鄂尔多斯盆地侏罗系煤生、排油能力实验及其形成煤成油可能性探讨

由于现代煤成油理论的建立和世界范围内一批大中型煤成油田的相继发现,鄂尔多斯盆地侏罗系煤生油问题引起地质学者的关注.该文通过实验获得鄂尔多斯盆地侏罗系煤饱和吸附烃量为50～88kg/t煤,为研究煤吸附烃提供了一些定量信息.同时认为,只有煤生油能力达到或超过煤饱和吸附烃量时,煤才可能成为有效油源岩.通过热模拟实验获得鄂尔多斯盆地侏罗系煤生油能力,结合鄂尔多斯盆地侏罗系煤饱和吸附烃量,对鄂尔多斯盆地侏罗系煤生烃能力进行评价,认为,鄂尔多斯盆地侏罗系煤生烃能力有限,大多数煤生成烃类尚不能完全饱和煤中的孔隙.同时对鄂尔多斯盆地侏罗系煤有机质丰度、类型、成熟度进行综合评价,并与世界其它大中型煤成油田进行对比认为:鄂尔多斯盆地煤有机质丰度较低、类型较差、成熟度不高、生油能力有限;油源对比的结果也认为,鄂尔多斯盆地侏罗系原油与侏罗系煤系地层烃源岩无关,从另一侧面也说明,鄂尔多斯盆地侏罗系煤生烃能力有限,形成工业性油藏的可能性不大.     

鄂尔多斯盆地南部延长组长9致密油富集主控因素

针对鄂尔多斯盆地延长组长9油层组（简称长9）致密油富集主要控制因素研究水平低、认识不一致的问题,总结了鄂尔多斯盆地南部地区长9致密油富集的主要控制因素。     

鄂尔多斯盆地陆相页岩油富集条件及有利区优选

中国石油长庆油田公司在鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段(长7段)湖相烃源岩层系探明十亿吨级庆城页岩油大油田,盆地累计提交页岩油探明地质储量11.53×10⁸t,并在陇东地区建成中国第一个百万吨级整装页岩油开发示范区。系统回顾了鄂尔多斯盆地长7段 页岩油勘探开发历程,总结页岩油富集条件及甜点区优选,分析了页岩油勘探开发的资源前景。长7段沉积期,鄂尔多斯盆地为宽缓的大型内陆坳陷湖盆,高生产力、强还原的湖盆环境利于富有机质泥页岩沉积,多级坡折带的发育和频繁的地震火山活动利于多种深水重力流沉积的发育,细粒砂岩与泥页岩盆地范围内大面积接触,页岩油源储共生富有机质烃源岩的强生、排烃作用为长7段页岩油源内运移、富集提供动力;由粒间孔、溶蚀孔、黏土矿物晶间孔和微裂缝构成的微—纳米级孔喉—缝网耦合系统是页岩油的主要富集单元,控制了页岩油的最终富集。烃类由泥页岩运移至砂岩夹层的过程中,泥页岩的层析作用使砂岩夹层富集油质轻、黏度小、流动好的优质烃类,形成长7段低压页岩油效益开发的关键甜点。湖盆中部可效益开发的运移型页岩油是页岩油增储上产的现实目标,湖盆边缘可效益开发的运移型页岩油是长7段页岩油稳产上产的后备领域。围绕庆城油田及其外围,扩大运移型页岩油勘 探成果,并积极探索滞留型页岩油开发潜力,是助推长庆油田二次加快发展和保障国家能源安全的重要举措。     

鄂尔多斯盆地延长组长7段页岩油形成富集机理

页岩油是亟待开发利用的一种非常规油气资源。利用岩石地球化学和烃源岩地球化学的方法对鄂尔多斯盆地延长组长7段页岩油形成的基本条件和富集机制进行了系统分析。长7段沉积了平均残余有机碳丰度达7.4%的特高丰度富有机质泥页岩,该套泥页岩中发育丰富的微纳米孔隙,为页岩油的富集创造了良好的条件。长7段页岩油富集的主要机制包括:①高有机物生产力和强还原水体令长7段沉积期的超富营养化湖盆中的有机质得以有效保存,形成高有机质丰度的泥页岩,为页岩油形成提供了物质基础;②长7段富有机质泥页岩生油能力强、转化效率高、排油强度大,为页岩油的规模形成提供了良好条件;③有机质吸附与孔隙容留双机制的页岩油赋存方式,为页岩油的富集提供了多种方式。     

鄂尔多斯盆地南部三叠系油页岩地质特征及富集规律

通过对鄂尔多斯盆地南部地区长7段油页岩样品分析,结合盆地南部地区三叠系油页岩沉积时期的地质特征,认为该区长7段富集的油页岩为古气候、古构造、古沉积环境共同影响下形成的。温暖、潮湿的古气候有利于提高沉积盆地中湖泊初始生产力。长8段沉积末期,盆地西缘和西南缘发生的火山喷发事件导致长7沉积期形成以深湖相为主的沉积格局,有利于有机质的富集;在长7段底部由火山喷发产生的凝灰物质形成的凝灰岩的纹层可起到隔氧的作用,有利于油页岩的保存。深湖相沉积环境发育的油页岩总厚度最大,含油率较高,其次为半深湖—浅湖相,表明长7段油页岩发育的厚度明显受沉积相控制。     

鄂尔多斯盆地致密油的定义

致密油是继页岩气之后全球非常规油气勘探开发的又一新热点,被中国石油界广泛关注,但目前对致密油的定义还存在诸多分歧。基于鄂尔多斯盆地延长组致密油特征分析,从致密储层物性、可动流体等方面对致密油定义进行深入研究,综合勘探开发成果确定延长组致密油渗透率界限,进而探讨致密油的定义标准。研究结果表明,鄂尔多斯盆地延长组致密油成藏条件良好,主力层系为长6、长7、长8及长9油层组,盆地中部及南部深湖相沉积发育区是最有利的致密油勘探区。综合分析测井、物性、可动流体、主流喉道半径、启动压力梯度、原油粘度、压力系数以及试油试采等资料,提出利用致密油储层六参数法对鄂尔多斯盆地延长组储层分类标准进行调整,将延长组致密油渗透率界定为小于0.5×10-3 μm2,主要包括致密砂岩油和页岩油。其他盆地或油田应结合实际地质特征及勘探开发实践对致密油进行定义。     

鄂尔多斯盆地致密油地质特征及其分布规律

鄂尔多斯盆地延长组长7段发育湖相富有机质页岩、泥岩,分布面积达6×104 km2,其热演化程度适宜,分布广、厚度大、有机碳含量高,储层致密但天然裂缝发育,含油饱和度高,致密油勘探潜力大.综合研究表明,沉积相带控制储层的发育,生烃中心控制了致密油的分布,有效的油气充注是致密油富集的关键.通过水平井和分段压裂技术的应用,可以实现致密油的工业开发.     

鄂尔多斯盆地庆华南地区延长统上部沉积相及油气富集规律

晚三叠世早期，庆华南地区处于湖盆中心，水深、面广、有机质丰富。晚三叠世末期，湖盆萎缩，形成三角洲平原分流河道、三角洲前缘水下分流河道和河口砂坝，为油气聚集的有利场所。砂体侧变、顶变的泥岩，为有效益层。上述条件，使河口砂坝形成的油藏具备一定规模、储层物性较好，构造位置较高，试油产量高。     

鄂尔多斯盆地乌审旗地区煤层气富集主控因素及其勘探方向

乌审旗地区是鄂尔多斯盆地的重要含煤区,也是近几年低煤阶煤层气勘探的热点地区。但该区前期煤层气钻探总体效果并不理想,迫切需要认清该区煤层气富集规律,以便有效开展煤层气勘探及开发利用。为此,对该区煤层分布特征、聚煤期沉积环境、煤岩特征及储层物性、煤层含气性等地质条件进行了分析,发现该区煤岩演化程度低,以低煤阶长焰煤为主,煤层厚5~30 m,大部分地区煤层埋深小于1 000 m且分布稳定,具有一定的煤层气勘探潜力。但煤层气钻井揭示该区煤层含气性变化大,煤层含气量介于0.19～6.7 m³/t,部分地区煤层气组成中CH₄含量小于25%,说明煤层早期成岩时生成吸附的甲烷已被破坏逸散。进一步分析影响该区煤层气富集的主控因素后认为：在煤层直接盖层为砂岩、保存条件差的地区,煤层含气性差,反之,则含气性好,如果有后期生物气的补充,则可以富集成藏。最后指出：该区北部的乌审召区块和南部的纳林河区块,煤层气保存条件好、含气量高、勘探潜力大,可作为下一步煤层气勘探的有利目标区。     

鄂尔多斯盆地马岭地区上三叠统长7油层组油气富集规律

鄂尔多斯盆地马岭地区长7油层组具有良好的油气资源潜力,但随着油气勘探开发的深入,其勘探难度越来越大。致密砂岩型岩性油气藏的成藏富集机理是制约鄂尔多斯盆地延长组长7油层组深入勘探的核心问题。为了更好地指导油气勘探工作,从烃源岩、沉积相、储集层及构造特征等方面入手,总结了该区长7油层组油气藏分布特征和规律,并分析了油气富集成藏的主控因素。结果表明:马岭地区长7油层组主要为岩性油气藏,深湖浊积岩为主要沉积类型,油气富集主要受烃源岩、沉积相及储层等因素的控制。     

鄂尔多斯盆地中生界延长组陆相页岩油富集特征与资源潜力

鄂尔多斯盆地中生界延长组长7段主要发育半深湖—深湖相泥页岩,是盆地中生界油藏的主力烃源岩层,源内页岩油资源丰富。与北美海相页岩油相比,长7页岩油沉积相变化快、地层连续性差、非均质性强,其富集特征和分布规律更为复杂。基于盆地30余口长7段全取心井开展精细岩心描述和3万余块次实验分析测试,明确了长7烃源岩层系页岩油基本地质特征和富集主控因素,客观评价了页岩油资源潜力,2019年发现了10亿吨级庆城页岩油大油田。长7段泥页岩层系发育源储分异型（Ⅰ类）、源储一体型（Ⅱ类）及纯页岩型（Ⅲ类）三种页岩油类型。高有机质丰度烃源岩是页岩油富集的物质基础,多成因类型砂岩储层发育数量众多的微纳米孔喉单元,是页岩油赋存的主要空间与渗流通道,多类型细粒沉积岩间互分布构成了良好的源储共生配置,高强度生烃和异常高压持续充注形成了源内高含油饱和度页岩油。长7段页岩油发育陇东、陕北两大含油区带,初步落实页岩油储量规模30~50亿吨,2025年有望建成500万吨页岩油生产基地。     

鄂尔多斯盆地地球化学特征与受控因素

通过对鄂尔多斯盆地地球化学背景特征的系统研究,并与我国主要含油气盆地的地球化学特征进行比较,认为该盆地整体上具中高背景、较均匀地化场特征。综合研究表明:鄂尔多斯盆地地球化学背景和异常的形成是各种地质作用和近地表沉积物性质、地形地貌景观条件综合作用的结果,其中油气源是地表化探指标浓度变化和异常形成的物质基础,是地表油气化探异常形成的主控因素,但不同的来源具有不同的组分特征和异常组合特征;构造运动是烃类离开油气源区,向储集层运移和纵向运移的主要动力,不同的圈闭类型对地表化探异常的组合形式或异常模式起着控制作用;而近地表沉积物性质和地形地貌景观条件是影响油气化探异常分布规律和油气化探应用效果的重要因素。     

鄂尔多斯盆地陇东地区上古生界天然气富集规律

基于鄂尔多斯盆地陇东地区上古生界气源条件、储层特征、盖层特征等的分析,对研究区上古生界天然气富集主控因素进行了研究。研究表明,鄂尔多斯盆地陇东地区上古生界天然气气藏的形成与分布主要受气源、盖层和储层条件三元耦合关系控制。气源条件、山西组1段直接盖层条件共同控制区域上气藏的形成与分布。区域上生烃强度高,山西组1段泥岩盖层厚度大于35 m的区域为山西组1段气藏有利成藏区,山西组1段泥岩盖层厚度小于35 m的区域则主要为石盒子组8段气藏有利成藏区。储层条件控制天然气的局部富集,其中气源条件、山西组1段盖层条件相似时储层“甜点”控气,即储层质量越好天然气越富集;气源条件、山西组1段盖层条件均有利时,相对较差储层亦可成藏。值得注意的是,气源、盖层和储层条件三元耦合关系控制的天然气最佳成藏富集区并非三者均为最优的地区,而是三者最佳配置、相互补偿形成的有利区。     

鄂尔多斯镇泾地区延长组成藏体系与油气富集模式

在典型油藏解剖基础上,根据油气成藏体系概念和划分原则,结合烃源岩、源储组合样式、油藏特征、成藏机制等,将镇泾地区延长组划分为近源—接触式成藏体系和近源—跨越式成藏体系2类。前者油藏类型以岩性油藏为主,源储紧邻,为直接接触,具有"近源成藏"特征,运移距离短,运移动力主要为源储压力差,输导体系为砂岩(微裂缝),隐性输导,油气富集主控因素为优质烃源岩、有利砂体和裂缝,油气富集模式可概括为"近源—接触式'源、相、缝'控";后者油藏类型以构造—岩性为主,源储为跨越式接触关系,具有"远源成藏"特征,运移距离较长,运移主要动力为源储压力差和浮力,输导体系以断裂—砂体为主,油气富集主控因素为通源断裂、有利砂体和裂缝,富集模式可概括为"近源—跨越式'断、相、缝'控"。     

鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏特征

鄂尔多斯盆地上古生界具有含气丰富和低孔、低渗、低压的特征。通过储集层流体包裹体均一温度、包裹体激光拉曼光谱、沥青分布与成因、岩石薄片等分析，结合天然气组分、C5-C8轻烃、单体碳同位素实验数据，分析了鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏基本特征和成藏过程，总结了高效储集层的主控因素，划分出3种上古生界天然气成藏组合，即源内成藏组合（山2段-太原组几源顶成藏组合（山1段-盒8段）、源外成藏组合（石千峰组）。并应用上述方法剖析了不同类型气藏天然气成藏过程及成藏主控因素。图7表2参17     

中国致密砂岩煤成气藏地质特征及成藏过程 ——以鄂尔多斯盆地上古生界与四川盆地须家河组气藏为例

中国煤系天然气分布受多种因素控制,以鄂尔多斯盆地上古生界与四川盆地须家河组气藏为例,从构造、烃源岩演化、储集层特征、成藏历史等多方面探讨中国煤系天然气的聚集和成藏过程.对比结果表明:鄂尔多斯盆地上古生界天然气藏与四川盆地上三叠统须家河组天然气藏的成藏地质条件有许多相似之处,两地气藏特征产生差异的主要原因是盆地构造特征和成藏过程不同.鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏过程是气体推动着水体整体向构造高位运移,多种成藏条件共同影响下形成的气水倒置是气藏负压的主要原因.四川盆地须家河组气藏成藏以构造圈闭控制成藏为主,局部发育岩性气藏,气藏异常高压是快速沉积引起的欠压实作用、烃源岩的生烃作用及后期构造挤压共同作用的结果.     

鄂尔多斯盆地延长组致密油特征

通过综合研究鄂尔多斯盆地延长组致密油储集层与烃源岩展布、岩石学、地球化学等资料,分析鄂尔多斯盆地延长组致密油特征,评价其勘探潜力.鄂尔多斯盆地中生界延长组低渗透油气资源丰富,截至目前空气渗透率小于2×10?3μm2的致密油探明地质储量约20×108 t,主要赋存于与油页岩互层共生或紧邻的延长组长6—长8油层组致密砂岩储集层中,石油未经过大规模长距离运移.其中,湖盆中部长7和长6油层组大面积分布的重力流砂岩储集层尤其致密,空气渗透率一般小于0.3×10?3μm2.延长组致密油具有多成因砂体复合叠加规模大、储集层致密、孔喉结构复杂、刚性组分含量高、裂缝发育、含油性和原油物性较好、低压低产等特征.优质烃源岩与大面积厚层储集体互层共生,以及地史期生烃增压强排烃作用控制了延长组大面积叠合致密油的形成.鄂尔多斯盆地致密油资源潜力大,是近期建产的现实目标和未来勘探开发的重要领域.图6表2参37