陕北斜坡延长组浅层旋回层序与油气成藏_.pdf

绪论第一章旋回层序地层与沉积体系第一节层序地层学进展一、经典层序地层学二、成因层序地层学三、高分辨率层序地层学四、旋回层序地层学第二节沉积相特征一、长 2 段沉积相二、长 1 段沉积相第三节旋回层序地层一、延长组划分方案二、旋回层序地层划分三、延长组旋回层序四、等时地层格架第四节沉积体系一、长 2 段河流沉积体系二、长 1 段湖泊 三角洲沉积体系三、晚三叠世末沉积演化第二章烃源岩、储层与盖层第一节烃源岩特征一、有机质丰度二、有机质类型三、烃源岩有机质丰度及类型评价四、有机质成熟度五、生物标志化合物六、有机质成烃机理第二节储层特征一、长 2 段储层特征二、长 1 段储层特征三、影响物性的主要因素第三章成藏机理与成藏模式第一节油 油对比一、原油物性及族组分二、原油正构烷烃气相色谱第二节油 源对比一、碳同位素二、正构烷烃气相色谱图三、异戊二烯烃四、萜烷五、甾烷第三节成藏机理一、地层埋藏与剥蚀二、油气生成三、油气运移四、油气聚集与成藏第四节成藏模式第五节成藏组合一、油气地质单元的划分方案二、层序框架下的沉积体系、储层与烃源岩分布三、成藏组合类型第四章油气资源与分布规律第一节烃源岩测井解释一、烃源岩电性特征二、烃源岩测井识别方法第二节有机相带一、有机相标志二、有机地化标志三、有机相带划分第三节三、烃源岩分布及规模第四节油气资源评价一、油气资源评价方法二、资源评价第五节油气聚集控制因素及分布规律一、典型油气藏剖析二、油气聚集控制因素三、有利勘探区域及勘探方向参 考 文 献1绪论鄂尔多斯盆地是一个稳定沉降、坳陷迁移、扭动明显的多旋回内陆克拉通含油气盆地(杨俊杰，2002)，是中国西部重要的油气生产基地，其中生界三叠系延长组是原油生产的主要层段。长期以来，关于延长组的油气成藏条件及油气富集规律备受关注，随着鄂尔多斯盆地油气勘探与开发的不断深入，层序地层、沉积体系以及油气成藏等问题成为近年的主要研究课题。陕北斜坡的主力产油层为延长组长 6 段，探明程度较高，但浅层长 2 段的油气探明程度相对较低，据估算尚有 40%的油气资源量赋存其中，具有极大的油气勘探前景(崔攀峰等，2000)。延长组长 1 段是盆地内重要的区域盖层，大部分地区为湖盆萎缩阶段形成的以泛滥平原沉积为主的含煤地层，局部地区为湖泊和三角洲相地层，其湖相泥岩富含成熟有机质。因此，查明长 1 段沉积体系及其湖相泥岩有机地化特征、查明长 2 段沉积体系展布、成藏机理与成藏组合规律，对于寻找延长组浅层的油气有利聚集区具有重要的指导意义。20 世纪 80 年代中后期，层序地层学进入全面发展与应用时期，1988 年由 Vail 等主编的 海平面变化综合分析 问世，标志着层序地层学作为一门独立的学科而诞生，同期 Cross 等创立了高分辨率层序地层学理论(Cross T A，1988)，Galloway 创立了成因层序地层学理论(Galloway W E，1989)。根据层序地层学理论与方法建立的等时地层格架建立了地层间的成因关系，在油气勘探和开发等各领域迅速得到推广与普及。对于陆相地层而言，高分辨率层序地层学的理论与方法具有独特的优势，它以地层基准面作为层序界面，可不受限制地应用于各类沉积环境，从而提高了时间分辨率和层序划分精度，并可建立小时间尺度的高精度层序地层格架。自 1995 年邓宏文教授将高分辨率层序地层学理论与方法介绍到国内之后，这种新的理论与方法受到普遍关注，并迅速得到应用，在实践中取得了良好的效果(邓宏文等，1995，1996;樊太亮等，2000;郑荣才等，1998，1999，2000)。从含油气盆地、含油气系统、成藏组合到远景圈闭的油气系统划分方案，强调了在石油地质综合研究过程中，以层序地层研究为主，同时考虑多重地质因素，开展综合分析的研究方法。含油气系统将系统论的思想引入石油地质综合研究，将油气成藏过程中的各种静态因素与动态因素有机结合，极大地提高了油气系统评价的可靠性以及油2气有利聚集区域预测的成功率。成藏组合是可以使勘探和开发部署得以实施的、具有地理与地层限制的，一套储层和圈闭，其岩性、沉积相及构造特征均具有密切的相关性(Miller B M，1982)。从油气系统评价及油气区预测到实施勘探部署，需要确定具体的勘探目标，因此成藏组合成为重点研究对象(赵文智等，1999)。地层基准面周期性变化导致了沉积盆地可容纳空间的变化，并控制着盆地内层序形成与演化以及层序内相带的分布和生、储、盖组合方式及油气成藏过程，决定着不同地区的含油气远景和油气藏特征(魏魁生，1996)。因此在层序地层格架约束下开展含油气系统及成藏组合研究，使得油气勘探更具有预测性和定量性(徐怀大，1997)，这是当前乃至今后油气系统研究的发展方向(Shanly K W，1994;Posamentier H W，1991;刘招君等，2002)。鄂尔多斯盆地经多年勘探和开发，三叠系延长组在层序地层学和油气系统研究方面取得了大量的研究成果。前人根据构造沉降、湖泛面、物源区等因素综合分析，将延长组划分为 4 个层序，每个层序又划分为低水位体系域、水进体系域、高水位体系域(李文厚等，1999)。随着隐蔽油气藏勘探与开发的需要，延长组的高分辨率层序地层学研究也取得了一系列进展(郑荣才等，2002;李凤杰等，2004)。盆地模拟技术与多学科理论与方法相结合确定了延长组的构造演化及含油气系统的相关性(张成立，1999)，应用成油体系理论与方法确定了延长组沉积体系以及延长组油藏的成藏动力学机制(窦立荣等，2001)。20 世纪 90 年代在陕北横山及子长地区相继发现了延长组长 1 段浊积岩层(李桢，1995;李文厚，1999)，从而引起了人们对长 1 段湖相泥岩有机地化特征以及长 2 段油藏成藏机理的重新思考。本书在沉积相研究的基础上，应用旋回层序地层学的理论与方法开展了延长组旋回层序地层学研究，建立起陕北斜坡延长组浅层的等时地层格架，在等时地层格架的约束下开展了延长组旋回浅层沉积体系研究，在此基础上，从烃源岩和储集层研究入手，应用油气系统的理论与研究方法，开展了成藏机理研究，建立了延长组浅层油气藏的成藏模式，确定了其成藏组合类型。3第一节层序地层学进展层序地层学是划分、对比和研究沉积岩系的新方法，该方法帮助人们重新认识了沉积地层成因和盆地沉积建造方式，为建立等时地层格架提供了有效手段。作为油气勘探与开发研究的新理论，层序地层学为综合开展油气成藏组合研究提供了科学的方法(池秋鄂等，2001)。层序地层学一改以往以岩性相似为依据的等岩性地层对比方法，主要根据地层的旋回特征和叠加方式进行地层划分与对比，强调了地层划分与对比等时性，从而最大限度地克服了地层划分与对比的穿时问题，在地学领域具有划时代的意义(Vail P R，1987;Cross A T，1988;邓宏文，1995;朱筱敏，2000)。层序地层学的主要学派包括 Exxon 经典层序地层学、Galloway 成因层序地层学、Cross 高分辨率层序地层学以及旋回层序地层学。一、经典层序地层学20 世纪 70 年代，Vail 等学者将层序概念引入地震勘探领域，出版了地震地层学在油气勘探中的应用 论文集，创立了地震地层学。1988 年 Vail 等提出层序地层学概念，由其主编的 海平面变化综合分析 一书的问世，标志着层序地层学作为一门独立的学科而诞生，该书认为层序地层学是研究由不整合面及其相应整合面为边界的、具有成因联系的岩层间的相互关系的一门学科。层序地层学一经问世，迅速推动了地球科学各领域的发展。经典层序地层学由 Vail P R 为代表的 Exxon 公司的学者创建。该理论将层序作为研究的基本单元。层序定义为一套顶、底以不整合面及与之相应的整合面为边界的、相对整一的、成因上有联系的地层单元，层序又进一步细分为三个体系域，每个体系域又由数个准层序组构成，而准层序则是由海泛面或与之相应的面限定的、有成因联系的一组相对整合的岩层或岩层组。4二、成因层序地层学Galloway 成因层序地层学理论创建于1989 年，该理论强调以最大海泛面为层序边界的观点。成因层序地层学认为沉积事件发生于两次最大洪泛事件之间的沉积幕，而在最大洪泛期盆地内处于缓慢沉积或无沉积状态。成因层序是在构造稳定时期沿盆地边缘沉积于一个沉积幕的沉积地层，形成于陆棚边缘的进积和沉没过程，并主要堆积于进积过程，最大海侵期基本无沉积，最大海泛期的沉积间断面为层序界面。该理论认为成因层序受沉积环境、沉积物供应速率、水文地质、盆地边缘形态、基准面等多种因素控制;陆架边缘及斜坡侵蚀作用经常发生，海底峡谷和盆底扇可在沉积幕内任一时刻发生。一个成因层序可划分为进积部分(大陆沉积体系、近海沉积体系、斜坡沉积体系)和退积部分(近海沉积体系、斜坡沉积体系、海侵期重力流沉积体系)，层序界面为最大海泛期的欠补偿无沉积间断面(Gallowag W E)。三、高分辨率层序地层学1988 年由 T A Cross 领导的科罗拉多矿业学院学者提出了具有其自身理论体系与特点的高分辨率层序地层学。高分辨率层序地层学与其他层序地层学理论不同，该理论以地层基准面作为层序界面进行地层划分与对比。Cross 认为地层基准面是一个相对于地球表面波状升降的、连续的、略向盆地方向下倾的抽象面(非物理面)，其位置、运动方向及升降幅度不断随时间而变化。基准面在变化中总是向其幅度最大值或最小值单向移动，构成一个完整的上升与下降旋回。在一个基准面旋回变化过程中保存下来的岩石为一个成因地层单元(Cross T A，1988)。高分辨率层序地层学的优势在于它更精确地进行地层划分与对比，从而极大地提高了储层预测的准确性，尤其适用于陆相湖泊 三角洲及河流相地层，因此，自其诞生以来，迅速得到了普及与推广。高分辨率层序地层学以露头、岩心、测井和高分辨率地震反射剖面为基础，运用精细层序划分和对比技术，建立起等时层序地层格架(邓宏文，1995，1997;郑荣才，2000)。高分辨率层序地层学理论的核心内容为“在基准面旋回变化过程中，由于可容纳空间增长速度与沉积物补给通量比值的变化，沉积物在相同沉积体系域或相域中发生体积分配作用或相分异作用，导致沉积物的保存程度、地层堆积样式、相序、相类型及岩石结构和组合类型发生相应的变化”(钱奕中等，1994)。四、旋回层序地层学旋回层序地层学起源于 20 世纪 40 年代的旋回地层学，以天文地质学以及近代天5文学研究成果为理论依据。旋回层序地层学认为沉积地层具有旋回性，这种旋回地层或旋回层序主要受天文周期控制。近年多位学者从天文地质学角度出发探索天体运行轨道周期对沉积盆地层序地层形成的控制作用，建立了各天文周期与地层沉积时限之间的关系，为开展旋回层序划分与对比提供了理论依据(王鸿桢等，1998;徐道一，1983，2007)。天文地质学理论应用天文观测资料和天文学研究成果，探讨和解释了地表各种地质现象的成因和各种地质事件的演化规律。该理论认为地球运动规律及宇宙环境是控制地球内、外动力地质作用的根本原因。多项研究成果表明天文周期与地球内、外动力地质作用周期以及沉积盆地盖层及其物理、化学、生物等多项指标的旋回变化密切相关(杨学祥，1996;王鸿桢等，1997;顾震年，2002;汪品先，2006)，宇宙天体的运动及状态(运动轨道、速度、周期、相对于地球的位置)对地球的岩石圈、水圈、生物圈均产生着巨大的影响，地质历史时期的联合古陆、大冰期、生物灭绝等重大地质事件均与天文周期相关(史晓颖，1996;汪品先，2006)。天文周期是天体系统对地球发生作用的周期，而天体系统是宇宙天体对地球发生周期性作用的动力系统，包括银地系统、日地系统和月地系统。各级旋回层序均形成于相应的天文周期，因此，天文周期成为识别旋回层序的重要依据。第二节沉积相特征鄂尔多斯盆地上三叠统延长组浅层露头主要分布于神木、榆林、子长、姚店、延安东至富县一带。项目进行过程中我们主要对长 1、2 段的典型剖面即魏家楼至子洲的大理河剖面以及安定至清涧的秀延河剖面进行了重点考察。大理河剖面长