石油天然气学报（江汉石油学院学报） ２０１１年１月第３３卷第１期 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｉｌ ａｎｄ Ｇａｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｊ．ＪＰＩ） Ｊａｎ．２０１ １ Ｖｏ！．３３ Ｎｏ．１ 鄂尔多斯盆地胡尖山地区长４＋５～长６油层组 裂缝发育特征及对原油运聚的控制作用 范泓澈，黄志龙，高 岗（ 星 奎 ）重 萎 ，。 。） 沈 霞，吴海瑞 （中石油吉林油田分公司勘探开发研究院，吉林松原１ ３８０００） ［摘要］鄂尔多斯盆地胡尖山地区长４４－５和长６油层组原油分布极为复杂，地球化学特征显示研究区主要 存在３种不同类型的原油，以Ａ类原油分布范围最广，油源对比证明该类原油主要来自下７油层组 烃源岩。因此，在研究区典型的低幅度构造背景下，寻找沟通源岩与上覆储层的输导通道，是探寻该区 油气富集规律的关键。大量的岩心、成像测井资料显示：尽管研究区的断裂较少，但高角度的半开启一开 启性裂缝发育，裂缝面含油特征明显，沿裂缝面，原油具有明显的运移过程。同时，发现研究区裂缝的 分布范围、走向与基底断裂诱导作用具有密切的关系。裂缝对原油运聚的控制作用主要表现为：裂缝的 发育不仅可以改善储层的渗流能力，同时，也可以与其他输导体系相匹配成为原油垂向运移的重要通道。 裂缝的分布范围与原油含油范围对应关系良好，在裂缝分布区附近的储层有利于原油的富集成藏。 ［关键词］胡尖山地区；裂缝系统；油气运聚；分布规律；垂向输导 ［中图分类号］ＴＥｌ２２．１ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１０００—９７５２（２０１１）Ｏｌ一０Ｏ１１一Ｏ６ １区域地质概况 鄂尔多斯盆地位于华北地台的西部，面积约３７×１０ ｋｍ ，是我国陆上构造最稳定的盆地之一 ， 目前，对该盆地已进行了大量的研究工作，在沉积、砂体和储层特征研究方面，取得了许多重要的研究 成果口 ｊ。然而，在对原油成藏规律研究的过程中发现，位于盆地西部的胡尖山地区油藏的分布极为复 杂，具有“纵向上叠置，横向上分块”的特点。发育一北西一南东向基底断裂，切割多条北东一南西向断 裂，而在长７～长４＋５油层组中没有明显的断层存在，主要发育规模不等的裂缝。上三叠统延长组主 要发育湖盆河流一三角洲沉积体系 ］。晚三叠世以来，发生湖盆多期的扩张和萎缩，在纵向上发育长８ ～长７、长６～长４＋５、长３～长１共３大套砂泥储盖组合 ’引。主要产层为延长组的长６和长４＋５油 层组，可进一步划分为５个砂层组（自上而下依次为长４＋５ 、长４＋５ 、长６ 、长６ 、长６。砂层组）， 主要烃源岩层为长７油层组。在这样一个地形坡度一般小于５。，且断裂不甚发育的低幅度构造背景 下 ］，关于原油是如何由深层向浅层运聚的，裂缝是如何控制原油的分布等诸多问题尚未形成清晰的 认识 ２储层特征与油源分析 胡尖山油田目的层段储集层岩性主要为长石细砂岩和部分岩屑长石细砂岩，压实、胶结作用强烈， 物性较差，主要为低孔低渗一特低孔低渗的致密性储层。储集层储集空间类型包括原生孔隙和次生溶蚀 孑Ｌ隙与微裂缝，但主要以粒问孑Ｌ、粒间溶孑Ｌ和长石溶孔为主。长石溶孔含量与深度关系较为明显，埋藏 深度相对较浅的样品长石溶孔含量较低，埋藏深度较大的样品长石溶孔含量较高。 ［收稿日期］２０１０—０５—２３ ［基金项目］国家“９７３”规划项目（２００７ＣＢ２０９５０３）。 ［作者简介］范泓澈（Ｉ ９８３一），男，２００５年大学毕业，博士生，现主要从事油气藏形成与分布规律方面的研究工作。 石油天然气学报（江汉石油学院学报） ２０１１年１月 通过对研究区３９个原油样品的甾烷、萜烷生物标 志物特征分析表明：研究区主要富集Ａ、Ｂ、Ｃ共３类 原油。其中，Ａ类原油典型特征为Ｔｓ＞Ｔｍ，Ｔｓ／Ｔｍ 显示高值特征；１８ａ一３０一降新藿烷（Ｃ 。Ｔｓ）含量相对高 于１７ ２ｌ８—３０一降藿烷；Ｂ类原油特征与Ａ类原油相反； Ｃ类原油总体特征介于两者之间（图２）。对烃源岩的研 究表明：长７油层组半深湖一深湖亚相暗色泥岩为该区 的主要烃源岩层系。此外，长４＋５和长６油层组也钻 遇了厚度不等的灰色、灰黑色和黑色泥岩，测试有机质 成熟度接近于生油高峰，但生烃能力明显低于下７ 油层组烃源岩。油源对比显示Ａ类原油在各油层组均有 分布，并且与长７油层组烃源岩表现出较好的亲缘关系 （图２）；Ｂ类和Ｃ类原油样品则相对较少，主要分布在 长６ 砂层组和长４十５油层组中，除长７油层组烃源岩 贡献外，具有部分自生自储特征（图２）。在研究区低幅 度的构造背景下，理论上，油藏主要适宜分布在靠近油 类 源的地方，但在距离源岩较远的长４＋５油层组中，仍 原 安＂含 油 油 井细 然发现较多与长７油层组源岩有关的原油，在临近的其 加砂 他地区也同样发现了类似的深层油源向浅层垂向供油的 图１研究区构造位置图 矾岩 特征。由此可见，寻找沟通源岩与上覆储层的输导通 长 道，是探寻该区油气富集规律的关键。 ．｝＝ 储盖 组合 地层 原油类型分布图 不同类型原油与长７段烃源岩 藿烷 色谱一质谱对比图 藿 ５个 烷 自 ２个 生 ４个 自 储 １个 ３个 下 ５个 生 上 ４个 储 长６ 个 ３个 ３个 下 长６ 生 上 ３个 储 长６， ｍ／ｚ １９１ 自 ４个 篁 ２生 长７ １个 自 储 图例囫Ａ类国Ｂ类图ｃ类团样品数 ．Ｉ ｌ‘２ｏ．Ｏ・－ｓ ，直 Ｊ－“ ． ．一ｌ 峨‘ ｌ Ｉ．一．．． 图２胡尖山油田长４＋５～长７油层组地层原油类型及分布特征 第３３卷第１期范泓澈等：鄂尔多斯盆地胡尖山地区长４＋５～长６油层组裂缝发育特征及对原油运聚的控制作用．１３． ３裂缝发育特征 ３．１ 岩心与露头裂缝发育特征 研究区多口钻井岩心中存在裂缝，倾角大都在７５。以上，与井柱近于平行或低角度斜交，而倾度较小 的裂缝在研究区钻遇较少（图３（ａ）、（ｂ））。裂缝发育规模不等，延伸长度一般介于在１０￣４０ｃｍ之间，局 部地区裂缝规模较大，贯穿多个岩性地层，最大可达ｌＯＯｃｍ以上，而规模较小的裂缝仅分布在厚度较小的 油层组内（图３（ｃ）、（ｄ））。裂缝可以是逐渐消失于某一油层组内，这种油层组往往厚度较大，均质性相 对较好，含有一定量泥质成分；有的裂缝可直接断至某油层组消失，未见逐渐消失迹象，与岩性明显变化 产生的层理面有关（图３（ｅ）、（ｆ））。裂缝宽度主要分布在０．５～５ｒａｍ之间，多数未见明显充填，部分地 区可见方解石胶结，但主要以薄膜的形式分布，裂缝被胶结程度并不是很致密，多处于半开启状态，同样 可以作为油气运移、输导的通道。如元９８井２２００．８９ｍ深度左右岩心裂缝胶结方解石表面发现有油迹存 在，裂缝所在砂岩为油斑细砂岩，所在砂层试油日产油１０．５４ｍ。，日产水３．３ｍ。（图３（ｇ））。推测原油应 该在方解石部分胶结之后开始注入裂缝附近储集层形成油藏。此外，岩心观察也发现大量的滑脱缝，主要 出现于泥岩中，一般不平直，多弯曲，滑脱面倾角变化快，延伸高度很短；滑脱缝面有矿物与炭质的定向 排列，一般很光滑，反射作用强，具有镜面特征。滑脱缝的出现与挤压作用、上覆地层重力非均衡负荷作 用以及泥岩的相对塑性等因素有关。如研究区元１３６井滑脱缝主要出现于长６。砂层组泥岩中（图３（ｈ））。 野外露头观察显示裂缝的分布受岩性与岩层控制，同一裂缝一般主要分布在同一岩层内，垂直并终止于层 面或岩性过渡面附近，同一岩层内裂缝的分布具有较好的等距性（图３（ｉ））。 糌 蠢４蓄０～倾角，（。） （ａ）裂缝倾角频率分布图 （ｂ）元９８井２２１６ ０～２２２２ｍ深度 附近岩心裂缝发育特征 （ｄ）耿２５２井２４３８ｍ深度附 （ｅ）元ｌ ５４井２２０５～２２０５．９ｍ ｏ １ｏ ２０ ３０ ４０ ５０ ６Ｏ ７０ ８０ ９０＞１００ 长度／ｃｍ （ｃ）裂缝长度频率分布图 （ｆ）元１４２井２ｌ５６．０８ｍ深度 近岩心裂缝发育特征 井段岩心裂缝发育特征 附近岩心裂缝发育特征 （ｇ）元９８井２２００ ８９ｍ深度附 近岩心裂缝发育特征 （ｈ）元１３６井２２７９～２２８４ ３ｍ 井段泥岩滑脱缝 图３胡尖山油田岩心、露头裂缝发育特征 （ｉ）延长组野外露头裂缝 分布特征 石油天然气学报（江汉石油学院学报） ２Ｏｌ１年１月 ３．２钻井成像测井裂缝发育特征 地层微电阻率扫描成像测井（ＦＭＩ）能提供详细而丰富的储层及地质信息，可直接用于裂缝的识别 及其有效性评价 。从不同钻井的成像测井分析结果来看，研究区地层的裂缝分布具有如下特点：裂缝 主要为高角度裂缝，在同一井区裂缝在不同层位的分布并不均匀，有的地层多，有的地层较少，有的根 本就没有；走向主要为北西一南东向，也有部分为北东一南西向，仅少部分为近南北向。如元２１７井长４ ＋５油层组１８９１～１９９３ｍ处成像测井特征显示裂缝延伸方向大部分为北北东一南南西向，个别裂缝延伸 方向为北东一南西向；长６油层组２０４５～２１０２ｍ深度段裂缝延伸方向大部分为北西一南东向，个别裂缝 延伸方向为北东一南西向；长７油层组在２０６６～２０８４ｍ深度段裂缝较发育，延伸方向多为北西一南东向， 个别裂缝延伸方向为北东一南西向。 ３．３ 裂缝平面发育特征及成因 研究区岩心直接观察到的高角度裂 缝、泥岩滑脱缝、成像测井分析的裂缝 及物性分析样品中显示的裂缝或微裂缝 都可以作为研究区裂缝发育的直接证据。 对研究区不同层油层组内已发现裂缝的 分布范围分析表明，裂缝走向主要为北 东和北西向，与基底断裂的走向大体一 致或者接近，反映了裂缝与基底断裂的 内在联系（图４）。考虑到裂缝的产生往 往并不是孤立的，将不同油层组已发现 裂缝的井区相叠合，并与基底断裂进行 对比发现，研究区裂缝分布较为广泛， 大部缝分布区域与基底断裂存在很 好的相关关系，仅部缝的分布与基 底断裂关系不大。但 到基底断裂活 动对上覆地层的影响．决不会仅仅局限 于断裂顶部之上的垂Ａ位 ，在基底断 裂诱导作用下，偏离断裂顶部的位置也 可以产生裂缝［ｇ ，表现为断裂顶部裂 缝发育密度大，随横向距离增大，裂缝 密度降低，裂缝的发育受岩性控制，砂 岩较泥岩硬度高，更容易产生裂缝。由 此可见，研究区多数裂缝形成应该与基 囵嘉蔷圈 豁 善囊圈并位囝地名 图４胡尖山油田长４＋５～长６油层组含油范围一裂缝 分布区～基底断裂叠合关系 底断裂诱导作用有关。裂缝与基底断裂 的分布关系可以用模式图５形象说明。 ４裂缝分布对石油运聚的控制作用 裂缝是油气垂向运移的重要通道，与裂缝沟通的储集层是石油运移和聚集的重要场所［Ｉ２，１３］。一方 面裂缝的存在大大增加了岩层的渗透能力，有利于原油在地层中的调整。另一方面裂缝及与裂缝有关的 输导系统，是深层烃源岩向浅层运移的重要通道，进而控制原油的空间分布。 ４．１ 多种与裂缝有关的输导体系是原油垂向运移的重要通道 由于裂缝纵向上的延伸性有限，必然要与其他通道一起组成多种特殊的输导网络系统，完成对原油 垂向运聚过程，从而使得地层垂向输导能力和流体行为变得更加复杂＿］ 。结合裂缝空间发育的位置， 第３３卷第１期范泓澈等：鄂尔多斯盆地胡尖山地区长４＋５～长６油层组裂缝发育特征及对原油运聚的控制作用．１５． 研究区与裂缝相配置的其他通 道类型主要为渗透性砂体、滑 脱缝及层理（层理缝）。 基底断裂与诱导裂缝关系模式图 与裂缝有关的几种 输导组合类型 ， 渗透性储层砂体是油气横 盖层 霉 冤豸 体 向运移的主要通道Ｉｌ５＿。由于裂 ：● ●■＿－ 目 ・：・储集层１ １：：：：：！—————————————：一 缝的形成并不是孤立的，一般 五＝三士。一＿ 的 ＝马 在一条裂缝消失的部位可能出 层 寸＿－＿ 『．‘．’．。．‘储簟层２‘：：＿ ： ：ｌ二Ｉ ｆ： ￡ 孕： 裂缝规模小．阶梯式调囊 现另一条裂缝。如元９８井在 ２２１６～２２２２ｍ深度段油层组连 ■ ■ ：：： ：： ： 二二 二 ：：： 续出现了３条平行延伸的高角 Ｉ Ｉ 烃源岩 泥岩发育滑脱缝， 垂向、侧向调整 度裂缝（图３（ｂ））。当在连续 ‘ ＋ ＋ｌ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 十 ＋ —＿＿＋＿ ＋ ＋ １ 的几个砂层中普遍发育裂缝时， ＋＋＋＋ ＋＋＋＋＋－Ｉ－专底＋－Ｉ－．ｔ＂４－．Ｉ－＋＋＋＋＋＋＋ 便可以形成复杂的裂缝与砂体 Ｅ三三三］基地断裂Ｉ－－－－－１裂缝 器 阶梯式组合，在垂向上达到逐 级调整油气的目的，使得油气 图５ 胡尖山油田裂缝发育及与裂缝有关的输导组合类型模式 不断向更高部位的砂体运移 （图５）。 滑脱缝可以把不同油层组的泥岩相连通，同样具有横向调整油气分布的作用。如元１３６井长６。砂 层组２２７９．４～２２８４．３ｍ段泥岩滑脱面具有明显含油特征，是滑脱缝作为油气运移通道的直接证据 （图３（ｈ））。但由于滑脱缝主要出现于厚度较大的泥岩层，因此，滑脱缝对油气初次运移的作用意义更 大。此外，在裂缝发育的油层组，厚层的泥质砂岩中发育有各种层理及层理缝也可以与裂缝组成裂缝一 层理缝系统，达到侧向调整油气的作用。如耿２５２井２４３８ｍ深度处交错、波状层理缝中，具有明显含 油特征（图３（ｄ））， 由于研究区地层倾角总体很低，油气进行横向运移和调整的距离通常并不大，原油的垂向输导能力 大于横向运移能力。裂缝与其他通道相配置是油气进行垂向运移和横向调整，并最终在空间上广泛分布 的重要途径。 ４．２储集层物性分析样品裂缝分布与石油运聚关系 除了岩心、野外露头和储集岩层中能够直观看到裂 缝、滑脱缝外。研究区同时存在一些小规模裂缝。储层 物性分析数据表明，大部分无裂缝储集层孔隙度与渗透 率具有较好的正相关关系（图６）。而有裂缝储集层渗透 率与孔隙度之间相关性较差，或者根本没有相关性。由 此可见，裂缝在一定程度上可以增加储集层对流体的渗 流能力，而对储集能力影响相对较小，多数储集层物性 主要偏向渗透率高值一侧。又由于裂缝在不同样品中的 规模不同， 当裂缝规模较小时，对流体渗流能力作用往 往不大，其物性接近于无裂缝储集层；当裂缝规模相对 较大时，储集层中流体的渗流能力就会增强，渗透率偏 渗透率／１ ０。。ｕｍ 高。因此，裂缝的存在不仅影响储集层的宏观渗透性， 图６胡尖山油田长４＋５～长６油层组储集层 也影响了微观渗透率，总体上有利于油气的运聚能力的 孔隙度一渗透率关系 提高。 ４．３裂缝的分布对含油范围的控制作用 鄂尔多斯盆地胡尖山地区不同油层组原油分布面积不同，但从含油范围与裂缝的分布关系来看，不 同油层组的含油范围与裂缝之间均有较好的对应关系（图４）。如目的层长４＋５ 砂层组含油面积较少， ・ １６ ・ 石油天然气学报（江汉石油学院学报） ２０１１年１月 但主要都在裂缝分布区或及其临近地层的构造上倾部位，仅元１７８井区纯油层含油范围稍偏离裂缝分布 区，但受其附近基底断裂诱导，推测应该有裂缝分布于附近。将不同油层组裂缝分布范围和含油区域相 叠合，也显示了与单层类似的特征（图４）。各油层分布范围在研究区中部叠合连片，与裂缝分布区域 大体相同。在研究区西北部和西南部裂缝分布区，含油范围与裂缝之问也表现较好的对应关系。由此可 见，由基底断裂诱导产生的裂缝在一定程度上控制油藏的分布，油藏适宜分布在与裂缝发育有关 的地区。 ５结 论 １）胡尖山地区长４＋５～长６油层组储层具有低孔低渗一特低孔低渗的致密储层特征，地球化学特 征显示具有３种不同成因类型的原油，以Ａ类原油空间分布范围最广，油源对比结果证明浅部地层当 中的Ａ类原油与深层长７油层组烃源岩生油作用有关。 ２）基底断裂诱导作用是研究区广泛发育规模不等的高角度裂缝的重要原因，这些裂缝多处于半开 启和开启状态，有助于提高储集层对流体的渗流能力。在研究区的平缓构造背景下，裂缝可以与渗透性 砂体、滑脱缝及层理（层理缝）相匹配形成不同的输导组合类型，是油气在空间上广泛分布的重要途 径。 ３）诱导性裂缝的分布与油藏的分布具有良好的对应关系，在裂缝发育的地区及其临近构造的上倾 部位都可以成为原油富集的有利地区。 ［参考文献］ ［１］叶发旺，刘德长．鄂尔多斯盆地北部断裂构造的后遥感应用技术研究［Ｊ］．铀矿地质，２００６，２２（３）：１８２～１８９． ［２］李君文，田景春，陈洪德，等．鄂尔多斯胡尖山～耿湾地区延长组长６油层组沉积微相特征［Ｊ］．地质，２００６，２４（４） ４３７～４４０． Ｅ３］杨俊．鄂尔多斯盆地构造演化与油气分布规律［Ｍ］．北京：石油工业出版社，２００２． Ｅ４３王峰．鄂尔多斯盆地姬螈一胡尖山地区长６油层组的物源和优质储层分布［Ｊ］．天然气地球科学，２００６， ［５］，袁剑英．鄂尔多！圻ｉ 地延长期湖盆演化及成因分析口］．岩性油气藏，２００７，１９（１）：５２－－５６ ［６］倪新锋，陈洪德，日Ｊ ２８（４）：ｌ ７６～１ ７９． ． 毫．胡尖山一姬塬地区长６油层组层序叠加样式与砂体成因类型关系［Ｊ］ 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