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。     

鄂尔多斯盆地奥陶系储层展布及勘探潜力

鄂尔多斯盆地奥陶系沉积时期,处于“三隆两鞍两坳陷”的古构造格局。3个隆起在平面上呈“L”型展布,共同控制着奥陶系的沉积相带,并控制着不同类型储层的区域展布。奥陶系主要的储集类型包括东部坳陷的盐下储集体、古隆起斜坡带的风化壳岩溶储集体、古隆起鞍部的马家沟组四段白云岩储集体、古隆起西部的中奥陶统重力流储集体和古隆起南部斜坡带的生物礁储集体。风化壳岩溶是最有利的储集体,在该储集体中目前已发现靖边大气田。其他4种类型储集体的勘探虽然还未取得实质性进展,但结合储层特征及油气运聚分析,仍存在较大的勘探潜力,是开拓鄂尔多斯盆地下古生界油气勘探新领域的关键所在。     

鄂尔多斯盆地奥陶系沉积格局及其储层展布

鄂尔多斯盆地奥陶系沉积时期，处于“三隆两鞍两坳陷”的古构造格局。三个隆起在平面上呈“L”型展布．共同控制着奥陶系的沉积相带．进而控制着不同类型储层的区域展布。奥陶系主要的储集类型包括东部坳陷的盐下储集体、古隆起斜坡带的风化壳岩溶储集体、古隆起鞍部的马四段白云岩储集体、古隆起西部的中奥陶统重力流储集体、古隆起南部斜坡带的生物礁储集体。风化壳岩溶是最有利的储集体．在该储集体中目前已找到了靖边大气田。其他4种类型储集体的勘探虽然还没有取得实质性进展，但结合储层特征及油气运聚分析，仍存在较大的勘探潜力．是开拓鄂尔多斯盆地下古生界油气勘探新领域的关键所在。     

鄂尔多斯盆地西南部寒武系风化壳天然气成藏特征

鄂尔多斯盆地早古生代中央古隆起及其周缘形成的寒武系风化壳一直都是该盆地油气勘探重点关注的目标,并取得了重要的油气勘探突破。为了进一步加快该领域天然气勘探的进程,在系统分析该盆地西南部寒武系风化壳源储配置及圈闭类型的基础上,评价了该盆地西南部寒武系风化壳天然气勘探的潜力以及有利的勘探区带。研究结果表明:(1)该盆地内上古生界煤系烃源岩是主要的气源岩,与寒武系储层形成"上生下储"型源储匹配关系;(2)寒武系风化壳储层的储集空间类型以白云岩晶间(溶)孔型及岩溶缝洞型为主,其发育分别受控于颗粒滩沉积微相和风化壳期岩溶作用;(3)寒武系风化壳圈闭类型主要为岩性—地层圈闭,形成于燕山期鄂尔多斯盆地东部抬升的构造背景,上倾方向存在着岩性及地层遮挡的地质条件,有利于天然气近距离运移与聚集成藏。结论认为,该盆地西南部中央古隆起东侧环县—正宁地区是寒武系风化壳气藏的有利勘探区带,中寒武统张夏组及上寒武统三山子组是该区油气勘探的有利层段。     

鄂尔多斯盆地奥陶系中组合白云岩储层及圈闭成藏特征

鄂尔多斯盆地下古生界天然气勘探长期以来以奥陶系顶部的古风化壳地层圈闭气藏为目标,近期通过对白云岩成藏机制的深化研究,在古隆起东侧发现了奥陶系中组合新型岩性气藏,其储层主要发育于马家沟组五段5亚段（简称马五₅）白云岩中,储层特征明显不同于奥陶系顶部的风化壳储层。受沉积环境控制,中组合马五₅白云岩呈SN向带状展布,其中靖边西白云岩带由于临近古隆起,水动力条件强,滩相沉积发育,后期经白云石化后形成的白云岩具有“分布面积广、厚度大、岩性纯,南北向连片展布”的特点,且晶间孔发育,为有利的储层。加里东末期,由于盆地整体抬升造成古隆起东侧中组合地层遭受剥蚀,从而与上古生界煤系烃源岩接触,构成良好的源-储配置关系。受岩性相变控制,中组合马五₅滩相白云岩在空间上形成岩性圈闭,有利于油气聚集成藏。     

鄂尔多斯盆地奥陶系中组合成藏特征及勘探启示

下古生界碳酸盐岩是鄂尔多斯盆地天然气勘探的重要层系,20世纪末在盆地中部下古生界发现并探明的靖边气田,就是发育在奥陶系顶部的碳酸盐岩古风化壳气藏,也是该盆地目前的主力气田之一。中国石油长庆油田公司近期通过对碳酸盐岩成藏机制的不断深化研究和不懈勘探探索,在鄂尔多斯盆地中央古隆起东侧地区发现了奥陶系中组合岩性圈闭的碳酸盐岩含气新类型,其在储层发育特征、圈闭成藏机理及气藏分布规律等方面均明显有别于靖边地区的古风化壳气藏：①储层类型主要为白云岩晶间孔储层,其发育受控于颗粒滩沉积微相及古隆起东侧特殊的白云岩化作用条件;②圈闭类型主要为岩性圈闭,成因受控于短期海侵形成的区域岩性相变和燕山期盆地东部抬升的构造背景;③气藏呈现出环中央古隆起区域性分布的特征,形成多层系叠合含气、大范围带状展布的岩性圈闭有利成藏区带。对奥陶系中组合成藏新领域研究认识的深化,推动了天然气勘探思路的转变,对于今后鄂尔多斯盆地新领域研究、勘探方法、勘探方向等都具有重要的启示。     

鄂尔多斯盆地中东部奥陶系盐下天然气成藏特征及勘探方向

鄂尔多斯盆地中东部地区奥陶系马家沟组发育巨厚的盐岩、膏岩沉积,封盖性能好,膏盐岩之下的碳酸盐岩一直是备受关注的重要勘探领域.在对区域构造沉积背景及沉积相带分布研究的基础上,以马家沟组马五段膏盐岩盖层之下的马四段碳酸盐岩为目标,主要开展了储层及成藏特征研究.研究认为:马四段白云岩分布主要受控于古隆起控制下的台内分异作用,...     

四川盆地震旦系—下古生界天然气成藏条件与勘探前景

迄今为止,四川盆地震旦系—下古生界勘探程度仍然很低,对天然气成藏规律与主控因素的认识不够深入。为此,应用层序地层学理论和方法,编制了层序地层格架内沉积相图,开展成藏综合研究。结论认为,震旦系—下古生界发育有下寒武统筇竹寺组及下志留统龙马溪组2套优质泥质烃源岩,以及震旦系—奥陶系岩溶白云岩、灯影组台缘高能白云岩以及志留系小河坝组致密砂岩3大类储层,存在震旦系—奥陶系和志留系2套成藏系统,共发生4期烃类充注:第1期早成熟液态烃类充注发生在加里东期;第2期大规模液态烃充注发生在印支期;第3期充注主要发生在燕山期,以原油裂解为主;第4期发生在喜山期,主要为古气藏调整定型。乐山—龙女寺古隆起核部的岩溶风化壳、古隆起翼部的构造圈闭和川东志留系致密砂岩及震旦系台缘高能带是盆地内3大有利勘探领域。上述成果和认识将对该领域天然气的勘探提供指导作用。     

松辽盆地北部中央古隆起带古潜山天然气成藏条件

松辽盆地中央古隆起带是该盆地深层油气勘探的重要领域,但天然气成藏条件复杂,储层分布、成藏规律等方面认识不足制约了其油气勘探进程。为了给中央古隆起带的油气高效勘探提供技术支持,综合运用钻井、三维地震及实验测试等资料,针对其气源条件、储层条件、成藏模式等开展了系统研究,归纳总结了油气勘探实践所取得的认识,明确了该区天然气成藏的模式。研究结果表明:(1)该古隆起带紧邻徐家围子断陷生烃中心,下白垩统沙河子组烃源岩生烃强度大,供烃窗口宽,气源充足;(2)该古隆起带受早期强烈挤压和后期持续拉张作用,发育大型构造,具备良好的构造背景,为天然气运聚提供了良好的圈闭条件;(3)该古隆起带遭受了长期的暴露剥蚀,形成了大面积分布的风化壳,具有较好的储集性能;(4)该古隆起带上部覆盖下白垩统登娄库组二段泥岩,形成了区域性盖层。结论认为,该古隆起带为构造控制下的大面积风化壳、内幕成藏模式,采用水平井+大规模体积压裂工艺有望实现该区大面积致密储层天然气产能的突破。     

鄂尔多斯盆地中新元古界—下古生界天然气成藏地质条件及勘探新领域

基于野外露头调查、钻井及地震资料解释,并借鉴大量前人研究成果,从华北克拉通裂解演化、祁连—秦岭洋盆开合演化角度出发,对鄂尔多斯盆地古老海相烃源岩特征、有利储集相带、油气运移方向及成藏规律进行了研究。主要取得以下4点认识:①受深水陆棚-海湾控制,鄂尔多斯盆地及周缘发育中新元古界、下寒武统底部和中上奥陶统3套烃源岩;②受滨岸环境、古隆起及台地边缘控制,区内发育中新元古界—下寒武统滨浅海石英砂岩、中上寒武统—奥陶系风化壳与白云石化储集层及奥陶系"L"形台缘礁滩体4类储集层系;③研究区成藏组合变化较大,台内以"上生下储"为主,"自生自储"次之;台缘带既有"上生下储",也有"自生自储"。此外,在深大断裂与长城系古裂陷槽沟通的情况下,台内与台缘还可能存在"下生上储"组合;④研究区存在庆阳古隆起前石炭纪风化壳、盆地西南缘"L"形台缘带、盆地中东部奥陶系盐下组合及中新元古界—寒武系4个勘探领域,其中前石炭纪风化壳、"L"形台缘相带是较为现实的接替领域,奥陶系盐下组合及盆地深层中新元古界—寒武系等领域具有一定潜力,值得探索。图10表1参47     

陕甘宁盆地中部气田奥陶系天然气的成因及运移

根据实验和实际资料提出了“以乙烷碳同位素为主区分生气母质,以甲烷碳同位素为主研究侧向─扩散性运移”的指标使用原则.总结出陕甘宁盆地中部气田奥陶系腐泥碳酸盐来源气具乙烷碳同位素相对偏负─乙烷等重烃含量低─硫化氢高的组合特征,石炭-二叠系煤系来源气呈相反组合.在定性判别和定量计算基础上,指出该气出奥陶系储集气是以奥陶系来源为主、兼有石炭系供给的二无混合气.奥陶系储层的石炭系源气主要分布在气田东部,与奥陶系顶古侵蚀沟关系密切.利用甲烷碳同位素资料将盆地中东部奥陶系天然气划分出四个运移场.同时讨论了古地貌、占岩溶、今构造面貌等对气源展布和天然气运移的控制作用.     

鄂尔多斯盆地东部奥陶系风化壳古地貌特征嬗变及地质意义

鄂尔多斯盆地奥陶系风化壳气藏的发育与前石炭纪古地貌格局密切相关,目前主要认为发育西高东低的古地貌格局,自西向东依次发育岩溶高地、岩溶斜坡及岩溶盆地的古地貌单元。但随着勘探的深入,在盆地东部地区奥陶系早期认为的岩溶盆地区已经发现了大量代表了较强岩溶作用的岩溶角砾岩等地质现象,因此有必要从古地貌动态演化角度重新认识影响岩溶古地貌发育的内外因素,研究地质历史中奥陶系风化壳古地貌的性质嬗变,指导对区域储集空间发育规律的进一步研究与预测。以盆地东部奥陶系顶部风化壳古地貌恢复为目的,综合研究了古地理背景、残留地层厚度、古岩溶特征等因素。认为早期在盆地中东部存在一个大范围的岩溶古高地,形成了岩溶型储集空间,但后期盆地东部逐渐演变为古岩溶盆地,形成了现今的前石炭纪古地貌格局,并造成早期形成的溶蚀类储集空间被大量充填,整体储层较致密,但由于溶洞塌陷形成的裂缝网络沟通了白云岩晶间孔储集空间,局部仍然可以保留有较好的储层,是值得重视的勘探目标。     

鄂尔多斯盆地奥陶系顶面形成演化与储集层发育

从奥陶系顶面在不同地质历史时期的演化、反转入手,探讨构造演化对鄂尔多斯盆地奥陶系不同类型储集体发育的控制作用,研究碳酸盐岩储集层形成演化机理。鄂尔多斯盆地奥陶系顶面为一重要的层序界面,其既代表了下部海相碳酸盐岩沉积建造与上部碎屑岩沉积建造之间的构造沉积转换,又代表了加里东晚期—海西早期漫长风化剥蚀造成的区域性地层沉积间断。该界面在地质历史时期经历了3次重大的构造格局演变,直接影响了奥陶系储集层的发育及后期保存。盆地东、西部奥陶系顶部岩性差异控制了发育的储集空间类型,形成了不同类型的溶蚀孔洞储集体;而后期层序界面构造倒转则造成盆地东部地区岩溶孔洞型储集空间被充填,影响了有效储集层的空间展布范围。     

巴楚地区寒武系碳酸盐岩白云石化机制

通过系统取样进行地球化学分析,研究塔里木盆地巴楚地区寒武系碳酸盐岩地球化学特征,在此基础上对盐上白云岩、盐间灰岩及盐下白云岩的白云石化成因进行对比研究。盐间灰岩中的白云石δ18O值大于6‰,δ13C值一般大于1‰,87Sr/86Sr值略低于古海水,Mn和Na元素富集,表明白云石化作用发生在沉积早期,系萨布哈成因;盐上白云岩以中—粗晶白云岩为主,δ13C值偏负,δ18O值偏负但均大于9‰,87Sr/86Sr值趋同于古海水,反映形成于浅埋藏环境;盐下白云岩以粉—细晶白云岩为主,δ13C值偏正,δ18O值偏负,87Sr/86Sr值大,Fe和Sr元素富集,形成于局限台地的超盐度蒸发环境中,系渗透-回流成因,并受后期深埋藏高温环境影响。     

鄂尔多斯盆地东部奥陶系盐下储层及成藏条件分析

鄂尔多斯盆地东部奥陶系马家沟组盐下具有马五7、马五9、马四、马二1和马二2等5个储集层,储层的孔隙度普遍较低,而渗透率相对较好。根据盐下探井观察,盐间白云岩不仅有明显的烃类生成和聚集现象,而且在溶孔型储层中已见碳质沥青充填,并且生储盖配置良好,圈闭类型多样,具有形成盐间、盐下气藏的地质条件,是值得开拓的天然气勘探新领域。     

四川盆地下古生界油气地质条件及气藏特征

采用地表与地下地质相结合,应用有机和无机地球化学分析技术刻画了四川盆地下古生界油气地质条件,分析了下古生界气藏特征,揭示了古油藏与气藏相互耦合关系,初步建立了下古生界油气成藏模式。下寒武统和下志留统是四川盆地下古生界的2套高品质烃源岩,平均厚度约为100 m,两者分布区域具有显著继承性,存在川南、川东及鄂西3个生烃中心。储层主要为中上寒武统洗象池组,中下奥陶统南津关组及宝塔组,下志留统石牛栏组或小河坝组;基质孔隙度小于1%者占70%～80%,但局部层段发育岩溶孔洞、裂缝型及礁灰岩等优质储层,有效孔洞率可达4%～11%。下古生界发育有上奥陶统-下志留统泥质岩、中下寒武统膏质岩2类区域性盖层,其主要分布在川南地区和川东北地区。四川盆地下古生界天然气显示主要分布在乐山-龙女寺古隆起区,层位繁多。天然气干燥,非烃含量高,多为原油裂解气,川东、川南气源分别主要为志留系烃源岩和寒武系烃源岩。四川盆地下古生界油气成藏共经历了如下过程：油气生成→古油藏（捕获成藏）→古油藏调整(跨层运移)→古气藏(高温裂解)→古气藏遭受破坏或形成现今气藏(构造调整)。古油藏原油裂解气是下古生界现今气藏天然气的主要来源,古油藏对四川盆地现今天然气藏的成藏和分布具有重要的控制作用。     

鄂尔多斯盆地中部奥陶系碳酸盐岩储层流体包裹体特征及对天然气成藏的意义

流体包裹体分析是研究油气运移和成藏期次等问题的一种非常有效的方法。在系统地观测了鄂尔多斯盆地中部奥陶系碳酸盐岩储层中流体包裹体的类型、分布特征、均一温度、冰点、盐度及单个包裹体成分的基础上,探讨了该盆地中部气区奥陶系风化壳天然气的成藏期次和运移方向。研究表明,在鄂尔多斯盆地中部奥陶系碳酸盐岩储层中,流体包裹体的类型和特征比较复杂,有机包裹体占5%～80%,包裹体均一温度为70～180℃,冰点为-1.0～-13.5℃,盐度多大于5.0wt.%,密度为0.922～1.065g/cm3。认为鄂尔多斯盆地中部气区天然气主要成藏期至少有两个,即晚三叠世末和早白垩世末;这两期天然气的运移方向总体上是由东向西、由南向北。