鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩成藏特征与模式

基于对鄂尔多斯盆地奥陶系沉积环境与烃源岩条件的分析,研究和论证盆地奥陶系油气成藏特征及气藏类型。鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩具备良好的天然气成藏条件,大量地质地球化学证据显示具有三源供气的特点,除上覆石炭-二叠系煤系为主要烃源岩外,中上奥陶统海相烃源岩和石炭系本溪组海相泥灰岩也具有供烃能力。通过分析已发现的气藏认为盆地中部气区的天然气为热解气,具有煤成气和原油裂解气的混合气特征。奥陶系储集层中沥青及烃类包裹体证据显示,侏罗纪古油藏原油主要来自中上奥陶统海相烃源岩,白垩纪古油藏裂解成气。受构造沉积背景的控制,形成了4类碳酸盐岩气藏,其中盆地中部发育的风化壳地层-岩性气藏,以及西北台缘带发育的构造-顺层岩溶型岩性复合气藏是鄂尔多斯盆地碳酸盐岩天然气勘探的重点区域。     

伊陕斜坡上古生界大面积岩性气藏分布与成因

鄂尔多斯盆地伊陕斜坡上古生界发育大面积分布的岩性气藏。经过近40余年的勘探，已经在伊陕斜坡上古生界发现并探明了苏里格、乌审旗、榆林、大牛地、子洲和米脂等6个大型气田，累计探明天然气地质储量达13126．54×10^8m^3，天然气勘探成果显著。研究其成藏机理发现，大面积气藏形成的主控因素有：煤系烃源岩分布范围广、“广覆式”生烃，为大面积含气奠定了物质基础；盆地北部河流-三角洲沉积砂体大面积发育，为大面积含气提供了良好的储集空间；上古生界储集层致密后成藏以及盆地构造的稳定性均有利于气藏的后期保存。上述几个成藏要素在空间和时间上的有效配置、共同作用．形成了现令上古生界岩性气藏大面积分布的格局。图3表1参25     

鄂尔多斯盆地中央古隆起东侧奥陶系中组合天然气成因与来源

随着鄂尔多斯盆地奥陶系天然气勘探工作的不断深入,中央古隆起东侧奥陶系马家沟组五段5亚段-马家沟组五段10亚段中组合天然气勘探取得了重要进展,但目前有关天然气成因与来源的研究还很薄弱。根据天然气地球化学特征、古油藏发育特征等分析结果,并结合天然气成藏地质背景,厘定了鄂尔多斯盆地中央古隆起东侧奥陶系中组合天然气的成因与来源。研究表明,鄂尔多斯盆地奥陶系中组合天然气为上古生界煤系烃源岩生成的煤型气与下古生界碳酸盐岩烃源岩生成的油型气的混合气,并以上古生界煤型气为主。现今气藏天然气组分中甲烷主要来自上古生界煤系烃源岩,上组合以及中组合少部分天然气的乙烷较多来自下古生界油型气,中组合大部分天然气乙烷及重烃仍来自上古生界煤系烃源岩。     

长庆气田奥陶系风化壳气藏中油型气成分的来源

鄂尔多斯盆地石炭系海相烃源岩与下奥陶统碳酸盐岩的对比结果表明,石炭系海相烃源岩虽然不如下奥陶统碳酸盐岩厚,但其生烃能力远高于后者,与奥陶系风化壳储集层的配置情况也好于后者,并且产物也具油型特征,表明奥陶系风化壳气藏的油型气成分来自石炭系海相烃源岩;奥陶系风化壳气藏的天然气是以上古生界煤成气为主、上古生界石炭系油型气为辅的混合气。这一观点既能够很好地解释鄂尔多斯盆地中部古生界自上而下气藏序列天然气成分及碳同位素组成的差异,还可以更好地说明为何风化壳气藏天然气以煤成气为主。     

中国煤成气研究30年来勘探的重大进展

煤成气理论在中国形成以来的30年间,不仅开辟了煤成气勘探的新领域,而且使煤成气探明储量从占全国气层气储量的十分之一提高到近十分之七;全国探明天然气储量从2 264×108m3陡升为6.4×1012m3;天然气年产量从137.34×108m3提高到760×108m3;全国煤成气田(藏)从不足10个(除台湾省外)增加至124个;发现煤成气盆地从6个增长为11个.在概述中国煤成气勘探重大进展的基础上,重点研究了发现大量煤成气田的鄂尔多斯盆地、塔里木盆地和四川盆地煤成气勘探的进展.根据大量烷烃气碳同位素数据科学地确定煤成气田,论证了某些天然气成因有争议的气田(靖边、柯克亚和阿克莫木气田)也属于煤成气田或以煤成气为主,并论证四川盆地须家河组煤系中少量气藏(卧龙河、纳溪、合江气田)为油型气.     

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.     

煤成气多层系富集机制与全含气系统模式——以鄂尔多斯盆地东缘临兴区块为例

鄂尔多斯盆地发育以煤成气为主要气源的多层系常规和非常规含气系统,不断在新区、新层系、新类型和新领域中取得勘探突破。为了进一步提升盆地油气勘探效率,重新认识油气地质理论,在系统剖析盆地东缘临兴区块下古生界、上古生界和中生界含气层系分布规律基础上,探讨奥陶系—三叠系的含气序列,刻画了多层含气系统形成条件及富集特征,揭示了煤成气在源岩层系滞留、源外层系富集的成藏过程,并建立了全含气系统模式。研究结果表明：(1)研究区发育煤系烃源岩主控的石炭系—二叠系连续型煤层气、页岩气、铝土岩天然气和准连续型致密砂岩气,圈闭条件主控的不连续型三叠系岩性—构造气藏,输导条件主控的奥陶系马家沟组碳酸盐岩气藏;(2)多层系气藏垂向叠置分布,形成煤系及其上覆下伏层系全含气系统,该系统受沉积、储层和输导体系等综合控制,发育连续型、堆叠型、侧叠型、孤立型等含气层;(3)全含气系统形成的基础是煤系生烃持续充注,核心是天然气“生—运—聚—散”动态变化,体现为常规构造—岩性气藏和非常规连续型气藏有序共生、垂向叠置,需要立体勘探开发。结论认为：(1)盆地天然气勘探应从源储耦合、有序聚集的视角寻找煤系及其上覆下伏地层的滞留气、近...     

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鄂尔多斯盆地天然气资源丰富，含气层系多，具有上、下古生界复合含气的特征，已发现4个储量达到1×１０１１m3以上的大型气田。通过对生烃、沉积、储层、圈闭保存条件等的综合研究，认为上古生界具有煤系地层“广覆式”生气特色，三角洲分流河道中粗粒石英砂岩是上古生界高效储层的主要岩石类型，圈闭以大型岩性圈闭为主，天然气成藏条件优越，勘探领域广阔，仍具有发现大型气田的地质条件；下古生界具有混源气特征，白云岩风化壳岩溶储层是主要储集岩类型，圈闭以古地貌—岩性复合圈闭为主，勘探潜力较大。     

新中国天然气勘探开发70年来的重大进展

新中国成立70年来天然气勘探开发取得重大进展,从贫气国跃升为世界第6产气大国。1949年中国年产气为1 117×104 m3、探明天然气储量为3.85×108 m3,人均年用气量和储量分别为0.020 6 m3和0.710 7 m3。至2018年,人年均国产气114.857 6 m3,人均国内储量12 011.08 m3,70年内人年均国产气量和国内储量分别增加5 575倍和16 900倍。勘探开发大气田是快速发展天然气工业的主要途径。中国目前已发现大气田共72个,主要分布在四川(25个)、鄂尔多斯(13个)和塔里木(10个)3个盆地,2018年这3个盆地大气田共产气1 039.26×108 m3,占中国总产气量65%,至2018年底72个大气田累计探明天然气储量124 504×108 m3,占全国天然气储量16.7×1012 m3的75%。天然气新理论推动中国天然气工业更好更快发展,1979年以来煤成气新理论助力中国大批以煤系为主要烃源岩的气田的发现,2018年煤成气大气田产量分别占中国产气量和大气田产气量的50.93%和75.47%。页岩气理论推动下,本世纪发现涪陵、长宁、威远和威荣页岩气田,2018年已探明页岩气地质储量10 455.67×108 m3,年产气108.8×108 m3,昭示了中国页岩气有较好前景。图5表1参64     

鄂尔多斯盆地准连续型致密砂岩大气田成藏模式

鄂尔多斯盆地大气田主要赋存于上古生界致密砂岩储层中,且广泛分布于上古生界中下组合特别是二叠系山西组与下石盒子组。研究表明,鄂尔多斯盆地致密砂岩大气田既非典型的不连续型常规气藏,又非典型的连续型非常规气藏,而是介于常规与非常规或不连续型与连续型之间的一种过渡类型,称之为准连续型天然气聚集。其主要特点是:天然气大面积准连续分布,无明确气藏边界;圈闭介于常规圈闭与无圈闭之间,主要由非常规岩性圈闭和动力圈闭组成;气水分布复杂,无明显边、底水;天然气运移为非浮力驱动,近距离成藏。这种大气田的形成与分布主要受烃源岩和储层等因素控制,其中优质烃源岩的大面积分布是控制致密砂岩大气田形成和分布最重要的因素。由于为近距离运移成藏,加之致密储层本身同时可起到一定封盖作用,鄂尔多斯盆地上古生界致密砂岩大气田形成的生气强度下限可以低至10×108 m3/km2左右。准连续型致密砂岩天然气成藏模式的提出,预示着鄂尔多斯盆地上古生界天然气资源丰富,勘探潜力较大。但另一方面,准连续型成藏模式的确认,也意味着传统的常规油气地质学的研究思路及勘探理念在鄂尔多斯盆地并不完全适用。     

致密碳酸盐岩储集层特征与天然气勘探潜力——以鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东部奥陶系马家沟组为例

基于钻井、试气、分析化验等资料的综合分析,对鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东部奥陶系马家沟组马五_(1+2)亚段致密碳酸盐岩储集层特征及其成因进行研究,并对天然气勘探潜力进行分析。研究提出致密碳酸盐岩储集层为孔隙度小于2%、渗透率小于0.1×10~(-3)mm~2的储集体。伊陕斜坡东部马五_(1+2)亚段致密碳酸盐岩储集层以含膏泥粉晶白云岩、泥粉晶白云岩及岩溶角砾白云岩为主,孔隙类型以裂缝-溶孔、裂缝-晶间孔为主,非均质性强,储集层呈薄层大面积展布。奥陶系顶部不整合面构造调整导致的储集层"造孔"与"填孔"作用,以及埋藏期溶蚀增孔与沉积充填减孔共同作用是储集层大面积致密化的主要原因。薄层白云岩致密储集层与上覆广覆式上古生界煤系烃源岩紧邻形成大面积致密碳酸盐岩气成藏组合,含气普遍,气藏埋深浅(1 900~2 500 m),与上古生界致密砂岩气组成立体含气模式,因此鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东部勘探开发潜力大。     

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截止1998年底,中国陆上及近海海域气田总数为321个,其中小型252个,中型54个,大型15个。小型气田数量虽占气田总数的79%,其探明地质储量仅占中国天然气总探明地质储量的16%;大中型气田个数虽占气田总数的21%,但却构成了中国气田总探明地质储量的84%,仅大型气田探明持质储量占天然气总探明储量的50%,这表明,大中型气田构成中国已探明地质储量的主体,该主体中天然气的成因类型有煤成气,生物气,湖相泥岩气和碳酸盐岩气,其中煤成气的探明地质储量已占大中型气田探明地质储量的57%。在层位上,已发现气田主要分布在新生界,上古生界和下古生界,新生界,中生界,上古生界,下古生界和元古界分别占总探明地质储量的38%、17%、30%、13%和2%,按进质层系探彰地质储量自大而小的顺序依次为第三系,石炭系,奥陶系,三叠系,第四系,白垩系,二叠系,侏罗系和震旦系,在泥盆系,志留系和寒武系三个层位目前尚未获得天然气探明地质储量,在中国已发现大中型气田中,气藏内分布的天然气类型普遍具有混源的特点,煤成气在中国大中型气田占有重要地位,过成熟的裂解气主要分布在四川,塔里木和鄂尔多斯盆地,油田伴生气集中分布在松辽,渤海湾和准噶尔盆地中,幔源无机成因CO2气体分布在大陆地壳厚度较薄的东部热盆中。     

鄂尔多斯盆地奥陶系海相碳酸盐岩天然气成藏主控因素及勘探进展

1989年,在鄂尔多斯盆地钻探的陕参1、榆3井获高产工业气流,发现了当时我国最大的海相碳酸盐岩气田--靖边气田,证实了该盆地下古生界海相碳酸盐岩沉积层系具有巨大的天然气勘探潜力。为了推进“西部大庆”的早日建成并为该气田下一步勘探工作提供技术支持,对该盆地海相碳酸盐岩天然气成藏主控因素及勘探技术思路进行了总结。通过对鄂尔多斯盆地下古生界奥陶系沉积特征、烃源岩条件、储层类型及天然气成藏组合的综合分析,认为该区奥陶系海相碳酸盐岩发育盆地中东部奥陶系风化壳、古隆起东侧白云岩、盆地西部岩溶缝洞体等3大勘探领域;近年开展的地质研究和勘探技术攻关,明确了上述3大勘探领域的成藏主控因素,形成了岩溶古地貌精细刻画与风化壳储层预测、白云岩储层地震预测及含气性检测、岩溶缝洞体识别及储层预测等先进的勘探配套技术,天然气勘探取得了新的进展：①靖边气田含气面积不断扩大,天然气储量规模增长近2倍,是中国石油长庆油田公司天然气增储上产的现实目标;②古隆起东侧白云岩发现多个含气富集区,天然气储量规模接近1 000×10⁸ m³,是现实接替领域;③在鄂尔多斯盆地西部岩溶缝洞体发现新苗头,是下一步天然气勘探的新领域。     

鄂尔多斯盆地西北部地区天然气成藏地质特征与勘探潜力

鄂尔多斯盆地是一个多层系含油气盆地,天然气勘探近年来在盆地中北部上、下古生界取得一系列重大发现,探明了苏里格特大型气田和靖边大气田,为鄂尔多斯盆地成为中国天然气工业的重要基地奠定了基础。盆地西北部即天环北段和西椽冲断构造带北部具有与盆地中北部相似的成藏条件,天然气资源丰富,其上古生界为一套海陆过渡相的碎屑岩系;下部石炭系太原组及二叠系山西组为煤糸烃源岩,生烃能力强。二叠系山西组和上下石盒子组发育了一套河流—三角洲相沉积,砂体发育,储层物性好;下古生界发育海相碳酸盐岩沉积,岩溶储层厚,物性好,可接受上、下古生界两套烃源供给,气源充足;奥陶系风化壳上覆铝土质岩类,封盖条件好,有利于形成大型地层、岩性圈闭。上、下古生界生储盖配套,形成了三套有利的成藏组合及多种类型的成藏圈闭,具有良好的勘探前景。     

鄂尔多斯大型含煤盆地岩性气藏成藏规律与勘探技术

鄂尔多斯盆地为—大型含煤盆地,天然气资源丰富。已发现了榆林、苏里格、乌审旗和米脂4大 气田,资源探明率lO．6％,勘探潜力较大。上古生界广泛发育的煤系地层为主要的烃源岩层,在晚侏罗 世至早白垩世末期盆地含煤烃源岩大面积成熟,表现为“广覆型”生烃模式。在大面积的低渗背景下, 天然气以近距离运移为主,生气强度控制气田的形成和分布;相对高孔高渗的三角洲平原分流河道砂体 为主要的储集体,是天然气富集的主要场所;由多个岩性圈闭组成的大型岩性圈闭是天然气成藏的主要圈闭类 型。针对上古生界的天然气地质特征,在勘探中,形成了一套适合长庆低渗透岩性气藏的勘探技术方法。     

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“七五“期间，我国天然气勘探的重大突破之一就是在鄂尔多斯锱地中部奥陶系顶部风化带中发现了大气田。目前，对其气源的认识存在着分岐，多数人认为是下古生界碳酸盐岩“自生自储”的碳酸盐岩气或以碳酸盐岩气为主混入了部分石炭、二叠系煤系的煤成气。而本文作者认为，上述天然气主要是源于石炭、二叠系的腐殖型热成气，依据是：①奥陶系风化带天然气属于煤成气；②石炭、二叠系煤系是盆地的主要气源岩、③具有“上古生、下古储”     

鄂尔多斯盆地神木气田的发现与天然气成藏地质特征

截至目前,鄂尔多斯盆地神木特大型气田已探明含气面积4 069 km~2、探明天然气地质储量3 334×10~8m~3,该区域有可能将形成万亿立方米级天然气储量规模,系统总结该气田的勘探历程、气藏地质特征及天然气成藏机理,可以指导该盆地以及其他盆地同类气藏的勘探。研究结果表明:①该气田产层主要为上古生界二叠系太原组,其次为山西组、石盒子组,为典型的致密砂岩气藏;②天然气类型主要为煤成气,其中甲烷平均含量为88%,不含H_2S;③气藏埋深介于1 700~2 800 m,具有多个压力系统,平均压力系数为0.87;④储层为大面积分布的河流—三角洲相砂岩,平均孔隙度为7.8%、渗透率为0.63 mD,喉道半径多小于1μm,具有强的应力敏感性和水锁效应;⑤不同阶段天然气成藏动力差异明显,早白垩世沉降阶段异常压力发育,成为天然气成藏主要动力,早白垩世之后抬升剥蚀阶段流体膨胀力成为天然气运移主要动力;⑥气藏具有超低含水饱和度特征,其主要受控于晚侏罗世—早白垩世高温、高压场的变化,高成熟阶段干气的充注以及成藏后期气藏泄漏逸散等作用;⑦天然气以垂向近距离运聚成藏为主,源内、近源含气组合气源充足、含气饱和度高、气藏规模大,远源含气组合以次生气藏为主,气藏规模相对较小。     

陕北富县勘探区古生界天然气成藏条件分析及勘探部署意见

近几年在鄂尔多斯盆地中部已发现多个储量规模上百亿立方米的天然气气田。富县斯区位于该分盆地的南部，该区奥陶系马家沟组为蒸发潮坪相沉积，具备形成天然气气藏的物质基础；本区上古生界处于生烃中心，气源充足；本区位于北部古潜台的延伸方向是有利的天然气勘探目标区。本文通过综合分析对富县勘探区古生界天然气勘探提出部署意见。     

鄂尔多斯盆地东部构造演化对上古生界大气田形成的控制作用

构造演化研究表明,鄂尔多斯盆地东部上古生界自中生代以来的构造演化大体经历了中三叠世平缓构造发育、晚三叠世—早白垩世古隆起发育和现今斜坡形成3个阶段。其中晚三叠世—早白垩世的上古生界古隆起可能形成于晚三叠世印支运动,加强于侏罗纪燕山早期运动,弱化于早白垩世末的燕山晚期运动,改造于新生代的喜马拉雅运动。该古隆起由于与石炭系—二叠系烃源岩的生气、排气高峰期匹配很好,因而成为当时天然气运移聚集的最有利区,已发现的榆林大气田和大牛地大气田即位于该古隆起部位,说明成藏关键时期古隆起背景的存在对鄂尔多斯盆地上古生界大气田的形成具有一定控制作用,但现今构造面貌对气藏分布基本上不起控制作用。气藏类型研究表明,鄂尔多斯盆地上古生界气藏为致密砂岩连续型非常规气藏,具有广覆式生烃、"蒸发式"排烃、近距离运移、大面积成藏的特点,古隆起区是这种连续型气藏的一个重要"甜点"区。连续型致密砂岩气藏的确认,预示着鄂尔多斯盆地拥有更丰富的天然气资源和更广阔的天然气勘探前景。     

鄂尔多斯盆地榆林—子洲地区山2气藏成藏特征

榆林气田和子洲气田是位于鄂尔多斯盆地东部的2个地质储量均超过1 000×108 m3的上古生界大气田,二叠系山西组2段是榆林—子洲气田的主力产层.鄂尔多斯盆地榆林—子洲地区山2气藏烃源岩在区域上呈广覆式分布,成熟度高;储层致密,源储近邻,生储盖组合关系良好;存在众多小型岩性圈闭群,圈闭界限不明显,很难判断气藏的边界;全区大面积含气,区域上没有明显的气水倒置现象,砂体连通性差、非均质性强,不存在明显的边底水;气水分布复杂、分异不明显,现今构造对于气水分布及产出基本不起控制作用;气藏的成藏富集主要受烃源岩的生烃强度,储层物性及有效砂体厚度联合控制.通过研究气藏的成藏特征、天然气成藏富集规律,表明鄂尔多斯盆地榆林—子洲地区山2气藏符合准连续型气藏“储层致密,主要为源外成藏、近源储集,天然气呈准连续分布,圈闭介于有形与无形之间”的特征.