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     

鄂尔多斯盆地东北部上古生界天然气成藏模式及气藏分布规律

通过气源岩成烃史、古构造演化特征及天然气成藏组合、成藏期次及气藏类型的分析研究,认为鄂尔多斯盆地东北部因气源岩有机质埋藏热演化程度与盆地中南部存在差异,并且受多期构造抬升影响,天然气运聚成藏经历了早、晚两期。其中早期成藏主要集中在研究区南部,具有高温高压下的近源成藏的特点;晚期随着构造活动的加剧及区域封盖层异常压力的散失,天然气向上运聚,形成穿越式成藏组合。因此,根据气藏温压特征及形成过程,将该区天然气成藏模式概括为高温高压、高温低压及温压调整定型3个阶段。并在此基础上分析了气藏控制因素及分布规律,为该区上古生界天然气勘探指明了方向。     

鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏地质特征及勘探方法

鄂尔多斯盆地上古生界为一套以碎屑岩沉积为主的含气层系,下部煤系暗色岩类气源充足,中部河流、三角洲砂岩储集层广泛分布,上部湖相泥岩盖层区域稳定。晚古生代至中、新生代,盆地经多次稳定沉降,并最终整体抬升后,完成了上古生界天然气的生成、运移和聚集。盆地周边在地史期构造活跃,砂体发育,以构造圈闭为主;盆地内部构造稳定,在倾角不到1°的西倾单斜上,南北向展布的河流三角洲砂体与侧向的河湖间湾相泥质岩配合形成了近南北向的大型岩性圈闭气藏。其中砂岩储层经历了长期的压实、充填、交代、重结晶等成岩作用,大部分原生孔隙遭受破坏,以低孔低渗为主要特征。近年来,通过天然气成藏理论研究与勘探实践以及低渗透砂岩岩性气藏勘探技术系列的应用,有效地揭示了上古生界气藏特征。综合分析证明,盆地中北部上古生界盒8、山2、山1三层段砂岩厚度大、分布广、气藏富集条件优越,是勘探的最有利地区。     

鄂尔多斯盆地上古生界深盆气藏研究

鄂尔多斯盆地存在前缘坳陷和大型斜坡组成的深盆地结构。上古生界发育海陆交互相和陆相砂泥岩生储组合,大型三角洲体系形成了广泛发育的致密砂岩储集层。煤系地层形成了深盆气藏的主要气源岩,范围广、丰度高的煤系有机质除东北部处于低成熟外,盆地中普遍进入成熟─高成熟演化阶段。深盆气的生成─运移─聚集从三叠纪持续到晚白垩世,其后进入保存期。上古生界形成了一个几乎覆盖全区的特大型深盆气藏,地层压力以异常低压为主,气水分布明显呈现南气北水下气上水的特征,气层分布不受构造控制,预测地质储量为１． ４７ × １０１２～ １０． ５ × １０１２ｍ３。     

鄂尔多斯盆地上古生界天然气储集层长石的溶蚀与次生孔隙的形成

鄂尔多斯盆地上古生界天然气储集层主要为二叠系山西组山2段和下石盒子组盒8段，主要孔隙类型为次生孔隙。镜下观察，次生孔隙的形成除了与沉积物源、沉积环境和搬运介质有关外，还与后期成岩阶段长石的溶蚀作用有关。根据长石溶蚀的岩石学证据，建立反应方程式对长石溶蚀进行计算，综合考虑溶蚀的温度、反应的热力学趋势、体积的减小等因素，认为钾长石溶蚀可提供较大的次生孔隙．钙长石和钠长石溶蚀效果较差。在有机酸参与下碱性长石的溶蚀作用是该区天然气储集层次生孔隙形成的主要原因。图3表2参20     

鄂尔多斯盆地陇东地区上古生界天然气成藏模式

主要基于鄂尔多斯盆地陇东地区上古生界天然气成藏地球化学特征、流体包裹体特征、生烃增压数值模拟等研究对天然气运移动力、运移方式和成藏过程进行了分析,建立了天然气成藏模式。研究表明,鄂尔多斯盆地陇东地区上古生界山西组山1段(P₁s₁)、石盒子组盒8段(P₂h₈)天然气除了生烃增压驱动运移外,还具有明显的扩散运移特征,且盒8段相对更加明显。石炭系-二叠系烃源岩生烃增压驱动的天然气运移距离纵向上主要到达山1段底部,扩散作用对于天然气从山1段至盒8段的运移具有重要贡献。天然气在烃源岩生烃超压和浓度梯度驱动下通过基质孔隙和裂缝运移进入山1段储层,在山1段直接盖层之下聚集形成山1段气藏,若山1段直接盖层不发育,则进一步以垂向扩散运移为主进入盒8段有利部位聚集形成盒8段气藏。     

鄂尔多斯盆地富县探区上古生界深盆气成藏条件

富县探区位于鄂尔多斯盆地的东南部，上古生界该区处于盆地南部生烃中心，气源条件较好；区内砂岩储集层较为发育，具致密、低孔低渗的特点。初步的勘探结果表明富县地区上古生界普遍含气，且具有深盆气的基本成藏特点，是天然气勘探的有利地区。     

鄂尔多斯盆地上古生界砂岩气藏评价勘探方法研究

储量是勘探成果的最终体现，勘探部署及技术应用将会直接影响提交储量的质量。本文通过对尔多斯盆地上生界勘探风险及收益的评价预测，典型气藏评价勘探与储量计算的解剖分析，提出了上古生界砂岩气藏的四种勘探模式，指明了主要勘探目标。     

鄂尔多斯盆地基底断裂在上三叠统延长组石油聚集中的控制作用

鄂尔多斯盆地基底非均质性导致一组北东向基底断裂在中生代“隐性”活动，不仅控制了晚三叠世一系列古水系的流向，而且后期小规模活动在上覆砂体中还产生微裂隙和小断层，既为油气运移提供通道．也改善了储集层物性条件，在上三叠统延长组岩性油气藏形成中发挥了重要作用；同时．基底断裂分布区的异常高古地热加速了有机质生烃演化。靖安陇东地区位于北东向基底断裂分布带内，成藏条件最好，是已经发现和将要发现三叠系油田的主要地区。图8参16     

鄂尔多斯塔巴庙地区上古生界天然气成藏机理分析

以鄂尔多斯塔巴庙地区上古生界气藏的天然气组分特征、气藏产层现今压力特征和区域性裂缝特征研究为基础,对气藏的成藏过程进行了分析。据二次运移特征把成藏分为两个阶段:一是天然气首先主要富集于盒1段及其以下层段中,形成高温高压的太原组、山西组和盒1段等早期气藏;二是区域抬升剥蚀后,下伏天然气沿后期产生的大量高角度裂缝再运移进入浅部的盒2~3段中形成压力系数高和轻烃含量高的晚期气藏。具有物性封闭和超压封闭双重作用的上石盒子组泥质岩区域盖层和天然气运聚动平衡,使大量天然气得以保存至今。     

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。     

运用流体包裹体研究鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏

鄂尔多斯上古生界砂岩储层流体包裹体均一温度具有明显的单峰分布特征,对应的均一温度分别为70~110℃、110~140℃、140~200℃,各温度段均与油气充注有关。在70~140℃温度段,有机质成熟并进入生油高峰期,水-岩作用活跃,机械压实、硅质胶结作用明显,形成大量流体包裹体,上古生界致密储层基本形成。在140~200℃温度段,有机质进入高成熟—过成熟阶段,水-岩作用不明显,仅形成少量的石英、方解石、白云石胶结物及极少量流体包裹体,包裹体中烃类成熟度和烃类组分与气田相似,是天然气的大量成藏期。因此,鄂尔多斯盆地上古生界致密储层形成时间要早于气藏形成时间。     

渤海湾盆地及鄂尔多斯盆地上古生界-天然气成藏条件分析

对渤海湾盆地与鄂尔多斯盆地上古生界烃源岩、储层、盖层、圈闭等成藏要素的地质特征分析结果表明,鄂尔多斯盆地和渤海湾盆地均具有完整的生、储、盖组合和基本的自生自储成藏条件。对成藏条件时间配置关系的对比发现,鄂尔多斯盆地以1个沉降—抬升幕、持续生烃、早期成藏为特征,渤海湾盆地则以多个沉降—抬升幕、二次生烃、晚期成藏为特征。成藏条件的空间配置关系对比表明,鄂尔多斯盆地上古生界烃源岩、储层、盖层在时间上及纵横向上具有连续性,天然气保存条件良好,可形成大面积分布的岩性气藏,资源潜力大。渤海湾盆地上古生界烃源岩、储层、盖层时间连续性较差,天然气需要较大幅度的垂向运移才能成藏,二次生烃区与构造高部位成藏区之间的横向重叠区分布局限,以形成中、小规模但丰度较高的构造气藏为主。     

Characteristics and accumulation mechanism of tight sandstone gas reservoirs in the Upper Paleozoic, northern Ordos Basin, China

The Ordos Basin is a significant petroliferous basin in the central part of China.The Carboniferous and Permian deposits of transitional and continental facies are the main gas-bearing layers in the north part of the basin.The Carboniferous and Permian natural gas reservoirs in the northern Ordos Basin are mainly tight sandstone reservoirs with low porosity and low permeability,developing lots of ＂sweet spots＂ with comparatively high porosity and permeability.The tight sandstones in the study area are gas-bearing,and the sweet spots are rich in gas.Sweet spots and tight sandstones are connected rather than being separated by an interface seal.Sweet spot sand bodies are vertically and horizontally overlapped,forming a large gas reservoir group.In fact,a reservoir formed by a single sweet spot sand body is an open gas accumulation.In the gentle dipping geological setting and with the source rocks directly beneath the tight reservoirs over a large area,the balance between gas charging into tight reservoirs from source rocks and gas loss from tight reservoirs through caprock is the key of gas accumulation in tight sandstones.Both the non-Darcy flow charging driven by source-reservoir excess pressure difference and the diffusion flow charging driven by source-reservoir gas concentration difference play an important role in gas accumulation.The results of mathematical modeling indicate that the gas accumulation cannot be formed by just one of the above mechanisms.The diffusion of gas from source rocks to reservoirs is a significant mechanism of tight sandstone gas accumulation.     

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。     

鄂尔多斯盆地上古生界低压气藏成因

鄂尔多斯盆地上古生界气藏具有明显的低压特征,其流体压力梯度东高西低,与现今构造形态基本一致。研究表明,剥蚀期间的温度下降和后期埋深的增加是造成上古生界气藏低压形成的主要原因。对苏里格气田的实例研究表明,在150℃成藏时,流体压力梯度约为1.22MPa/100m;温度下降时,压力梯度下降14.9%,到白垩纪末压力梯度约为1.06MPa/100m。在新生代,随着埋深增加,压力梯度再下降21.4%,从而形成典型的低压气藏。