鄂尔多斯盆地杭锦旗探区上古生界天然气成藏机理

多类型天然气共生现象在越来越多的盆地中被发现,并已引起广大学者的注意。但是我国对于多类型天然气共生研究重视不够,更多地集中于单一类型天然气研究。以鄂北杭锦旗探区为例,展开多类型天然气研究。研究表明杭锦旗探区上古生界具备发育多类型天然气藏的地质条件,煤层气、根缘气(深盆气)、常规气共同发育。3种不同类型天然气在成藏机理上具有递变关系,从吸附机理过渡至活塞式、置换式运聚机理,在空间上依次形成了煤层气藏、根缘气藏(深盆气藏)及常规气藏,构成了杭锦旗探区上古生界天然气成藏机理序列。从实际勘探角度而言,仅根缘气藏(深盆气藏)和常规气藏具有工业勘探价值。     

鄂尔多斯盆地西南部上古生界流体包裹体特征及其意义

通过单偏光、荧光显微镜观察和显微冷热台测温等方法,对鄂尔多斯盆地西南部16口井24块上古生界砂岩样品进行全面的流体包裹体分析,归纳山西组和盒8段内主要含气层段流体包裹体岩相学特征,将不同包裹体组合内与烃类包裹体伴生的盐水包裹体均一温度、冰点温度等参数对比分析,结合研究区埋藏史推测致密砂岩储层内天然气的充注期次。测试结果显示与气态烃包裹体伴生的盐水包裹体均一温度范围为100～170℃,均一温度和冰点温度均未显示明显间断,表明储层内天然气运移是在中侏罗世-早白垩世内(200～100Ma)持续进行;愈合微裂隙内高气液比气态烃包裹体的气相组分以 CH4 为主,与其伴生盐水包裹体均一温度介于140～170℃之间,表明储层内天然气大量富集期为早白垩世(155～100Ma);流体包裹体组合、均一温度及其地球化学组分测试结果综合分析认为,鄂尔多斯盆地西南部上古生界天然气运移富集是一个相对漫长且连续的过程,并以早白垩世为主要充注期。     

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区上古生界天然气成藏历史分析

通过对鄂尔多斯盆地杭锦旗地区古生界断裂特征、埋藏历史、包裹体特征、生烃历史、砂岩致密化过程进行分析,认为该地区天然气成藏存在2个成藏期.第1成藏期发生在侏罗纪以前,在泊尔江海子断裂以北形成常规气藏;第2成藏期发生在早白垩世以后,在泊尔江海子断裂以南地区形成深盆气藏.杭锦旗地区储层致密化是由沉积相、岩矿成分、成岩作用等因素共同作用的结果.     

鄂尔多斯盆地东南部延长探区上古生界天然气成藏特征

鄂尔多斯盆地东南部的天然气勘探进展缓慢,缘于对其上古生界天然气成藏方面的相关研究较少。为此,利用大量钻井、地球化学薄片鉴定、压汞试验、流体包裹体测试等资料,研究了该区上古生界天然气的成藏地质条件和成藏期次。结果表明:①与盆地北部一样,东南部延长探区具有"广覆式生烃、大面积成藏"的特点,其主力生烃层系为下二叠统山西组2段、中石炭统本溪组暗色泥岩和煤系地层;②储层砂体发育,多层系砂体垂向叠置、横向连片,加上构造不发育,具备形成大面积复合岩性圈闭的重要条件;③上石盒子组—石千峰组发育的巨厚泥岩具有物性和压力双重封闭性能;④流体充注时期发生在晚三叠世、中晚侏罗世和早白垩世。依据生储盖的空间配置关系,将该区上古生界气藏划分为源内成藏、近源成藏和远源成藏3种组合类型,并在分析圈闭类型、输导体系、运聚特征等的基础上,建立起了上古生界天然气的成藏模式。结论认为:该区上古生界具有良好的天然气成藏地质条件和勘探潜力,是鄂尔多斯盆地下一步天然气储量增长的新领域。     

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区上古生界天然气成因及来源

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区上古生界天然气化学组成、稳定碳氢同位素等综合分析结果表明,该区天然气以烃类气体为主,干燥系数介于0.80~0.94,表现为湿气特征;δ¹³C₁和δ¹³C₂值分别为-36.2‰~-31.7‰和-27.8‰~-23.3‰,δD_CH4值为-199‰~-172‰,烷烃气碳、氢同位素总体呈现正序特征,属于有机成因气。天然气成因鉴别和气-源对比表明,该区上古生界天然气主体属于煤成气,来自太原组-山西组煤系烃源岩,但泊尔江海子断裂南北两侧天然气的来源存在差异性,南侧十里加汗区带天然气来自原地的太原组-山西组高成熟烃源岩;而北侧什股壕区带天然气则主要由断裂以南十里加汗等地区运移而来,且后期遭受一定程度的破坏而发生逸散。     

鄂尔多斯杭锦旗地区上古生界储层流体包裹体特征与天然气成藏时期

杭锦旗地区是鄂尔多斯盆地天然气勘探的重点区域之一。通过杭锦旗地区流体包裹体产状特征、成分及均一温度的研究,可以确定天然气主要的成藏期次与成藏时期。研究表明,杭锦旗地区上古生界砂岩储层中的成岩流体包裹体主要分布于含砾砂岩、中细砂岩的石英加大边或愈合裂隙中,可分为两期,以气液烃包裹体、气液两相盐水包裹体为主,包裹体形态有椭圆形、次棱角形、长条形、半圆形及不规则形,气体成分主要为CO₂和CH₄。与气液烃包裹体伴生的盐水包裹体均一温度具有分布范围广、多峰值且十里加汗、新召和什股壕3个区带分布特征存在显著差异的特征;对包裹体均一温度在古地温场演化史上的投点结果和烃源岩热演化历史的综合分析表明：十里加汗区带主成藏期为始新世至今,新召区带主成藏期为始新世至今并可能存在早侏罗世晚期-晚侏罗世中期次成藏期,什股壕区带依据包裹体测温资料并结合天然气运移特征综合判断主成藏期为始新世至今。     

鄂尔多斯盆地南部上古生界天然气勘探潜力

之前的勘探实践表明,鄂尔多斯盆地具有“南油北气”的平面分布特征,北部先后发现了多个大中型气田,而南部针对天然气的勘探却一直止步不前。为此,对盆地南部上古生界天然气勘探潜力进行了分析。通过对南部烃源岩、砂体展布特征、储层特征、盖层等成藏条件进行分析,并与盆地北部的成藏条件进行了对比,认为该盆地南部亦具有良好的烃源条件和盖层条件,储层发育程度则是制约盆地南部天然气勘探的最主要因素;南部山西组、下石盒子组和上石盒子组基本发育3大三角洲砂体,彬县-富县三角洲前缘砂体延伸远,储层物性条件较好,与烃源岩相配合,为天然气在盆地南部成藏提供了有利条件。盆地南部多口探井测试见到工业气流,显示出鄂尔多斯盆地南部上古生界良好的天然气勘探潜力。     

鄂尔多斯上古生界流体包裹体测温与天然气成藏分析

鄂尔多斯上古生界发育大面积岩性气藏。通过储层流体包裹体、有机质成熟度、天然气地球化学特征综合分析，储层烃类包裹体形成均一温度70-200℃、峰值100～140℃，推测流体包裹体大量形成时的有机质成熟度（Ro）小于1．4％；天然气成熟度（Ro）为1．3％～2．0％，二者具有明显不匹配性。由此推测，烃类包裹体形成的主要时期代表着气藏的主要成藏期。     

鄂尔多斯盆地延长组长7致密储层流体包裹体特征与成藏期次

鄂尔多斯盆地延长组长7储层流体包裹体类型丰富,包括盐水包裹体、含烃盐水包裹体、液烃包裹体、气液烃包裹体和气烃包裹体。根据油气包裹体宿主矿物成岩的形成时间序列和均一温度分析认为,长7储层主要有2期包裹体。第一期主要赋存于石英颗粒次生加大边内侧及未切及加大边的裂隙中,与其共生的盐水包裹体均一温度峰值为120～140℃;第二期包裹体均沿切穿石英(或长石颗粒)的晚期微裂隙成线/带状分布,与其共生的盐水包裹体均一温度峰值为90～110℃。结合盆地埋藏史和热史分析认为,长7致密油藏主要经历了2次流体充注,主成藏期为早白垩世晚期,即在早白垩世末盆地开始大范围抬升以前油藏就已形成。     

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区上古生界煤系烃源岩生烃潜力再评价

鄂尔多斯盆地北缘杭锦旗地区上古生界是中国石化华北油气分公司天然气的重要增储上产领域。及时开展该地区上古生界煤系烃源岩的生烃潜力再评价研究,有利于为下步勘探部署提供参考。综合利用有机地球化学、有机岩石学等技术手段,结合地层孔隙热压生排烃物理模拟、TSM盆地资源评价数值模拟等新方法和勘探新资料,系统分析、对比研究区上古生界烃源岩的沉积环境、品质特征和展布特征,进而深入开展生烃潜力的再评价。杭锦旗断裂带以南地区上古生界烃源岩具有"品质好、演化程度高、厚度大"的总体特征,而断裂带以北地区则相反。基于物理模拟和数值模拟结果计算,杭锦旗地区上古生界煤系烃源岩的总生气量为15.922×1012 m3,断裂带以北地区生气强度一般小于10×108 m3/km2,而断裂以南地区生气强度主要分布于（15~35）×108 m3/km2,具备形成大中型气田的物质基础。     

鄂尔多斯盆地北部杭锦旗地区油气圈闭类型研究

杭锦旗地区位于鄂尔多斯盆地北部,从早古生代至晚古生代早期一直为隆起区，局部构造复杂，地层受古地貌的控制，横向变化大，后期受燕山期构造活动的改造，导致该区圈闭类型及成因复杂。综合分析认为，该区主要发育4类构造圈闭和2类岩性圈闭。构造圈闭包括挤压褶皱型背斜圈闭，潜山披覆型圈闭，鼻状构造圈闭，层逆牵引背斜圈闭。岩性圈闭有不整合地层圈闭和岩性尖灭圈闭。综合评价认为，该区具备了形成大中型天然气藏的基本地质条件，具有良好的天然气勘探前景。     

鄂尔多斯盆地杭锦旗东部地区上古生界天然气成藏模式

为了弄清鄂尔多斯盆地杭锦旗地区上古生界天然气成藏模式,用以指导该区的油气勘探,从烃源岩分布、天然气运移及圈闭分布特征等角度展开深度剖析,总结了该区的油气成藏模式。结果表明：该区烃源岩呈南厚北薄的展布特征,泊尔江海子断裂以南地区烃源岩成熟度高于断裂以北地区;区内构造圈闭主要分布在泊尔江海子断裂北部地区（什股壕地区）;泊尔江海子断裂以南地区天然气密度大于北部地区,整体呈现由南向北逐渐降低的趋势,而天然气干燥系数则整体由南向北逐渐增大,反映了缺少烃源岩的什股壕地区天然气主要由泊尔江海子断裂以南地区运移而来;泊尔江海子断裂以南地区发育优质的烃源岩,天然气高密度、低干燥系数的分布特征表明了该区域天然气为原地聚集;阿镇地区断裂及伴生构造圈闭成为该区油气运移的通道和聚集场所,十里加汗地区普遍不发育断裂,在砂岩储层物性的控制作用下,形成了近源天然气藏;杭锦旗东部地区上古生界天然气成藏模式划分为3类,即横向远距离运移异地成藏模式、垂向近距离运移原地成藏模式和准连续致密砂岩气成藏模式。该研究成果为杭锦旗地区下一步勘探指明了方向。     

鄂尔多斯盆地北部杭锦旗地区上古生界气源岩分析

鄂尔多斯盆地北部杭锦旗地区上古生界天然气来源问题一直存在争议。在烃源岩沉积环境、分布特征分析的基础上,讨论了烃源岩的评价方法和标准,利用有机质类型、丰度、成熟度及生烃强度,开展烃源岩评价,确定了主力气源岩层位及分布特征。结果表明：研究区气源岩主要为上古生界太原组及山西组煤系烃源岩,岩性为煤层、炭质泥岩、暗色泥岩,其中煤层为主要的烃源岩;沉积相控制源岩展布,地质历史时期泥炭坪、扇三角洲平原、冲积扇扇缘沼泽等环境煤层发育好,泥岩厚度大;煤层有机质丰度高,炭质泥岩次之,暗色泥岩最差,参照煤系源岩评价标准,区内烃源岩为较好—非常好的烃源岩;研究区镜质体反射率值分布于0.6%~1.8%之间,呈由北向南增大趋势,全区进入生气阶段,泊尔江海子断裂附近及以南进入大量生气阶段;研究区内生气强度主要介于(10~40)×10⁸ m³/km²之间,具备形成大气田的气源条件。因此,研究区天然气来源具有原地性的特征,泊尔江海子断裂南部烃源岩优于北部烃源岩。     

鄂尔多斯盆地塔巴庙地区上古生界源岩热演化特征

鄂尔多斯盆地北部主力气源岩太原组、山西组煤系地层热成熟史的研究对本区天然气充注过程和有利目标区预测具有重要的参考价值。在对研究区烃源岩评价和一维、二维地质建模研究的基础上,利用BasinMod盆地模拟软件对单井以及研究区内二维剖面、平面进行了煤系烃源岩热演化史模拟研究。研究结果表明:(1)该区在中三叠世进入生烃门限,中侏罗世以后,烃源岩持续埋深,早白垩世末期至最大埋深(4000 m左右),绝大多数的天然气都在这一阶段生成,早白垩世末构造抬升以后只有少量天然气生成;(2)研究区上古生界太原组和山西组煤系源岩最大累积生烃强度可达到2200×108m3/km2,对现今天然气的分布具有较强的控制作用。     

鄂尔多斯盆地上古生界气藏与深盆气藏特征对比

通过对鄂尔多斯盆地上古生界砂泥岩压实资料、孔隙演化、压力成因、气水分布、天然气运移和成藏特征等分析研究,结合前人的成果资料,对上古生界气藏与典型深盆气藏特征进行了详细对比。研究认为,如果仅从成藏基本条件和气藏某些表现形式看,上古生界气藏与深盆气藏有相似之处。但开发动态资料显示,气层连通性差,气层分属多个压力系统,并没有出现大范围的气水关系倒置现象,局部存在边底水,气水分布主要受构造部位和有利储层相带等因素控制。由成藏作用过程、成藏关键条件和成藏机理考察,上古生界气藏具就近运移、聚集、成藏特点,主要属岩性气藏或构造-岩性气藏。综合分析认为,储层连通性差、圈闭受岩性和构造控制是造成上古生界气藏有别于深盆气藏的根本原因。     

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区上古生界原油成因及勘探前景

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区上古生界海陆过渡相有一套良好的生储盖组合,目前已发现了东胜大气田。该区二叠系下石盒子组产出少量中质原油,但原油的成因及其勘探前景尚不明确。基于对该区原油的物性、饱和烃色谱、生物标志物及碳同位素等地化特征的研究,试图揭示原油的成因和勘探前景。杭锦旗地区上古生界原油具有低硫、高蜡、中等成熟度特征,其甾烷分布显示以陆生植物为主,少量水生生物;Pr/Ph值为2.16~2.26,重排甾烷和重排藿烷含量高,伽马蜡烷含量低,原油碳同位素值为-27.7‰~-26.8‰,正构烷烃单体烃碳同位素前重后轻,这些特征均指示该原油是由沉积环境为弱氧化的陆相煤系地层中的暗色泥岩生成。二叠系山西组烃源岩有机岩石学、生烃热模拟实验及岩石热解等综合分析表明,该区山西组暗色泥岩具有一定生油潜力。结合原油产出井的位置和烃源岩的空间展布,山西组暗色泥岩可能是潜在的烃源岩。杭锦旗地区上古生界良好的生储盖组合条件暗示着该区的原油勘探值得重视,泊尔江海子断裂两侧邻区是原油聚集的潜在有利区。