鄂尔多斯盆地奥陶系盐下储层中固体沥青的发现及其对天然气成藏的启示

近期,鄂尔多斯盆地奥陶系盐下地层取得了天然气重大勘探突破和新进展,已成为天然气勘探的重点新领域。但是,该领域天然气成因、资源潜力等关键成藏问题尚不清楚。为此,以鄂尔多斯盆地中东部奥陶系马家沟组五段7亚段—马家沟组四段(以下简称马五7亚段—马四段)为研究对象,通过岩心与显微镜观察,发现盐下储层中存在固体沥青,并明确了沥青的产状和地球化学特征,最后结合天然气地球化学分析,探讨了盐下地层中天然气(以下简称盐下天然气)的成因和资源潜力。研究结果表明:(1)奥陶系盐下储层中存在大量固体沥青,透射光显微镜观察沥青呈花状、片状、团块状、薄膜状或条带状赋存于白云岩和石灰岩的孔、缝、缝合线和沥青包裹体内,固体沥青的质量百分数介于0.07%~0.55%(平均值为0.17%),等效镜质体反射率介于1.75%~1.97%,碳同位素值介于-28.4‰~-27.7‰;(2)盐下天然气干燥系数介于0.95~1.00,为典型的干气,天然气的甲烷、乙烷和丙烷碳同位素值分别介于-44.8‰~-32.4‰、-31.1‰~-22.6‰和-28.8‰~-19.7‰,具有甲烷碳同位素偏轻、乙烷与丙烷碳同位素偏重的异常特征;(3)奥陶系盐下储层中的固体沥青和天然气均为石油热裂解成因,石油来自于马家沟组或更古老的地层,石油裂解发生在早白垩世中—晚期;(4)盐下天然气遭受了不同程度的硫酸盐热化学还原作用的改造,其中乌审旗地区改造程度较强,天然气中H2S含量高,最高可达13.31%。结论认为,马五7亚段—马四段天然气预测储量约为1.00×1012 m3,该盆地奥陶系盐下天然气勘探潜力巨大。

鄂尔多斯西部地区中—晚奥陶世克里摩里期—乌拉力克期岩相古地理

中奥陶世克里摩里期,鄂尔多斯西部地区为镶边陆架的碳酸盐岩台地,自东向西依次发育开阔台地、台地边缘浅滩、台缘斜坡—斜坡脚、广海陆棚和深水海槽相带,从浅水区经由碎屑流搬运来的块状钙质角砾岩在台缘斜坡—斜坡脚相带集中堆积,形成厚度不等的透镜体夹于正常深水灰泥石灰岩和泥岩中。乌拉力克期发生较大规模构造运动,盆地东部整体抬升,西部边缘发生裂陷,沉积范围以同生正断层为界,随着海平面的上升沉积环境演变为相对闭塞的深水斜坡—盆地,沉积一套富含笔石的泥页岩地层,并不时有陆源克里摩里组垮塌的石灰岩沉积物被带入盆地,形成数量不等的多套角砾岩夹层。

论鄂尔多斯盆地陕北盐洼镇钾1井奥陶系马四段的重复

陕北奥陶纪盐洼区钻探的镇钾1井"马五6盐层段"(奥陶系马家沟组五段6分段)出现了异常的岩性组合序列,盐岩厚度大幅度减薄,代之以厚度100 m以上的纯碳酸盐岩地层,这一变化单从沉积学角度无法解释。为了弄清该井异常岩性段的层位归属,开展了岩性组合、测井旋回、碳氧同位素对比和地震剖面多种资料的综合分析。纵向地层岩性、测井旋回特征、碳氧同位素对比分析表明,这套地层是构造复杂化了的异常地层序列,并非原地沉积,厚度超过100 m的碳酸盐岩地层实为马四段(马家沟组四段),与下伏原地正常沉积的马四段重复。地震剖面显示马四段重复可能与塑性盐岩卷入复杂化了的逆断层有关。因此,镇钾1井钻前预测的"马五6盐层段"实际上是以马四段为主的逆冲断片,该井地层存在重复。镇钾1井马四段重复的确认,有助于正确认识陕北盐洼区马五6地层充填序列,推动局部构造—沉积相关研究工作的进一步开展。

河套盆地临河坳陷石油地质特征及勘探前景

河套盆地历经40余年勘探,近期获得重大突破,松5井在古近系临河组试油获得62.6m3/d工业油流。通过临河坳陷石油地质特征综合研究认为:狼山断裂、杭五断裂、黄河断裂控制了坳陷沉积演化与生烃中心,该坳陷经历了早白垩世拗陷期、新生代断陷期2个沉积演化阶段。发育白垩系固阳组、古近系临河组2套咸水湖相烃源岩,有机质丰度高,以Ⅱ1型及Ⅰ型为主,生烃潜力大,因埋深变化大,低成熟到高、过成熟阶段均有分布。主要发育固阳组、临河组碎屑岩储集层,埋深小于5 000 m的储集层物性较好,在吉西凸起带基岩风化裂隙也有一定的储集能力。勘探发现断块型、断背斜型、基岩裂缝型油藏,为低成熟—成熟原油,来自固阳组及临河组生油岩。研究表明临河坳陷油气资源丰富、勘探潜力大,固阳组及临河组是主要勘探目的层,杭五断裂带、吉西凸起带、北部深凹陷区是有利勘探地区。

鄂尔多斯盆地奥陶系盐下天然气勘探

鄂尔多斯盆地中东部地区下古生界奥陶系发育多套巨厚的盐岩沉积,成藏条件好,因此,奥陶系盐下一直是勘探关注的重要领域,并对其进行了持续研究与不懈探索。鄂尔多斯盆地奥陶系盐下勘探几经周折,逐步形成了"上古生界煤系烃源岩侧向供烃、白云岩岩性圈闭成藏、区域岩性相变带多层系富集"的新认识。以新的地质认识为指导,在盆地中部的奥陶系马家沟组盐下终于获得了日产百万立方米以上高产工业气流井,开拓了该盆地又一个碳酸盐岩勘探新领域,证实奥陶系深层也具有良好的勘探潜力。

鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩储集体类型及特征

鄂尔多斯盆地奥陶系沉积时期,处于"两隆两鞍两坳陷"的古构造格局。2个隆起在平面上呈"L"型展布,共同控制着奥陶系的沉积相带,并控制着不同类型碳酸盐岩储集体的区域展布。奥陶系的储集类型主要包括风化壳溶孔型、白云岩晶间孔型、台缘礁滩孔隙型、岩溶缝洞型4种。风化壳溶孔型储集体为最有利的储集体,在该储集体中目前已发现并探明靖边大气田;白云岩晶间孔型储集体勘探获得初步突破;其他2种类型储集体的勘探还未取得实质性进展,但近期勘探已发现一些新的苗头,存在较大的勘探潜力,是开拓鄂尔多斯盆地下古生界天然气勘探新领域的关键所在。

鄂尔多斯盆地奥陶系原生天然气地球化学特征及其对靖边气田气源的意义

通过对鄂尔多斯盆地余探1井奥陶系天然气气源分析,来重新认识靖边气田风化壳气藏气源。余探1井奥陶系烃源岩地球化学特征及天然气碳同位素对比分析发现,中奥陶统乌拉力克组有机碳含量(TOC)在0.30%~1.16%,平均为0.51%,暗色泥岩厚度52.59 m,可以成为有效烃源岩;天然气甲烷的碳同位素组成明显偏轻,δ13C1值在-39.11‰^-38.92‰,乙烷的碳同位素较偏重,δ13C2在-27.26‰^-27.17‰,如果根据乙烷碳同位素来判别,应具有煤成气特征。然而,烃源岩热模拟实验计算的天然气成熟度(R o=1.86%~1.89%)与烃源岩实测的热成熟度(R o=1.83%~1.92%)基本一致,都具高热演化特征。从气藏储、盖配置关系上看,气藏上覆奥陶系泥岩厚度大,上古生界煤成气难以混入;天然气偏轻的甲烷碳同位素特征与碳酸盐岩生油岩的甲烷热解气碳同位素组成相似。这些证据表明,余探1井奥陶系天然气应具有油型气的特征。以余探1井奥陶系天然气作为鄂尔多斯盆地油型气端元,对靖边气田中-北部及南部地区天然气碳同位素组成对比分析,结果表明:(1)甲烷碳同位素应作为判识鄂尔多斯盆地奥陶系天然气气源的主要指标,δ13C1小于-38‰是靖边气田风化壳气藏油型气的判别标志;(2)靖边气田整体仍以高成熟混合型煤成气为主,但油型气混入比例南部地区大于中部及北部地区;(3)乙烷次生裂解作用可能是造成奥陶系油型气乙烷碳同位素偏重的主要原因。

鄂尔多斯盆地西缘汝箕沟大岭-鼓鼓台玄武岩锆石U-Pb定年及其构造意义

利用显微镜、地球化学、ELA-ICPMS定年等技术,对鄂尔多斯盆地西缘汝箕沟大岭-鼓鼓台玄武岩及其样品中的锆石进行了内部结构、元素组成分析和原位定年。汝箕沟大岭-鼓鼓台玄武岩为典型的大陆拉斑玄武岩,所获得的锆石年龄分别为1966±15Ma、344±22Ma和241±7Ma,其中1966±15Ma为继承锆石年龄,344±22Ma为岩浆第一次分离结晶年龄,而241±7Ma代表了玄武质岩浆最后喷出时的锆石结晶年龄。可见,中晚三叠世盆地西缘北部贺兰山地区处于区域挤压背景下的局部伸展环境,可能为一小型裂谷盆地。

侧向供烃成藏——鄂尔多斯盆地奥陶系膏盐岩下天然气成藏新认识

鄂尔多斯盆地下古生界奥陶系发育巨厚的膏盐岩地层,其中尤以下奥陶统马家沟组马五6亚段膏盐岩分布范围为最广,具有良好的区域封盖条件。近期钻探及研究证实,该盆地东部奥陶系盐下的自身海相烃源层生烃能力总体较差,在米脂盐洼中心的盐下难以形成"自生自储型"工业气藏。但针对盐洼西侧的膏盐岩下油气成藏条件的进一步研究结果则表明:邻近古隆起东侧地区马五7—马五10亚段与上古生界煤系烃源岩直接接触,形成"供烃窗口";燕山运动使得盆地本部构造反转,东高西低的构造格局有利于上古生界煤系烃源岩生成的天然气经由"供烃窗口"进入膏盐岩下白云岩储集体后,会进一步沿着马五7—马五10亚段白云岩输导层向东侧上倾高部位运移;膏盐岩下白云岩中岩性相变带的存在也为天然气区域性的聚集提供了有利遮挡条件。结论认为,位于盐洼西侧的盆地中部地区奥陶系膏盐岩下具有上古生界煤系烃源岩侧向供烃成藏的潜力,有望开启该盆地奥陶系膏盐岩下天然气勘探的新局面。

鄂尔多斯盆地中东部奥陶系马家沟组沉积层序及其对储层发育的控制作用

通过对鄂尔多斯盆地中东部地区奥陶纪马家沟期沉积及岩相古地理分析,首次系统厘定了马家沟组三级及四级层序地层格架,将马家沟组划分为3个三级层序及11个四级层序。重点针对产气层马五段开展了四级层序的岩相古地理演化研究,进而全面剖析了沉积层序对马五段白云岩储层空间展布的控制作用:(1)海平面升降加上中央古隆起的隔挡作用,造成了白云岩化作用的差异,海退期为蒸发浓缩环境下的准同生白云岩化作用,海侵期为混合水白云岩化作用;(2)白云岩化作用的差异导致了储层类型在纵向上的旋回性分布,海退期主要发育膏溶孔型白云岩储层,海侵期主要发育晶间孔型白云岩储层;(3)层序内部储层平面分布受沉积相控制,海退沉积半旋回中,潮间含膏云坪为有利沉积微相;海侵沉积半旋回中,潮间藻屑滩为有利沉积微相。

鄂尔多斯盆地古隆起周边地区奥陶系马家沟组储层影响因素

根据大地构造背景、岩石学特征、生物标志和盐类矿物分析,鄂尔多斯盆地古隆起周边奥陶系马家沟组沉积于局限的陆表海碳酸盐台地,其中马五段沉积于水文循环差、盐度高的含膏云坪和膏盐湖环境,马四段沉积环境相对开阔。压实作用使得碳酸盐原始沉积物的孔隙度大大降低。白云石δ18O值较高,δ13C值改变不大,Sr87/Sr86值高,Fe2+含量高,Sr2+和Na+含量低,有序度低且变化大。白云石在局限且高盐度环境下通过微生物作用沉淀,后经岩溶作用和埋藏作用改造。溶蚀作用形成了各种类型的溶蚀孔、洞、缝;岩溶作用形成了由南向北依次发育的岩溶高地、岩溶台地、侵蚀坡地和岩溶盆地等岩溶地貌。白云石化作用和岩溶作用是建设性成岩作用,压实作用、胶结作用和去白云石化作用是破坏性成岩作用。靠近膏盐湖的膏云坪沉积了大量的硬石膏结核,有利于硬石膏结核溶模孔形成。古岩溶斜坡岩溶作用强烈,易形成大量顺层分布的溶蚀孔、洞、缝。古岩溶斜坡与盆地过渡区岩溶作用弱,胶结作用和去白云石化作用较强。受沉积作用、成岩作用和古岩溶地貌三方面因素的共同控制,该区碳酸盐岩储层形成、发育过程极为复杂。

河套盆地吉兰泰凹陷烃源岩展布与勘探潜力

河套盆地吉兰泰凹陷西北坡的金属探矿井在数百米深的元古界变质岩裂缝中发现轻质原油,揭示了该凹陷存在一定生烃潜力。利用地震相分析来解决固阳组沉积相带和烃源岩展布已成为评价该凹陷勘探潜力的重要问题。根据露头、钻井和地震等资料重点开展了地层对比、地震相和烃源岩展布等综合研究。结果表明:河套盆地吉兰泰凹陷下白垩统固阳组为断陷盆地近源旱地扇沉积,在固一段发育两期扇三角洲—半深湖沉积,松探1井、松探2井和吉参1井在固一段钻遇薄层暗色泥岩;暗色泥岩波阻抗高于砂岩,在地震剖面上形成强振幅反射;地震模型和属性分析表明湖相暗色泥岩沿NE向凹陷中心分布,最大累计厚度为45m,一般为20~30m;暗色泥岩总有机碳介于0.31%~2.63%,为Ⅱa-Ⅲ型,露头区烃源岩过成熟,松探1井为未熟—低熟状态;金属探矿井(ZK500井)540m深度处变质岩裂缝原油和松探1井2 270m深度处的4m油砂含油属于同一油源,生烃期为上新世末期;地震剖面和航磁异常指示了ZK500井附近存在上拱的侵入体,导致了凹陷烃源岩成熟度的横向快速变化;有利生烃和勘探区应位于埋深较大的吉兰泰凹陷北部深凹带。

鄂尔多斯盆地西南部致密砂岩气成藏主控因素

鄂尔多斯盆地西南部上古生界砂岩储层整体较为致密,已获得工业气流,成为鄂尔多斯盆地致密砂岩气储量接替区。为了明确该盆地西南部致密砂岩天然气成藏的主控因素及规律,运用气源条件、源储空间配置和储层质量等单因素叠合分析方法进行综合研究。研究表明:盆地西南部上古生界气源强度满足形成致密砂岩气藏的成藏下限要求,与烃源岩空间配套的致密砂体宏观上控制气藏的位置和规模,致密砂岩内石英含量及其孔喉连通程度微观上控制致密砂岩气藏的富集程度,而气源条件、源储配置和储层质量三元补偿的最佳配置区为天然气的高产区。研究结果为盆地西南部致密砂岩气藏的勘探开发提供了科学依据。

鄂尔多斯盆地庆探1井区山1段储层砂体构型发育特征及模式

选取鄂尔多斯盆地陇东地区庆探1井区山1段为目的层位,以研究区钻井资料为基础,结合沉积学、岩石学及测井相等方法,分析庆探1井区山1段岩相、构型表征、砂体叠置关系及发育特征等,建立砂体构型模式。结果表明:庆探1井区山1段共识别9种岩相类型;其储层内部构型界面可划分为单层微相复合体(复合河道带)、单一微相复合体(单一河道带)、单一微相(单砂体)、砂坝增生体、岩石相、层系(纹层组)6级;共识别水下分流河道砂体、河口坝砂体及沿岸滩坝砂体3个Ⅳ级构型单元的单砂体,以及3种砂体叠置方式——切叠式、拼接式和孤立式;平面上,砂体主要以点状、条带状和面状展布;庆探1井区山1段沉积期主要为曲流河三角洲前缘,水动力较弱、河流携砂能量小,形成近源缓坡型曲流河三角洲沉积模式。该结果为陇东地区山1段储层内部构型研究和气藏精细描述提供参考。

脆性低渗透砂岩破裂准则研究

在裂缝的定量研究中,通常需要选用一定的破裂准则来确定岩石在应力作用下裂缝形成时间以及裂缝的方向。构造裂缝往往不是以单一的形态出现,有张裂缝,也有共轭剪裂缝,甚至还有介于二者之间的张剪缝,因此,实际研究中要综合运用张裂缝准则和剪裂缝准则。在莫尔-库仑与格里菲思破裂准则的基础上,结合岩石力学实验,建立了适于低渗透砂岩储集层的岩石破裂判断准则,张裂缝准则选用格林菲斯准则,剪裂缝准则选用莫尔-库仑准则。

渭河盆地前新生界分布的物探特征及油气成藏条件分析

渭河盆地是新生代断陷盆地,由地质露头剖面及钻井揭示,盆地基底为太古界及元古界深变质岩系;沉积盖层以新生界为主,局部钻遇古生界地层,沉积岩最厚超过7000 m.以往油气勘探程度较低,以新生界新近系和古近系为目的层,但未获重大发现;对古生界分布及油气成藏条件的研究尤为薄弱,因而制约了渭河盆地的油气勘探.依据区域重力、航磁资料,结合近年完成的电法及地震勘探成果,划分出盆地内前新生界分布区域,初步确定在宝鸡—咸阳断裂以北地区存在古生界,并提出盆地北部斜坡地区古生界的油气成藏模式,以利于今后的油气勘探.

扬子板块中部南山坪背斜的形成与演化

南山坪背斜位于扬子板块中部,核部上震旦统含有大量沥青,是一个被破坏的古油藏。笔者通过建造分析认为震旦纪至中三叠世属于古隆起发育阶段,进一步划分出震旦纪古隆起雏形期、早古生代古隆起保持期和晚古生代—中三叠世古隆起发展期。晚三叠世至新生代属于断裂褶皱发育阶段,进一步划分出晚三叠世-中侏罗世宽缓背斜发育期、燕山运动Ⅱ幕断展背斜发育期、燕山晚期和喜玛拉雅期背斜改造期。南山坪古油藏以上震旦统灯影组白云岩为储层,以上覆下寒武统牛蹄塘组黑色碳质泥岩和石煤为烃源岩,志留纪至中三叠世古隆起聚集油气,晚三叠世至中侏罗世是油气再分配和南山坪古油藏形成时期,之后是古油藏被破坏时期。

鄂尔多斯盆地西北部地区奥陶系岩溶缝洞型储层发育特征及有利目标区分析

在鄂尔多斯盆地西北部地区祁连海域奥陶系石灰岩发育段发现岩溶缝洞型储层,并且具有较好的含气性,表明岩溶缝洞型气藏是该盆地碳酸盐岩天然气勘探的新类型。通过对盆地西北部奥陶系古岩溶缝洞发育的基本地质条件进行分析,从钻井、录井、测井及地震响应特征方面阐述了古岩溶缝洞型储层的特征,划分出两种储层类型;根据天1、鄂19井岩溶储层的地震识别模式,预测克里摩里组岩溶缝洞体的有利目标区的平面分布,其与奥陶系烃源岩构成较好的成藏组合,是今后西北部地区天然气勘探的重要区带。

山西临县紫金山碱性火山机构岩体岩浆演化——岩相学及岩石矿物学的证据

目的通过分析紫金山碱性火山机构岩体的岩相学及岩石矿物学特征来研究其岩浆的演化关系。方法在野外工作的基础上,进行室内显微镜观察分析。结果紫金山碱性杂岩体是华北地台西部、鄂尔多斯地块东缘,活动期在早白垩纪的一个点式火山机构。岩相学上主要表现为由深成相岩瘤或包体、超浅成相、火山颈相和少量熔岩组成。岩性上主要发育碱性系列和偏碱性系列两个系列岩石类型。碱性系列与偏碱性系列展现出不同的矿物组合。结论紫金山碱性杂岩体所有岩石类型原始岩浆可能来自两个旋回性质不同地幔条件的部分熔融,派生出8次分期岩浆活动。第一旋回两种性质的原始岩浆在上侵运移过程中有有限混合现象发生。混合的结果使得二长岩中次透辉石中霓石分子的含量增高,显微镜下成绿色,角闪正长岩的正长石斑晶中出现霓石嵌晶,应该为粗安岩的喷出相岩石演化成了粗面质火山岩。碱性系列霞辉正长岩中霓辉石结晶成了次透辉石,使得形成岩石的碱度下降。第二旋回原始岩浆上行过程中有霓霞钛辉岩、正霞正长岩、白霞正长岩的分离结晶作用发生。

鄂尔多斯盆地马五_5白云岩储层特征及主控因素

在大量钻井岩芯观察、测井分析、薄片、扫描电镜鉴定、物性分析的基础上,研究了鄂尔多斯盆地马五_5亚段白云岩储层特征及主控因素。认为马五5亚段储集岩类型以泥粉晶白云岩和粉晶白云岩为主;储集空间类型主要为晶间(溶)孔和溶蚀孔洞;属于低孔低渗储层。发育云坪、灰质洼地、云质洼地、云灰-灰云洼地微相,微相控制白云岩的分布,分布面积最广、白云岩厚度最大、物性最好的是靖边西云坪白云岩带。白云化作用决定优质储层的形成,准同生期白云化作用形成少量白云石晶间微孔、准同生期后白云化作用形成白云石晶间孔、埋藏期白云化作用形成白云石晶间孔和溶蚀孔;白云化亚相决定有效储层的分布,边缘—过渡亚相是最有利的白云化亚相;表生岩溶和埋藏溶蚀作用提供大部分储集空间,但渗流粉砂、方解石、石英等充填作用破坏储集空间。