鄂爾多斯盆地東緣非常規(guī)天然氣勘探實踐及發(fā)展方向
——以臨興-神府氣田為例

朱光輝 李本亮 李忠城 杜 佳 劉彥成 吳洛菲

(1.中聯(lián)煤層氣有限責任公司 北京 100016； 2.中國海洋石油有限公司勘探部 北京 100011)

近年來，在“雙碳”目標引領下，中國非常規(guī)天然氣迎來快速發(fā)展的機遇期。中國海油認真踐行國家能源安全戰(zhàn)略，全面落實“七年行動計劃”和“十四五”規(guī)劃。中聯(lián)公司作為中國海油陸上勘探開發(fā)的排頭兵，以供應清潔能源為己任，大力發(fā)展天然氣產業(yè)，持續(xù)推進非常規(guī)天然氣勘探開發(fā)力度，強化“甜點”勘探和“價值”勘探。

鄂爾多斯盆地東緣致密氣勘探過程幾經波折，實現了效益規(guī)模開發(fā)。然而，在勘探的過程中，仍然遇到了大量的挑戰(zhàn)，主要有：①鄂爾多斯盆地東緣成藏規(guī)律受控于構造、沉積和成巖等多重因素，勘探早期缺乏系統(tǒng)的成藏模式指導；②臨興-神府氣田屬于典型的黃土高原，溝壑縱橫、峁梁交錯，地表高程變化大，地球物理手段受限，儲層預測精度有限；③區(qū)域生烴強度宏觀上控制著氣-水的分布格局，斷裂、沉積、成巖等因素決定了氣層的富集，垂向上含水飽和度差異較大，含水氣層的定量識別難度大；④致密氣層垂向跨度大，含氣層段多，單井產能低，缺乏適應性的地質工程一體化壓裂增產改造技術。

針對以上這些問題，中聯(lián)公司立足于臨興-神府氣田煤系天然氣資源，踐行非常規(guī)氣勘探開發(fā)和地質工程一體化理念，并以提高單井產量、降低開發(fā)成本為目標，在儲層評價、成藏模式、甜點識別和增產改造等方面開展了一系列技術攻關與探索，建立了“源-儲-斷”三控影響下致密氣成藏模式，形成了沉積-成巖協(xié)同影響的儲層綜合評價、地質-地震一體化的“雙甜點”評價和“多層段+差異化+氮助排+低傷害”的壓裂增效3項技術，實現了“少井高產”和“甜點勘探”的目的，并大膽提出以“致密氣+煤層氣”并舉的勘探路線，先后指導鄂東盆緣臨興-神府地區(qū)8個致密氣勘探開發(fā)一體化項目和6個開發(fā)項目的高效實施，為非常規(guī)天然氣產業(yè)發(fā)展起到了示范作用。

1 鄂東盆緣致密砂巖氣基本地質特征

鄂爾多斯盆地天然氣大規(guī)模勘探始于20世紀80年代，并逐步從盆地中心向盆地邊緣過渡。早期認為盆緣構造復雜，對致密氣保存不利，勘探工作一直停滯，直到2012年，中聯(lián)公司在臨興-神府地區(qū)致密氣勘探獲得突破，一舉改變了對盆地東緣成藏潛力的認識，促成了臨興-神府地區(qū)千億方大氣田的發(fā)現(圖1)[1-2]。

圖1 臨興-神府致密氣田構造及上古生界地層綜合柱狀圖(改自文獻[3])

1.1 區(qū)域烴源巖發(fā)育，生氣窗口長，具備良好的成藏條件

鄂爾多斯上古生界海相和海陸過渡相沉積的本溪組、太原組和山西組是研究區(qū)天然氣藏的主力烴源巖層系，巖石類型主要是煤和泥巖，為致密砂巖氣藏大量供氣提供了充足的物質基礎。厚度統(tǒng)計結果顯示本溪組-山西組的煤層和泥巖在全區(qū)均有分布，煤層累計厚度15～40 m，平均厚度20 m；泥巖累計厚度100～180 m，平均厚度為130 m。TOC和熱解測試結果顯示研究區(qū)泥和煤巖屬于中等—好的氣源巖，其中，不同組泥巖有機碳含量平均為3.66%～5.65%，生烴潛量(S1+S2)平均為2.89～4.65 mg/g，Tmax平均值為461.0～482.7 ℃(表1)；不同組煤巖固定碳含量平均為51.41%～58.23%(表2)。有機質干酪根類型鑒定和鏡質體反射率Ro測試結果顯示研究區(qū)有機質類型以III型干酪根為主，Ro值為0.65%～1.58%，已進入大量生氣階段[4]。

表1 臨興、神府地區(qū)泥巖厚度和有機地球化學參數統(tǒng)計表

表2 臨興、神府地區(qū)煤巖厚度和有機地球化學參數統(tǒng)計表

依據生烴熱模擬實驗結果，結合研究區(qū)埋藏史和熱史，通過恢復研究區(qū)的生烴演化過程，結果顯示研究區(qū)已進入大量生氣階段，生氣時期從三疊紀晚期至白堊紀早期，持續(xù)時間長(近100 Ma)(圖2)，生烴強度為(15～20)×108m3/km2?？傮w來看，臨興-神府地區(qū)烴源巖具備形成大型天然氣藏的氣源基礎。

圖2 臨興-神府氣田成藏期次劃分[4]

1.2 大型三角洲沉積體系，廣覆式分布，儲層非均質性較強

鄂爾多斯盆地物源來自于北部陰山，水系極為發(fā)育，碎屑物質供給充足，主力含氣層段以大型三角洲沉積體系為主。由于差異化的構造演化和沉積物供給，盆地晚古生代具有多樣化的沉積相及其組合類型，多種沉積體系共存。本溪組—太原組—山西組為瀉湖—潮坪—障壁海岸沉積體系，而上石盒子組和下石盒子組均為河控三角洲沉積體系。根據物源供應和水動力強弱進一步將上石盒子組確定為曲流河三角洲，下石盒子組確定為辮狀河三角洲。

研究區(qū)上部石河子組和石千峰組的砂體彼此之間的連通性好，而下部本溪組至太原組的砂體彼此之間連通性差，砂體相對獨立(圖3)。沉積相帶控制有利儲層的空間展布和發(fā)育規(guī)模。辮狀河沉積以河道砂壩側向遷移加積而形成的沉積物為主，河道底部常見河床礫巖，總體成分結構成熟度低，水動力條件強，辮狀河道常由若干個向上變細的透鏡體并相互疊置而成，每個旋回都具有由下而上由粗變細的趨勢，多期次辮狀河各構型單元在垂向上及側向上相互拼接，形成了廣泛分布厚層砂體。而下覆的本溪組—山西組的砂體沉積時水動力條件弱，沉積物相對于三角洲沉積物源少，因此砂體不會連片沉積，垂向上表現為砂體不連續(xù)。

圖3 鄂爾多斯盆地神府地區(qū)砂體連井剖面圖

不同沉積亞相砂巖的儲層孔隙度和滲透率的對比結果顯示，障壁島沉積的砂巖儲層孔隙度和滲透率整體偏高，潮坪沉積的砂巖儲層孔隙度和滲透率最低。而對于辮狀河和曲流河三角洲平原和前緣沉積的砂巖儲層孔隙度和滲透率分布范圍廣，儲層質量非均質性大(圖4)。

圖4 鄂爾多斯東緣臨興-神府地區(qū)沉積亞相的砂巖物性分布

1.3 縱向立體成藏，氣層跨度大，天然氣選擇性富集

依據與煤系烴源巖的距離，盆地上古生界氣藏可劃分為 3 套成藏組合：①源內成藏組合：發(fā)育在本溪組、山西組和太原組內部，烴源巖與儲集體緊密接觸，在“源儲壓差”作用下形成的致密氣藏。該層段沉積體系主要為瀉湖—潮坪—障壁海岸相，質量較高的障壁砂壩和潮汐水道是天然氣高效聚集成藏的有利“甜點段”。②近源成藏組合：發(fā)育在緊鄰“本溪組—太原組”烴源巖的下石盒子組儲層中，在“源儲壓差”和“微裂縫”雙重作用下成藏的天然氣。該層段沉積體系主要為大型辮狀河三角洲沉積，儲層質量較好的心灘和分流河道是致密氣“甜點”的有利層段。③遠源成藏組合：發(fā)育在遠離“本溪組—太原組”烴源巖的上石盒子組和石千峰組儲層中，經斷裂運移而形成的天然氣藏。該層段沉積體系主要為大型辮狀河三角洲沉積，靠近斷裂、在高能環(huán)境沉積的分流河道、點壩和心灘砂體是致密氣“甜點”的有利位置。

具體而言，盆地東緣南部臨興區(qū)塊烴源巖生烴強度較高，斷裂大量發(fā)育，以源內、近源和遠源立體成藏為主(圖5a)；北部神府區(qū)塊烴源巖生烴強度較低，斷裂發(fā)育弱，以源內成藏為主，近源成藏為輔，遠源氣藏幾乎不發(fā)育的特點(圖5b)。

圖5 臨興-神府氣田非常規(guī)氣運移聚集模式[3]

2 鄂東盆緣致密砂巖氣主體勘探認識及關鍵技術

針對研究區(qū)致密砂巖氣縱向上立體成藏、氣層跨度大、天然氣選擇性富集的成藏特征，中聯(lián)公司在勘探實踐中不斷嘗試新技術、新手段，最終在取得勘探效益的同時，也形成了1項認識和3項技術。

2.1 “源-儲-斷”三控影響下的致密氣成藏模式

相較于盆內蘇里格和大牛地氣田，鄂爾多斯盆地東緣臨興-神府氣田具有區(qū)域生烴強度不均、斷裂系統(tǒng)發(fā)育、沉積類型多樣的地質特征[5-10]。近年來，通過系統(tǒng)研究區(qū)域烴源巖條件，明確了盆地東緣上古生界主要生烴期石炭—二疊系儲層過剩壓力界限，并深化沉積相認識，定性識別不同沉積微相對天然氣富集規(guī)律的控制作用；宏觀上盆地東緣受走滑斷裂和紫金山火成巖作用的雙重影響，在靠近斷裂的優(yōu)質儲層中，天然氣呈現局部區(qū)域富集。創(chuàng)新形成了源巖廣覆式生烴、儲層網毯式分布、斷裂局部輸導、油氣選擇性成藏的“源、儲、斷”三控影響下的致密氣成藏模式。

“源”，源巖生烴強度與氣層-水層的分布關系顯示生氣強度相對高的臨興中區(qū)的砂巖儲層以氣層和氣-水同層為主，向北過渡到生氣強度相對低的北部皇甫地區(qū)，砂巖儲層逐漸以氣水層和水層為主。在臨興中區(qū)，源內和近源組合的致密砂巖中以氣層為主，而遠源組合的致密砂巖中氣層和氣水層均存在，說明在成藏時，源內和近源成藏的充注壓力大，形成了氣層，而在遠源地區(qū)，充注壓力不夠，形成了氣-水同層和水層。在北部皇甫地區(qū)，源內和近源的致密砂巖中以氣-水同層為主，而遠源的砂巖儲層中僅含水，說明在充注壓力不足情況下，源內以及近源的致密砂巖中游離水不能被驅替完全，形成了氣-水同層，而到遠源時候，充注壓差衰減完全，形成水層(圖6)。

圖6 鄂爾多斯盆地臨興-神府-皇甫區(qū)塊儲層含氣-水情況

“儲”，不同沉積微相氣層數量占比分布結果顯示，儲層物性相對較好的(水下)分流河道和潮汐水道中的氣層數量占比最大；而儲層物性相對較差的障壁沙壩、混合壩以及河口壩的氣層數量比例較低，這些結果都說明儲層質量對天然氣的富集成藏也有明顯的控制作用(圖7)。

圖7 不同沉積微相發(fā)育氣層數量占比

“斷”，盆地東緣受走滑斷裂和紫金山火成巖作用影響，對氣層的分布格局也有明顯的控制作用。氣藏剖面的分布結果顯示，除了距離源巖近的優(yōu)質儲層中天然氣富集外，在靠近斷裂的優(yōu)質儲層中，天然氣也呈現局部區(qū)域富集。在鄂爾多斯盆地東緣，離本溪組—山西組源巖較遠的石千峰組砂巖中也發(fā)育氣藏，這些氣藏大多在靠近斷裂的背斜中發(fā)現。說明本溪組—山西組生成的天然氣是經斷裂運移至上覆的石千峰組后，再聚集成藏(圖8)。

圖8 臨興氣田致密砂巖氣藏模式圖(改自文獻[2])

總之，在烴源巖、儲層和斷層三者的耦合機制下，鄂爾多斯盆地東北緣臨興-神府地區(qū)上古生界天然氣聚集呈現縱向立體成藏、平面選擇性富集的成藏模式。

2.2 沉積-成巖協(xié)同影響下的儲層綜合評價技術

該評價技術是把儲層宏觀沉積相和微觀孔隙結構相結合，通過細分沉積微相，在不同沉積微相劃分的基礎上，結合微觀巖心分析、電鏡掃描和毛管壓力曲線等資料，明確成巖作用，進而通過大量統(tǒng)計分析，最終建立了研究區(qū)5種成巖相帶(表3)，明確了有效儲層的發(fā)育特征，從而實現區(qū)域儲層綜合評價的目的。5種儲層主要有：Ⅰ類黏土包裹相儲層、Ⅱ類溶蝕相儲層、Ⅲ類石英膠結相儲層、Ⅳ類混合膠結相儲層、Ⅴ類致密相儲層[6]。Ⅰ類儲層多在辮狀河三角洲(水下)分流河道中發(fā)育，典型的成巖特征為綠泥石包膜發(fā)育，幾乎觀察不到石英次生加大的發(fā)育，儲層中原生粒間孔占比高，并且次生溶孔和黏土礦物晶間孔也大量發(fā)育。Ⅱ類儲層發(fā)育在曲流河三角洲(水下)分流河道，長石溶蝕強烈，石英次生加大發(fā)育，無原生粒間孔保留，溶蝕孔占比高，發(fā)育黏土礦物晶間孔。Ⅲ類儲層多在障壁沙壩和潮汐水道相帶發(fā)育，石英次生加大強烈，雜基和膠結物含量低，孔隙以殘余粒間孔為主。Ⅳ類儲層在曲流河三角洲(水下)分流河道和辮狀河三角洲(水下)分流河道中發(fā)育，石英次生加大嚴重，無原生粒間孔保留，部分溶蝕孔隙也被鐵方解石和黏土礦物膠結，黏土礦物晶間孔占比高。Ⅴ類儲層在漫溢砂、天然堤、混合坪中發(fā)育，儲層粒度細，雜基被強烈壓實和大量的碎屑黏土充填在粒間孔中，鏡下孔隙幾乎不發(fā)育。借助該項技術明確了鄂爾多斯盆地東緣致密氣有效儲層的形成機理，為后續(xù)甜點區(qū)的定量預測與識別奠定基礎。

表3 臨興-神府地區(qū)典型成巖相發(fā)育特征

2.3 地質地震一體化的“雙甜點”識別技術

針對致密氣強非均質性的特點，勘探上表現為“有砂不一定有氣、有氣不一定達產、達產不一定高產”等挑戰(zhàn)。基于已鉆井資料及測試化驗資料，總結各主力目的層沉積相差異性和自身巖性組合，通過砂地比劃分為富砂、中砂、貧砂3類巖性組合，分別對應堆疊型河道砂、側疊型河道砂、孤立型河道砂3種復合河道砂體構型。按照巖性組合特征選擇適用的地震屬性刻畫砂體空間展布，輔以地震沉積學、90度相移、地層切片、RGB融合等三維地震技術提高預測識別精度，尋找地質有利沉積相帶，落實有利砂體范圍。其次，在落實砂體空間展布的基礎上，進一步通過疊前反演、巖性因子反演、相控地質統(tǒng)計學反演等多項烴類檢測技術預測砂體含氣性，以達到識別致密氣層、刻畫“地質甜點有利區(qū)”的目的。并進一步開展“工程甜點”主控因素研究，以巖心、成像測井資料為基礎，利用已知井的裂縫發(fā)育特征，明確地質成因及裂縫發(fā)育特征，創(chuàng)新形成了地震多尺度裂縫預測，落實裂縫的分布規(guī)律、可壓性條件及“工程甜點”有利區(qū)。有效地指導了勘探過程中的隨鉆井位優(yōu)化、快速選區(qū)評價、壓裂選層選段和工藝參數優(yōu)化，實施200多口探井，甜點區(qū)氣層預測吻合率高達85%。同時，指導區(qū)域水平井高效動用優(yōu)質甜點區(qū)，水平井平均砂層鉆遇率90%，儲層改造獲得良好產能效果。

2.4 “多層段+差異化+氮助排+低傷害”的壓裂增產技術

由于研究區(qū)致密氣儲層孔隙度低、基質滲透率小、天然裂縫不發(fā)育，導致單井自然產能低[7]。為此，需要通過壓裂增產改造提高單井產能，實現致密氣資源的經濟有效動用；加之，鄂爾多斯盆地東緣致密砂氣儲層具有垂向上氣層分布散、單層厚度薄、地層壓力小、地層溫度低和含水飽和度高等特點，給壓裂改造帶來多層改造程度不均衡、壓裂過程容易發(fā)生砂堵、返排不徹底、壓裂液破膠困難、儲層敏感性較強、儲層保護工作嚴峻等巨大挑戰(zhàn)。通過真三軸壓裂物理模擬開展大尺寸“煤巖-砂巖-泥巖”等多種組合模型下的室內試驗(圖9)，配套研發(fā)了“控縫高、造長縫、避產水”的壓裂液體系，黏度控制在20～40 mPa·s。并針對原始地層壓力低，采取液氮全程伴注，實現快速返排、減少儲層污染，釋放單井產能。通過近年來大量的礦場實踐，創(chuàng)新形成了“高強度+大排量+氮助排+低傷害”的地質工程一體化的壓裂增產改造技術體系，實現壓后高產井(無阻流量>5萬m3)無阻流量從9.3萬m3/d提升到21.7萬m3/d。

圖9 臨興-神府地區(qū)不同巖層中起裂位置實驗模型及結果圖

3 鄂爾多斯盆地東緣非常規(guī)氣勘探方向及潛力

基于盆地東緣全油氣系統(tǒng)成藏模式(圖10)，按照儲集類型、賦存狀態(tài)和開采工藝的差異性，將鄂爾多斯盆地東緣臨興-神府地區(qū)非常規(guī)氣資源，整體劃分為3套有利的天然氣資源，即下生上儲的致密氣(簡稱上油氣系統(tǒng))、自生自儲的煤層氣(簡稱中油氣系統(tǒng))和上生下儲的碳酸鹽巖和鋁土巖天然氣(簡稱下油氣系統(tǒng))，其中上油氣系統(tǒng)的致密氣資源是近年勘探開發(fā)的重點，并主要依靠雙甜點識別和地質工程一體化壓裂改造技術；中油氣系統(tǒng)的煤層氣資源是未來區(qū)域突破的核心領域，這部分資源普遍埋藏深度大于2 000 m，其開采需要壓裂改造+后期排水采氣工藝技術相結合；下油氣系統(tǒng)的新資源屬于未來攻關的重點領域，這部分資源主要是鋁土巖及碳酸鹽巖氣，裂縫型儲集層是這部分地層的重要儲集層，需要裂縫改造+酸化等增產改造措施[7]。上述三類非常規(guī)氣資源量約2萬億方，目前致密氣已基本探明近3 000億方，深煤層和鋁土巖取得單井突破，正在開展試驗區(qū)建設，一旦獲得成功，可支撐建成中國海油陸上萬億方儲量規(guī)模大氣區(qū)。

圖10 鄂爾多斯盆地東緣全油氣系統(tǒng)成藏模式圖

3.1 持續(xù)深化勘探，將建成2個超千億方致密氣田

鄂爾多斯盆地東北緣致密氣的勘探取得階段性突破，已經探明了臨興超千億立方米的大型氣田。斷裂系統(tǒng)的分區(qū)分帶性疊加在廣覆式生烴基礎上，呈現出構造與生烴強度的差異化匹配，氣層呈東西分帶、南北分區(qū)的特征，表現出東部天然氣逸散難保存、西部天然氣聚集易成藏，南部立體成藏至北部源內成藏的過渡性差異富集規(guī)律[1]。在有效儲層空間分布的局限性上疊加了斷裂和生烴強度的不同，決定了盆緣復雜構造條件下的致密氣富集程度的差異性。從不同成藏區(qū)帶以及多層系的勘探突破認識到，致密砂巖氣勘探在2個區(qū)塊具有較大的勘探潛力[3]。

臨興區(qū)塊斷裂相對發(fā)育，縱向上古生界共計10個含氣層段，目前累計探明天然氣地質儲量超過1 000億方，完成測試600余口井1 500余層次，主要采用多層合采開發(fā)模式，基本建成天然氣產能(量)20億方。下一步勘探將從緩坡帶走向構造更加復雜的陡坡帶和斷階帶，多期斷裂活動為盆地東北緣多層氣藏形成提供了有效輸導通道，一是垂向上輸導控制了主力層系石炭系—二疊系氣藏橫向的差異性；二是縱向輸導條件拓展了氣藏分布層系，三疊系淺層氣藏發(fā)育[9]，可望再探明天然氣地質儲量約500億方。

神府區(qū)塊斷裂不發(fā)育，源巖熱演化程度較低，生烴強度較臨興明顯減弱，氣體垂向運移距離短，儲集層段相對集中，以源內氣藏為主。目前已在神府區(qū)塊南部基本探明天然氣地質儲量超過600億方，往北拓展已經完成了三維地震勘探滿覆蓋，并獲得大量工業(yè)天然氣流井，隨后將再探明天然氣地質儲量 600億方，神府區(qū)塊將建成超1 000億方大氣田。

3.2 超前謀劃統(tǒng)籌勘探深煤層氣，保障非常規(guī)氣產業(yè)可持續(xù)發(fā)展

中國煤層氣勘探開發(fā)是在經典煤層氣理論“吸附-解吸-擴散-滲流”指導下，首先在沁水盆地小于1 000 m的高階煤中取得成功，已經建成年產17億方規(guī)模。鄂爾多斯盆地煤層氣勘探是未來的主戰(zhàn)場，其主力煤層埋深接近2 000 m，屬于深煤層氣范疇，其地質條件較淺部煤層發(fā)生了顯著變化。表現為，隨著埋藏深度的增加，地層溫度升高、煤層有效應力加大、煤巖壓縮性增強，由此導致的煤層孔隙結構、滲流能力、巖石力學性質、地應力和含氣量等特征都發(fā)生顯著變化。這也是導致鄂東深煤層氣一直沒有實質性勘探進展和技術突破的主要原因。目前仍處于探索階段，尚未形成系統(tǒng)的、能夠指導生產實踐的成熟理論與技術，成為制約深煤層氣勘探開發(fā)的瓶頸。亟需突破固有勘探理論，在新區(qū)新領域建立新的煤層氣勘探理論和思路，是擺在地質家面前的重大課題[11]。深煤層氣成藏要素及其耦合效應較為復雜，應開展復雜多因素影響地質條件下深部煤層氣成藏地質條件、成藏機理和富集主控因素研究，建立深煤層氣地質理論和選區(qū)評價技術。

早期嘗試致密氣老井再利用開發(fā)深煤層資源，在臨興氣田利用致密氣老井開展深煤層氣壓裂改造試驗，沒有取得成功。近年來通過深化認識、總結經驗、優(yōu)化工藝，重上深煤層領域，從選區(qū)評價、改造規(guī)模、壓裂配方及排采工藝等方面系統(tǒng)改進，優(yōu)選6口致密氣老井(直/定向井)和利用致密氣老井臺新部署4口水平井，同時開展深煤層試驗，目前6口定向井全部壓裂，壓后皆獲得工業(yè)氣流，且出現了不需要經過排水降壓解吸而直接產氣、生產過程中低產水甚至不產水特征，單井日產氣量高達2 600 m3，展現出巨大的生產潛力。同時，新鉆探的水平井煤層鉆遇率達到96%，后續(xù)將開展大規(guī)模壓裂。整體來說，深煤層厚度穩(wěn)定，分布范圍廣，總面積約5 000 km2，目前臨興-神府氣田已利用致密氣勘探開發(fā)井完成深煤層氣取心井39口，未來將繼續(xù)部署200余口致密氣井取煤心。深煤層氣資源量近10 000億方，預計未來提交深煤層氣探明地質儲量數千億方，保障臨興-神府氣田儲產量持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

3.3 精細挖潛，拓展奧陶系碳酸鹽巖、鋁土巖等勘探新領域

鄂爾多斯盆地是中國典型多旋回疊合的克拉通盆地，其下古生界廣泛發(fā)育寒武系—奧陶系碳酸鹽巖沉積地層[12]。20世紀90年代盆地中部靖邊大氣田的發(fā)現與探明，揭開了盆地海相碳酸鹽巖勘探的序幕，靖邊氣田的主力儲層是奧陶系馬家溝組頂部馬五段風化殼溶蝕孔洞型儲層，氣源主要來自上覆石炭—二疊系煤系烴源巖。根據儲層及成藏特征，一般將奧陶系劃分為三套含氣組合：馬五1—馬五4亞段風化殼氣藏為上組合，馬五5—馬五10亞段白云巖氣藏為中組合，馬四段及以下白云巖為下組合[13]。

臨興-神府區(qū)近年來鉆致密氣探井L47在馬五1亞段灰質白云巖儲層射孔見氣，同時也在中組合有所突破；S11井在馬五5亞段鉆遇8.5 m含膏灰質白云巖儲層，射孔后可見1.5 m火焰。目前以上古生界致密氣藏勘探開發(fā)為主，兼探馬家溝組，已經有10口井在奧陶系鉆遇較厚含氣層，平均氣層厚度6.3 m、孔隙度6.2%、滲透率0.66 mD、含氣飽和度60%，物性與靖邊氣田馬五段儲層基本相當。下一步將以馬家溝組中組合馬五6—10白云巖巖性圈閉及下組合馬四段“丘灘體” 儲層形成的構造-巖性圈閉作為主要勘探方向，預計資源潛量約500億方。

此外，石炭系本溪組鋁土巖中天然氣主要儲集在鋁土礦物的溶蝕孔中，儲層特征呈“三明治”結構，至下往上分別為角礫狀鋁土質泥巖、豆鮞狀鋁土巖、碳質泥巖+紋層狀鋁土質泥巖[14]，氣層主要集中在中部層段。在臨興中區(qū)塊L41-3D井開展鋁土巖天然氣試采試驗，高峰日產氣量達4 800 m3，顯示了良好的產氣潛力。下一步將充分利用致密氣老井開展壓裂試采，提交鋁土巖氣藏探明儲量數百億方。

4 鄂爾多斯盆地東緣非常規(guī)氣勘探部署

基于中國海油陸上萬億大氣區(qū)的發(fā)展戰(zhàn)略，遵循“資源保障為前提、理論研究為基礎、技術突破為核心、管理創(chuàng)新為載體”的勘探部署，提出在致密氣甜點區(qū)，以致密氣的開發(fā)帶動深煤層氣評價；在致密氣風險區(qū)內，以深煤層氣開發(fā)帶動低品位致密氣資源動用；兼顧探索評價奧陶系碳酸鹽巖和鋁土巖氣藏。統(tǒng)籌地面工程和井筒配套工藝，實施立體開發(fā)，以實現萬億大氣區(qū)規(guī)模、效益、可持續(xù)發(fā)展。

4.1 明確三大勘探對象，突出基礎地質理論研究

致密氣方面，未來以神府中北部低勘探程度區(qū)和臨興東構造復雜區(qū)作為重點勘探領域。以尋找高能沉積環(huán)境下的有利沉積相帶為主線。加強對臨興東區(qū)晚期斷裂期次和成藏耦合性性研究，將上古生界石盒子組和淺層氣作為重點勘探目標；深化神府中北部地區(qū)沉積相和成藏規(guī)律認識，加強成藏規(guī)律認識，指導致密氣勘探提儲。

煤層氣方面，深煤層氣是未來鄂爾多斯盆地東緣重點勘探領域，煤層分布雖然相對連續(xù)穩(wěn)定，但煤儲層非均質性十分明顯，煤層形成時期的沉積環(huán)境和沉積微相共同決定煤巖組分，表現為鏡質組含量高的煤層，其含氣性和滲透性都會變好。同時，構造應力對煤層含氣量及儲層改造起較大作用。由于深層煤氣具有常規(guī)儲層和非常規(guī)儲層共存、游離氣和吸附氣共生、自源氣和它源氣互補聚集、有序分布的特征。為此，需要強化深部煤層氣地質甜點和工程甜點的選區(qū)評價技術體系研究，創(chuàng)新深部煤層氣富集理論和聯(lián)合井網立體開發(fā)模式，優(yōu)先在微幅構造和構造平坦區(qū)開展深部煤層氣勘探開發(fā)先導試驗。

新領域方面，鋁土巖和奧陶系碳酸鹽巖氣作為近年新發(fā)現的氣藏類型，主要儲集在鋁土礦物的溶蝕孔和奧陶系碳酸鹽巖儲層中。從目前國內外勘探開發(fā)實踐來看，鄂爾多斯盆地鋁土巖氣藏的發(fā)育主要受控于古構造、古巖溶地貌背景下的風化殼厚度及水鋁石礦物的分布及孔隙度、滲透率條件。碳酸鹽巖氣藏主要受控于沉積環(huán)境、成巖演化和巖溶古地貌等聯(lián)合控藏，未來將積極開展奧陶系碳酸鹽巖氣和鋁土質泥巖氣富集規(guī)律和主控因素研究，圈定有利區(qū)帶，有序推進新領域評價。

4.2 堅定地質工程一體化，攻克適應性的提儲上產勘探技術

致密氣方面，未來需要突破以下幾方面的技術瓶頸：①臨興下石盒子組盒七和盒八段儲層橫向連續(xù)性差，波阻抗差異小，地球物理識別氣層難度大，需要開展暗點型儲層預測技術攻關。②神府地區(qū)受煤層屏蔽影響，地球物理手段受限，需破解煤系地層儲層預測技術攻關。③靠近盆地東緣，斷層裂縫發(fā)育，氣藏保存條件差，針對含水飽和度高的儲層，壓裂測試工藝及含水氣層的開采工藝需要進一步攻關。④臨興氣田縱向跨度大、含氣層段多，多層壓裂效果不理想，需要持續(xù)攻關針對性壓裂工藝。

煤層氣方面，未來需要突破以下幾方面的技術瓶頸：①深煤層產能主控因素不明確，試采井少，由于埋深大，高溫條件下煤儲層性質發(fā)生變化，需要加強滲流與氣體解吸機理研究。②深煤層地應力在構造應力與重力雙重作用下發(fā)生轉換，導致壓裂施工難度大，需要尋找相適應的壓裂液體系和配套工藝。③針對深部煤層氣與致密氣生產機理和排采工藝不同，需要探索二氣共采相適應的井筒排采技術。

新領域方面，未來需要突破以下幾方面的技術瓶頸：①針對新的氣藏類型，深化新領域選區(qū)評價技術體系。②厘定測井響應特征，建立測井解釋評價標準。③明確產能主控因素，探索新的酸化壓裂改造工藝技術體系。

4.3 統(tǒng)籌融合勘探，創(chuàng)新提質增效綠色低碳的管理模式

非常規(guī)天然氣產業(yè)發(fā)展立足規(guī)?；c效益化并重，走勘探、開發(fā)、生產、工程和銷售等多專業(yè)融合的道路。以新技術與新工藝助力降本增效，以立體開發(fā)和多資源綜合利用提升經濟效益，以信息化和市場化優(yōu)化資源配置，促進非常規(guī)天然氣綠色低碳發(fā)展。

踐行“一盤棋”的管理理念，統(tǒng)籌考慮資源動用、管網建設和地面設施，協(xié)同發(fā)展鄂東地區(qū)煤層氣、致密氣、鋁土巖和碳酸鹽巖氣等多種天然氣資源，避免重復建設，實現區(qū)域資源與效益最大化。把多種資源是同步開發(fā)還是接替動用放在海油發(fā)展和國家能源安全的戰(zhàn)略層面加以論證，需要從工藝技術、氣田穩(wěn)產、經濟效益等方面著眼，摒棄傳統(tǒng)各自為戰(zhàn)的狹隘觀念，既要考慮致密氣快速建產的優(yōu)勢、也要兼顧深煤層突破后持續(xù)穩(wěn)產的特點、還要想到未來接替資源的潛力。如：致密氣老井如何適時轉化為煤層氣井，致密氣與煤層氣井網如何綜合部署、井場如何重復利用、站容如何科學配置、多氣種壓力系統(tǒng)如何共享地面管網與設施等問題。

強化企地融合和綠色協(xié)調發(fā)展的生態(tài)圈，天然氣的勘探開發(fā)要與當地政策及政府激勵機制相匹配，在用地、集輸、銷售、環(huán)保等方面，需要深化企地關系，做到合規(guī)經營，互惠互利。陸上非常規(guī)油氣勘探開發(fā)需要充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，井場及場站分布密度大、范圍廣、累積占地多的特點，具有優(yōu)越的風、光、氣等綠色資源，探索并引入綠色低碳能源是立足長遠發(fā)展、助力實現“雙碳”目標的有效道路。

5 結論

1)系統(tǒng)梳理鄂爾多斯盆地東緣非常規(guī)氣源基礎、沉積環(huán)境和成藏地質特征，總結臨興-神府氣田勘探實踐，創(chuàng)新提出了 “源-儲-斷”控制下的非常規(guī)氣富集模式，形成了地質工程一體化的“雙甜點”定量識別與改造等實用技術，有力支持了非常規(guī)天然氣的勘探突破和快速增儲上產，建成年產能20億方。

2)通過近年勘探開發(fā)實踐，指出盆地東緣具有良好的成藏條件和廣闊的勘探前景，研究區(qū)縱向具有豐富的油氣資源，即上部層段的致密砂巖氣資源、中部層段的煤層氣資源和下部層段的奧陶系碳酸鹽巖氣和鋁土巖天然氣資源，實現了致密氣、深煤層氣、鋁土巖氣的突破，進而提出未來鄂爾多斯盆地東緣萬億大氣區(qū)(超級油氣群)的勘探開發(fā)策略。

3)采用“致密氣富集區(qū)兼探煤層氣，煤層氣富集區(qū)帶動致密氣，老井再利用探索新資源”的模式。不斷提升理論認識、攻關核心技術、創(chuàng)新管理模式，全力支撐中國海油實現陸上萬億大氣區(qū)規(guī)模、效益、可持續(xù)發(fā)展，為保障國家能源安全和實現“雙碳”戰(zhàn)略貢獻力量。