鄂爾多斯盆地東部三疊系油藏局部高壓成因探索

陳世海，楊傳奇，吳江平，黃元建，郭本曉

（陜西延安石油天然氣有限公司，陜西西安710018）

安塞—甘泉—宜川地區(qū)位于位于鄂爾多斯盆地東部（圖1），三疊系延長組為主要的含油層系。鉆井過程中發(fā)生井噴，給油田開發(fā)、安全生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)帶來一定挑戰(zhàn)。而研究表明鄂爾多斯盆地中生界三疊系油藏為典型的低孔、低滲、低壓油藏，地層壓力異常廣泛發(fā)育[1-2]。前人大多認(rèn)為是鉆井過程中鉆遇裂縫地層，或者超前注水引起局部高壓，引發(fā)井噴。實際在油田開發(fā)過程中，地層壓力系數(shù)主要分布在0.50～0.85，在整體異常低壓的背景上，不能很好地解釋井噴的成因。

白堊紀(jì)末發(fā)生強度最大的一期剝蝕事件，研究區(qū)剝蝕量在1400～1800m[3-5]，三疊系延長組湖控三角洲孤立朵狀或鳥足狀砂體保存了原來的超高壓[6-8]，解釋了研究區(qū)埋深較淺的延長組油藏鉆井過程中發(fā)生險情，進(jìn)而在該區(qū)油田勘探開發(fā)過程中做好井控措施，保障人身、財產(chǎn)、環(huán)境安全。

1 井噴案例

1996年，延長油礦下寺灣鉆采公司位于甘泉縣橋鎮(zhèn)孟家洼Q4-3井鉆至長1層580m處發(fā)生井噴，井噴40余天，初期日產(chǎn)液量約500m3，含水率90%以上，40日共交油量3000t。2016年10月，長慶油田位于安塞縣招安鎮(zhèn)D212鉆至長7層1206m發(fā)生井噴。

2 沉積背景及生烴成藏

2.1 沉積背景

晚三疊世延長期沉積演化過程中，盆地內(nèi)主要存在東北、西南兩大物源區(qū)，受盆地底部形態(tài)西南陡、東北緩的影響，東北部主要發(fā)育河流—沖積平原—曲流河三角洲相沉積；西南部主要發(fā)育沖積扇—辮狀河三角洲相沉積。在盆地發(fā)展、演化過程中，這兩大沉積體系此強彼弱、互有消長，共同構(gòu)成了三疊系縱向上相互疊置，橫向上復(fù)合連片的數(shù)套砂巖儲集體。安塞—甘泉—宜川晚三疊世延長期主要受東北沉積體系控制，經(jīng)歷了湖盆的形成、發(fā)展、全盛到萎縮、消亡的整個階段，形成了數(shù)套生、儲、蓋組合，構(gòu)成了油氣成藏的基本地質(zhì)條件。

2.2 生烴成藏

上三疊統(tǒng)生油巖在早白堊世時進(jìn)入成油門限，早白堊世末—第三紀(jì)進(jìn)入成熟—高成熟階段并大量排烴，隨即沿著早已形成的西傾斜坡持續(xù)向東運移，為油藏群形成準(zhǔn)備了富足的物質(zhì)基礎(chǔ)。水壓頭始終在盆地的西部，盆地東部則為大面積的泄壓區(qū)，是油氣運移的指向；處在這個過渡帶上，伸入生油坳陷中心的大型三角洲、河流相砂體，極有利于油氣的運移聚集，成為油氣的歸宿。當(dāng)砂巖東部相變?yōu)槟鄮r時，形成上傾方向巖性遮擋，即可聚集為豐度較高的油氣田。

3 地層剝蝕特征

（1）三疊紀(jì)末，延長組頂部遭受剝蝕的強度不大，西南部為最強剝蝕區(qū)。慶陽環(huán)縣等西南地區(qū)最大剝蝕量為400m，靖邊以東地區(qū)剝蝕量較小，在100m以下。由于早侏羅世古河道的下切，使得延長組在吳起—慶陽地區(qū)被切割，剝蝕量增大，殘余地層相對減?。▓D2-a）。

（2）中侏羅世剝蝕事件使地層遭受剝蝕的強度不大，延安組遭受剝蝕。最大剝蝕區(qū)在鎮(zhèn)原—慶陽—甘泉以南地區(qū)，最大剝蝕量為250m；鹽池以西北地區(qū)剝蝕量最小，普遍低于100m。

（3）侏羅世末的剝蝕事件以芬芳河組和安定組遭受剝蝕為特征。富縣—橫山以東地區(qū)剝蝕量小于150m，為弱剝蝕區(qū)；慶陽、子長地區(qū)剝蝕量為150～250m（圖2-b）。

（4）早白堊世鄂爾多斯盆地沉積邊界總體較侏羅世明顯縮小，西部鄂托克旗—鄂托克前旗—環(huán)縣—鎮(zhèn)原一帶的白堊系地層最厚，沉積厚度達(dá)到1400～1800m，為當(dāng)時的沉積、沉降中心，向東逐漸減薄，到神木—綏德一帶仍有750～800m左右的沉積，當(dāng)時盆地的原始沉積東部邊界遠(yuǎn)在黃河以東。上覆地層剝蝕量由西向東逐漸增大，至榆林、甘泉以東地區(qū)達(dá)1400m以上，低剝蝕量中心在鄂托克旗以北和鹽池—鎮(zhèn)原一帶，最小低于400m（圖2-c、圖2-d）。鄂爾多斯盆地晚白堊世以來差異抬升、剝蝕強烈，盆地的后期改造具有東強西弱、邊緣強內(nèi)部弱的特點，尤其在東部和東南緣下白堊統(tǒng)已經(jīng)被剝蝕殆盡，向東依次出露侏羅系、三疊系地層。

4 地層壓力情況

4.1 低壓背景

鄂爾多斯盆地中生界地層壓力受構(gòu)造抬升剝蝕引起的孔隙反彈、地層溫度降低和溶蝕增孔作用共同造成的。鄂爾多斯盆地中生界實測地層壓力數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，壓力系數(shù)小于0.75的占51.9%，0.75～0.90的占40.6%，大于0.90的占7.5%,中生界地層壓力主要以超低壓和異常低壓為主，實際在油田開發(fā)過程中，測試的地層壓力系數(shù)均小于1（表1），因此超前注水引起局部地層高壓相對局限。壓力系數(shù)是實測地層壓力與同深度靜水柱（比重為1.0g/cm3）壓力之比值，因此，在其他條件相同的情況下，上覆地層剝蝕量越大，埋深越小，地層壓力系數(shù)越小。鄂爾多斯盆地早白堊世以后在盆地東部剝蝕量可達(dá)1400～1800m，這是現(xiàn)今壓力系數(shù)較低的重要原因之一。

表1 鄂爾多斯盆地各油田壓力系數(shù)表

4.2 局部高壓成因

鄂爾多斯盆地東部安塞—甘泉—宜川地區(qū)，三疊系延長組湖控三角洲朵狀或鳥足狀砂體，在原始狀態(tài)2000～3000m埋深下，當(dāng)砂巖側(cè)向及上覆蓋層變?yōu)槟鄮r相時，形成側(cè)向及上傾方向的巖性遮擋，孤立的封閉砂體在現(xiàn)今500～1500m埋深下保存了原來的超高壓。

5 結(jié)論

（1）中生界地層壓力主要以超低壓和異常低壓為主，實際在油田開發(fā)過程中，測試的地層壓力系數(shù)均小于1，超前注水引起局部地層高壓相對局限。

（2）晚白堊世的燕山運動，巖漿活動明顯，盆地擠壓而整體抬升，白堊紀(jì)末為中生代以來強度最大的一期剝蝕事件，特別是盆地東部研究區(qū)范圍內(nèi)剝蝕量在1400～1800m。

圖2 鄂爾多斯盆地各時期剝蝕厚度等值線及地層參與厚度圖

（3）三疊系延長組湖控三角洲朵狀或鳥足狀砂體，在原始狀態(tài)2000～3000m埋深下，當(dāng)砂巖側(cè)向及上覆蓋層變?yōu)槟鄮r相時，孤立的砂體保存了原來的超高壓。進(jìn)而更好地解釋了鄂爾多斯盆地東部安塞—甘泉—宜川地區(qū)埋深較淺的三疊系延長組油藏鉆井過程中發(fā)生井噴。

（4）因此在安塞—甘泉—宜川地區(qū)油田勘探開發(fā)過程中應(yīng)做好井控措施，保障人身、財產(chǎn)、環(huán)境安全。