鄂爾多斯盆地致密砂巖氣地質(zhì)特征及勘探潛力

黃慧娟（西安石油大學(xué) 陜西 西安 710065）

一、引言

1927年致密砂巖氣藏發(fā)現(xiàn)與美國(guó)的圣胡安盆地，中國(guó)的致密砂巖氣發(fā)現(xiàn)較早，我國(guó)自1971年發(fā)現(xiàn)川西中壩致密砂巖氣田之后，也逐步系統(tǒng)地開始了對(duì)致密砂巖氣領(lǐng)域的研究。中國(guó)擁有的巨大致密砂巖氣儲(chǔ)量和廣闊的致密砂巖氣勘探潛力。這些年來(lái)，致密砂巖氣已成為近些年來(lái)我國(guó)天然氣探明儲(chǔ)量的主要增長(zhǎng)點(diǎn)，2009年，中國(guó)致密砂巖氣年產(chǎn)量已達(dá)到150×108m3（胡文瑞，2010）。致密油藏是一種非常規(guī)油藏，同時(shí)是一種連續(xù)型油藏，具有地空隙度、低滲透率、低含氣飽和度等特征。本文將總結(jié)論述鄂爾多斯盆地致密砂巖氣地質(zhì)特征方面的特征，同時(shí)分析本區(qū)域的勘探潛力。

二、研究位置

鄂爾多斯盆地是中國(guó)第二大盆地大型沉積盆地，在大地構(gòu)造上位于中國(guó)東西結(jié)合部位，北以黃河斷裂為界，輪廓呈巨型，橫跨陜西、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、山西5省區(qū)，是一個(gè)古生代臺(tái)地及臺(tái)緣坳陷與中新生代臺(tái)內(nèi)坳陷疊合的克拉通盆地，勘探面積37×104km2，具有天然氣資源量15.16×1012m3。

三、盆地構(gòu)造與沉積特征

1.盆地構(gòu)造特征

據(jù)鄂爾多斯盆地構(gòu)造發(fā)展演化史可將其劃分為西緣斷褶帶、天環(huán)向斜、伊陜斜坡、晉西撓褶帶、伊盟隆起、渭北隆起等六個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元，盆地總體形態(tài)呈巨型，現(xiàn)今構(gòu)造特征表現(xiàn)為盆地邊部構(gòu)造發(fā)育，盆地內(nèi)部為一西傾的大型平緩斜坡，平均坡降一般在5-8m/km，為致密砂巖氣藏的聚集提供了良好的構(gòu)造條件。

2.沉積特征

鄂爾多斯盆地位于華北克拉通西部，是一個(gè)穩(wěn)定的沉降和坳陷的交替位于古老結(jié)晶變質(zhì)基地之上。早古生代，中國(guó)古陸解體，分裂成塔里木隆臺(tái)、華北隆臺(tái)和楊子臺(tái)地。晚古生代，華北盆地逐漸縮小，侏羅紀(jì)開始了燕山運(yùn)動(dòng)，使華北盆地西緣發(fā)生大規(guī)模的推覆沖斷，形成了前緣凹陷。至白堊紀(jì)，華北盆地東部邊緣大幅度隆起，使鄂爾多斯臺(tái)地與華北隆起分離。形成獨(dú)立的盆地。

盆地由上至下發(fā)育地層較為完整，目前發(fā)現(xiàn)的致密砂巖氣藏發(fā)育于上古生界地層中。鄂爾多斯盆地上古生界以陸相、海相交互項(xiàng)碎屑巖為主。煤層和暗色泥巖、石灰?guī)r是烴源巖的基本類型。其中太原組、山西組、石盒子組源巖與砂巖多為互層，二疊系山西組和石盒子組砂巖最發(fā)育,物性較差，孔隙度平均約6%-14%；滲透率一般都在0.3×10-3Lm2以上，是典型的低孔、低滲致密儲(chǔ)層，在這種低孔低滲的背景下發(fā)育相對(duì)優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)集層。

四、鄂爾多斯盆地致密砂巖氣藏地質(zhì)特征

1.烴源巖特征

有利的烴源巖是致密砂巖氣藏形成的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。鄂爾多斯上古生界烴源巖是一套海陸交互相含煤巖層，煤層、暗色泥巖和生物灰?guī)r是烴源巖的主要類型。其中，煤層和暗色泥巖是研究區(qū)致密砂巖氣田的主力產(chǎn)氣層。其分布面積廣，富含有機(jī)質(zhì)，干酪根類型為Ⅲ型，為該地區(qū)提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)，有利于成氣的條件。

2.儲(chǔ)蓋組合特征

據(jù)前人研究，可將鄂爾多斯盆地上古生界分為4個(gè)三角洲，包括天池三角洲、杭錦旗三角洲、靖邊三角洲和秘制三角洲。整個(gè)上古生界砂體較發(fā)育，但物性較差，是典型的低空隙度、低滲透率的致密砂巖。二疊系石盒子組上部的泥質(zhì)巖石古生界氣藏的區(qū)域蓋層，廣泛分布于整個(gè)盆地。裂縫是石盒子組和石千峰組氣藏形成的關(guān)鍵，形成的氣沿著裂縫等通道向上運(yùn)移聚集，在山巖發(fā)育的地區(qū)形成次生氣藏。

3.圈閉特征

根據(jù)圈閉的成因，可以講圈閉分為構(gòu)造圈閉、地層圈閉、巖性圈閉和復(fù)合圈閉四中圈閉。鄂爾多斯盆地上古生界圈閉主要為巖性圈閉，只有局部發(fā)育不整合侵蝕谷充填的地層圈閉。根據(jù)圈閉類型的不同，本區(qū)域主要有“先成型”“后成型”兩種致密砂巖氣藏。

五、致密砂巖氣藏的成藏主控因素

按照我國(guó)國(guó)家礦產(chǎn)儲(chǔ)量委員會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)，有效滲透率不大于0.1×10-3Lm2，孔隙度不大于10%的氣藏為致密砂巖氣藏。連續(xù)型致密砂巖油藏的儲(chǔ)層大范圍分布，孔隙度一般小于10%，僅在局部地區(qū)物性較好。這主要是因?yàn)檫B續(xù)型油藏的成藏過(guò)程是以非達(dá)西流的形式，在異常壓力的作用下進(jìn)行運(yùn)移的，在此過(guò)程中，浮力不起主要作用。一旦浮力成為油氣運(yùn)移的主要?jiǎng)恿Γ瑒t主要形成常規(guī)的非連續(xù)型油氣藏。

鄂爾多斯盆地中生界的烴源巖主要是長(zhǎng)7油層組，這套頁(yè)巖分布范圍廣，厚度大，品質(zhì)好，生、排烴量巨大，是連續(xù)型致密砂巖油氣藏形成的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。

同時(shí)鄂爾多斯盆地是一個(gè)內(nèi)陸克拉通盆地，具有穩(wěn)定的動(dòng)力學(xué)背景。鄂爾多斯盆地的油氣主要分布在陜北斜坡一級(jí)構(gòu)造帶上，這為連續(xù)型致密砂巖油氣藏的形成提供了重要的動(dòng)力學(xué)條件。

六、鄂爾多斯盆地勘探潛力

根據(jù)鄂爾多斯盆地構(gòu)造簡(jiǎn)單穩(wěn)定，主體為一個(gè)大的東高西低平緩斜坡，盆地主體幾乎無(wú)斷層，但喜馬拉雅、燕山印支等運(yùn)用形成的裂縫，構(gòu)成了盆地上古生界致密砂巖氣運(yùn)移的主要通道。同時(shí)在整個(gè)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，發(fā)生了構(gòu)造熱事件，有機(jī)質(zhì)成熟度較高，烴源巖大量的生排烴。學(xué)者Law把鄂爾多斯盆地列為確定性高的致密砂巖氣藏地區(qū)。

目前，鄂爾多斯上古生界發(fā)現(xiàn)并探明了蘇里格、烏審旗、子洲和米脂等4個(gè)大型致密砂巖氣田，建成致密砂巖氣年生產(chǎn)能力135億方，致密砂巖氣勘探開發(fā)成果顯著。同時(shí)連續(xù)型致密砂巖天然氣成藏模式的特征表示，鄂爾多斯盆地上古生界總體上儲(chǔ)集層具有孔喉較小、分選較差的特點(diǎn)，屬于典型的致密砂巖氣藏，勘探潛力較大。

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