鄂尔多斯盆地西南部上古生界油气成藏条件分析

鄂尔多斯盆地西南部上古生界烃源岩主要为太原组、山西组的煤层及暗色泥岩,有机碳含量为0.2%~7.95%,干酪根类型为Ⅱ和Ⅲ型,R_o平均为2.34%,烃源岩普遍进入高成熟—过成熟阶段;储集层主要为三角洲平原分流河道砂体、水下分流河道砂体,属Ⅱ—Ⅲ类储集层;区域性盖层主要为二叠系下部的水进和高位体系域的滨浅湖相泥岩,连续性好,封闭性好;天然气主要通过微裂缝及扩散排烃的方式向庆阳一带一直持续运聚,赋存于二叠纪形成的地层—岩性圈闭中。油气成藏主要受储层及区域构造控制。惠安堡—沙井子断裂向东的天环向斜东翼区,局部背、向斜构造相对发育,保存条件相对变好,成为天然气主要富集区。主要的有利勘探目标分布在泾川—宁县缓坡区及环县—镇原向斜区的有利储集体的构造高点上。     

鄂尔多斯盆地东部上古生界储层特征

鄂尔多斯盆地东部上古生界储集岩大部分是石英砂岩,少数为长石砂岩。孔隙度在4.4%～17.8%。渗透率在(0.1～1.5)×10~(-3)μm~2,以低孔、低渗、较强的非均值性为特点。部尔多斯地区上古生界经历了海相-海陆交互-陆相长期而复杂的历史,鄂尔多斯盆地为一大型内陆湖盆。稳定的大地构造条件和沉积环境有利于大面积砂体的形成。     

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。     

鄂尔多斯盆地构造演化及古地理特征研究进展

鄂尔多斯盆地是华北板块西部典型的克拉通边缘叠合盆地,其发展演化除与华北板块一脉相承外,还受盆地周缘古海槽多期开、合演化的控制与影响,具有其自身的独特性与复杂性。近期研究表明,盆地发展演化至今,主要经历8个阶段:①太古代—早元古代盆地结晶基底形成阶段;②中元古代早期—中期大陆裂解阶段,主要发育陆缘裂谷和陆内拗拉槽;③中元古代晚期—晚元古代早期大陆汇聚阶段,盆地抬升缺失沉积;④晚元古代中期—早古生代中奥陶世盆地边缘裂陷与陆内坳陷阶段,主要发育海相碳酸盐岩台地沉积;⑤早古生代晚奥陶世—晚古生代早石炭世盆地周缘碰撞造山阶段,盆地抬升剥蚀;⑥晚古生代晚石炭世—二叠纪末盆地周缘裂解阶段,主要发育海陆交互相沉积;⑦中生代陆内坳陷阶段,盆地边缘隆起并整体掀斜,主要发育河流相、三角洲相及湖泊相沉积;⑧新生代盆地周缘断陷阶段。其中中元古代古构造格局对盆地后期构造断裂展布、沉积演化、地质流体运移及聚集产生了重要影响。     

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     

鄂尔多斯盆地上古生界砂岩储层特征及控制因素分析

结合大量岩石薄片、储层物性、压汞曲线资料的分析,对鄂尔多斯盆地不同区块上古生界主要气层段的岩石学特征、物性特征、孔隙结构及孔隙类型等进行深入对比研究,分析了影响储层碎屑组分、储集性能和平面分布的主要因素。研究表明,上古生界砂岩储层非均质性强,普遍具有低孔-低渗、孔喉偏小的特征;物源体系控制着砂岩组分的差异,由西至东石英含量减小,岩屑含量增加,长石含量仅在盆地西部边缘地带较高;沉积体系的多样性决定了储层储集体类型的多样性和分布规律;成岩作用对储集层发育的控制是多方面的,由溶蚀作用产生的次生孔隙是主要储集空间。     

鄂尔多斯盆地上古生界异常低压分布特征及形成过程

鄂尔多斯盆地上古生界多见异常低压、低压,高压少见。平面上,苏里格庙地区地层呈异常低压、低压,米脂区地层呈高压和常压,其他地区地层以常压和低压为主;垂向上,水层压力基本沿静水压力趋势线分布,而气水层和气层压力均偏离静水压力趋势线,气层压力偏离程度大于气水层,且压力系数随深度的增加而减少。包裹体测试数据和盆地埋藏-剥蚀资料都表明,鄂尔多斯盆地上古生界异常低压气藏的形成大体分两个阶段:晚侏罗世-早白垩世末的充气增压阶段;早白垩世末至今散失降温降压阶段。气藏压力的降低主要与盆地抬升降温、天然气散失和气水密度差等因素有关。     

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。     

鄂尔多斯盆地上古生界天然气运移聚集特征

鄂尔多斯盆地上古生界主要发育煤系气源岩和海相碳酸盐岩气源岩,在晚三叠世进入生气门限,早中侏罗世进入排气门限,晚侏罗世─早白垩世末达到生排气高峰期。上古生界最大埋深时古异常超压对天然气的运移富集起着重要作用,是微裂缝排气的主要动力。由于排气较晚,天然气的初次运移主要为扩散排气和微裂缝排气。二次运移期间,在上古生界石盒子组出现较大面积的异常高压,形成了阻止天然气向上穿层运移扩散的压力封闭;而部分地区上古生界内部的异常高压为上古天然气向下穿层运移进入奥陶系提供了动力。分析区域构造演化和古流体势分布对天然气运移的综合控制作用后认为,地史期紧邻生气中心、处于构造高部位上的相对低势区及低压区为天然气聚集成藏的最有利地区,这一认识已被勘探实践所证实。     

鄂尔多斯盆地上古生界储层水敏特征研究

通过水敏、粘土膨胀、盐敏试验，分析了鄂尔多斯上古生界储层水敏特征，得出水敏性与储层物性之间的关系及上古生界储层水敏伤害的原因，对减轻储层水敏伤害提出了解决办法。     

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     

鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界致密气成藏特征及物理模拟

鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界致密砂岩气藏资源勘探潜力巨大,但是成藏规律及运移方式较为模糊。基于构造、沉积相和砂体展布特征,临兴地区上古生界源-储组合关系可分为源内、近源和远源3种类型。利用岩石热解、热成熟度测定、岩心描述、薄片鉴定、扫描电镜观察,物性分析以及地震和测井等资料,对烃源岩、储层、充注动力及断裂的发育进行分析。结果表明:临兴地区发育煤、炭质泥岩和暗色泥岩3套烃源岩,干酪根类型为Ⅲ和Ⅱ₂型,有机质丰度较高,普遍进入成熟-高成熟阶段,生气潜力较大;储层岩石类型以成熟度中等的长石岩屑砂岩为主,非均质性强,孔喉类型多样,包括原生粒间孔、溶解粒间孔、溶解粒内孔、晶间孔和微裂缝。物性以低孔-低渗为主,平均孔隙度为6.81%,平均渗透率为0.610×10^-3μm²,属于典型致密储层;地层超压普遍发育,气体膨胀力是源内、近源组合成藏的关键动力;断裂十分发育,既可为天然气垂向充注至远源组合提供运移通道,又能改善储层品质,提高天然气横向运移能力。在此基础上,对建立起的成藏模式进行物理模拟实验,发现储层非均质性及断裂的发育是影响气水...     

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。     

天然气成藏过程中地层水相态变化——以鄂尔多斯盆地上古生界为例

根据千米桥潜山异常高温气藏的生产特点、气井凝析水的采出机理以及采出水的矿化度特征,认为鄂尔多斯盆地上古生界气藏形成于异常高温阶段。异常高温不仅导致了甲烷的生成,还导致了部分地层水的汽化和异常高压的形成。气(汽)相流体在异常高压推动下向上部地层扩散,运移使下部地层中的压力降低,加速地层水汽化,并积聚新的压力和新一轮的运移,如此反复,逐渐将甲烷、蒸汽水及伴生的温度、压力扩散至封存箱内的每个部位,达到封存箱内的区域势平衡,从而形成盆地级的高温高压气藏。抬升剥蚀导致上古生界温度、压力下降,水蒸气的液化使气藏中的蒸汽水密度降低,甲烷气浓度降低,气柱压力降低,从而形成负压气藏。     

鄂尔多斯盆地上古生界泥页岩储层含气性影响因素及储层评价

评价泥页岩储层的好坏主要考虑泥页岩的含气性与泥页岩后期压裂开发的难易程度。据此,优选了与泥页岩储层优劣紧密相关的6项影响因素,包括有机碳含量、等温吸附气量、成熟度、孔隙度、伊蒙混层及脆性矿物含量。运用灰色关联理论,对鄂尔多斯盆地上古生界泥页岩储层进行了评价,应用储层综合评价指标(REI)可将储层分为3类:Ⅰ类储层,REI≥0.5;Ⅱ类储层,0.33≤REI<0.5;Ⅲ类储层,0.3≤REI<0.33。同时参考前人成果和经验数据,提出了该区海陆过渡相泥页岩储层的评价方案,并用图像的方式展示了不同储层的特征。     

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。     

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.     

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.