鄂尔多斯盆地演武地区的油气勘探始于20世纪90年代，初期勘探以地质普查为主，并未获得较大发现^[1]。2000年以来，加大了该区的地震勘探力度，结合钻井及地质研究成果，证实了该区圈闭条件优越。目前，已有多口井在侏罗系延安组的延7、延8及延9等层位试油成功，获得工业油流，然而演武地区延安组油藏规模小，区域和纵向上的分布均较为分散，加上邻近西缘冲断带，区内构造运动强烈，部分油藏在地质历史时期曾遭受过破坏或发生过油气二次运移，因此，常出现录井或测井识别为油层而试油结果为水层的情况，这极大地增加了延安组油藏的预测难度。

众多学者^[2-4]对演武地区侏罗系油藏的控制因素及富集规律等进行过研究，但对延安组油藏成藏期次的研究较少。澳大利亚联邦科学工业研究院最早将荧光扫描技术应用于油气成藏过程研究，之后，李素梅等^[5]、蒋宏等^[6]、邢恩袁等^[7]利用颗粒荧光定量测试手段分别对海拉尔、塔里木等盆地的油藏成藏特征进行了研究。结果表明：古油层/油层的QGF-Index值(颗粒荧光指数)通常大于4，QGF光谱在375~475 nm出现峰值；古水层/水层的QGFIndex值通常小于4，QGF光谱比较平缓；从古油层/油层过渡到古水层/水层后，QGF-Index值会突然下降。现今油层的QGF-E强度值(颗粒萃取液荧光强度)通常大于40 pc (photometer counts)，且与石油充注强度成正比；始终未发生石油充注的砂岩段的QGF-E强度值较低，通常为0~40 pc；石油曾经充注但后期逸散的砂岩段的QGF-E强度值介于40~150 pc。

目前，针对演武地区侏罗系储层的颗粒荧光定量测试的研究工作还无人涉及，利用流体包裹体分析技术开展的该区油气成藏方面的研究也较少。通过颗粒荧光定量测试、流体包裹体分析等手段对演武地区侏罗系延安组油藏的成藏特征进行研究，以期揭示区内部分油藏在地质历史时期是否遭受过破坏或发生过油气二次运移；落实主要成藏期次及油藏现今的分布格局，为该区油藏下一步勘探提供理论依据。

演武地区位于鄂尔多斯盆地西南缘，横跨天环坳陷和西缘冲断带(图 1)。区内侏罗系延安组为一套深灰色泥岩与灰色砂岩互层且夹有多套煤层的岩性组合(图 2)。根据区域标志性层位(煤层)，延安组自上而下依次划分为延1—延10等10个油层组。受隆升剥蚀和侏罗系古河道下切侵蚀作用的影响，延10油层组只在研究区的东北部发育，延6―延9油层组的地层厚度为80~160 m，延1―延3油层组遭受剥蚀缺失，因此，延安组主要含油层段为延7―延9油层组。

图 1

Fig. 1

下载eps/tif图 图 1 鄂尔多斯盆地演武地区构造位置 Fig. 1 Structural location of Yanwu area in Ordos Basin

图 2

Fig. 2

下载eps/tif图 图 2 演武地区侏罗系延安组主要油层组综合柱状图 Fig. 2 Geological column of Yan' an Formation in Yanwu area

受天环坳陷区域向斜构造的控制，演武地区构造在东西方向具有“中部低、东西高”的特征，在南北方向表现为“中部高、南北低”的特征，整体构造形状与“马鞍”相似。在大的构造背景上，演武地区发育有鼻隆和低幅度构造，隆起面积通常为1~5 km²，构造幅度为10~60 m；延7―延9油层组的构造形态纵向上具有继承性，鼻隆构造为演武地区延安组油气成藏的有利部位。

演武地区延安组主要为网状河河流相沉积，河道砂体平面上呈南西―北东向条带状展布，叠置砂体厚度为4~30 m，宽度为3~6 km。延安组砂岩的岩石类型主要为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩；粒度以中、细粒为主；孔隙类型以粒间孔为主，溶孔次之；砂岩孔隙度一般为12%~18%，渗透率一般大于50 mD。

演武地区延安组油藏规模较小，含油面积一般为1~4 km²；油藏具有明显的油水界面，构造下倾方向普遍存在边水、底水，为典型的构造油藏。油藏主要分布于延安组下部延9油层组，从延8油层组到延7油层组，油藏规模逐渐减少。演武地区延安组东邻下伏烃源岩，因此油藏平面上具有东多西少的现象。

勘探实践表明，鄂尔多斯盆地演武地区侏罗系延安组油藏的控制因素与前侏罗纪古地貌、油气运移通道、鼻隆构造、沉积相带及地下水交替等有关^[8]。

演武地区侏罗系延安组的原油与三叠系延长组长7油层组油页岩的正构烷烃及萜烷、甾烷等生物标志化合物的特征相似^[9-10]，表明延安组油藏的烃源岩为延长组长7油层组的湖相油页岩。延长组含油岩系被印支期河道侵蚀切割，形成不同级别的压力释放带，从而构成次生的石油运移网络，为上覆侏罗系提供油气来源^[11]。

演武地区延安组延7―延9油层组网状河河道微相为中、细粒砂岩沉积，分选好，以垂向加积为主，砂岩储集物性好，形成了延安组油藏良好的储层；河漫沼泽微相为深灰色泥岩、粉砂岩夹煤层沉积，这些泥岩和煤层上覆或侧向沉积于河道微相砂岩，可作为油藏良好的盖层。

燕山运动构造挤压形成的鼻隆构造以及上覆岩层差异压实作用形成的低幅度隆起，为延安组油气聚集的有利部位。侏罗系河道砂体与鼻隆构造相匹配，构成了良好的聚油圈闭。

裂缝、高渗砂体和古河谷不整合面共同作为演武地区侏罗系石油运移的通道。钻井岩心和成像测井显示，延安组高角度裂缝发育，裂缝面常见油气运移痕迹。演武地区前侏罗纪古地貌的主体为演武高地，北部和东部分别邻近甘陕古河谷和庆西古河谷，长7油层组油页岩生成的油气通过延长组裂缝向上运移^[12-13]，当运移到侏罗系的深切古河谷时，由于阻力降低，更易沿着古河谷的不整合面向上运移；同时，河谷内充填的侏罗系底部砂砾岩也可以作为油气运移的输导层。

地下水的流动是油气成藏不可忽视的又一因素^[14]。演武地区位于鄂尔多斯盆地西南缘，印支运动和燕山运动均使该区地层抬升遭受剥蚀，地层内不整合面和裂缝非常发育；同时，演武地区西部比邻西缘冲断带，断层发育，导致大气降水和地表水易于渗入到侏罗系储集砂岩中，地层水的流动交替活跃，油藏的封闭性较差，易遭受破坏或发生油气二次运移。

颗粒荧光定量测试技术(QGF/QGF-E)可较为有效地确定砂岩中的油包裹体和残留烃丰度，目前，已成功应用于油藏的油气运移、充注、聚集、破坏和再运移等过程的研究^[15-17]。

颗粒荧光定量测试技术主要是对储层中的包裹烃和吸附烃进行定量分析。具体方法是将储层砂岩样品处理为干燥砂粒和二氯甲烷抽提的溶液，然后利用Varian荧光分光光度计分别测定干燥砂粒和二氯甲烷溶液的荧光强度^[15-16]。对干燥砂粒进行颗粒包裹烃的荧光定量分析(QGF)，主要用于确认样品中包裹烃或包裹体是否存在以及确定古油水界面等。对溶液部分进行储层颗粒吸附烃和非烃的荧光定量测试(QGF-E)，用于分析现今残留油藏的特征与油气运移路径等^[7]。颗粒荧光定量测试使用的主要参数有QGF-Index，Δλ₁(Δλ_l＝λ₂-λ_l，其中λ₂为最大光谱强度一半时所对应的较大的波长，λ₁为最大光谱强度一半时所对应的较小的波长)和QGF-E强度。

对鄂尔多斯盆地演武地区Y116，Y146，Z180，Z188及Z439共5口井30块侏罗系延安组砂岩样品开展颗粒荧光定量测试，研究单井侏罗系油气充注史，寻找油藏二次运移证据。以演武地区Y146，Z188等2口井为例进行说明(表 1)。

表 1(Table 1)

表 1 演武地区侏罗系延安组砂岩样品QGF/QGF-E主要参数统计 Table 1 Main parameters of QGF and QGF-E of sandstone samples of Jurassic Yan' an Formation in Yanwu area 并名 样品编号 深度/m QGF-Index Δλ/nm QGF-E/ pc 测并解释 Y146 1 1 999.8 13.08 169.20 436.23 油层 2 2 003.0 13.32 153.79 499.12 油层 3 2 005.8 10.26 158.01 251.53 油层 4 2 010.2 7.03 143.20 240.93 含油水层 5 2 013.3 7.83 170.79 156.19 含油水层 Z188 6 2 006.8 4.64 130.38 47.66 含油水层 7 2 008.4 5.38 195.79 82.25 含油水层 8 2 010.3 6.05 130.78 43.81 含油水层 9 2 014.6 3.00 120.77 45.99 含油水层 10 2 017.3 6.79 198.40 79.04 含油水层

下载CSV 表 1 演武地区侏罗系延安组砂岩样品QGF/QGF-E主要参数统计 Table 1 Main parameters of QGF and QGF-E of sandstone samples of Jurassic Yan' an Formation in Yanwu area

Y146井延9油层组井深1 998~2 014 m处的钻井岩心为整装砂岩，中间无泥岩隔层。砂岩颗粒荧光定量测试结果如下：QGF-Index值为7.0~13.3，且随着深度的增加，QGF-Index值降低；Δλ值为100~200 nm；QGF光谱在375~475 nm时出现谱峰；QGF-E强度值为156~500 pc，且随着深度的增加，QGF-E强度值降低(表 1，图 3)。表明Y146井延9油层组早期为古油层，后期油藏发生调整，油水界面上升。现今油水界面位于2 006 m附近，2 006 m以下为残留油层。纵向上，砂岩的石油充注强度自下而上逐渐增大。钻井岩心观察显示，上段砂岩的含油性好于下段。

图 3

Fig. 3

下载eps/tif图 图 3 演武地区Y146井延9油层组砂岩QGF/QGF-E参数及QGF光谱 Fig. 3 QGF/QGF-E parameter-depth profile and QGF fluorescence spectrum of Yan 9 sandstone samples of well Y146 in Yanwu area

Z188井延9油层组井深2 006~2 018 m处的钻井岩心为整装砂岩，中间无泥岩隔层。砂岩颗粒荧光定量测试结果如下：QGF-Index值为3.0~6.8，且随着深度的增加，QGF-Index值无明显变化规律；Δλ值为100~200 nm；QGF光谱相对平缓；QGF-E强度值为43.8~82.3 pc(表 1，图 4)，且随着深度的增加，QGF-E强度值无明显变化规律。表明Z188井延9油层组早期为古油层，含油性较差，或者只是油气运移通道；后期油气二次运移逸散，现今为残留油层。

图 4

Fig. 4

下载eps/tif图 图 4 演武地区Z188井延9油层组砂岩QGF/QGF-E参数及QGF光谱 Fig. 4 QGF/QGF-E parameter-depth profile and QGF fluorescence spectrum of Y9 sandstone samples of well Z188 in Yanwu area

综上所述，演武地区侏罗系延安组在地质历史时期由于受构造运动影响，产生裂缝或局部构造发生变化，部分油藏遭受破坏，油气发生了二次运移。

在侏罗系油藏成藏前后，鄂尔多斯盆地演武地区延安组储集砂岩经历了多种成岩作用。镜下观察发现：①压实作用强烈，可见碎屑颗粒之间紧密接触、颗粒定向排列及塑性岩屑变形；②硅质加大现象普遍，镜下常见石英及长石颗粒的加大边；③可见晶形良好、晶体粗大，充填有孔隙状的自生高岭石；④伊利石呈分散状充填于孔隙，伊利石晶间孔中可见自形石英微晶；⑤在长石或富含长石的岩屑颗粒溶蚀残余孔隙中，可见结晶较差的高岭石质集合体，以及自形石英微晶；⑥铁方解石及铁白云石呈连晶状充填于粒间孔隙，与具有加大边的石英碎屑颗粒紧密接触。

演武地区侏罗系成岩作用的序列如下：压实作用→石英、长石次生加大→伊利石、高岭石沉淀→长石、岩屑溶蚀→高岭石胶结、自形石英微晶→铁方解石、铁白云石胶结。早期的压实作用使部分刚性颗粒破裂，晚期的喜山构造运动使很多碎屑颗粒产生了裂隙。

油气包裹体是在油气成藏过程中在沉积矿物的次生加大边以及裂隙愈合或胶结物中捕获的油气物质，常与水溶液包裹体共存。沉积矿物中的油气包裹体记录了各阶段油气形成时的温度、压力与成分等，将其与盐水包裹体相结合可以用来研究油气的成藏期次。目前，主要根据流体包裹体的均一温度、冰点、盐度或荧光等，并结合储集层岩相学特征等来划分油气的成藏期次^[18-19]。

采集演武地区Y116，Z180，Z188及Z439共4口井12块侏罗系延安组砂岩样品进行包裹体分析，镜下薄片观察可见，各类流体包裹体大小为3~9 μm，形态表现为椭圆形、近圆形等，主要赋存在石英颗粒内裂纹、石英颗粒次生加大边以及穿石英颗粒裂隙中，呈串珠状或群体状分布。荧光观察显示，包裹体分为盐水包裹体、含烃盐水包裹体和油包裹体等3种。

石英颗粒内裂纹包裹体常呈孤立分布，多为沉积岩成岩之前形成的包裹体，不能确切反映油气成藏事件，因此，采用与油气包裹体共生或伴生的石英颗粒次生加大边盐水包裹体和穿石英颗粒裂隙盐水包裹体进行成藏期次研究(图 5)。石英加大边内侧的流体包裹体存在于石英颗粒与加大边之间[图 5(a)~(b)]，捕获于硅质加大成岩作用之前，可代表早期成藏；穿石英颗粒裂隙的流体包裹体存在于切穿石英颗粒的裂隙中[图 5(c)~(d)]，在早、晚期成藏时均可捕获；同时切穿石英颗粒、加大边及胶结物的裂隙包裹体为较晚时期油气成藏时所捕获。

图 5

Fig. 5

下载eps/tif图 图 5 演武地区侏罗系延安组砂岩显微及荧光照片 (a)石英颗粒次生加大边中见包裹体，Y116井，1 933.2 m，延9油层组，显微照片；(b)石英颗粒次生加大边中见发蓝绿色荧光气液两相油包裹体，Y116井，1 933.2 m，延9油层组，荧光照片；(c)穿石英颗粒裂隙中的包裹体，Z180井，1 968.7 m，延8油层组，显微照片；(d)穿石英颗粒裂隙中见发亮黄色荧光气液两相油包裹体，Z180井，1 968.7 m，延8油层组，荧光照片 Fig. 5 Microscopic photos and fluorescence images of sandstone of Jurassic Yan' an Formation in Yanwu area

演武地区侏罗系延安组油气包裹体的荧光主要为黄绿色和蓝绿色(图 5)，表明原油的成熟度较高，是长7烃源岩在早白垩世末期高成熟阶段产生的油气^[20]。通过测定与油气包裹体相伴生的盐水包裹体的均一温度，可以确定油气被捕获时的古地温。对演武地区Z439，Z188，Y116及Z180共4口井10块样品的17个测温点进行穿石英颗粒裂纹及石英颗粒次生加大边盐水包裹体的均一温度测定。统计结果表明：石英颗粒次生加大边盐水包裹体的均一温度主要为100~140 ℃，穿石英颗粒裂隙盐水包裹体的均一温度主要为100~140 ℃和80~90 ℃，切穿石英加大边及胶结物的裂隙包裹体的均一温度主要为80~90 ℃。参照任战利等^[21]测定的天环坳陷的古地温梯度(4.1 ℃/hm)和地表温度(11.5 ℃)，结合演武地区的流体包裹体产状(图 5)，热演化史、原油成熟度以及埋藏史(图 6)，综合推算侏罗系延安组油气早期成藏温度为100~140 ℃，对应地质时间为早白垩世末期(距今110~100 Ma)，是侏罗系油气主要成藏期。晚期成藏温度为80~90 ℃，对应地质时间为晚白垩世(距今60 Ma)至今，是油气二次运移或调整成藏期。

表 2(Table 2)

表 2 演武地区侏罗系延安组砂岩中盐水包裹体平均均一温度 Table 2 Average homogenization temperature of brine inclusions of sandstone samples of Jurassic Yan' an Formation in Yanwu area 井名 样品编号 深度/m 宿主矿物 盐水包裹体平均均一温度/℃ Th1 Th2 Th3 Z439 1 2 056.4 穿石英颗粒裂纹 110.8 135.5 2 2 058.6 穿石英颗粒裂纹 136.2 3 2 063.1 穿石英颗粒裂纹 138.9 Z188 4 2 006.8 穿石英颗粒裂纹 90.7 123.4 5 2 008.4 穿石英颗粒裂纹 101.0 6 2 014.6 穿石英颗粒及次生加大边 82.9 110.0 Y116 7 1 933.2 穿石英颗粒裂纹 80.3 103.5 石英颗粒次生加大边 108.5 121.5 8 1 936.0 穿石英颗粒及次生加大边 88.9 118.9 Z180 9 1 968.7 石英颗粒次生加大边 121.8 10 1 976.6 石英颗粒次生加大边 125.6

下载CSV 表 2 演武地区侏罗系延安组砂岩中盐水包裹体平均均一温度 Table 2 Average homogenization temperature of brine inclusions of sandstone samples of Jurassic Yan' an Formation in Yanwu area

图 6

Fig. 6

下载eps/tif图 图 6 演武地区Y22井埋藏史 Fig. 6 Burial history of well Y22 in Yanwu area

(1) 早期充注成藏

早白垩世末期，三叠系延长组长7油层组烃源岩进入热演化成熟阶段，为生排烃的高峰期，演武地区侏罗系地层在此时也达到最大埋藏深度。长7油层组生成的油气主要沿延长组裂缝进行垂向运移，长8―长6油层组在湖盆中心大规模成藏；当油气继续向上运移，可沿前侏罗纪古河谷不整合面及侏罗系底部的高渗砂体发生侧向或垂向运移，并在演武地区延长组浅层(长3油层组)及延安组下部层位充注成藏[图 7(a)]。包裹体的均一温度在100~140 ℃存在2个主峰值，分别位于110~120 ℃和130~140 ℃，因此，推断早期充注成藏主要存在2个幕次。早期成藏范围主要位于演武地区的东部，平面上靠近长7生烃中心。早期充注成藏为侏罗系油气的主要成藏期。

图 7

Fig. 7

下载eps/tif图 图 7 演武地区延安组油藏两期成藏示意图 Fig. 7 Two stages of reservoir accumulation of Yan' an Formation in Yanwu area

(2) 晚期二次运移成藏

晚白垩世以来，盆地受喜山构造运动的影响，地层被整体抬升，演武地区侏罗系裂缝发育，局部构造形态发生变化。此时，长7烃源岩已停止生烃，部分延长组浅层以及延安组早期圈闭聚集的油气再次沿着裂缝及侏罗系的高渗砂体进行垂向或侧向运移，并二次成藏[图 7(b)]。油气可运移到演武地区西部延安组的上部层位进行成藏。相比早期成藏，晚期的成藏范围更加远离长7生烃中心，两期成藏形成了演武地区侏罗系延安组油藏现今的分布格局。

(1) 鄂尔多斯盆地演武地区侏罗系延安组油藏规模较小，油藏主要受低幅度鼻隆控制，为典型的构造油藏。侏罗系河道砂体与鼻隆构造相匹配，构成了良好的聚油圈闭；裂缝、高渗砂体和古河谷不整合面共同作为三叠系长7烃源岩生成的油气运移到侏罗系的通道；油藏封闭性较差，易遭受破坏或发生油气二次运移。

(2) 鄂尔多斯盆地演武地区延安组部分砂岩储层早期油气充注程度高，后期发生油气二次运移，古油水界面上升；或早期为古油层，后期油气逸散，现今为残留油层。延安组部分油藏在地质历史时期受构造运动影响，遭到破坏或发生油气二次运移成藏。

(3) 鄂尔多斯盆地演武地区侏罗系延安组油藏主要存在两期成藏。早期成藏温度为100~140 ℃，对应的地质时间为早白垩世末期，主要在延安组下部层位成藏，且成藏范围靠近延长组长7生烃中心，为侏罗系油藏的主要成藏期；晚期成藏温度为80~90 ℃，对应的地质时间为晚白垩世至今，油气二次运移到延安组上部层位并成藏，且相比早期成藏，晚期的成藏范围更加远离长7生烃中心；两期成藏形成了演武地区侏罗系延安组油藏现今的分布格局。