鄂爾多斯盆地東南緣上古生界天然氣成藏特征

胡方皓

（江蘇省天然氣有限公司，江蘇南京210005）

鄂爾多斯盆地東南緣上古生界天然氣成藏特征

胡方皓

（江蘇省天然氣有限公司，江蘇南京210005）

在總結(jié)前人關(guān)于鄂爾多斯盆地上古生界致密砂巖氣成藏特征的基礎(chǔ)上,總結(jié)了致密砂巖氣特有的成藏特征,明確了其成藏的主控因素。結(jié)果表明：①盆地東南緣沉積環(huán)境有利、生儲(chǔ)蓋組合良好，具備成藏的基本條件；②致密砂巖氣甜點(diǎn)區(qū)與下部山西組煤層氣富集高產(chǎn)區(qū)相重合；③致密砂巖儲(chǔ)層物性和保存條件是成藏的主控因素，前者決定了在相同充注強(qiáng)度下能否成為有效儲(chǔ)層，后者決定了早期形成的氣藏能否保存至今。鄂東盆地東南緣致密砂巖氣成藏特征及主控因素的研究，為該地區(qū)下一步天然氣的整體勘探開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

鄂爾多斯盆地；東南緣；成藏特征；主控因素；天然氣

1 概況

鄂爾多斯盆地是我國(guó)大型含氣盆地，可以劃分為伊盟隆起、渭北隆起、晉西撓褶、陜北斜坡、西部拗陷帶、中央古隆起及西緣沖斷構(gòu)造帶七個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元，天然氣資源十分豐富，總資源量為15.16×1012m3，其中致密氣資源量為10.37×1012m3，約占天然氣總資源量的68%[1-2]。研究區(qū)構(gòu)造上位于晉西撓褶帶和陜北斜坡東南緣,地理位置位于大寧、吉縣、延川、韓城、宜川等行政區(qū)。

自20世紀(jì)50年代以來(lái)己先后在多個(gè)地區(qū)和層系發(fā)現(xiàn)了天然氣。其中，上古生界是天然氣勘探的主力層系，特別是近年來(lái)，鄂爾多斯盆地上古生界天然氣的勘探不斷取得重大發(fā)現(xiàn)，目前已發(fā)現(xiàn)蘇里格、烏審旗、大牛地、神木等4個(gè)探明儲(chǔ)量超過(guò)千億立方米的致密氣田。盆地東南緣上古生界致密砂巖氣的勘探不斷取得突破，開(kāi)發(fā)范圍及層系進(jìn)一步擴(kuò)大，預(yù)示著盆地東南緣良好的天然氣勘探前景。

2 盆地內(nèi)上古生界成藏特征

前人關(guān)于鄂爾多斯盆地上古生界砂巖氣成藏特征的研究較多，取得了大量的研究成果[1-6]，形成了許多具有共識(shí)性的觀點(diǎn)。

1）含氣層組多，含氣面積大。從盆地勘探結(jié)果來(lái)看，致密氣呈“糖葫蘆”狀分布，從二疊系石千峰組到石炭系本溪組1 000多米地層均有氣層分布。平面上來(lái)看，盆地東緣沒(méi)有真正意義上的干井，上古生界鉆遇氣層或含氣層的井高達(dá)86%[3],平面上氣層分布面積大,但不連續(xù),為多個(gè)砂體交錯(cuò)疊置而成。

2）儲(chǔ)層具有“低滲、低壓、低豐度”三低的特征。儲(chǔ)層物性差，屬于典型的致密氣藏，地層條件下，89%的儲(chǔ)層基質(zhì)滲透率小于0.1×10-3μm2[1-2]，同時(shí)，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)層滲透性隨著氣藏壓力降低而下降，并具有不可逆性。地層壓力系數(shù)0.62～0.9，自然能量不足；氣藏儲(chǔ)量豐度低，含氣面積大，儲(chǔ)量豐度一般為（0.6～1.2）×108m3/km2，含氣范圍呈大面積連片分布[1]。

3）儲(chǔ)層致密期早于油氣成藏期。鄂爾多斯盆地上古生界砂巖儲(chǔ)層致密化時(shí)間為晚三疊世—中侏羅世，而天然氣的大規(guī)模生、排烴時(shí)間為晚侏羅世—早白堊世末，儲(chǔ)層致密時(shí)間要早于天然氣運(yùn)聚成藏期[1,4,9]。

4）廣覆式生烴，彌漫式充注，屬于準(zhǔn)連續(xù)性氣藏[7]。上古生界天然氣主要來(lái)源于高演化的煤系烴源巖，主要是太原組、山西組煤層，以生氣為主[8]。烴源巖生烴面積大，有效生烴范圍幾乎覆蓋整個(gè)盆地，表現(xiàn)出廣覆式生、排烴的特點(diǎn)[10-11]。儲(chǔ)層物性差，裂縫不發(fā)育，不存在優(yōu)勢(shì)運(yùn)移通道，烴源巖生成的天然氣呈大面積彌漫式垂向運(yùn)移充注，充注范圍廣，面積大。氣藏是由橫向彼此相鄰、縱向相互疊置的中小型巖性圈閉構(gòu)成的大面積分布的氣藏群。沒(méi)有大型氣藏，都是多個(gè)小型氣藏縱橫疊置形成大的準(zhǔn)連續(xù)性氣藏[7]。

3 盆地東南緣上古生界成藏特征

盆地東南緣作為鄂爾多斯盆地的一部分，受控于整個(gè)盆地的沉積、構(gòu)造背景，其成藏特征基本與盆內(nèi)一致；燕山期，盆地東部抬升強(qiáng)烈，研究區(qū)抬升幅度大，構(gòu)造破壞性強(qiáng)，現(xiàn)今埋深淺，對(duì)于流動(dòng)性極強(qiáng)的天然氣來(lái)講，這些特征將導(dǎo)致致密砂巖氣藏的破壞以及重新運(yùn)移、聚集，形成區(qū)別于盆內(nèi)的成藏特征。

1）沉積環(huán)境有利、生儲(chǔ)蓋組合良好，具備成藏的基本條件。

沉積相研究表明，研究區(qū)上古生界發(fā)育的主要致密砂巖屬于河流相沉積，物源來(lái)自東南方向，河道砂體主要沿北西向展布；由于晚古生代河道頻繁遷移，致密砂巖在平面上具有不同時(shí)期砂體相互疊置的特征。砂巖上部的泥巖則成為下部?jī)?chǔ)層的直接蓋層，從而較易形成巖性圈閉，有利于致密砂巖氣成藏。

上石盒子組上部發(fā)育一套雜色泥巖層是一套區(qū)域性蓋層。即下部的碳酸鹽巖、煤系地層、灰黑色泥巖等烴源巖與山西組砂巖形成自生自儲(chǔ)式生儲(chǔ)蓋組合，與下石盒子組砂巖形成下生上儲(chǔ)式生儲(chǔ)蓋組合，因此研究區(qū)上古生界致密砂巖具有良好的生儲(chǔ)蓋組合，具備天然氣成藏的基本條件。

2）煤系烴源巖生烴潛力大，煤層氣富集高產(chǎn)區(qū)是砂巖氣甜點(diǎn)區(qū)。

上古生界烴源巖主要為下部山西組、太原組，發(fā)育有累計(jì)近10 m厚的煤層，鏡質(zhì)體反射率Ro達(dá)1.84%～2.63%，平均值2.45%，屬于高階煤演化階段，處于生氣高峰期。目前研究區(qū)內(nèi)煤層氣的開(kāi)發(fā)已初具規(guī)模，其中延川南氣田開(kāi)發(fā)主力煤層為山西組2號(hào)煤，勘探開(kāi)發(fā)顯示局部煤層氣富集高產(chǎn)區(qū)，其含氣量和產(chǎn)能明顯高于其他區(qū)域，同時(shí)也是上古生界致密砂巖氣最為發(fā)育的區(qū)域，縱向上發(fā)育多套砂巖氣層，直井初始穩(wěn)定產(chǎn)氣量可達(dá)1.2×104m3/d。煤層氣富集高產(chǎn)區(qū)與砂巖氣甜點(diǎn)區(qū)的相重合，進(jìn)一步證實(shí)了該區(qū)生烴潛力大的煤系烴源巖為致密砂巖氣的成藏提供了保障。

3）以巖性氣藏為主，無(wú)明顯氣藏邊界。

由于上古生界儲(chǔ)層致密期早于油氣成藏期，在構(gòu)造平緩的背景下，運(yùn)移阻力大，油氣難以在浮力作用下沿著上傾方向發(fā)生大規(guī)模的側(cè)向運(yùn)移，以一次運(yùn)移或短距離的二次運(yùn)移為主，構(gòu)造對(duì)氣藏的控制作用不明顯[5-6]。另外，氣藏油氣水分異差，氣藏?zé)o邊底水，無(wú)統(tǒng)一的氣、水界限。

4）隨著埋深增加，縱向上含氣層位逐漸增多。

從研究區(qū)鉆探成果來(lái)看，氣層隨著埋深逐漸增加，含氣層位有逐漸增多的特征。研究區(qū)西部構(gòu)造帶縱向上從本溪組到石千峰組均有較好的氣層顯示，但主力氣藏為山一段盒八下；東部譚評(píng)構(gòu)造帶埋深相對(duì)較淺，氣層層數(shù)明顯減少，且主要集中在盒七段、盒八段，再往東，氣層主要分布在盒四段。氣層的這種空間分布特征表明了保存條件對(duì)盆緣致密氣成藏具有控制作用，由于構(gòu)造抬升導(dǎo)致原生氣藏遭受破壞重新沿著裂縫往上部二次運(yùn)移成藏；盆地邊緣，早期形成的氣藏破壞強(qiáng)烈，氣體再次運(yùn)移聚集的可能性越大，因此現(xiàn)今氣藏分布層位較深。

5）壓力梯度低，含氣飽和度低。

盆地東南緣上古生界地層屬于欠壓—常壓地層，壓力梯度在0.3～0.9，平均0.6，具有由東往西壓力梯度逐漸增大的特征，相比于盆內(nèi)，東南緣具有更低的壓力梯度。處于盆地邊緣，構(gòu)造破壞相對(duì)強(qiáng)，保存條件較盆內(nèi)差，氣體逸散活躍，因此含氣飽和度較盆內(nèi)低，一般在30%～60%。

4 主控因素分析

通過(guò)盆地東南緣氣藏特征，結(jié)合前人關(guān)于鄂爾多斯盆地致密氣的認(rèn)識(shí)，筆者認(rèn)為，儲(chǔ)層物性和保存條件是盆緣致密氣成藏的主控因素，前者決定了在相同充注強(qiáng)度下，儲(chǔ)層能否被充注，成為有效儲(chǔ)層，后者決定了早期形成的氣藏現(xiàn)今能否保存下來(lái)。

4.1 物性決定儲(chǔ)層能否成藏

由于鄂爾多斯盆地上古生界儲(chǔ)層致密期早于成藏期，在區(qū)域構(gòu)造非常平緩的背景下，浮力很難克服儲(chǔ)層毛管阻力運(yùn)聚成藏，在強(qiáng)的儲(chǔ)層非均質(zhì)性控制下，滲透率級(jí)差影響了天然氣的富集程度[12]，相對(duì)高滲透儲(chǔ)層天然氣充注起始?jí)毫Φ?，運(yùn)移阻力小，氣容易驅(qū)替水，氣體優(yōu)選進(jìn)入滲透性好的儲(chǔ)層。

鄂爾多斯盆地上古生界發(fā)育陸相淺水三角洲和曲流河，主河道是相對(duì)高滲透區(qū)，也是致密成藏的有利區(qū)。

4.2 保存條件決定現(xiàn)今氣藏的有效性

盆地東南緣相對(duì)盆內(nèi)來(lái)說(shuō)，構(gòu)造復(fù)雜，斷裂發(fā)育，埋深淺，蓋層封蓋條件差，地層水活動(dòng)強(qiáng)。因此，早期形成的有效儲(chǔ)層，晚期容易遭受破壞，氣體逸散。因此，保存條件決定了氣藏現(xiàn)今能否保存下來(lái)。具體來(lái)說(shuō)，盆緣致密氣的勘探要選擇壓力梯度高、構(gòu)造簡(jiǎn)單、地層水礦物度高的區(qū)域，這些區(qū)域保存條件好，有利于砂巖氣的富集。

5 結(jié)論

鄂爾多斯盆地東南緣砂巖氣成藏特征整體受控于整個(gè)盆地的地質(zhì)背景,成藏特征相似，同時(shí)也具有其獨(dú)特性，具體表現(xiàn)為：

1）沉積環(huán)境有利、生儲(chǔ)蓋組合良好，具備成藏的基本條件；

2）上古生界砂巖氣甜點(diǎn)區(qū)與下部山西組煤層氣富集高產(chǎn)區(qū)相重合；

3）隨著埋藏深度的增加，氣藏的含氣性逐漸增強(qiáng)；

4）儲(chǔ)層物性和保存條件是鄂東盆地東南緣砂巖氣成藏的主控因素，前者決定了在相同充注強(qiáng)度下，儲(chǔ)層能否被充注，成為有效儲(chǔ)層，后者決定了早期形成的氣藏現(xiàn)今能否保存下來(lái)。

[1]楊華，付金華，劉新社.鄂爾多斯盆地上古生界致密氣成藏條件與勘探開(kāi)發(fā)[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，2012，39（3）：295-303.

[2]楊華，劉新社，楊勇.鄂爾多斯盆地致密氣勘探開(kāi)發(fā)形勢(shì)與未來(lái)發(fā)展展望[J].中國(guó)工程科學(xué)，2012，14（6）：40-48.

[3]付金華，魏新善，黃道軍.鄂爾多斯大型含煤盆地巖性氣藏成藏規(guī)律與勘探技術(shù)[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2005，27（1）：137-141.

[4]劉新社，周立發(fā)，侯云東.運(yùn)用流體包裹體研究鄂爾多斯盆地上古生界天然氣成藏[J].石油學(xué)報(bào)，2008，28（6）：37-42.

[5]李仲東，惠寬洋，李良，等.鄂爾多斯盆地上古生界天然氣運(yùn)移特征及成藏過(guò)程分析[J].礦物巖石，2008，28（3）：77-83.

[6]汪澤成，陳孟晉，王震，等.鄂爾多斯盆地上古生界克拉通坳陷盆地煤成氣成藏機(jī)制[J].石油學(xué)報(bào)，2006，27（1）：8-12.

[7]趙靖舟，付金華，姚涇利，等.鄂爾多斯盆地準(zhǔn)連續(xù)型致密砂巖大氣田成藏模式[J].石油學(xué)報(bào)，2012，33（增刊1）：33-52.

[8]戴金星，鐘寧寧，劉德漢，等.中國(guó)煤成大中型氣田地質(zhì)基礎(chǔ)和主控因素[M].北京：石油工業(yè)出版社，2000.

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[11]劉新社，席勝利，付金華，等.鄂爾多斯盆地上古生界天然氣生成[J].天然氣工業(yè)，2000，20（6）：19-23.

[12]鄒才能，陶士振，朱如凱，等.“連續(xù)性”氣藏及其大氣區(qū)形成機(jī)制與分布——以四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組煤系大氣區(qū)為例[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，2009，36（3）：307-319.

（編輯：嚴(yán)駿）

Natural gas accumulation characteristics of Upper Paleozoic in southeastern margin of Ordos Basin

Hu Fanghao
(Jiangsu Natural Gas Limited Company,Nanjing,Jiangsu 210005,China)

∶On the basis of summarizing the previous reservoir characteristics of Upper Paleozoic in Ordos Basin,the specific accu?mulation characteristics of tight sandstone gas were summarized,and the main controlling factor of the accumulation was deter?mined.The results showed that:1)the southeastern margin of Ordos Basin has favorable sedimentary environment and good sourcereservoir-caprock association which provide the basic condition of accumulation;2)the sweet heart area of tight sandstone gas coin?cides with the enriched high yield area in lower Shanxi formation;3)the property and storage condition of the tight sandstone reser?voir are the main controlling factor of the accumulation.The former decides that whether the tight sandstone reservoir can be the ef?fective reservoir under the same inject strength,while the latter decides that whether the gas reservoir formed early can preserve un?til now.This research laies the foundation for the further whole natural gas exploration and development.

∶Ordos Basin,southeastern margin,accumulation characteristics,main controlling factor,natural gas

TE122

A

2015-4-20。

胡方皓（1977—），男，碩士，經(jīng)濟(jì)師，石油天然氣行業(yè)的宏觀管理。