紅河油田前侏羅紀古地貌與延安組油氣富集關系研究

2015-07-02 01:40:30許艷爭畢明柱

石油地質與工程 2015年3期

許艷爭，畢明柱

(中國石化華北分公司勘探開發研究院，河南鄭州 450006)

許艷爭，畢明柱

(中國石化華北分公司勘探開發研究院，河南鄭州 450006)

利用殘余地層厚度法與三維物探界面識別法相結合，建立了紅河油田前侏羅紀古地貌圖，研究區內發育兩條大水系和若干次級水系，南支為二級古河慶西古河的支流、從西南方向注入慶西古河，北支同為二級古河慶西古河的支流、從西南向北注入。將微地貌劃分為河谷、山脊、山谷、高地、河間丘、泛濫平原6種古地貌單元。研究表明，古地貌景觀基本控制了延安組下部的儲層展布及構造形態；古河谷的下切作用不僅使延安組與油源層的接觸距離縮短，而且為油氣提供優勢運移通道。

紅河油田;前侏羅紀；延安組；古地貌；油氣富集

1 地質背景

紅河油田地區地理上位于甘肅省東部，構造上位于鄂爾多斯盆地一級構造單元天環坳陷的南部，為一傾角僅0.3°～0.6°的西傾單斜構造，局部發育近東西走向的鼻狀隆起，未形成較大的構造圈閉(圖1)。三疊系延長組從下向上細分為5個巖性段10個油層，受印支運動的影響，延長組缺失長4+5或長6以上地層，侏羅系延安組缺失延6以上地層，局部地區延10未沉積，在延長組頂和延安組頂形成2個剝蝕面[1]。

延長組沉積后，晚印支運動使鄂爾多斯盆地整體抬升，延長組頂部遭受強烈風化及河流侵蝕等地質作用，形成水系廣布、溝壑縱橫、丘陵起伏的古地貌景觀，下侏羅統在此基礎上開始了新的沉積旋回，為一套河流湖泊三角洲沉積，厚度60～170 m。延10沉積屬河流充填沉積，延9期準平原化，延8-延1沉積期屬沼澤-湖泊沉積，前侏羅紀古地貌形態不同程度地控制著延安組早期沉積。

2 古地貌恢復及其特征

古地形地貌是控制一個盆地后期沉積相發育與分布的一個主要因素，同時在一定程度上控制著后期油藏的儲蓋組合。地質歷史中各構造期所產生的不整合面古地貌更是油氣地質工作者關注的一大熱點。

2.1 研究思路

目前，古地貌恢復主要有殘留厚度和補償厚度印模法、回剝和填平補齊法、沉積學分析法、層序地層學恢復法，不同的古地貌恢復法具有不同的優勢[2-4]。近十幾年，隨著三維地震技術的發展，三維地震技術也用于地貌學和沉積學解釋工作，形成了將地貌學和三維地震相結合的“地震地貌學”。本文研究思路是在基礎地質分析的基礎上，根據延長組長7-延10殘余地層厚度和延安組延10砂巖厚度等厚圖變化相互印證獲取古地貌主要參數，同時結合三維地震技術對印支不整合面的刻畫，相互印證對比，恢復前侏羅系古地貌形態。

圖1 紅河油田延9底面構造等值線圖

2.2 古地形地貌分析方法技術

2.2.1 測井識別印支不整合面

紅河油田延安油層組巖性組合具有下砂上泥的總體特征，下部砂巖主體為細粒石英砂巖或細粒長石石英砂巖，與不整合面下延長組長石巖屑砂巖或巖屑長石砂巖有根本區別。優選中侏羅統直羅組典型河道石英砂巖作為標準層進行對比，建立延安組底部石英砂巖判別標準，目的層段與直羅組厚石英砂巖比值取1.2、差值取10，可以很好地判別石英砂巖，比值在1.2～1.4、差值在10～20之間需要結合地質條件綜合判別，判別時優先選用差值標準。

從長7到長3，延長組砂巖GR(自然伽馬)值大致具有從大變小的總體變化趨勢；延安組總體GR值較小，但變化大，與延長組區別明顯；直羅組GR值更小，且變化小；高時差泥巖或煤層下石英砂巖屬于延安組延10地層，作為印支面識別的一個重要參數(圖2)。

2.2.2 地震識別古地貌

根據地震資料發現，各古地貌特征在地震剖面上有明顯的識別標志。風化剝蝕程度高的地段(如古山梁、古高地等)其地震反射特征表現為振幅減弱、連續性差、出現繞射、上超等現象，而風化侵蝕、溶蝕程度低的地段(如古溝谷、古低地、較平坦地段等)其地震反射波振幅較強、連續性較好，具平行反射特征等[5]。

圖2 紅河油田延長組長7-直羅組GR值變化折線圖

印支運動不整合界面，在工區中部地震剖面中可見有明顯的下切、削截關系，該界面對應地震T5反射界面；從地震反射波組特征上看，T5界面上下波阻抗差異明顯，地震反射特征迥異，上部延安組地層波阻抗總體較小但變化幅度較大，反射波組能量強、連續性好，下部延長組地層波阻抗總體較大但變化幅度較小，反射波組能量弱、連續性中等-一般(圖3)，通過對不整合面的識別可提取印支面-延長組全區可識別等時界面(長7)地層等厚圖。

圖3 延安組與延長組地層接觸關系(鎮涇玉都-屯子三維地震拓頻體-JT2-HH38-HH43連井剖面)

綜合分析，紅河油田地震剖面圖可識別出古河、河間丘等古地貌單元，把從地震剖面上所識別出的古河道、階地、斜坡、高地等古地貌單元用不同顏色的線段標識在平面圖上，成為下一步結合鉆井資料進行井-震聯合分析古地貌單元的基礎[6]。

2.3 前侏羅紀古地貌平面分布特征

2.3.1 古地貌特點

前侏羅延安組沉積前古地貌總體表現起伏不大、東高西低、北高南低，不存在明顯的高地、洼地及下切河谷，整體為一大單斜。中-東北部古地形起伏變化大，山脊、河谷、山谷相對發育，向西、向南地形相對較平緩。

古地形地貌展布形態上東、西存在明顯差異性：東部地形走向以南西北東向的條帶狀為主，古山脊、侵蝕溝谷呈帶狀相間展布；西部則以連片古高地為主。紅河地區最大的高地分布在研究區的西南部，其次是西北部，最小的高地位于中部；緩坡地形線較平緩，坡度變化不大；洼地地形相對較低，只有小范圍的洼地出現，分布于緩坡中(圖4)。

圖4 紅河油田前侏羅紀古地貌

2.3.2 古地貌分區

圖4為用殘余地層厚度法考慮壓實效率編制的前侏羅紀古地貌圖，古地貌西高東低，地勢平緩，平均坡降在1/100 m左右。本文按丁曉琪等[7]的標準，根據地形的相對高低，可劃分出河谷、山谷、山脊、泛濫平原、高地、河間丘6種等微地貌單元。①河谷是指古地貌地形最低的地貌單元，在紅河油田識別出兩條大的古河道，南支河流注入慶西二級古河，該支流在紅河油田分布范圍廣，貫穿整個油田，對基巖切割深度大，河谷寬度14～35 km，從鉆井剖面分析，填平的延10段砂巖累加厚度大，最大厚度可達76 m，因此推測當時河谷下切作用非常強烈，河道較窄；北支向北注入慶西二級古河，該支流在紅河油田代家坪有分布，河谷寬度9～22 km，從鉆井剖面分析，填平的延10段砂巖累加厚度較大，最大厚度可達58 m左右，河流規模小于北支河流。②山谷是指等高線凸向高處的山谷連線,山脊之間的低洼部分。③山脊是指等高線凸向低處的山脊連線。④高地指古地形最高的古地貌單元，其長期遭受風化剝蝕，導致地層缺失或者發育較薄的沉積。本研究區主要是演武高地。

3 古地貌在油氣富集中的作用

3.1 古地貌控制著儲層砂體的空間展布

紅河油田延9-延10前侏羅紀古地貌的溝谷填平補齊的沉積過程，以河流相沉積為主的河谷內，主要以河床滯留沉積砂體為主。侏羅系底部河流相沉積具有主砂體厚度大、分布穩定等特征，物性條件好，條件明顯優于其他相帶的沉積，成為侏羅系油氣運移的優勢通道，在地層超覆圈閉或巖性尖滅圈閉或斷層遮擋圈閉中聚集成藏。受其控制，侏羅系油氣主要分布在古河道的兩側。侏羅系底部的河床相復合砂體不僅控制了侏羅系油氣藏的分布，而且也控制了石油的成藏規模[8]。

3.2 古地貌控制著小幅背斜和穹窿構造

紅河油田已發現的侏羅系延安組油藏多屬于由差異壓實作用形成的鼻隆狀構造油氣藏，而這種構造又完全受控于前侏羅紀古地貌。下覆延長組地層受到侵蝕形成了河間丘、殘梁、殘丘等古地貌為剛性基底，其上覆沉積的延安組“軟地層”極易形成差異壓實，進而形成了小幅度背斜和穹窿構造，形成了以構造為主控因素的差異壓實小幅度背斜油藏[9]。

延安三角洲平原河道砂體與這些低幅度構造高點相匹配的時候，就成為油氣運聚的有利指向區[10]。目前已發現的延安組油藏均分布在這些局部構造高點部位，如紅河60、ZJ1、3等工業油流井都位于山脊等古地貌中。

3.3 古地貌利于溝通油源形成優勢運移通道

受印支運動的影響，演武地區隨著盆地的進一步抬升，延長組頂部遭受不同程度的剝蝕，形成明顯的侵蝕地形，延安組地層與延長組地層直接接觸，個別侵蝕嚴重的地區可直接與延長組長7油源地層接觸。同時由于印支運動的影響，在本期形成了大量裂縫，裂縫與孔隙形成網絡系統，既是油氣進行二維側向運移的輸導層，又可作為油氣進行二維斜向運移的輸導層，這種輸導層作為油氣運移通道的質量好壞，主要取決于不整合面處風化殼的孔滲性。其孔滲性越好，越有利于油氣運移；反之則不利于油氣運移[11]。

4 結論

(1)利用測井和地震波組特征分析技術，恢復了鄂爾多斯盆地紅河油田前侏羅紀古地貌，將其劃分為河谷、山脊、山谷、高地、河間丘、泛濫平原6種古地貌單元。結合研究區下侏羅統油藏的分布規律，認為山脊為該地區的聚油古地貌單元。

(2)前侏羅紀古地貌在下侏羅統沉積期控制著儲層砂體的類型和空間展布形態和規模。在后期構造改造中，古地貌在小范圍區域內造就了小幅度鼻隆和穹窿構造，成為油氣富集的有利場所。下切古河谷與印支運動性的裂縫-孔隙形成網絡系統，利于油氣垂向-側向遷移，形成優勢運移通道。因此古地貌對下侏羅統油藏的形成和分布具有多重的控制作用。

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編輯：吳官生