長統(tǒng)沉積學(xué)、成巖作用及其對(duì)儲(chǔ)層、油氣聚集的控制.pdf

1、三疊系延長統(tǒng)是中國鄂爾多斯盆地重要的含油層系。西峰油田的發(fā)現(xiàn)以及近年來在姬塬等地區(qū)的勘探成果，使人們對(duì)盆地西部延長統(tǒng)的石油勘探潛力有了進(jìn)一步的預(yù)期。但長期以來，對(duì)盆地西部地區(qū)的石油勘探主要以尋找侏羅系古地貌油藏為重點(diǎn)，三疊系延長組受到忽視。隨著勘探工作的縱深發(fā)展和大量新資料的補(bǔ)充，迫切需要加深對(duì)盆地西部延長統(tǒng)的沉積體系展布，對(duì)沉積、成巖作用對(duì)儲(chǔ)層及其他油氣成藏條件和成藏規(guī)律的控制等的認(rèn)識(shí)，以提高該區(qū)延長統(tǒng)的勘探研究水平。 本研究

2、試圖在掌握大量新資料的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析物源、沉積相和成巖作用等，刻畫該區(qū)延長統(tǒng)沉積體系的展布，揭示沉積、成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性的控制，闡述成藏主控因素，并分析盆地西部延長統(tǒng)的勘探前景。 本文的主要工作量包括：露頭和井下132個(gè)樣品的重礦物、輕礦物、巖屑分析；58個(gè)樣品的常量元素、微量元素、稀土元素等地球化學(xué)分析；解釋地震剖面400km，測(cè)井曲線沉積相解釋58口；觀察巖石薄片256塊，掃描電鏡64個(gè)，測(cè)量壓汞曲線25條；野外剖面觀察6

3、條，觀察巖心235m，編制聯(lián)井剖面4條。 研究結(jié)果如下：鄂爾多斯盆地西部延長統(tǒng)沉積明顯劃為西北鹽定區(qū)，西部環(huán)縣區(qū)和西南西峰區(qū)。西北鹽定地區(qū)延長統(tǒng)沉積物的骨架礦物組合相對(duì)較高的巖屑，巖屑組合以變質(zhì)巖巖屑為主、重礦物組合以高綠簾石組礦物為主，輕重礦物組合的平面展布表明該區(qū)延長統(tǒng)的主要受控與來自西北物源的控制。鹽定一帶延長統(tǒng)沉積物中相對(duì)富集Ba，Th，Rb，Y,La和Hf等微量元素，稀土配分模式以富集輕稀土、輕微Eu負(fù)異常和平坦或均一

4、的重稀土模式。延長統(tǒng)沉積物主要受來自該區(qū)西北的阿拉善古陸物源的影響。延長統(tǒng)沉積時(shí)盆地的邊界是賀蘭山西斷裂，現(xiàn)今的巴彥浩特盆地當(dāng)時(shí)是隆起物源區(qū)，缺失三疊系的沉積，而銀川地塹則接受三疊系沉積，為鄂爾多斯盆地的一部分。 西部環(huán)縣地區(qū)延長統(tǒng)沉積物的骨架礦物組合以石英相對(duì)含量高為特征，巖屑組合以沉積巖巖屑為主、重礦物組合以鋯石+石榴子石為主。延長統(tǒng)的主要受控與來自西部或西南方向物源的控制。西南西峰地區(qū)骨架礦物組合以巖屑相對(duì)含量高為特征，巖

5、屑組合以高白云巖屑為主、重礦物組合以鋯石+石榴子石為主.西部環(huán)縣地區(qū)、西南西峰地區(qū)延長統(tǒng)則主要受該區(qū)西南秦嶺褶皺帶花崗巖、花崗閃長巖體等物源的控制，而現(xiàn)今的盆地西緣的造山帶在延長統(tǒng)沉積時(shí)屬于鄂爾多斯盆地的一部分并接受沉積。 通過鉆井巖心、野外露頭、測(cè)井曲線以及地震相等資料可以有效識(shí)別出沖積相、濱湖相、深湖相、三角洲平原、濁積相、前三角洲相、三角洲前緣、河道相、分流河道相、分流河道河口壩、沼澤相、分流間灣、天然堤等沉積亞相和微相，

6、其中三角洲前緣、分流河道是本區(qū)砂體的主要成因類型。研究區(qū)延長統(tǒng)發(fā)育四個(gè)大的辮狀河三角洲沉積體系，即西北的鹽定三角洲體系、甜水堡三角洲體系，西部的環(huán)縣三角洲體系以及西南的西峰三角洲沉積體系。延長統(tǒng)的沉積演化主要受控與物源和相對(duì)湖平面變化。延長統(tǒng)沉積時(shí)，鄂爾多斯盆地曾經(jīng)歷了三次大的湖侵。長10的沉積以沖積扇和河流為主，局部地區(qū)可能會(huì)有湖相沉積，長9-長8沉積時(shí)，相對(duì)湖平面的上升，盆地經(jīng)歷第一次較大規(guī)模的湖侵，造就了延長統(tǒng)的第一套可能烴源巖李

7、家畔頁巖。同時(shí)由于物源供給充分，研究區(qū)四大辮狀河三角洲體系沿物源供給方向向湖盆方向進(jìn)積，形成了的大面積分布三角洲水下分流河道和河口壩等三角洲前緣砂體；長7沉積時(shí)，相對(duì)湖平面變深，可容納空間增大，鄂爾多斯盆地湖盆范圍寬廣，廣泛分布的長7有效烴源巖即形成于此時(shí)。長7沉積時(shí)，在遠(yuǎn)離湖盆邊緣較深位置還發(fā)育一系列的濁積扇和席狀砂。長6和長4+5下部的沉積由于受物源供給差異的影響，不同地區(qū)的沉積特征有較大差異，其中環(huán)縣三角洲、西南辮狀河三角洲沉積體

8、系向湖盆方向進(jìn)積，而鹽定地區(qū)由于物源供給減小，該三角洲體系的沉積作用減弱，規(guī)模較小。長4+5中部的泥巖為盆地第三次湖侵的記錄。長3以后，湖盆抬升，可容納空間減小，延長統(tǒng)的沉積以河流相沉積為主。 三疊系延長統(tǒng)儲(chǔ)層經(jīng)歷了壓實(shí)作用，自生礦物的沉淀作用以及膠結(jié)物和骨架顆粒的溶解作用等成巖作用事件。顆粒間的接觸關(guān)系指示延長統(tǒng)經(jīng)歷了較強(qiáng)的壓實(shí)作用。自生礦物是延長統(tǒng)儲(chǔ)層的重要組成部分，約占巖石總量的13％，在縱向上以中下部長4+5-長8含量居

9、高。自生礦物的種類較多，共計(jì)有粘土礦物(綠泥石、高嶺石和伊利石)、碳酸鹽礦物(方解石、白云石)、硅質(zhì)(石英次生加大、鈉長石化)和鹽類(石鹽、石膏)四類9種礦物。 粘土礦物是延長統(tǒng)儲(chǔ)層中僅次于碳酸鹽類的成巖自生礦物，約占巖石總量的4-5％，其中綠泥石約占巖石總量的3.5％，主要呈薄膜狀分布在骨架礦物顆粒上，含量自延長統(tǒng)下部往上遞減。綠泥石的產(chǎn)狀和接觸關(guān)系表明綠泥石膜的形成是在延長統(tǒng)沉積物在一定的埋藏深度下，在遭受一定的機(jī)械壓實(shí)之后

10、形成的。高嶺石是另外一種較普遍的粘土礦物，主要來自于長石的蝕變作用。 碳酸鹽類礦物是延長統(tǒng)平均含量最高的自生成巖礦物，主要為方解石和白云石，約占巖石總量5-6％，并在不同地區(qū)和層位有所變化。碳酸鹽類自生礦物的沉淀對(duì)儲(chǔ)層物性的影響較大，而其溶解作用則微乎其微。碳酸鹽類礦物的產(chǎn)狀主要有兩種，一種為早期的大面積分布的塊狀、嵌晶狀和孔隙充填式，另外一種零星呈膜狀分布。方解石和白云石的含鐵量普遍較高。碳酸鹽自生礦物的物質(zhì)來源是有內(nèi)源和外源

11、兩類的，本文認(rèn)為研究區(qū)應(yīng)當(dāng)以內(nèi)源為主，最可能的來源有三種，一是碳酸鹽巖屑，二是生物來源，三是火山物質(zhì)。 延長統(tǒng)的成巖特點(diǎn)與沉積后早期、晚期成巖作用的改造有關(guān)。早期成巖作用的主要成巖事件有壓實(shí)作用、鐵白云石、鐵方解石等碳酸鹽礦物的沉淀和長石等骨架顆粒在大氣淡水作用下的溶解作用以及相應(yīng)的高嶺石的沉淀。早成巖期的壓實(shí)作用以機(jī)械壓實(shí)為主。早期碳酸鹽礦物的沉淀主要發(fā)生在沉積物淺埋藏階段，碎屑顆粒呈漂浮狀和點(diǎn)接觸關(guān)系即為其證據(jù)，早期碳酸鹽沉

12、淀占據(jù)了大部分負(fù)孔隙度，對(duì)儲(chǔ)層物性有很大的負(fù)面影響。大氣淡水淋濾是早成巖階段另一重要成巖事件。延長統(tǒng)沉積后，由于印支運(yùn)動(dòng)的影響，盆地西部延長統(tǒng)遭受抬升和剝蝕，在延長統(tǒng)和侏羅系之間形成較大的不整合，大氣淡水可以直接或沿不整合面和長石以及不穩(wěn)定巖屑發(fā)生化學(xué)作用，形成次生孔隙。 鄂爾多斯盆地西部延長統(tǒng)具有十分優(yōu)越的油氣成藏條件。延長統(tǒng)沉積最大湖侵期形成的面積達(dá)85000km2、發(fā)育在長7底部的一套厚約30m-100m的湖相油頁巖的質(zhì)量

13、好，I-II型有機(jī)質(zhì)，豐度高，有機(jī)碳含量2.17％，有機(jī)質(zhì)的成熟度為0.73％-1.06％，這套烴源巖在早白堊世末達(dá)到生烴高峰，為延長統(tǒng)的石油成藏提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。斷層、不整合面以及砂體等構(gòu)成了烴類運(yùn)移的輸導(dǎo)體系，溝通了長7優(yōu)質(zhì)烴源巖和各成藏圈閉。研究區(qū)發(fā)育構(gòu)造和巖性兩大類圈閉，其中巖性圈閉主要為三角洲前緣的河口壩、水下分流河道等砂體、遠(yuǎn)端壩以及位于盆地遠(yuǎn)端的席狀砂和濁積砂。 本研究的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括： (1)對(duì)鄂爾多

14、斯盆地西部延長統(tǒng)沉積的物源提出了新的認(rèn)識(shí)。認(rèn)為研究區(qū)主要受兩個(gè)物源的影響。其中西北鹽定一帶延長統(tǒng)的沉積主要受來自西北的阿拉善古陸物源的影響，而西部環(huán)縣地區(qū)、西南西峰地區(qū)則主要受西南秦嶺褶皺帶等物源的控制。 (2)對(duì)鄂爾多斯盆地西部延長統(tǒng)沉積體系提出了新的見解。認(rèn)為研究區(qū)發(fā)育鹽定三角洲體系、甜水堡三角洲體系、環(huán)縣三角洲體系和西峰三角洲沉積體系等四個(gè)大的沉積體系，三角洲前緣、分流河道是這些三角洲沉積體系的主要沉積相類型。 (

15、3)對(duì)儲(chǔ)層物性的控制因素進(jìn)行了深入的分析。認(rèn)為儲(chǔ)層物性主要受控于壓實(shí)作用，膠結(jié)作用以及溶解作用等成巖作用事件。長石、巖屑等骨架顆粒的溶解作用形成的次生孔隙對(duì)改善延長統(tǒng)儲(chǔ)層的物性有重要意義。綠泥石等粘土膜對(duì)原生粒間孔的保存有積極的作用。 展望鄂爾多斯盆地西部延長統(tǒng)具有十分優(yōu)越的油氣成藏條件。環(huán)縣三角洲、甜水堡三角洲、鹽定三角洲和西南辮狀河三角洲沉積體系是鄂爾多斯盆地西部延長統(tǒng)的四大沉積體，目前已在西南沉積體系中找到了三級(jí)儲(chǔ)量達(dá)4億