志丹油田纸坊北油区三叠系延长组长6-长9储层致密史与油藏成藏史研究.pdf

第32 卷第3期2023年6 月文章编号：16 7 1-1947(2 0 2 3)0 3-0 32 7-0 8D0I:10.13686/ki.dzyzy.2023.03.009地质与资源GEOLOGYANDRESOURCES中图分类号：P618.13文献标志码：AVol.32No.3Jun.2023开放科学标志码（OSID）：志丹油田纸坊北油区三叠系延长组长6 一长9储层致密史与油藏成藏史研究刘玲,张创,孙明1.延长油田股份有限公司勘探开发技术研究中心，陕西延安7 16 0 0 0；2.延长油田股份有限公司志丹采油厂，陕西延安7 17 50 0摘要：通过对志丹油田纸坊北地区长6 一长9不同层段储层研究，恢复砂岩储层成岩致密化过程，建立各个层位砂岩孔隙演化规律.依据流体包裹体均一温度、荧光光谱测试分析，确定了研究区长6 一长9油层组石油充注期次和时间，查明了该区油藏的成藏史.对成岩-致密-成藏的耦合关系分析结果揭示，研究区长6 一长9油藏为“先致密、后成藏的成岩-成藏特征，为下一步成藏主控因素确定及有利区预测提供理论依据.关键词：流体包裹体；致密史；成藏史；延长组；储层；志丹油田COMPACTING AND ACCUMULATION HISTORY OF CHANG 6-CHANG 9RESERVOIRS FROM THE TRIASSIC YANCHANG FORMATIONIN ZHIDAN OILFIELDLIU Ling,ZHANG Chuang,SUN Ming?1.Exploration and Development Research Center of Yanchang Oilfield Co.,Ltd.,Yanan 716000,Shaanxi Province,China;2.Zhidan Oil Production Plant of Yanchang Oilfield Co.,Ltd.,Yanan 717500,Shaanxi Province,ChinaAbstract:The diagenetic densification process of sandstone reservoir is restored and pore evolution law of sandstone ineach horizon is established through the study of Chang 6-Chang 9 reservoirs in North Zhifang area of Zhidan Oilfield.The oil charging period and time of Chang 6-Chang 9 oil groups,as well as the accumulation history of oil reservoir inthe area,are determined on the basis of analysis on homogenization temperature of fluid inclusions and fluorescencespectrum test.The analysis of coupling relationship between diagenesis-densification-accumulation reveals that theChang 6-Chang 9 reservoirs are characterized by densification before the hydrocarbon accumulation,which provides atheoretical basis for determination of the main controlling factors of accumulation and prediction of favorable areas in thefuture.Key words:fluid inclusion;compacting history;accumulation history;Yanchang Formation;reservoir;Zhidan Oilfield0引言志丹油田纸坊北油区位于鄂尔多斯盆地中部陕西收稿日期：2 0 2 1-0 9-13修回日期：2 0 2 2-0 4-18.编辑：张哲。基金项目：中国博士后科学基金资助项目“永宁油田纸坊北-顺宁油区三叠系延长组综合地质研究”（2 0 19M653891XB）.作者简介：刘玲（198 5一）,女，硕士，高级工程师，从事油气田开发地质研究，通信地址陕西省延安市宝塔区延长油田股份有限公司崖里坪基地，E-mail/省志丹县境内，该区开发的主力层位为三叠系延长组长6、长7、长8 和长9 油藏.研究区的长6 一长9 油藏328为岩性油藏，构造特征对其成藏影响作用较弱（图1），储层物性差，表现为低渗-超低渗储层特征1.该区目前的试油试产数据表明，仅仅从宏观方面对油藏进行有利区预测开发效果较差，而且本区的试油试产资料证明该区的物性对储层的产量影响较大，故呕需对研究区的储层物性与油气成藏时限的关系进行研究与厘定,这对于该区有利油气勘探的区带与圈闭评价,具有重要意义.前人对鄂尔多斯盆地延长组的储层成岩与成藏耦合关系进行了大量研究，但是研究成果观点各不相同2-5.因此需要在对主要含油气层段致密储层成岩现象、成岩作用类型、成岩演化特征综合对比的基地质与资源础上，结合不同区块内现今油气富集聚集的状态，进一步分析成岩演化差异性.故本文以志丹油田纸坊北油区长6 一长9油藏为研究对象，主要通过成岩作用阶段对储层物性参数孔隙度的影响，定量研究储层孔隙度的演化规律与油气充注时间的耦合关系，进一步认识整个纸坊北油气成藏过程及油气藏分布规律，以期为下一步的建产方向提供依据6 .1储层致密史本研究先利用经验公式恢复储层原始孔隙度，在此基础上，定量计算压实作用对储层孔隙的影响；然后2023年永金16-6方150-5192245方8 3方8 2 2 86.82方6 8 70.4311.0110方590深143513金探1方16 8-1原探12方8 92M38方8 96902方5元1269方56方56 7方2 6 2102km2.049.730.581.702.07金0.601135A金探558永金16-6永金6 2 Z金探方8 3方150方8 50方8 0 5804方8 0 62.72213办8 4方8 10方8 1方7 8 1丹2 0 9方8 0水金6 91永金6 0 4永金6 94011852方8 6 2方8 6 7方7 9400.-546方7 8 8方7 8 910.40方7 8 5金探18开2 46方7 5853767514方159方6 915430.70永金46 2方55永金16 3金图1志丹油田纸坊北油区长9砂体顶面构造与砂厚及试油产量叠合图Fig.1 Superposition map of top structure,sand thickness and test oil yield of Chang 9 sandbody in North Zhifang area1一生产井位置（productionwell)）；2 探井位置（exploratorywell)；3构造等值线（structure contour）；4一砂岩尖灭区（sandstone pinch-out area)；5有利二类区(favorable second-class area)；6 一有利一类区（favorable first-class area）；7 一工业油流井（industrial oil flowwell)；8 一低产油流井(low-yield oil flow well);9纯水井(pure water well)；10 产量柱子(yield column)第3期根据成岩演化序列中胶结物形成的时间顺序及其含量的差异性,定量计算不同胶结物对储层孔隙的影响,同理确定溶蚀作用对储层孔隙增加的影响；最终结合成岩演化史，还原砂岩储层的孔隙致密化的过程。1.1砂岩原始孔隙度恢复为了确定研究区长6 一长9储层目前原生孔隙度的剩余量和次生孔隙度的形成量，首先要对目的层长6一长9储层的原始孔隙度进行恢复,然后在此基础上评价不同成岩作用或事件对目的层孔隙度演化的贡献值.计算原始孔隙度最常用的方法是Beard等7 利用分选系数建立的经验公式，本研究利用该公式对目的层的原始孔隙度恢复进行了计算（表1).表1纸坊北地区延长组储层分选系数及原始孔隙度恢复计算结果Table 1 Reservoir sorting coefficient and primary porosityrecovery of Yanchang Formation in North Zhifang area层位最小最大平均最小最大平均长634.51.21.7长71.5长81.5长91.51.2压实、胶结作用造成的孔隙度损失量通过对大量的常规薄片及铸体薄片8 鉴定统计分析（图2、表2），可以看出研究区从上到下压实作用对孔隙度的影响逐渐增加；胶结作用对孔隙度的影响逐渐降低.由此可见强烈的压实作用是纸坊北地区长6一长9储层致密的主要原因.1.3溶蚀作用对孔隙度的影响溶蚀作用对储层孔隙度具有积极的贡献9-1.从表3中可以看出，溶蚀作用对研究区长9储层的孔隙度贡献量最大，对长8 储层的贡献量最小.1.4孔隙度演化历程经岩心分析化验，研究区内含有较多的塑形矿物，如长石、云母及岩屑.这些物质的存在使得储层在压实过程中原生孔隙受到较大的影响.从表4中可以看出压实作用带来的减孔程度从长6 到长9 油层组依次增加；在压实作用存在的同时，绿泥石矿物也刘玲等：志丹油田纸坊北油区三叠系延长组长6 一长9储层致密史与油藏成藏史研究40203240实减孔率608010040图2 纸坊北地区胶结减孔率和压实减孔率交汇图Fig.2 Crossplot of cementation porosity reduction rate andcompaction porosity reduction rate in North Zhifang area表2 纸坊北地区不同层位压实作用和胶结作用对孔隙度的影响对比Trask分选系数/%40.91.61.81.61.71.61.71.6329股结减扎车%100202416Table 2Effects of compaction and cementation on porosityat different horizons in North Zhifang area层位35.634.036.734.836.334.435.960816胶结物/%压实减孔率/%胶结减孔率/%35.4长635.6长735.2长：长9表3纸坊北地区各层位溶蚀作用对孔隙度的影响对比Table 3Comparison of the effect of dissolution on porosityat different horizons in North Zhifang area层位长6长7长：长9同步充填孔隙，使得储层孔隙度进一步减少；随着埋深进一步增加，少量石英加大边形成，孔隙进一步减少，而且碳酸盐胶结和伊利石充填使孔隙进一步减少12-13.随后发生溶蚀作用,溶解作用对孔隙度改善作用显著.80长6长7长8长9243249.8031.6554.6331.4958.8429.5261.6426.87溶蚀增孔量/%溶蚀增孔率/%3.479.762.707.622.446.863.8010.78330表4纸坊北地区长6 一长9油层组孔隙度变化及计算、实测值Table 4 Porosity variation,calculated and measured valuesof Chang 6-Chang 9 oil reservoirs in North Zhifang area层位长7 储层长8 储层长9 储层早绿泥石充填作用-5.5成机械压实作用岩期硅质胶结作用伊利石充填作用-6.2中碳酸盐岩胶结作用-16.7成岩沥青质沉积作用-0.9期溶蚀作用裂缝影响现今计算现今实测单位：%.+为增加，-为减少，括号内为平均值.2油气成藏史2.1流体包裹体岩相学特征根据研究区长6 一长9储层内流体包裹体含烃量的不同，采用西安石油大学陕西省油气成藏地质学重点实验室ZEISS双通道荧光-透射光显微镜对石英宿主矿物内流体包裹体观察，可以分辨出盐水包裹体、含液态烃包裹体和液态烃包裹体3类包裹体.有机包裹体的荧光颜色可间接地反映有机质的演化程度，也即随着有机质从低成熟向高成熟过渡,其荧光颜色由浅黄(亮黄)色褐黄色棕色一暗蓝色一蓝灰色无荧光变化14-15.在显微荧光技术下研究区目的层烃类包裹体多发黄绿色，由此可证明纸坊北地区长6 一长9油层组有机质成熟度已达到中等水平.通过对纸坊北地区液态烃包裹体的荧光光谱分析发现，目的层位主峰波长在46 5 541nm之间，红绿商在0.17 0.6 4之间，光谱参数QF535在0.6 4 1.6 8 之间,反映研究区有机质成熟度中等；且从长6 一长9油层组入、Q和QF535没有明显的分界，同样数值上没有明显的中断,分布连续.由此反映了纸坊北地区长6 一长9时期油气充注是一个虽然漫长但是连续的过程，成藏时期为同一期（图3、4、5).地质与资源-长690长780-长8长6 储层-长9-6.0-2.6-49.8-54.6-2.4-3.5-5.5-15.2-1.4+9.8+7.6+0.4+0.0110.27.6614412(10.1)(7.4)2023年70-3.060-58.8-61.6-2.5-0.9-2.3-3.7-22.2-18.7-0.01-0.5+6.7+10.8+0.4.+0.36.78.0410212(6.8)(7.6)5040302010800400图3纸坊北地区长6 一长9 油层组烃类包裹体荧光光谱特征Fig.3 Fluorescence spectrum characteristics of hydrocarboninclusions from Chang 6-Chang 9 oil reservoirs in44长60.3长70.2长8+长9540560图4纸坊北地区烃类包裹体荧光光谱主峰波长与红绿商交汇图Fig.4Main peak wavelength vs.red-green quotient offluorescence spectrum of hydrocarbon inclusions in2.2流体包裹体均一温度及冰点温度特征流体包裹体的宿主矿物主要为石英，其次是碳酸盐岩胶结物.本次研究主要针对石英宿主矿物的流体包裹体，一类发育于石英颗粒的次生加大边，一类发育于石英颗粒愈合微裂隙内16 .流体包裹体均一法测温与冰点温度的测定主要以能反映油气充注信息的与烃类包裹体相伴生的盐水包裹体为测温对象.通过观察发现，流体包裹体的均一温度主要分布在8 5 12 0，均一温度峰值分布在95 115(图6),而冰点温度主要分布在-4-2 之间.500North Zhifang area0.60.50.40.10440North Zhifang area600波长/mm+460480主峰波长/nm700+50052C第3期1.611.41.21.00.80.60.40.20440图5纸坊北地区烃类包裹体荧光光谱主峰波长与光谱参数QF535交汇图Fig.5Main peak wavelength vs.spectral parameters QF535 offluorescence spectrum of hydrocarbon inclusions in1001055110115均一温度/C图6 纸坊北地区长6 一长9油层组不同产状内烃类包裹体伴生盐水包裹体均一温度直方图Fig.6Homogenization temperature histogram of hydrocarboninclusions associated with brine inclusions of Chang 6-Chang 91一加大边（enlarged edge）；2 一愈合微裂隙（healedmicrofracture）2.3烃类流体包裹体地球化学特征烃类包裹体为烃源岩不同演化阶段形成的“黑子”，记录了不同阶段油气演化的原始信息，是油气源追踪的可靠且有效的地质载体和手段，因此烃类包裹体在油气成藏研究领域得到越来越广泛的重视17-18 .单个流体包裹体激光拉曼光谱分析在西安石油大学陕西省油气成藏地质学重点实验室完成，检测仪器型号为LABHR-VISLabRAMHR800研究级显微激光拉曼光谱仪.实验条件：Ar+激光器波长为532 nm，Yag晶体倍频固体激光器扫描范围10 0 42 0 0 cm-;实验室温度2 5，湿度50%.纸坊北地区烃类流体包裹体的激光拉曼光谱分析结果表明，研究区存在两种类型的液态烃类激光拉曼刘玲等：志丹油田纸坊北油区三叠系延长组长6 一长9储层致密史与油藏成藏史研究+8+460480主峰波长/nmNorth Zhifang area5010120120oil reservoirs in North Zhifang area331光谱：荧光类型和饱和烃类型.其具有以下特征：1)大多数液态烃包裹体的拉曼光谱没有显著的峰值，主要1为一个30 0 0 cm-1的宽缓的荧光拉曼峰或者2 个?长6（2 0 0 0 c m-l和30 0 0 cm）宽缓的荧光拉曼峰，因此长77。长8+长950052085无法从其中得出有价值的液态烃包裹体的有机组分信息；2）仍然有小部分烃类流体包裹体的荧光拉曼光5405609095谱图中显示有显著的拉曼峰值，证明此烃类流体包裹体内含有饱和烃.研究区内这类液态烃包裹体的拉曼光谱有一个显著的峰值(2 7 2 0 2 98 0 cm区域）,但是由于荧光的干扰，也有一个30 0 0 cm的宽缓的荧光拉曼峰或者2 个（2 0 0 0 cm-和30 0 0 cm）宽缓的荧光拉曼峰为背景.2.4油气充注期次确定流体包裹体技术已被证实在含油气盆地的运移期次研究中是一个有效的手段.根据流体包裹体均一温度，结合精细埋藏史恢复和热史分析，可以确定不同期次油气注入的绝对时间18-2 6 .通过研究发现，与烃类流体包裹体相伴生的盐水包裹体的均一温度在8 0 140均有发现，且整体上无明显间断.结合各个层位烃类流体包裹体荧光光谱特征，可以断定：研究区长6一长9 油层组内油气充注是一个历史漫长且持续的过程；研究区长6 一长9 油藏的形成时间在距今110 130Ma之间.由此说明研究区油气的主要充注时间为早白垩世.3储层致密史与成藏史耦合关系以上根据研究区不同层位的成岩作用及其对孔隙度的影响程度，研究了不同层位储层孔隙演化史，然后根据流体包裹体的岩相学特征、均一温度测定和荧光光谱分析,并结合精细埋藏史恢复和热史分析17 1-2 91,推断了研究区长6 一长9 油藏石油充注的期次和时间，在此基础上分析了纸坊北地区长6 一长9油藏的成岩-成藏耦合关系.根据上述研究确定的储层孔隙度演化史和成藏时间的耦合关系可知：研究区长9储层大约在中罗世(168Ma)开始致密,此时长9油藏埋深大约为150 0 m；长8 和长7 储层大约在中侏罗世（16 2 Ma开始致密），此时长8 油藏埋深大约为150 0 m，长7 油藏埋深约1380m；长6 储层大约在晚侏罗世（148 Ma)开始致密，此时长6 油藏埋深大约为158 0 m.从成岩作用与332成藏的耦合图(图7)中还可以发现,研究区大约在早白垩世(130 110 Ma)进入生排烃高峰，此时研究区大量油气开始生成富集，但是此时的储层孔隙度已经致密化（长8、长9降至5.5%，长7 降至7%，长6 降至9%）.由此可见研究区长6 一长9油藏为“先致密，后成藏”的成岩-藏耦合关系.4结论(1)基于铸体薄片资料的砂岩储层孔隙度演化定地质与资源量计算结果表明：研究区长6 一长9油层组压实减孔率介于49.8 0%6 1.6 4%，胶结减孔率介于2 6.8 7%31.65%，强烈的压实作用是研究区长6 一长9油层组储层致密的主要原因.(2)流体包裹体研究表明：研究区长6 一长9油藏的形成时间在110 130 Ma之间,主成藏期为早白垩世.(3)根据储层的成藏史与储层埋深及储层孔隙度的关系，推断纸坊北地区长6 一长9油藏为“先致密、后成藏”的成岩一成藏关系.2023年13QJJ2J3N2IV-150050J.aJ,zJ.yT.C3T,C4+5T.C6T.C7T.C8T.C910001500200025003000220356020070C80g180100%11012060120140T100801604020%/潮F压密作用主等阶段成岩阶段同成早成岩早成岩碧段A期Ru/%707050851405015第3期参考文献(References)：1郑川江，李玉蓉，王成龙，等.志丹油田三曹湾区域长6 油气藏成藏条件及富集规律J.非常规油气，2 0 19，6(5)：1-10.Zheng C J,Li Y R,Wang C L,et al.Hydrocarbon accumulationconditions and enrichment regularity of Chang-6 reservoirs inSancaowan region of Zhidan OilfieldJ.Unconventional Oil&Gas,2019,6(5):1-10.2邓秀芹，刘新社，李士祥.鄂尔多斯盆地三叠系延长组超低渗透储层致密史与油藏成藏史J.石油与天然气地质，2 0 0 9，30(2)：156-161.Deng X Q,Liu X S,Li S X.The relationship between compactinghistory and hydrocarbon accumulating history of the super-lowpermeability reservoirs in the Triassic Yanchang Formation in theOrdos BasinJ.Oil&Gas Geology,2009,30(2):156-161.3刘明洁，刘震，刘静静，等.鄂尔多斯盆地上三叠统延长组机械压实作用与砂岩致密过程及对致密化影响程度J.地质论评，2 0 14，60(3):655-665.Liu M J,Liu Z,Liu J J,et al.The relationship between the mechanicalcompaction and the densification process of sandstones and the 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