鄂尔多斯盆地西缘晚石炭世羊虎沟组源—汇系统特征及古地理格局

鄂尔多斯盆地西缘石炭系羊虎沟组具有较大的油气资源勘探潜力,但受其复杂的构造活动影响,其从源到汇充填过程及古地理格局尚有诸多争议。通过轻矿物、重矿物、岩屑组合和稀土元素等特征进行物源分析,结合前人研究资料,共划分出西北部阿拉善、东北部阴山、西南部北祁连和东南部北秦岭4个源—汇系统。阿拉善源—汇系统源区构造背景整体以主动大陆边缘和大陆岛弧为主,沉积物主要来自平均上地壳长英质源和镁铁质火成物源区;阴山源—汇系统源区构造背景整体以被动大陆边缘为主,沉积物来源较为复杂,为平均上地壳长英质源、中性岩火成物源区和镁铁质火成物源区的混合;北祁连源—汇系统源区构造背景为被动大陆边缘和主动大陆边缘的混合,沉积物主要源自镁铁质火成物源区和中性岩火成物源区;北秦岭源—汇系统源区构造背景为被动大陆边缘,沉积物主要来自镁铁质火成物源区。4个源—汇系统母岩主要为碱性玄武岩、花岗岩与钙质泥质沉积岩的混合。基于源—汇系统分区,重建古地理格局:(1)阿拉善源—汇系统碎屑沉积物从西北部汇入,向南东方向搬运,且搬运距离较远,发育海陆过渡相的河控三角洲沉积体系;(2)源自阴山源—汇系统的沉积物由东北部汇入,向南西方向搬运,搬运距离远分布面积广,发育海陆过渡相的潮控三角洲沉积体系;(3)北祁连源—汇系统碎屑沉积物由西南部汇入,沿岸发育小型河控三角洲沉积,深水区发育以浅海—半深海陆棚沉积为主的海相沉积体系;(4)北秦岭源—汇系统碎屑沉积物由东南部汇入,沉积砂体受中央古隆起影响搬运距离短,发育海相的障壁岛海岸沉积体系。

鄂尔多斯盆地西缘上石炭统羊虎沟组岩相类型及沉积模式

鄂尔多斯盆地西缘石炭系羊虎沟组沉积厚度变化大,岩相组合多样,沉积演化序列不明确,沉积模式复杂。在对羊虎沟组12条野外剖面、28口钻井岩心详细观察的基础上,结合岩石薄片、粒度分析、化石遗迹、古流向分析、地球化学特征以及测井资料分析,系统开展了羊虎沟组岩相及岩相组合特征研究,讨论了羊虎沟组沉积相及沉积演化过程。研究表明:鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组沉积期发育18种岩相类型、8种岩相组合类型,分别反映了三角洲平原分流河道、潮控三角洲前缘水下分流河道、河口湾—潮坪(潮道、潮汐沙坝)、潮坪(沙坪、混合坪—泥坪)、障壁岛—潟湖及陆棚沉积特征。羊虎沟组南北向展布的中央古隆起横亘在鄂尔多斯盆地西部,分割了祁连海和华北海,盆地西部总体处于祁连海域。羊虎沟组沉积期总体为海陆过渡沉积环境,经历了水体变深又变浅的过程:羊三段沉积期,鄂尔多斯盆地中东部仍为剥蚀古隆起,仅西缘局部地区接受沉积,研究区北部水体较浅,乌达—阿拉善左旗发育潮控三角洲—潮坪—障壁岛沉积,中南部水体相对较深,主要发育障壁岛—陆棚沉积;羊二段沉积期,受中央古隆起影响,东西海域尚未沟通,但沉积范围及水体深度较早期明显增加,潮汐作用较强,河流作用受限,研究区北部乌达地区及南部靖远地区以河口湾—潮坪沉积为主,中部水体最深,发育陆棚沉积;羊一段沉积期,祁连海向东超覆,中央古隆起萎缩,东西海域沟通,沉积范围扩大,水体深度总体变小,其中研究区西部水体略深,发育三角洲—障壁岛沉积,东部水体较浅,以潮坪沉积为主。

鄂尔多斯盆地中东部地区石炭系本溪组煤岩气储层特征

近年来,鄂尔多斯盆地多口风险探井在石炭系本溪组煤岩中获得工业气流,展示出该盆地煤岩气良好的勘探前景,但关于该盆地煤岩气储层特征的研究较少,煤岩气储层分布规律认识不清,制约了下一步勘探部署。为此,以本溪组8号煤为例,综合岩心、扫描电镜及物性等分析化验资料,对盆地深层煤岩的宏观煤岩类型、显微组分、煤质特征、孔-裂隙发育特征、物性特征和甲烷吸附能力等储层特征开展了系统研究,建立煤岩气储层评价标准,并预测了煤岩气的有利分布区。研究结果表明:①8号煤以原生结构的光亮煤、半亮煤为主,显微组分中镜质组含量高,灰分平均值为17.77%,镜质体最大反射率为1.08%~2.23%,以肥煤-贫煤为主。②8号煤储集类型以胞腔孔、气孔和裂隙为主,其中裂隙包括宏观割理和微裂隙;孔裂隙体积分布以“U”字形结构为主,微孔贡献最大,其次为微裂隙;比表面积分布呈“L”字形,呈现出微孔单峰。③8号煤氦气法孔隙度平均值为6.25%,渗透率平均值为4.21 mD,煤岩在地层状态下具有良好的渗透性。④8号煤空气干燥基兰氏体积为7.79~26.08 m^(3)/t,平均值为18.60 m^(3)/t,兰氏压力为2.03~4.17 MPa,平均值为3.12 MPa,煤岩吸附能力与灰分含量呈负相关性,与成熟度呈正相关性。结论认为,鄂尔多斯盆地本溪组8号煤发育2类有利区,其中横山-米脂-绥德一带为Ⅰ类有利区,面积约11200 km^(2);乌审旗西和榆林北为Ⅱ类有利区,面积约13300 km^(2),2类有利区资源量超过4.5×10^(12) m^(3),可形成煤岩气规模增储上产的现实领域。

鄂尔多斯盆地南部二叠系砂岩碎屑锆石年代学特征及地质意义

陆源碎屑岩物质来源及变化与沉积盆地及构造演化密切相关。通过对鄂尔多斯盆地南部铜川地区晚古生代二叠系山西组、石盒子组及石千峰组砂岩样品岩石薄片鉴定、定量矿物学分析以及碎屑锆石U-Pb年代学分析,结合古流向特征,对物源进行了追溯,并讨论了盆地南部二叠系的构造—沉积过程。研究结果表明,早二叠世山西组碎屑锆石年龄具364 Ma、450 Ma、946Ma和2446 Ma四个主要峰值;中二叠世下石盒子组碎屑锆石年龄具294 Ma、1963.4 Ma和2499 Ma三个主要峰值;晚二叠世石千峰组碎屑锆石年龄主要峰值出现在1876.5 Ma,缺乏北秦岭造山带的新元古代和早古生代碎屑锆石记录。分析认为山西组主要物源区为北秦岭造山带,次要物源区为华北南缘构造带;石盒子组物源由北秦岭造山带、华北板块南缘构造带和内蒙古隆起西段共同提供;石千峰组物源区为华北南缘构造带。早二叠世山西期,华北南缘隆起幅度较低,不影响北秦岭造山带供源。石盒子期,勉略洋由被动拉张转换为主动挤压,秦岭造山带处于持续隆升状态,并造成了华北南缘构造带的不断抬升。石千峰期华北南缘强烈隆升,在为铜川地区提供物源的同时也阻挡了北秦岭造山带的物质进入研究区。结合铜川地区二叠系物源分析结果与周缘锆石数据对比发现,鄂尔多斯盆地南部自东向西先后隆起,这种时间上的差异可以反映华北板块和扬子板块在二叠纪自东向西剪刀式闭合碰撞的启动过程,以及由此所导致的古地形和物源体系的演变。

鄂尔多斯盆地奥陶系古岩溶发育程度的分形特征

鄂尔多斯盆地奥陶系天然气勘探实践表明,古岩溶发育程度影响着储层优劣,然而对古岩溶发育程度的描述缺少定量化手段。本文利用分形理论对鄂尔多斯盆地奥陶系古岩溶的发育程度进行定量化研究,首先分析了古岩溶的分形特征,进而研究了分形维数的计算方法与实现流程,最后结合钻探资料利用分形维数对工区内古岩溶发育程度进行了定量化描述并分析了其与储层优劣的关系。结果表明,鄂尔多斯盆地奥陶系古岩溶的发育具有分形特征,分形维数反映了古岩溶在一定地质条件下的发育程度,工区内工业气流井的分形维数大于1.65。因此,将分形维数作为衡量古岩溶发育程度的定量指标,无疑会提高古岩溶储层评价的客观性、科学性。

鄂尔多斯盆地子洲-清涧地区山西组山2~3段铀、钍、钾测井曲线的分形特征及其沉积物源意义

随着鄂尔多斯盆地子洲-清涧地区上古生界碎屑岩气藏研究的深入,其物源问题引起了人们的关注。为查明物源问题,本文应用分形理论对山西组山2~3段的沉积物源进行了研究,系统地分析了铀、钍、钾测井曲线的分形特征、分形特征在沉积物源分析中的应用过程以及分形特征对沉积物源的响应机理。结果表明,铀、钍、钾测井曲线具有分形特征,其分形特征对沉积物源具有一定程度的响应,研究区内西北部物源控制区与东北部物源控制区具有不同的沉积物源分形响应特征,通过分形响应得到的沉积物源分析结果与已有的地质认识较为吻合。分形特征研究为沉积物源的分析提供了一种途径,具有一定的应用价值。

鄂尔多斯盆地西部石炭系羊虎沟组致密砂岩储层特征及主控因素

非常规油气储层成因机理的研究一直是油气勘探与开发中的热点、难点问题。鄂尔多斯盆地是中国第一大含油气盆地,在上古生界地层中蕴藏着丰富的天然气资源。本次研究通过钻井岩心的观察、取样,利用薄片鉴定,物性分析、扫描电镜和CT扫描等分析手段,结合最新的沉积、构造和物源研究成果,探究了鄂尔多斯盆地西部石炭系羊虎沟组致密砂岩储层特征及主控因素。研究表明,石炭系羊虎沟组砂岩储层以岩屑石英砂岩和石英砂岩为主,储层平均孔隙度为6.20%,平均渗透率为0.34×10^(-3)μm^(2),是典型的低孔低渗型储层。孔隙类型主要以岩屑溶孔(37.7%)为主,长石溶孔(16.0%)、晶间孔(8.5%)和粒间溶孔(7.3%)次之,原生孔隙少见。物源、成岩作用、沉积环境和构造裂缝体系是研究区优质储层形成的关键因素:物源影响着沉积物的物质组成,控制着砂体的展布,不同物源区所带来的岩屑种类差异在一定程度上决定了储层的物性;溶蚀作用有效地改善了储层质量,长期的深埋藏导致的压实作用使得原始孔隙大量消失,以凝灰质、高岭石、碳酸盐岩和硅质为主的胶结作用则明显的降低了储层质量;研究区内三角洲前缘亚相具有相对较好的储集性能,障壁砂坝相次之;大量的构造裂缝,不仅大大改善了羊虎沟组储层的孔渗性,同时也为有机酸流体的运移提供了通道,促进了溶蚀孔隙的形成,还在沟通孔隙等方面也可以进一步的改善储层产能。以上研究成果期望可为研究区及类似盆地的下一步勘探与开发提供参考。

鄂尔多斯盆地西南部早—中二叠世源—汇充填过程及构造—沉积格局

鄂尔多斯盆地上古生界是主要的含气层,但其西南部早—中二叠世不同物源体系及构造—沉积格局的争议制约了进一步的勘探与开发。基于鄂尔多斯盆地西南部下—中二叠统85件样品的主、微量和稀土元素测试结果及16件锆石分析测试数据,多方法综合分析鄂尔多斯盆地太原—石盒子期沉积物源及其控制下的充填过程。通过微量稀土元素物源背景分析,认为太原组大地构造背景以被动大陆边缘为主,山西组和石盒子组表现为主动大陆边缘和大陆岛弧沉积。太原组沉积时期物源体系单一,母岩成分复杂;到山西组、石盒子组沉积时期,存在多个物源体系,母岩成分趋于稳定。太原组样品的锆石U-Pb年龄主要分布在400~500 Ma之间,且呈单峰分布;山西组样品则大致可以分为3段:280~500 Ma、1824~1873 Ma和2440~2569 Ma;石盒子组样品的锆石U-Pb年龄介于254~2769.2 Ma之间,年龄区间大,且不同区域锆石年龄谱存在较大的差异。综合多种物源分析结果,认为研究区太原组物源主要来自北祁连,而北部中亚造山带的影响较为有限;山西组沉积时期,祁连构造带抬升加剧、供源增强,但低于同时期华北古老基底;石盒子组沉积期,华北克拉通古老基底供源持续增强,同时中亚造山带的影响逐渐增强并成为第二大物源,北秦岭、北祁连局部供源,研究区此时属于鄂尔多斯盆地南北源—汇系统交汇区。

鄂尔多斯盆地盒8段致密气藏气水分布特征及成因分析

鄂尔多斯盆地上古生界盒8段致密砂岩气藏含气饱和度分布范围为17%~87%,不同地区气水分布特征存在明显差异,成因机理不明确。通过对盒8段致密砂岩储层特征和压差、浮力作用下致密砂岩储层中天然气运聚特征的分析,阐明了不同区块盒8段气藏气水分布特征及成因机理。研究结果将盒8段气藏划分为超低含水饱和度区、束缚水区、局部自由水区3类。超低含水饱和度区位于盆地东部的子洲、清涧地区,成因为天然气饱和充注后高温天然气对束缚水进一步蒸发汽化;局部自由水区主要分布于盆地西部和盆地北缘的鄂托克前旗、鄂托克旗和伊金霍洛旗地区,成因为天然气充注量及动力不足,对地层水驱替不彻底,浮力作用下在储层物性较好或裂缝发育的构造高部位气水发生分异,含气富集受储层物性和局部构造双重控制;束缚水区主要位于乌审旗、定边、吴起和横山地区,成因为致密储层可动水基本被天然气全部驱替,束缚水主要分布于孔隙的边角处和微细毛管中,浮力不发挥作用,气水混储。

鄂尔多斯盆地上古生界致密储层孔隙结构特征——以盐池地区山西组和下石盒子组为例

鄂尔多斯盆地是中国重要的天然气资源基地,其中上古生界是主要的含气层,既有致密气藏,又有非常规的页岩气及煤层气藏,盆地东部的非常规气藏已有众多发现,而对于盆地西部研究却较少。研究以鄂尔多斯盆地西部天环坳陷中段盐池地区上古生界主要成藏层段典型岩性——下石盒子组致密砂岩和山西组暗色泥岩为研究对象,利用氩离子抛光—场发射扫描电镜、核磁共振及CT扫描技术重建其三维孔缝空间,综合探究上古生界致密气藏和页岩气藏储层的物性特征。结果表明:①研究区下石盒子组盒8段致密砂岩核磁共振所测平均孔隙度为6.47%,可动流体饱和度平均为43.42%,以Ⅲ类储层为主;CT扫描得出平均连通孔隙度为6.08%,有80.62%的孔隙连通,整体连通性好;②山西组暗色泥岩CT扫描所测整体孔隙度较低,介于0.78%~1.62%之间,平均为1.23%,发育大量无机纳米孔和微裂缝,有机质孔并不发育,这与位于盆地西部的盐池地区整体TOC值并不高且干酪根类型主要为Ⅲ型有关;下石盒子组致密砂岩核磁共振和CT扫描结果显示储层的非均质性较强,山西组暗色泥岩无机矿物孔和微纳米级裂缝是其主要的油气储集空间,大量微纳米级裂缝的存在可能是其部分气井产量高的主要原因。研究结论有助于鄂尔多斯盆地西部上古生界油气藏的勘探开发和资源量评价。

鄂尔多斯盆地天环坳陷北段低生烃强度区致密气成藏富集规律及勘探目标

鄂尔多斯盆地天环坳陷北段上古生界煤系烃源岩生烃强度为(10~20)×10^(8)m^(3)/km^(2),下石盒子组8段(盒8段)储层平均孔隙度为8.3%,平均渗透率为0.94×10^(-3)μm^(2),裂缝相对较发育;试气出水普遍,同时多口井获高产工业气流,气水关系复杂;天然气富集规律不明,勘探目标优选困难。针对上述问题,通过对构造、烃源岩、储层等成藏地质条件及成藏主控因素的系统分析,明确了天环坳陷北段属低生烃强度区,气藏类型为构造—岩性复合气藏,改造期浮力调整对天然气二次成藏富集起到了关键作用,相对优质储层区局部构造高部位是首选有利区带。经过对烃源岩生烃强度、地层局部构造的精细刻画和储层的综合评价,优选了有利区带,积极助推了天环坳陷北段上古生界天然气勘探取得突破。