鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)鋁土巖天然氣勘探突破與油氣地質(zhì)意義探索

付金華 李明瑞 張 雷 曹 茜 魏新善

1.中國石油長慶油田公司 2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室

0 引言

鋁土巖是一種富含鋁質(zhì)礦物、以化學(xué)沉積為主，兼具機(jī)械沉積特征的巖石類型，巖石中Al2O3∶SiO2＞1，主要礦物成分為三水鋁石、一水軟鋁石和一水硬鋁石。原巖經(jīng)風(fēng)化淋濾形成含鋁膠體和高鉀黏土，二次近距離搬運，形成特征性的鮞狀、豆?fàn)睢K狀結(jié)構(gòu)，主要是由鋁硅酸鹽類礦物受強(qiáng)烈化學(xué)風(fēng)化、半風(fēng)化帶出溶解的氧化鋁直接沉積或經(jīng)陸解作用形成[1]。我國鋁土巖主要包括喀斯特型和紅土型兩種，其中華北喀斯特型（沉積型）鋁土巖，為碎屑沉積+離子結(jié)晶成因，主要鋁質(zhì)礦物為一水硬鋁石，形成于堿性還原的“潛水型”環(huán)境中，受巖溶喀斯特微地形控制，含鋁巖系縱向上層序變化復(fù)雜[2]。

鄂爾多斯盆地前期勘探認(rèn)為，在石炭系本溪組—二疊系太原組內(nèi)發(fā)育鋁土質(zhì)泥巖，與暗色泥巖、碳質(zhì)泥巖共同構(gòu)成泥質(zhì)巖系，是下部前石炭紀(jì)風(fēng)化殼氣藏的非滲透性蓋層[3-5]。隨著勘探程度的加大，發(fā)現(xiàn)一些探井在本溪、太原組鋁土質(zhì)泥巖有氣測異常顯示，專家和學(xué)者逐漸開展了一系列研究工作：2015年，劉文輝通過儲層測井識別與評價，提出了“鄂爾多斯盆地本溪組鋁土質(zhì)泥巖（未區(qū)分巖性，儲層為鋁土質(zhì)泥巖）可以作為潛在儲層”的地質(zhì)認(rèn)識[6]；2017—2020年，部分探井在盆地東部本溪組和隴東太原組的鋁土巖段試氣均獲得低產(chǎn)氣流；2021年，長慶油田深化隴東地區(qū)太原組鋁土巖系成藏地質(zhì)認(rèn)識，評價太原組鋁土巖（巖性細(xì)分，儲層為鋁土巖）氣藏勘探潛力，部署實施的L47井試氣獲無阻流量67.38×104m3/d高產(chǎn)氣流，初步落實鋁土巖氣勘探面積7 000 km2，天然氣資源量超5 000×108m3，實現(xiàn)了該盆地古生界鋁土巖氣勘探的重大突破。

本文綜合長慶隴東地區(qū)古生界部分探井的鋁土巖巖心、野外露頭、錄井、測井、分析化驗資料，在儲層、烴源巖及圈閉特征研究和分析的基礎(chǔ)上，構(gòu)建天然氣成藏模式，初步明確天然氣成藏控制因素，對盆地西南部古生界鋁土巖氣藏的勘探潛力做出評價。

1 區(qū)域構(gòu)造背景

鄂爾多斯盆地早古生代為穩(wěn)定的克拉通盆地演化階段，受早期的區(qū)域延伸和晚期的擠壓作用控制，在盆地西南部發(fā)育正向構(gòu)造單元中央古隆起。中央古隆起呈“L”形展布，核部位于鎮(zhèn)原—慶陽地區(qū)（圖1），L47井位于中央古隆起區(qū)核部，古隆起東側(cè)以陸表海碳酸鹽巖沉積為主，西、南側(cè)為秦祁海陸緣海碳酸鹽巖沉積[8-10]。

圖1 鄂爾多斯盆地前石炭紀(jì)沉積古地貌圖

早奧陶世懷遠(yuǎn)運動，中央古隆起首次抬升，馬家溝組地層因間歇性的暴露，形成巖溶不整合面；晚奧陶世加里東構(gòu)造運動，古隆起再次大幅抬升，前石炭紀(jì)地層遭受強(qiáng)烈的剝蝕而缺失，上、下古生界之間形成主要的風(fēng)化殼界面[11-14]，越靠近古隆起核部，地層出露年代越老。兩期運動形成了古隆起長達(dá)1.4億年的風(fēng)化殼期，奠定了該區(qū)鋁土巖發(fā)育的環(huán)境背景。

從石炭紀(jì)晚期開始，鄂爾多斯盆地再次發(fā)生整體沉降，海侵范圍增大，此時盆地西南部的中央古隆起的大部分區(qū)域處于巖溶高地未接受本溪組沉積，仍以表生風(fēng)化作用為主。二疊紀(jì)早期開始，沉降進(jìn)一步加劇，海侵范圍擴(kuò)大至中央古隆起核部，接受太原組沉積。在二疊系晚期，受南北兩側(cè)大洋相向俯沖影響，華北地臺抬升，海水退出，中央古隆起消亡，鄂爾多斯盆地演變?yōu)閮?nèi)陸湖盆[7,15]。

2 鋁土巖勘探發(fā)現(xiàn)與突破

2.1 鋁土巖封蓋層認(rèn)識階段（2015年前）

2.1.1 全盆地分布廣泛、封蓋作用強(qiáng)

1988年自鄂爾多斯盆地發(fā)現(xiàn)靖邊氣田以來，勘探始終將鋁土巖作為不整合的組成部分，與上古生界海陸過度相沉積的暗色泥巖、碳質(zhì)泥巖整體作為下古生界風(fēng)化殼氣藏的蓋層研究。純鋁土巖滲透率6.50～14.50 mD，鋁土質(zhì)泥巖滲透率為0.83～6.40 mD，突破壓力大于5 MPa，且具有較高的膨脹性，并常常與泥質(zhì)巖共生，成巖過程中不易產(chǎn)生裂縫，是氣藏的理想蓋層[4]。

2.1.2 受古地貌控制溝槽部位鋁土巖富集

早期鉆探實踐和研究發(fā)現(xiàn)，長期平靜的風(fēng)化殼背景和穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境是鋁土巖形成的重要條件，局部富集受控于古巖溶地形的特征，地勢較低的古溝槽部位有利于鋁土巖的保存，故可將鋁土巖的厚度作為古地貌單元劃分的參考標(biāo)志。因此前期下古生界氣藏勘探中，鋁土巖恢復(fù)常作為刻畫古溝槽的一種手段[5]。

2.2 鋁土巖氣發(fā)現(xiàn)階段（2015—2019年）

2.2.1 陜字號井本溪組鋁土巖氣的發(fā)現(xiàn)

2015年長慶油田在鄂爾多斯盆地東部實施的陜464井在本溪組鉆遇鋁土巖層9.3 m，含氣顯示5.8 m，氣測峰值9.867 5%，基值0.034 2%，試氣獲得日產(chǎn)氣1 849 m3低產(chǎn)氣流，首次發(fā)現(xiàn)了本溪組鋁土巖氣藏。測井顯示含氣段鋁土巖具有典型的“四高三低”的電性特征，即高自然伽馬528.36 API，高密度2.87 g/cm3，高中子74.92%，高鈾含量33.08 ppm（1 ppm=1 mg/L下同），低聲波時差167.96 μs/m，低電阻率11.2 Ω·m，低鉀含量0.5%，初步明確了含氣鋁土巖的測井響應(yīng)特征。

2.2.2 大牛地本溪組鋁土巖氣的發(fā)現(xiàn)

同年，鄂爾多斯盆地大牛地氣田實施的D66-172井在本溪組鋁土巖段試氣獲得日產(chǎn)氣1.037 5×104m3，日產(chǎn)水2.9 m3，通過對該套鋁土巖層測井評價表明其不同于一般的泥巖或頁巖，具有脆性大、溶蝕孔發(fā)育、氣測顯示較好等特點，可能為潛在儲層[6]，進(jìn)一步證實了鄂爾多斯盆地古生界鋁土質(zhì)泥巖具有一定的含氣性，可作為非常規(guī)儲層，但未開展進(jìn)一步的儲層與成藏方面的綜合研究。

這一階段對鋁土巖段仍以黏土巖或泥質(zhì)巖研究為主，主要作為兼探層開展測井識別，由于試氣產(chǎn)量較低，普遍認(rèn)為這類巖性作為儲層的勘探規(guī)模和潛力還有待進(jìn)一步評價。

2.3 鋁土巖氣勘探突破階段（2020年至今）

2.3.1 隴東含鋁巖系發(fā)現(xiàn)異?；钴S氣顯示

鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)天然氣勘探始于2004年，氣藏類型主要屬于深埋薄層致密氣，由于埋深大、儲層薄且致密，技術(shù)提產(chǎn)難度大，一直作為天然氣勘探的新區(qū)，截至2020年共完鉆探井95口，測井評價在太原組底部鉆遇鋁土巖探井50口，其中含氣顯示井35口，平均氣層厚度為3～15 m，平均氣測異常16.797%，峰基比12.4，鋁土巖厚度、氣測異常均要優(yōu)于盆地本溪組鋁土巖段。

2.3.2 源內(nèi)非常規(guī)勘探思路的轉(zhuǎn)變開辟新領(lǐng)域

近年來長慶油田轉(zhuǎn)變思路，在非常規(guī)油氣勘探領(lǐng)域接連取得突破，更加堅定了向源內(nèi)細(xì)粒儲層勘探的信心。2020年針對太原組底部鋁土巖高氣測異常段開展綜合地質(zhì)研究，通過兼探與老井復(fù)查試氣10口，7口井獲1×104m3/d以上天然氣流，其中L47井更是在太原組鋁土巖試氣獲無阻流量67.38×104m3/d高產(chǎn)氣流，初步評價認(rèn)為古隆起區(qū)鋁土巖具有較好含氣性，勘探潛力較大，落實有利勘探面積7 000 km2，天然氣資源量超5 000×108m3，開辟了天然氣勘探新領(lǐng)域。

3 隴東地區(qū)鋁土巖成藏地質(zhì)特征

3.1 鋁土巖氣分布

鄂爾多斯盆地西南部隴東地區(qū)太原組鋁土巖位于下古生界碳酸鹽巖古風(fēng)化剝蝕面之上，中上石炭統(tǒng)海侵巖系下部，形成于盆地邊緣的濱海潮間帶，沿慶陽古陸周邊的坳陷內(nèi)分布。剖面及探井揭示鋁土巖系層序通常具有三層結(jié)構(gòu)，即底部為角礫狀鋁土質(zhì)泥巖+黏土巖，中部為鋁質(zhì)礦物含量極高（普遍大于85%）的豆鮞狀鋁土巖，上部為碳質(zhì)泥巖+紋層狀鋁土質(zhì)泥巖（圖2）。鋁土巖氣主要集中在中部的豆鮞狀鋁土巖段，該段錄井氣測異常活躍，縱向氣層厚度與純鋁土巖厚度匹配較好，同時平面上具有一定的連續(xù)性。

圖2 長慶隴東地區(qū)古生界鋁土巖綜合評價圖

3.2 儲層特征

3.2.1 鋁土巖巖性

剖面和巖心觀察以深灰色豆鮞狀鋁土巖或紋層狀鋁土巖為主，具有隱晶、碎屑、豆粒、鮞粒等顆粒結(jié)構(gòu)，呈塊狀構(gòu)造，顆粒分選較好，定向排列。鋁土巖豆?fàn)钊芸?，孔徑具有明顯的下粗上細(xì)的特征，反映了豆?fàn)羁扇芪镔|(zhì)的正韻律堆積。鑄體薄片鏡下可見部分大顆粒碎屑中包含較多細(xì)粒豆鮞，說明豆鮞形成后再次被流體運移并被其他物質(zhì)包裹再次沉淀形成（圖3-a、b）。由X射線衍射全巖分析數(shù)據(jù)顯示鋁土巖儲層礦物組分以水鋁石為主，含量大于80%，其次為伊利石和高嶺石，偶見菱鐵礦、黃鐵礦；礦物顆粒細(xì)小，以隱晶質(zhì)或礦物集合體出現(xiàn)。

圖3 長慶隴東地區(qū)鋁土巖儲層特征顯微照片

3.2.2 鋁土巖的儲集空間

研究發(fā)現(xiàn)，露頭剖面與巖心鋁土巖孔隙均相對發(fā)育。通過鑄體薄片、掃描電鏡等資料，發(fā)現(xiàn)溶蝕現(xiàn)象普遍，主要孔隙類型為殘余格架溶蝕孔（圖3-a ～ c）、粒內(nèi)溶孔（圖3-d、f～ i）、基質(zhì)溶孔（圖3-e），偶見半充填微裂縫中的白云石晶間孔。溶蝕主要發(fā)生在水鋁石隱晶質(zhì)集合體格架內(nèi)的豆鮞或團(tuán)塊結(jié)構(gòu)中，因此豆鮞、團(tuán)塊越發(fā)育，越形成數(shù)量可觀的溶蝕孔隙。

溶蝕孔中可見次生一水鋁石單晶或微晶集合體自孔壁向溶孔內(nèi)部生長（圖3-f），高嶺石、綠泥石以充填原生孔隙的形式富集（圖3-c），其中綠泥石多呈針狀自孔壁向溶孔內(nèi)部交叉生長，正交偏光下呈現(xiàn)一組共軛消光特征，此特殊產(chǎn)狀可能與易溶組分的原生結(jié)構(gòu)有關(guān)，形成時間早于高嶺石。

3.2.3 鋁土巖儲層物性

統(tǒng)計鋁土巖儲層共42個樣品的物性分析結(jié)果，孔隙度介于0.2%～28.7%，平均值10.65%，滲透率介于0.004 1～38.55 mD，平均值4.04 mD，大于0.1 mD的占36.2%，物性條件好（圖4）；壓汞曲線顯示排驅(qū)壓力較低0.18～4.67 MPa，退汞飽和度高表明孔喉比小，孔隙連通性好，進(jìn)汞曲線平緩表明孔喉分選較好（圖5），中值喉道半徑在0.10～0.77 μm，最大喉道半徑0.98～3.35 μm，表明喉道分選較差，但孔隙以大孔徑為主，屬于中孔—細(xì)喉型低滲透儲層（圖6）。電成像測井顯示呈弱層狀—暗斑狀，多為中孔、大孔，儲層均質(zhì)性強(qiáng)，裂縫不發(fā)育；三維遠(yuǎn)場聲波成像顯示井旁30 m以內(nèi)的儲層孔洞明顯，與井筒附近儲層特征一致；核磁共振T2時間譜滯后，分布區(qū)間為10～100 ms，峰值甚至大于100 ms，解釋平均孔隙度23%（圖7）。

圖4 太原組鋁土巖儲層物性散點圖

圖5 太原組鋁土巖壓汞曲線圖

圖6 鋁土巖孔喉半徑分布圖

圖7 L47井太原組鋁土巖測井綜合解釋成果圖

3.3 氣藏特征

3.3.1 溫壓及氣藏經(jīng)濟(jì)評價

通過試氣實測L47井鋁土巖氣藏原始地層壓力36.32 MPa，壓力系數(shù)0.90，屬于低壓氣藏，氣藏溫度113.34 ℃。通過試采評價氣藏經(jīng)濟(jì)效益，配產(chǎn)2×104～3×104m3/d連續(xù)穩(wěn)產(chǎn)46天累積產(chǎn)氣137.07×104m3，開井油套壓26.48/26.54 MPa，壓降速率0.117 MPa/d。關(guān)井恢復(fù)7天，油/套壓22.31/22.48 MPa，套壓恢復(fù)程度84.0%，反映了鋁土巖氣藏較好的生產(chǎn)能力。

3.3.2 氣藏成因

常規(guī)的氣源對比通常有氣／氣之間的天然氣組分和碳同位素對比，另外有氣／源巖對比，主要通過烴源巖熱脫附輕烴及輕烴碳同位素值方法進(jìn)行對比[16-18]。穩(wěn)定碳同位素值仍是國內(nèi)外對氣源識別應(yīng)用最廣、使用最成熟的地化指標(biāo)，通過對穩(wěn)定碳同位素組成特征的分析，能夠識別天然氣成因類型[19]。

對比分析長慶隴東地區(qū)古生界各含氣層系的天然氣碳同位素數(shù)據(jù)，可以看出太原組鋁土巖氣、石盒子和山西組致密砂巖氣、前石炭紀(jì)風(fēng)化殼氣藏中：①甲烷δ13C均與上古生界煤成氣的甲烷δ13C數(shù)值接近（平均值－29.65‰），可以推斷，三種氣藏的主要氣源巖是上古生界煤系烴源巖；②它們的烷烴氣碳同位素多為次生型負(fù)碳同位素系列：δ13C1＞δ13C2＞δ13C3，δ13C值隨烷烴氣分子碳數(shù)的增加依次遞減，出現(xiàn)完全倒轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，反映了過成熟氣的特征。這與鄂爾多斯盆地西南部上古生界煤系烴源巖進(jìn)入過成熟演化階段（Ro=2.0%～3.0%）相符[20-22]。進(jìn)一步證實了長慶隴東氣區(qū)，上古生界煤系烴源巖是古生界鋁土巖氣藏的主要氣源巖。

3.3.3 圈閉特征

圈閉類型主要為巖性圈閉，且分布具有連續(xù)性。隴東地區(qū)鋁土巖氣緊鄰上古生界烴源巖，碳質(zhì)泥巖或頂板煤層烴源條件優(yōu)越，側(cè)向黏土巖或鋁土質(zhì)泥巖巖性普遍致密、區(qū)域分布連續(xù)，可形成良好的封蓋層，整套鋁土巖氣形成于源儲蓋一體的獨特巖性圈閉氣藏組合。

圈閉形成于燕山期，在晚侏羅世—早白堊世成藏。燕山期，構(gòu)造運動導(dǎo)致中央古隆起東側(cè)地層產(chǎn)狀發(fā)生轉(zhuǎn)化，使沉積時期向東下傾的地層在燕山構(gòu)造抬升的影響下變?yōu)橄驏|上傾，呈東高西低的構(gòu)造格局，從而形成上傾尖滅巖性圈閉。晚侏羅世—早白堊世，烴源巖成熟并大量生烴排氣，天然氣向東沿上傾方向運移，在條件有利的圈閉中聚焦，形成巖性圈閉氣藏。

4 鋁土巖成藏有利條件

4.1 含鋁巖系形成受潟湖、潮坪沉積古環(huán)境控制

受加里東構(gòu)造運動影響，華北地臺在晚奧陶世抬升為陸地，遭受了1.4億年以上的風(fēng)化剝蝕。晚古生代，受歐亞板塊向南擠壓，蒙古洋關(guān)閉的影響，華北地臺再次沉降接受沉積。在太原期，海水從東南方向快速侵入，海侵范圍最大，在華北地臺的西南部主要發(fā)育潮坪和潟湖相的沉積，海水的深度不大，快速海侵、緩慢海退，海侵海退的周期比較頻繁[12]。

研究發(fā)現(xiàn)：①以環(huán)帶狀鮞粒、豆粒及內(nèi)碎屑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的水鋁石礦物集合體與基質(zhì)之間為突變接觸，這指示了其形成于還原型的沉積環(huán)境（圖3-a）。②鋁土巖伴有菱鐵礦、黃鐵礦等共生礦物，鐵礦物相沉積序列指示了還原性較強(qiáng)的堿性潟湖環(huán)境[1]。結(jié)合野外剖面觀察和沉積相研究可以判斷，風(fēng)化期古隆起周邊母巖礦物受長期表生作用分解釋放出各種離子，組成含鋁溶液，含鋁溶液受海侵搬運到潟湖或潮坪等穩(wěn)定環(huán)境中，形成了鋁質(zhì)礦物的富集，為再次地表水淋濾形成厚度較大鋁土巖奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

4.2 沉積古地貌控制了古生界鋁土巖儲層的品質(zhì)

由于慶陽古陸古地貌位置較高，海退后潟湖水位下降，處于“還原潛水型”的半封閉狀態(tài)，潟湖沉積環(huán)境中形成的鋁質(zhì)礦物集合體受地表水的淋濾再改造，水鋁石格架內(nèi)的大量易溶組分經(jīng)溶蝕流失而形成孔隙，形成了有效的鋁土巖儲層。

一方面，鋁土礦物集合體是風(fēng)化殼中含鋁溶液以化學(xué)形式搬運到古地貌低部位形成的，地勢較低且相對封閉，發(fā)育和堆積的鋁土礦物集合體越多，形成鋁土巖的物質(zhì)基礎(chǔ)越豐厚；另一方面，在古地貌相對低部位，有利于地表水淋濾，巖溶作用的改造強(qiáng)度相對較高，鋁土礦物集合體沉積格架內(nèi)的易溶組分更易被帶走，形成大量的孔隙，提供更多儲集空間。因此，鄂爾多斯盆地西南部前石炭紀(jì)巖溶古地貌斜坡或潛坑等低部位發(fā)育的鋁土巖儲層厚度大、物性好，古溝槽雖然地勢低，但連通古河，鋁質(zhì)礦物不利于富集，因此沉積古地貌控制了隴東氣區(qū)古生界鋁土巖儲層的品質(zhì)。利用三維地震精細(xì)刻畫，井震結(jié)合，恢復(fù)了盆地西南部慶城太原期的古地貌圖（圖8）。

圖8 隴東地區(qū)前石炭紀(jì)古地貌圖與鋁土巖分布疊合圖

4.3 氣源條件有利、源儲配置絕佳，是鋁土巖天然氣富集的必要因素

4.3.1 上古生界煤系烴源巖大面積分布、廣覆式供烴

早二疊世太原期開始，海侵范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，鄂爾多斯盆地西南部中央古隆起逐漸淹沒于水下接受沉積，發(fā)育海陸過渡相和潮坪相含煤沉積建造，上古生界煤系烴源巖在晚侏羅世—早白堊世成熟并大量生氣，在生烴增壓等動力條件下，向下部鋁土巖儲層持續(xù)供烴[23]。

根據(jù)鉆井資料和地化實驗分析結(jié)果：鄂爾多斯盆地西南部上古生界煤系烴源巖由煤巖、暗色泥巖和碳質(zhì)泥巖組成，煤巖厚度為2～6 m，TOC介于73.6%～83.2%，暗色泥巖和碳質(zhì)泥巖的厚度為2～14 m，TOC介于0.26%～3.70%；烴源巖為腐殖型氣源巖，有機(jī)質(zhì)的熱演化成熟度Ro介于2.0%～3.0%，達(dá)到過成熟階段，大量生氣，生烴強(qiáng)度介于（16～24）×108m3/km2（圖9）。這說明了長慶隴東氣區(qū)上古生界煤系烴源巖面積大、分布廣，物質(zhì)基礎(chǔ)豐厚，熱演化程度高，生烴能力強(qiáng)，能夠為古生界鋁土巖氣藏提供充足的氣源。

圖9 長慶隴東探區(qū)上古生界煤系烴源巖厚度圖

4.3.2 上古生界煤系烴源巖與鋁土巖儲層源儲配置關(guān)系良好

隴東探區(qū)二疊紀(jì)早期沉積的太原組，其頂部發(fā)育橫向上連片分布的煤系烴源巖，直接披覆在下部鋁土巖儲層上，形成“上生下儲”的源儲配置關(guān)系，二疊紀(jì)中期山西組地層也發(fā)育煤系烴源巖，雖與太原組下部的鋁土巖儲層不直接接觸，但斷層—裂縫的發(fā)育，尤其是印支期斷層—裂縫的發(fā)育，能有效溝通烴源巖與儲層，疏導(dǎo)油氣，有利于油氣成藏，因此鋁土巖普遍含氣性明顯（圖10）。

圖10 長慶隴東探區(qū)L29-L85-L40井太原組鋁土巖氣藏剖面圖

4.4 上傾方向存在巖性相變的有效氣藏圈閉

長慶隴東探區(qū)二疊紀(jì)早期沉積的太原組地層，自下而上發(fā)育有鋁土巖層和沉積巖層兩段。鋁土巖層由下而上，發(fā)育角礫狀鋁土質(zhì)泥巖、豆鮞狀鋁土巖、紋層狀鋁土質(zhì)泥巖，豆鮞狀鋁土巖作為圈閉中儲集巖，物性條件好，能夠儲集大量的天然氣。太原組海陸過度相沉積主要發(fā)育煤巖、暗色泥巖、碳質(zhì)泥巖的煤系巖層，不僅是提供氣源的烴源巖，還可以作為圈閉中鋁土巖儲集層之上區(qū)域性蓋層，有效防止天然氣的散失。海西—印支期，中央古隆起東側(cè)風(fēng)化殼之上各期地層依次披覆疊加、連續(xù)埋深，呈西高東低的構(gòu)造形態(tài)。到了燕山期，盆地東部整體大幅度抬升，中央古隆起東側(cè)地層發(fā)生“蹺蹺板”式構(gòu)造反轉(zhuǎn)，呈東高西低的單斜構(gòu)造形態(tài)[12]。這種構(gòu)造反轉(zhuǎn)使得太原組豆鮞狀鋁土巖儲層沿上傾方向被非滲透性的紋層狀鋁土質(zhì)泥巖層和不整合面上角礫狀鋁土質(zhì)泥巖層所限，形成遮擋，阻止天然氣繼續(xù)運移（圖11）。值得注意的是，在含鐵鋁土質(zhì)泥巖層欠發(fā)育的地區(qū)，太原組頂部沉積層內(nèi)的暗色泥巖、碳質(zhì)泥巖可以作為補(bǔ)充，提供巖性相變遮擋條件。由于地層?xùn)|部的抬升，使得上古煤系烴源巖與古生界鋁土巖儲層由原來的“上生下儲”單一接觸關(guān)系，變?yōu)榱恕吧仙聝Α薄皞?cè)生側(cè)儲”，甚至“下生上儲”多種形式并存的接觸關(guān)系。

圖11 長慶隴東探區(qū)古生界鋁土巖氣藏成藏模式圖

綜合圈閉的構(gòu)成因素和源儲配置關(guān)系分析，可以推斷長慶隴東氣區(qū)古生界鋁土巖上傾方向存在巖性相變，構(gòu)成有效氣藏圈閉。

5 連片規(guī)模成藏，古生界鋁土巖勘探潛力大

鄂爾多斯盆地西南部上古生界的鋁土巖天然氣與山西組、石盒子組致密砂巖氣相比，具有以下有利的成藏地質(zhì)條件：①鋁土巖儲層的儲集空間以溶蝕孔為主，大孔較發(fā)育，可動流體孔隙度較高，鋁土巖儲層品質(zhì)優(yōu)于致密砂巖儲層；②山西、石盒子組發(fā)育在陸相湖盆沉積環(huán)境中，以河流相沉積為主，砂體橫向變化快，而本溪—太原組鋁土巖發(fā)育在盆地邊緣海相濱海環(huán)境，以潟湖、潮坪相為主，受古地貌控制，儲層連片發(fā)育。

因此，結(jié)合測錄井—地震資料，以隴東地區(qū)本溪—太原組的沉積微相圖和古地貌圖為基礎(chǔ)，精細(xì)刻畫鄂爾多斯盆地西南部古生界鋁土巖厚度圖。這不僅是明確研究區(qū)目的層鋁土巖儲層的發(fā)育與分布規(guī)律，尋找鋁土巖巖性氣藏的關(guān)鍵，也是評價氣藏勘探潛力，優(yōu)選有利目標(biāo)區(qū)的基礎(chǔ)。在慶陽古隆起東側(cè)，鋁土巖儲層沿環(huán)縣—慶城—正寧一帶呈北西—南東方向連片分布，厚度介于2～14 m（圖12）。研究區(qū)東南部和東部，為古地貌低部位，差異性溶蝕強(qiáng)，沉積的鋁土巖厚度大，物性好，是鋁土巖氣藏勘探的有利區(qū)帶，具有發(fā)現(xiàn)規(guī)模儲量的勘探潛力。

圖12 鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)古生界鋁土巖厚度分布圖

6 結(jié)論

鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)太原組鋁土巖氣儲層的主要礦物為硬水鋁石，Al2O3成分占90%以上，水鋁石格架易溶礦物組分遭受溶蝕，形成大量溶蝕孔，儲層物性普遍較好。

結(jié)合構(gòu)造、沉積背景和巖心巖相等綜合分析，認(rèn)為隴東太原期的沉積相為瀉湖和潮坪相，是沉積型鋁土巖形成的有利相帶。

天然氣碳同位素值證實，氣源來自上古生界煤系烴源巖，分布面積大，廣覆式供烴，與下伏鋁土巖儲層源儲配置關(guān)系良好。

氣藏受巖性圈閉控制，燕山期盆地東部構(gòu)造抬升，鋁土巖儲層上傾方向被非滲透性的鋁土質(zhì)泥巖層所限，存在巖性相變有效遮擋條件，有利于形成巖性圈閉。

勘探實踐證明隴東地區(qū)太原組鋁土巖氣藏分布面積約7 000 km2，初步評價天然氣資源量超5 000×108m3，有望形成千億立方米規(guī)模儲量。

大華北盆地本溪組鋁土巖廣泛分布，與隴東探區(qū)太原組鋁土巖成因相似，可能具有類似的天然氣成藏地質(zhì)條件。因此長慶探區(qū)的勘探突破對華北其他地區(qū)鋁土巖天然氣勘探具有較好的啟示意義。