鄂尔多斯盆地中生界异常低压成因及对成藏的影响

摘要

鄂尔多斯盆地普遍发育“低渗、低压、低丰度”的“三低”油气藏，异常地层压力广泛发育。地层压力的演化对油气成藏具有重要的作用，与油气的聚集和保存有着十分密切的关系。论文以鄂尔多斯盆地中生界油藏为研究对象，综合运用石油地质学、沉积岩石学、成藏动力学、物理学及化学等学科理论，以大量的钻井、分析测试和测井资料为基础，对盆地中生界延长组和延安组地层异常低压分布特征、储层古压力恢复、异常低压控制因素的定量分析、地层压力演化及对成藏的影响等方面进行了详细的研究，加上对延长组地层压力的重建和异常地层压力演化特征的刻画，有助于深入理解油气的整个生、运、聚等动力学过程，从而揭示了中生界地层低压形成的机制及成藏机理，取得的主要成果如下:
　　(1)鄂尔多斯盆地中生界地层具有明显的异常低压特征，通过对中生界904个实测地层压力数据的统计分析，其地层压力分布在6～22MPa，地层压力系数主要分布在0.6～0.9之间，平均为0.76。其中，地层压力系数分布在0.75～0.9的约占38.9％，小于0.75的占44.6％。纵向上，延长组各层系平均压力系数变化不大，主要分布在0.70～0.77，侏罗系压力系数稍高，平均为0.84，中生界地层压力以超低压和异常低压为主，常压及异常高压较少。延长组地层压力系数相近，主要含油层段长8油层组平均压力系数为0.75，长6油层组平均压力系数为0.73，长4+5油层组平均压力系数为0.74。
　　(2)中生界延长组和延安组地层压力、压力系数均呈西高东低的分布趋势，呈现出异常低压和超低压相间分布的特点，陇东、姬塬、华庆和陕北等4个地区的压力系数主要分布范围分别为0.55～1.13、0.46～1.17、0.52～0.99和0.44～1.16，其平均压力系数分别为0.86、0.76、0.76和0.71，陇东、姬塬和华庆地区的地层压力系数明显高于陕北地区。侏罗系以异常低压、超低压为主，地层压力、压力系数分布特点继承了延长组的分布格局，呈西高东低的趋势。
　　(3)在鄂尔多斯盆地中生界低压分布特征研究的基础上，从构造抬升引起的孔隙反弹、温度降低、溶蚀增孔作用等方面定量剖析了异常低压的成因机制，盆地中生界地层压力演化主要经历了晚三叠世到早白垩世期间的压力增大并达到最大，之后早白垩世末以来的压力降低直至现今的异常低压这两个阶段。自早白垩世末以来，构造抬升引起孔隙反弹造成长6和长8油层组地层压力下降了2.32～7.45MPa，下降幅度达6.91％～26.65％，其中，陕北地区由于剥蚀厚度最大，压力降低幅度也最大，长6油层组压力降低了约26.65％，长8油层组压力降低了约22.83％;姬塬地区长6和长8油层组压力降低幅度最小，降低了7％左右;华庆地区长6和长8油层组压力降低了15％左右;陇东地区长6和长8油层组压力降低了10％左右。构造抬升引起的孔隙增大为形成异常低压的较主要因素。地层温度降低造成鄂尔多斯盆地不同地区压力下降了7.78～12.86MPa，降幅在23.18％～45.99％，其中陕北地区长6油层组由于温度下降幅度最大，压力下降幅度也最大，降幅达45.99％，其次为陇东长6和长8油层组，压力分别降低了约34.44％和32.42％，姬塬地区由于构造抬升幅度小，温度降低幅度低，压力降低幅度最小。温度降低是形成异常低压的最主要控制因素。溶蚀作用造成孔隙空间增加引起的压力降低值为0.75～1.28MPa，降低比例2.23％～4.90％，溶蚀增孔作用对异常低压的形成影响较小。构造抬升引起的孔隙反弹、地层温度降低等共同造成的压力降低幅度达10.10～20.31MPa，下降幅度为30.10％～72.64％，其中，陕北地区由于此两者的共同作用，压力下降幅度最大，长6和长8油层组压力分别下降了20.31MPa和18.00MPa，下降幅度高达72.64％和55.16％，其次为华庆和陇东地区，长6和长8油层组压力下降了11.90～13.68MPa，降幅为39.27％～45.54％，姬塬地区压力降低最小，降幅为30％～35％，构造抬升引起的孔隙反弹和温度降低是形成异常低压的最主要影响因素。构造抬升引起的孔隙反弹、地层温度降低、溶蚀增孔作用与其他多种因素共同作用，使得地层压力逐渐降低，最终形成了延长组现今地层压力为10～18MPa的异常低压分布格局。
　　(4)通过对鄂尔多斯盆地中生界延长组地层最大埋深期古压力的恢复，在构造抬升、温度降低等方面定量剖析异常低压成因的基础上，分析了地层压力由异常高压演化为异常低压的过程。成藏过程中，油气总是沿阻力最小的路径向低剩余压力区运移，延长组现今已发现的油藏主要分布在成藏期及现今压力系数相对低值区。根据对延长组长6油层组压力演化的定量分析，姬塬、陕北、华庆和陇东等4个地区地层压力由最大埋深期演化至今，平均地层压力分别降低了16.01MPa、18.10MPa、15.62MPa和14.13MPa。陕北地区地层压力降低幅度最大，并在压力降低的演化过程中，陕北地区长6油层组的地层压力始终较其他地区地层压力下降幅度大，使得陕北地区和邻近地区存在一定的压力差，从而形成了泵吸力，促使油藏进行二次运移调整，是距离烃源岩较远的陕北地区在长6油层组形成大规模油藏富集的主要因素。低压的发育机制和低压演化过程在很大程度上控制了地层流体的流动，低压泵吸成藏是陕北地区长6油层组主要的成藏机理，异常低压的演化使得陕北地区长6油层组形成了与负压有关的亿吨级规模油藏。
　　(5)在明确了烃源岩的热演化特征、生排烃过程、成藏期次和压力演化阶段的基础上，提出中生界油藏经历了2个压力演化成藏阶段。第一个阶段为生烃增压异常高压驱动成藏阶段:盆地持续沉降，烃源岩大量生烃，源岩层压力持续增大，产生裂缝突破封堵，在异常高压作用下持续聚集成藏，以姬塬、华庆和陇东地区的油藏为代表。第二个阶段为源储压差增大低压泵吸成藏阶段:盆地抬升阶段，烃源岩停止生烃，由于烃源岩和储集岩压力降低的不均衡性，源储压差进一步增大，砂岩中的低压对相对压力较高的烃源岩形成一股巨大的抽吸力，使源岩中的残留烃在泵吸的作用下产生排烃作用，低压成为石油进行二次调整并远距离聚集成藏的主要动力，以安塞、靖安油田及侏罗系油藏为代表。

目录

声明

摘要

图表目录

第1章 引言

1．1 选题依据及目的意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 地层压力分类及低压油气藏特征

1．2．2 异常低压的形成机理

1．2．3 鄂尔多斯盆地低压油气藏研究现状

1．2．4 低压油气藏研究存在的问题及发展趋势

1．3 存在的主要问题

1．4 主要研究内容

1．5 研究思路及技术路线

1．6 主要完成工作量

1．7 主要成果及认识

1．8 创新点

2．1 区域地质概况

2．1．1 构造区划与地层简况

2．1．2 烃源岩条件

2．1．3 主力油层组储层特征

2．2 油藏封闭性

2．2．1 物性封闭

2．2．2 压力封闭

2．2．3 油层封闭性的地层水证据

第3章 异常低压分布特征

3．1 地层压力测试

3．1．1 地层压力的有关概念

3．1．2 地层压力测试方法

3．1．3 盆地压力测试数据

3．2 地层压力及压力系数分布特征

3．2．1 分类特征

3．2．2 垂向分布特征

3．2．3 平面分布特征

第4章 异常低压控制因素定量分析

4．1 储层古压力恢复

4．1．1 声波时差法恢复古压力原理

4．1．2 最大埋深期古压力恢复

4．2 孔隙反弹对地层压力的影响

4．3 温度降低对地层压力的影响

4．3．1 温度降低值的确定

4．3．2 温度降低对地层压力影响的定量计算

4．4 溶蚀作用对地层压力的影响

4．4．1 长石溶蚀体积变化率

4．4．2 溶蚀作用对地层压力影响的定量计算

4．5 压差排烃对地层压力的影响

4．6 其他因素对地层压力的影响

4．6．1 物性差异引起的非均匀流

4．6．2 压力释放

4．6．3 轻烃扩散作用

4．6．4 承压面低于地表

4．7 各单因素造成压力降低的综合分析

第5章 地层压力演化及对成藏的影响

5．1 成藏期次研究

5．2 石油的生成和运移

5．3 地层压力演化过程

5．3．1 压力演化

5．3．2 主要油层段压力演化模拟

5．4 低压与成藏的关系

5．4．1 压力与油藏的关系

5．4．2 异常低压对油藏的影响与调整

5．4．3 压力演化成藏阶段及低压成藏机理

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果