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论文以鄂尔多斯盆地中生界大型三角洲油藏为研究对象,详细分析盆地演化的深部地球动力学背景、温度场、压力场、应力场特征;盆地构造、沉积特征、演化及时空展布:生、储、盖、运、圈、保等成藏条件特征及生、运聚成藏作用的时空演化等成藏动力学系统要素,划分了成藏动力学系统,分析各成藏动力学系统的成藏条件,建立起基于成藏动力系统观点的低角度大型三角洲油气藏的成藏模式,整体、系统、动态、定量地研究各种成藏动力学系统的形成、演化和油气的形成和分布规律,为研究区石油勘探提供地质基础及理论依据,为进一步寻找目标指出方向。
论文取得突出性成果及创新性认识有如下几点:
1.首次把盆地中生界地层全区域作为一个整体,运用成藏动力学系统理论,采用系统、动态、定量、宏观与微观相结合的研究方法开展工作,以油气成藏动力系统为核心,把油气的生、储、运、聚、散动力学连结成为统一的整体,探讨油气生成、运移、聚集和分布规律。
2.将鄂尔多斯中生界大型低角度三角洲油藏划分为它源超压封闭、自源超压封闭、混源常压一超压封闭、它源常压一负压半封闭、它源常压一负压半封闭一开放等五个成藏动力系统,对应用成藏动力学观点寻找中生界油气目标具有理论和实践意义。
3.通过详细研究流体压力纵向、平面上的展布以及演化特征,指出储层流体低势区为油气最有利聚集区。认为中生界地层(特别是长7油组)在最大埋深时存在有较现今较大的剩余压力,与油气主要运移期一白垩纪有较好的对应关系,对油气运移产生动力作用,且可以使长7烃源岩的油气向下运移在之下储层中聚集成藏。
4.以成藏动力系统观点,综合考虑油源条件、运聚的方式、成藏的子系统及圈闭样式等因素,结合勘探发现的典型油藏模式,建立了东北、西南两大沉积体系的成藏模式。结合流体压力体系的研究,指出东北沉积体系长8油组有勘探前景,这对鄂尔多斯中生界油气勘探具有重要意义。
本文取得的主要成果及认识如下:
1.详细分析了鄂尔多斯盆地中生界东北、西南两大沉积体系的特征及时空演化。认为盆地西缘主要发育扇三角洲、辫状河三角洲、浊积扇沉积体系;盆地北部、东部、东南部主要发育曲流河三角洲沉积。
2.利用实测、测井资料详细分析了现今地层的流体压力特征,结合早白垩世以后的盆地剥蚀未特点及古地温场的变化特征,利用平衡深度法计算分析了中生界地层剩余压力的分布。研究认为中生界地层在地层最大埋深期有较大的剩余流体压力,恰好对应于油气的主要运聚成藏期,古剩余压力对油气运聚有重要影响作用。陇东地区和靖安地区始终处于过剩压力低值区,成为油气运聚成藏的最有利地区。长7油组继承性的较大剩余流体压力可使油气向上部储层及下覆地层中运移聚集成藏。
3.综合前人研究成果,分析了盆地演化的地球动力学背景,详细研究了盆地温度场、压力场的特征及演化,分析了温压场对油气成藏的控制作用。综合盆地构造、沉积特征、温压场演化及时空展布,将鄂尔多斯中生界大型低角度三角洲油藏划分为:它源超压封闭(系统Ⅰ)、自源超压封闭(系统Ⅱ)、混源常压—超压封闭(系统Ⅲ)、它源常压—负压半封闭(系统Ⅳ)、它源常压—负压半封闭—开放(系统Ⅴ)等五个成藏动力系统。并分析了东北、西南西大沉积体系的成藏事件。
4.详细论述盆地的生、储、盖、运、圈、保等成藏条件特征及生、运聚成藏作用的时空演化。
中生界有好的油源条件,长7油组为本区主力烃源岩。
砂体展布受沉积体系控制。西南沉积体系的砂体形态为条带状,呈东西向、北东向、南北向展布,砂岩的成分成熟度和结构成熟度较低;东北沉积体系砂体连片性好,以席状、朵状为主,呈北东向展布,纵向上从长8-长2总体呈现向南进积的趋势。
储层特征:东北部三角洲和两南部三角洲的储层特征进行深入研究,砂岩储层孔隙类型以粒间孔、长石溶孔、岩屑溶孔、浊沸石溶孔(西南辫状河三角洲没有浊沸石溶孔)、品间孔等是主要的储集空间。通过储层物性影响冈素分析认为沉积环境是影响储层储集性能的地质基础;砂岩矿物成分与砂岩粒径是影响储层储集性能的重要条件:填隙物成分及其含量、成岩作用强弱是影响储层储集性能的主要因素;微裂缝对储层渗透性能的改善起到重要作用。
中生界有利储盖组合有生自储式、下生上储式、上生下储式几种形式。长7-长8的上生下储,长7的自生自储、长6-长4+5,长3-长1及以上延安组的下生上储几种储盖组合。上部长4+5-侏罗系油藏受构造、岩性双重因素控制,中、下部组合长6-长8岩性油藏不受构造控制,具有大面积含油趋势。
晚侏罗世开始石油少量进入早期的运聚成藏期,但受排出石油量的控制,尚不能形成工业性油气藏,早白垩世进入生排油高峰期,同时达到地史期最大生烃范围,进入大规模运聚成藏。
水动力、浮力、流体压力为油气运移动力。不同成藏动力系统油气运移动力机制不同。系统I以流体压力及水动力为主;系统Ⅱ以水动力、流体压力及浮力为主;浮力及水动力是系统Ⅲ-系统Ⅴ油气运移的动力,且浮力是主要动力。长7油组剩余压力对系统Ⅰ油气成藏有着重要意义。
砂体、断裂和裂缝、不整合面及他们的复合构成中生界油气运移的联络-输导体系。
中生界延长组油气汇聚模式以垂向为主,或侧向及复合汇聚成藏。侏罗系油藏以侧向汇聚为主。侧生式组合在油气运移方向上沿渗透层、裂缝等通道运移,油气藏的形成往往是侧向运移和垂向运移相互配合的结果。
5.延长组已有油藏可分为岩性油藏、构造-岩性油藏、地层-岩性油藏、差异溶蚀油藏四大类,侏罗系河流相砂体侧向变化大,接近三叠系顶部风化壳,发育有披盖鼻隆油藏,岩性鼻褶油藏,砂岩透镜体油藏,披盖穹窿等与古地貌有关的岩性—构造油藏。
6.以成藏动力系统观点,综合考虑油源条件、运聚的方式、成藏的子系统及圈闭样式等因素,从整体上区别油气从源岩到圈闭形成油气藏的不同样式,建立了相应的成藏模式。对鄂尔多斯中生界大型三角洲油气藏沿着成藏动力系统寻找新目标的认识及建议:
①成藏动力学系统Ⅰ:该系统油气成藏主控因素是圈闭条件和油气运移动力,辫状河三角洲砂体为最有利的储集空间,剩余压力为油气运移的主要驱动力,油气以垂向向下、侧向或复合运聚方式运聚成藏。系统内主要发育岩性圈闭、岩性一背斜型复合圈闭和岩性一背斜一断层型复合圈闭。该系统有利区带为西南沉积体系。该系统的勘探应注重流体压力体系的研究,储层流体低势区最有利。东北沉积体系长8油组在紧靠烃源岩中心区带也可能有勘探前景。
②成藏动力学系统Ⅱ:其成藏主控因素是圈闭条件,油层组底部和中部发育的三角洲相透镜状分布的砂体为油气聚集提供良好储集空间,岩性圈闭是勘探重点。油源丰富,油气可在流体压力作用下向上、向下及侧向各方向进入圈闭中,流体低势区为油气聚集有利地区。
③成藏动力学系统Ⅲ:该系统成藏主控因素为有利圈闭及储层物性。该系统油源丰富,圈闭发育且紧邻油源,系统油气显示异常丰富,系统内发育岩性圈闭、岩性一背斜型复合圈闭和岩性一断块复合型圈闭,以岩性圈闭为主。流体低势区为油气聚集更为有利地区。圈闭受控沉积环境,东北沉积体系较西南更为有利地区。
④成藏动力学系统Ⅳ:系统成藏主控因素是油气输导系统及圈闭。该系统储层物性较下部系统要好,压力体系为静水压力一负压,浮力是油气运移的主要驱动力,油源需要穿过系统Ⅲ进入三角洲砂体为主要的储集空间,油气圈闭以岩性圈闭和低缓背斜圈闭为主,油气圈闭受岩性构造双重控制。垂向断裂及裂缝及叠置砂体内连通孔隙是油气运移的主要通道。西南沉积体系靠近盆地西缘断褶带,断裂及裂缝更为发育,更具勘探意义。
⑤藏动力学系统Ⅴ:该系统成藏主控因素是油气输导系统及封闭条件。其油源来自下部延长组的烃源岩,各油层段三角洲水下分流河道和河道末端砂坝砂体为主要的储集空间。该系统圈闭丰富,发育披盖鼻隆油藏、岩性鼻褶油藏、砂岩透镜体油藏、披盖穹窿等与古地貌有关的岩性-构造油藏。油气需要通过断层、裂缝、不整合面、储层内连通孔隙的垂向、侧向或复合运聚方式聚集成藏。该系统处于半封闭-开放状态,封闭性能也是制约本系统的主要因素,中侏罗世末期早燕山运动的影响使得该地区侏罗系和下白垩统剥蚀破坏相当严重,甚至在有些部位被剥蚀殆尽,第四纪地层直接覆盖在本系统之上,从而导致了油气的大量散失。同时,该地区断层也较为发育,有些甚至通天,导致油气遭受破坏。侏罗系油气勘探要注重不整合古地貌特征、断裂裂缝及有效盖层分布的研究。