鄂爾多斯盆地奧陶系巖溶古地貌天然氣成藏研究

張廷 楊小春

摘要：鄂爾多斯盆地是我國第二大沉積盆地 ， 油氣資源豐富 ， 勘探前景廣闊 ， 是我國近 20 年來石油天然氣儲量、產(chǎn)量增長最快的盆地，目前已成為我國第一大油氣生產(chǎn)盆地和第一大天然氣產(chǎn)區(qū)。長慶油田通過 50 多年的攻關(guān)研究 ，創(chuàng)新發(fā)展了“陸相淡水湖盆頁巖油、內(nèi)陸坳陷湖盆大型三角洲、侏羅系古地貌油藏群、陸相致密砂巖氣、奧陶系巖溶古地貌天然氣”等 5 項(xiàng)油氣地質(zhì)認(rèn)識，形成了“黃土塬三維地震勘探、低滲透致密油氣層測井識別與評價(jià)、低滲—致密儲層體積壓裂”等三大技術(shù)系列，為保障國家能源資源安全做出重要貢獻(xiàn)，同時(shí)對國內(nèi)外其他類似盆地的勘探提供了重要經(jīng)驗(yàn)與借鑒。

關(guān)鍵詞：鄂爾多斯盆地;天然氣;地質(zhì)認(rèn)識;技術(shù)創(chuàng)新;

在長慶油田跨越油氣當(dāng)量 6000×104t 之際，回顧其50年來在鄂爾多斯盆地油氣勘探開發(fā)的科技?xì)v程，創(chuàng)新形成了獨(dú)特的低滲透油氣勘探開發(fā)理論體系與先進(jìn)實(shí)用技術(shù)系列。早在 20 世紀(jì) 70 年代，從“構(gòu)造找油”到侏羅系“古地貌控油”勘探思路的轉(zhuǎn)變，相繼發(fā)現(xiàn)了馬嶺、華池、元城等油田，迎來盆地第一個(gè)石油儲量增長期。八九十年代，石油勘探層系由侏羅系轉(zhuǎn)移至三疊系，在陸相湖盆三角洲成藏理論指導(dǎo)下，發(fā)現(xiàn)了安塞、靖安等億噸級油田。以 70 年代末引入煤成氣理論為起點(diǎn)，天然氣勘探由盆地周邊轉(zhuǎn)向腹地，創(chuàng)新了碳酸鹽巖巖溶古地貌、海相三角洲成藏認(rèn)識，指導(dǎo)米脂、靖邊、榆林等超千億立方米氣田的發(fā)現(xiàn)。進(jìn)入 21 世紀(jì)，提出了三疊系多層系復(fù)合成藏、湖盆中部重力流復(fù)合控砂等重要地質(zhì)認(rèn)識，指導(dǎo)了西峰、姬塬、華慶等億噸級大油田的發(fā)現(xiàn);天然氣勘探在上古生界大面積致密砂巖氣成藏認(rèn)識指導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)了萬億立方米的整裝蘇里格氣田。近年來，在加大非常規(guī)資源勘探背景下，創(chuàng)新了陸相淡水湖盆源內(nèi)非常規(guī)頁巖油規(guī)模富集的地質(zhì)認(rèn)識，新發(fā)現(xiàn)了 10 億噸級的慶城頁巖油大油田。

1.區(qū)域地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地位于華北地臺西部，面積約為37×104km2。根據(jù)現(xiàn)今構(gòu)造發(fā)育特征可將其劃分為伊盟隆起、西緣沖斷帶、天環(huán)坳陷、伊陜斜坡、晉西撓褶帶和渭北隆起 6 個(gè)構(gòu)造單元。它為一個(gè)大型多旋回克拉通盆地，在太古宙—古元古代形成的結(jié)晶基底之上，經(jīng)歷了中—新元古代拗拉谷、早古生代淺海臺地、晚古生代近海平原、中生代內(nèi)陸湖盆和新生代周邊斷陷五大沉積演化階段。固結(jié)于古元古代末的結(jié)晶基底依次被中元古界長城系碎屑巖和薊縣系碳酸鹽巖覆蓋;中元古代末的薊縣運(yùn)動使華北克拉通普遍上升，缺失青白口系，震旦系僅分布于華北克拉通西南緣。印支運(yùn)動末期盆地再度隆升，延長組遭受長期侵蝕，形成溝谷縱橫、殘丘廣布的古地貌，從而控制侏羅系原油成藏。

2.奧陶系巖溶古地貌天然氣成藏認(rèn)識

20 世紀(jì) 80 年代中晚期，在“古潛臺”成藏認(rèn)識指導(dǎo)下部署的陜參 1 井等多口探井喜獲高產(chǎn)氣流，證明盆地存在非構(gòu)造控制的大型巖溶古地貌成巖圈閉，通過印模法、殘厚法及地震模型識別技術(shù)，恢復(fù)了巖溶古地貌的區(qū)域分布格局及發(fā)育形態(tài)，提出了“古潛臺含氣、古潛溝遮擋”的成藏觀點(diǎn)，并依此建立了巖溶古地貌成藏模式，指導(dǎo)發(fā)現(xiàn)了多個(gè)氣藏，快速探明了靖邊大氣田。近年來，通過深化早期“古潛臺”成藏認(rèn)識，加大奧陶系海相碳酸鹽巖沉積微相研究、巖溶古地貌精細(xì)刻畫、成藏主控因素分析，創(chuàng)新發(fā)展了巖溶古地貌成藏認(rèn)識，推動了海相碳酸鹽巖勘探領(lǐng)域不斷拓展。

（1）沉積微相是控制儲層發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)。

下奧陶統(tǒng)馬家溝組是鄂爾多斯盆地主要的海相碳酸鹽巖含氣層位。該沉積期，由于近南北向展布的中央古隆起對海水的分隔作用，加之沉積期氣候干旱炎熱，盆地東部凹陷區(qū)為蒸發(fā)巖盆地，圍繞古隆起呈環(huán)帶狀發(fā)育膏云坪、含膏云坪及環(huán)陸泥云坪沉積。尤其在馬家溝組馬五段沉積期，含硬石膏白云巖坪在盆地中部靖邊地區(qū)近南北向展布，分布面積近1.5×104km2，巖性以泥—細(xì)粉晶準(zhǔn)同生白云巖為主，并普遍含石膏結(jié)核、石膏砂屑等易溶礦物，有利于形成溶蝕孔洞型儲層。同時(shí)，由于含膏層段的成層性好，形成的儲層段平面上分布連續(xù)、穩(wěn)定，為鄂爾多斯盆地儲層大面積分布奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

（2）三大巖溶系統(tǒng)為風(fēng)化殼儲層的形成創(chuàng)造條件。

奧陶紀(jì)末期的加里東運(yùn)動，導(dǎo)致盆地本部整體抬升，使奧陶系碳酸鹽巖經(jīng)歷了約 1.5 億年的風(fēng)化淋濾，形成了溝壑縱橫的古喀斯特地貌和古巖溶體系。受中央古隆起的影響，古地形西高東低，自西向東依次發(fā)育定邊巖溶高地、靖邊巖溶斜坡、綏德巖溶盆地三大古地貌單元。不同巖溶古地貌單元的巖溶作用及強(qiáng)度不同，儲集性能存在差異。巖溶高地以垂直巖溶為主，發(fā)育垂直巖溶管道、落水洞等巖溶形態(tài)，儲層非均質(zhì)性強(qiáng)、局部高滲;巖溶盆地古地勢較低，表現(xiàn)為沿溝槽對地層進(jìn)行弱改造，整體儲層致密，有效儲層在巖溶殘丘的斜坡部位局部分布;巖溶斜坡處于巖溶高地和巖溶盆地的過渡地帶，巖溶以水平徑流為主、排泄通暢，層狀儲層經(jīng)改造后溶蝕孔洞發(fā)育，是風(fēng)化殼儲層最為發(fā)育部位。在巖溶古地貌和風(fēng)化殼儲層形成機(jī)理認(rèn)識指導(dǎo)下，盆地碳酸鹽巖勘探領(lǐng)域由巖溶斜坡不斷向巖溶高地和巖溶盆地拓展。

（3）具有“垂向倒灌式、側(cè)向運(yùn)移式”兩類成藏模式。

奧陶系天然氣δ13C1值大部分介于-35‰～-31‰，普遍偏重，反映出煤成氣的特征，表明氣源來自上古生界石炭系—二疊系烴源巖。在不同古地貌單元具有不同的成藏模式，形成不同類型的氣藏。巖溶斜坡和巖溶盆地部位，風(fēng)化殼巖溶殘丘發(fā)育，上古生界生成的天然氣在異常高壓作用下，沿古溝槽垂直倒灌進(jìn)入奧陶系風(fēng)化殼儲層中聚集成藏，氣層周邊的泥巖或致密碳酸鹽巖構(gòu)成有效的巖性遮擋，形成大型地層—巖性氣藏，如靖邊地區(qū)馬五1+2氣藏;巖溶高地部位，巖溶殘丘和古溝槽不發(fā)育，地層無明顯切割，受臺內(nèi)灘相控制的白云巖儲層分布穩(wěn)定，天然氣沿不整合面?zhèn)认蜻\(yùn)移，在上傾方向被東部較致密的碳酸鹽巖封堵，形成巖性氣藏，如靖邊氣田西側(cè)馬五4+5氣藏，圍繞靖邊氣田周邊及盆地東部，精細(xì)刻畫巖溶古地貌，落實(shí)含氣富集區(qū)，提交新的優(yōu)質(zhì)儲量。

結(jié)束語

中國在低滲透砂巖、海相碳酸鹽巖、頁巖油氣等領(lǐng)域資源豐富，具有很大的勘探開發(fā)潛力，鄂爾多斯盆地下一步強(qiáng)化關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，夯實(shí)長慶油田二次加快發(fā)展的資源基礎(chǔ)，為保障國家能源安全做出更大的貢獻(xiàn)，同時(shí)為國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的油氣勘探提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1] 付金華，范立勇，劉新社，等.鄂爾多斯盆地天然氣勘探新進(jìn)展、前景展望和對策措施 [J]. 中國石油勘探，2019，24（4）：418-430.