鄂尔多斯盆地上古生界天然气储集层长石的溶蚀与次生孔隙的形成

鄂尔多斯盆地上古生界天然气储集层主要为二叠系山西组山2段和下石盒子组盒8段,主要孔隙类型为次生孔隙。镜下观察,次生孔隙的形成除了与沉积物源、沉积环境和搬运介质有关外,还与后期成岩阶段长石的溶蚀作用有关。根据长石溶蚀的岩石学证据,建立反应方程式对长石溶蚀进行计算,综合考虑溶蚀的温度、反应的热力学趋势、体积的减小等因素,认为钾长石溶蚀可提供较大的次生孔隙,钙长石和钠长石溶蚀效果较差。在有机酸参与下碱性长石的溶蚀作用是该区天然气储集层次生孔隙形成的主要原因。

鄂尔多斯盆地延长区上古生界储集层地质特征及天然气勘探前景

鄂尔多斯盆地东南部延长区天然气勘探程度低,对该区古地理格局、沉积相类型及展布特征、储集层岩石特点及其储集条件进行分析,进而预测该区上古生界山西组、下石盒子组天然气勘探前景。延长区气源岩及盖层条件良好,广泛发育了主要产气层山西组、下石盒子组的三角洲前缘、三角洲平原、滨浅湖等沉积;储集层以石英砂岩为主,次为岩屑砂岩,具低孔、低渗特点。根据储集层岩石特征、物性特征、孔隙结构特征,将延长区上古生界储集层划分为4类,工业气流一般都形成于Ⅰ至Ⅲ类储集层,Ⅳ类储集层基本不具备储气能力。不同类型储集层分布比较分散,是本区普遍含气却产量偏低的原因之一。研究区子长—延川—延长一带,多期河道叠加发育,砂体厚度大,已见到较好的含气显示和工业气流井,是极富希望的天然气勘探区。

低丰度致密砂岩天然气分布特征及充注过程半定量评价——以鄂尔多斯盆地定北地区上古生界为例

鄂尔多斯盆地致密砂岩气藏为天然气运移路径上的滞留气藏,气藏充注程度低、丰度低、产气量低、气水关系复杂,天然气是否有效充注、充注程度如何均不明确。为此,以鄂尔多斯盆地定北地区上古生界致密砂岩气藏为例,基于岩心、测井、地震、生产动态等资料,厘清了天然气分布特征,并综合烃源岩、砂体以及断裂分布空间组合关系,确定了天然气充注方式,再根据充注点、充注动力和阻力,确定了优势充注路径,最后开展了不同充注路径下的气水分布评价。研究结果表明:(1)上古生界致密砂岩气层主要为下二叠统太原组2段第2层(太2-2层)、第3层(太2-3层)与中二叠统下石盒子组1段,同时存在气层、气水同层以及水层,气水关系复杂,气井产量差异大,存在局部高产气井;(2)致密砂岩气藏天然气充注点可分为源储邻近充注点、近源充注点以及远源充注点3类,天然气充注方式可分为砂体源内充注、砂体叠置纵横扩散充注、储集体内断裂沟通跨砂体充注以及复合充注4类;(3)建立了天然气充注路径评价参数充注动力(P_(M))和充注阻力(P_(D)),P_(M)越小,充注动力越强,P_(D)越小,充注阻力越小,P_(M)大且P_(D)小,则充注动力损失小,从充注点到井点的充注动力最强、阻力最小,为天然气优势充注路径;(4)确定了4大类11小类气水分布类型和4类充注方式下气水分布规律,其中研究区西部源内充注、近源充注、断砂有利配置充注均可形成较高丰度的天然气富集,东西部远源充注和断砂较有利配置充注可形成较低丰度的天然气富集。结论认为,该研究成果不仅可以为该区目的层寻找充注程度更高的天然气富集区提供依据,也能够在低丰度气藏区的天然气充注优势区进行有效评价,较传统方法更加精细,更适合单个气藏的精细评价。

鄂尔多斯盆地上古生界天然气运移聚集特征

鄂尔多斯盆地上古生界主要发育煤系气源岩和海相碳酸盐岩气源岩，在晚三叠世进入生气门限，早中侏罗世进入排气门限，晚侏罗世─早白垩世末达到生排气高峰期。上古生界最大埋深时古异常超压对天然气的运移富集起着重要作用，是微裂缝排气的主要动力。由于排气较晚，天然气的初次运移主要为扩散排气和微裂缝排气。二次运移期间，在上古生界石盒子组出现较大面积的异常高压，形成了阻止天然气向上穿层运移扩散的压力封闭；而部分地区上古生界内部的异常高压为上古天然气向下穿层运移进入奥陶系提供了动力。分析区域构造演化和古流体势分布对天然气运移的综合控制作用后认为，地史期紧邻生气中心、处于构造高部位上的相对低势区及低压区为天然气聚集成藏的最有利地区，这一认识已被勘探实践所证实。

鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏特征

鄂尔多斯盆地上古生界具有含气丰富和低孔、低渗、低压的特征。通过储集层流体包裹体均一温度、包裹体激光拉曼光谱、沥青分布与成因、岩石薄片等分析,结合天然气组分、C5—C8轻烃、单体碳同位素实验数据,分析了鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏基本特征和成藏过程,总结了高效储集层的主控因素,划分出3种上古生界天然气成藏组合,即源内成藏组合(山2段—太原组)、源顶成藏组合(山1段—盒8段)、源外成藏组合(石千峰组)。并应用上述方法剖析了不同类型气藏天然气成藏过程及成藏主控因素。

鄂尔多斯盆地上古生界天然气运移特征及成藏过程分析

运用石油地质动态分析及综合研究方法,以鄂尔多斯盆地上古生界砂泥岩压实特征、古压力恢复、包裹体、成岩作用资料为基础,对上古生界天然气运移的地质背景、天然气运移特征进行详细分析,对储层致密化、古高压异常对天然气运移、成藏的影响等方面进行研究,认为上古生界砂岩致密化发生于中三叠世—晚三叠世,早于大规模油气运移时期,天然气呈连续相运移需要的临界气柱高度远大于砂岩的单层厚度,受压力封存箱的封闭以及封存箱内不均匀分布的高压泥质岩阻隔,天然气难以沿构造上倾方向作大规模运移,主要为就近垂向运移聚集成藏;成藏特征研究显示,只有毛管中值压力平均值小于6.21 MPa、厚度大于4 m以上的优质储层段能够允许天然气成藏,而且气水分布主要受构造部位、储层非均质控制。故此,上古生界气藏主要为致密储层条件下的岩性和构造-岩性气藏类型;根据各时期、各地区、各层段不同的天然气运移、成藏特征,将上古生界压力封存箱划分为非烃源岩和烃源岩两个成藏子系统,前者具自生自储、短距离运移、早期(J2—K1)源内成藏特点,形成原生气藏,而后者属近-远距离运移、晚期(K1—K2,K2末—Q)源外成藏特点。

鄂尔多斯盆地北部上古生界天然气聚集规律

鄂尔多斯盆地北部上古生界是一个独立的含油气系统 ,发育完整的生储盖组合 ,利于天然气的聚集。位于乌审旗一带的大型生气中心 ,具有面积大、生气强度大、总资源量丰富的特点 ,为天然气的富集提供了物资基础。分布广泛 ,十分发育的河流、扇三角洲及潮坪等多种成因类型的砂体 ,为大中型圈闭的形成提供了广阔的空间 ,有利生储盖组合 ,为气田的形成创造了优越的条件 ;位于生气中心内及附近区域构造较高部位的大中型砂岩发育带有利于天然气的运移聚集 ,因而成为天然气的富集区带 ;岩性圈闭和构造岩性圈闭面积大、含气层段多 ,成为该区主要的圈闭类型。根据以上特点分析认为 ,伊陕斜坡东段 (新街乌审旗红石桥 ) ,杭锦旗断阶南部和天环坳陷 (布伦庙地区 )为今后的三大勘探目标区和主攻方向 。

鄂尔多斯盆地上古生界砂岩储集层控制因素分析

同沉积期火山作用、物源条件、构造作用、气候条件、沉积作用及成岩作用,是控制鄂尔多斯盆地上古生界砂岩储集层发育的主要因素。同沉积期火山作用提供的易溶火山碎屑组分(包括颗粒和凝灰质填隙物),对区内中高渗次生溶孔型储集层的形成起决定性控制作用。盆地北部物源区巨厚的、富含中粗粒石英颗粒的风化母岩层集中剥露,是导致盆地内山西—石盒子期中粗粒砂质沉积物集中堆积、形成厚层砂岩沉积的主要原因。局部构造的控制主要表现为:奥陶系被下切较深的继承性洼陷,往往是河流长期作用的厚砂层发育区。气候因素主要通过影响母岩的化学风化作用强度来控制岩石的成分成熟度,盆地二叠系山西组煤系地层中石英砂岩的形成与该区二叠纪潮湿的气候条件有密切的关系。沉积控制包括沉积相带控制和沉积微相控制两方面,前者主要表现在对砂体分布的宏观控制上,后者主要表现为不同砂体微相的物性差异。成岩作用的控制是多方面的,主要分析了该区砂岩在成岩早期的碳酸盐矿物的充填交代和胶结作用对储集层致密化的影响,其形成可能与砂层长期处在近地表潜水面附近的暴露环境有关。

鄂尔多斯盆地上古生界天然气富集的主要控制因素

鄂尔多斯盆地从三叠纪至现今上古生界气源岩具有持续的供气能力，早日垩世后上古生界气源岩仍然具有可观的排气量。上古生界气源岩持续的供气能力、巨大的排气量是上古生界天然气富集成藏的有利条件，表明鄂尔多斯盆地具有形成深盆气的物质基础。鄂尔多斯盆地上古生界天然气三叠纪-早白垩世向北大规模运移，早白垩世后天然气主要是就近运移聚集，为盆地大面积含气创造了有利的气源条件。下石盒子组-山西组分流河道和河口砂坝砂体物性最好，分布于4个大型河流-三角洲沉积体系中。这些沉积体系中的河道砂体是天然气富集的有利场所。稳定的构造背景和区域盖层、直接盖层良好的封盖能力构成了上古生界天然气保存的有利条件。鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏的最关键条件是有利砂体的分布。

鄂尔多斯盆地上古生界碎屑岩硅质胶结物形成机制及其对储集层的影响

以石英次生加大边、孔隙充填式的石英晶体形式赋存的硅质矿物是鄂尔多斯盆地上古生界储集层砂岩中最为重要的自生矿物之一,平均含量达3.8%,这在众多含油气盆地中是极少见的。对于鄂尔多斯盆地上部地层如石千峰组和石盒子组来说,同期火山物质的蚀变是形成硅质胶结物的主要原因之一;山西组与上部地层石千峰组和石盒子组相比,具较高的硅质胶结物含量且常与高岭石相伴生,同时砂岩中的长石含量很低,这种现象说明,长石等易溶硅酸盐组分在有机酸的溶解下释放的硅提供了形成硅质胶结物的物质来源。早成岩期相对浅埋深条件下形成的硅质胶结物增加了岩石的机械强度和抗压强度,对砂岩储集空间的保存具有积极意义,因而应属于保持性成岩作用,对储集层的影响是中性—正面的。

鄂尔多斯盆地上古生界压力封存箱与天然气的富集规律

根据鄂尔多斯盆地北部沉积埋藏史、成烃史、地热史和烃类包裹体分析、地层剥蚀厚度、沉积速度等资料,结合鄂尔多斯盆地上古生界普遍低压异常、储层致密、构造简单、含气层分散、天然气聚集受封存箱控制的特点,对盆地北部上古生界异常压力分布规律、压力成因及演化历史的研究认为,该区上古生界具备压力封存箱发育的地质环境。压力封存箱区域分布的特点是上古生界为一个高低压相间共存的复杂压力封存箱型含气系统,储层属异常低压-常压,泥岩仍保持幅度不等的高压。压力封存箱的形状、内幕结构、箱内砂泥岩的配置关系控制了箱内天然气藏的分布。

运用流体包裹体研究鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏

鄂尔多斯上古生界砂岩储层流体包裹体均一温度具有明显的单峰分布特征，对应的均一温度分别为70～110℃、110～140℃、140-200℃，各温度段均与油气充注有关。在70～140℃温度段，有机质成熟并进入生油高峰期，水一岩作用活跃，机械压实、硅质胶结作用明显，形成大量流体包裹体，上古生界致密储层基本形成。在140-200℃温度段，有机质进入高成熟一过成熟阶段，水一岩作用不明显，仅形成少量的石英、方解石、白云石胶结物及极少量流体包裹体，包裹体中烃类成熟度和烃类组分与气田相似，是天然气的大量成藏期。因此，鄂尔多斯盆地上古生界致密储层形成时间要早于气藏形成时间。

鄂尔多斯盆地上古生界致密砂岩气田储集层特征与成因

鄂尔多斯盆地上古生界致密砂岩储集层普遍以低孔低渗为主要特征,但在低孔低渗的背景上发育相对优质储集层。应用偏光显微镜、恒速压汞等技术手段,从碎屑岩的粒度、碎屑组分、孔隙结构等分析入手,对比神木气田、榆林气田和苏里格气田3个大气田的储集层特点,并对致密砂岩中相对优质储集层的成因进行了分析。研究认为:高石英类矿物含量、适量的可溶性组分(包括长石、火山岩岩屑及凝灰质等)及残余少量粒间孔形成的酸性流体的渗流通道是形成相对优质储集层的必要条件;而较高含量的千枚岩屑、泥板岩等软组分,在上覆地层压力作用下被压实变形、充填孔隙,造成残余粒间孔全部丧失和酸性流体渗流通道的缺乏,因而形成低孔低渗的致密砂岩储集层。

鄂尔多斯盆地东部上古生界不同含气组合天然气地球化学特征

通过对鄂尔多斯盆地东部上古生界110个天然气样品组分及碳同位素的分析,认为下部含气组合本溪组、太原组及山西组气藏以干气为主,具有甲烷含量高、重烃低、干燥系数大、非烃略高的特点;中部含气组合盒8气藏以湿气为主,干气为辅,干燥系数具有2个主峰(0.93～0.94,0.98～0.99),重烃含量较高,非烃含量低;上部含气组合千5气藏天然气甲烷含量最高,重烃含量略低,干燥系数为0.96～0.99,非烃含量最低。不同含气组合中甲烷碳同位素值比较重,乙烷、丙烷碳同位素具有典型的煤成气的特点。烃源岩干酪根碳同位素、烃源岩及盖层中脱附烃组分均表明,气源岩具有典型的煤系烃源岩的特征,不同含气组合中的天然气来自下伏煤系气源岩。

鄂尔多斯盆地富县探区上古生界天然气运移模式

鄂尔多斯盆地富县探区位于陕北斜坡,通过对该探区上古生界天然气初次运移的历史、动力、方向和二次运移方向的研究,认为该区上古生界在晚侏罗世—早白垩世开始大量生成天然气,为排烃的高峰期,初次运移的动力除扩散作用外,主要是气源岩所产生的异常压力,方向垂直向下,即指向奥陶系风化壳;天然气的二次运移方向主要是北东向,但由于地层倾角较小,横向进行二次运移的动力不足以及受储集层物性差和砂体展布方向等方面的制约,天然气只能在较短的范围内运移。富县探区是鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏的最佳地区。

鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏

鄂尔多斯盆地上古生界烃源岩具有广覆式生烃特征;储集层在宏观上受沉积相带的控制,微观上受同沉积火山物质的影响;油气成藏经历了从异常高压向异常低压的演化,异常高压控制着油气的初次运移方向。根据包裹体均一温度及成份分析,油气成藏过程主要经历了常温常压、异常高温高压、次异常高温次高压和常温低压4个阶段。在此基础上,根据岩性圈闭与烃源岩的关系,将上古生界的成藏组合划分为源储互层式、近源式和远源式3种组合类型。

陕北斜坡上古生界构造裂缝及其天然气成藏意义

鄂尔多斯盆地陕北斜坡上古生界气藏发育多套储层,中上部储层(石盒子组及石千峰组)与烃源岩(山西组下部及本溪组煤系地层)之间发育280～350m致密砂泥岩隔层,由于盆地断裂构造不发育,天然气运移通道及成藏模式成为该区气藏研究的焦点。在岩心观察、微裂缝研究、测井解释、岩心孔隙度-渗透率实验研究的基础上,结合成岩作用及裂缝形成时间分析,对研究区上古生界隔层裂缝分布与中上部气藏之间的匹配关系进行了系统研究。结果表明:研究区上古生界主要发育剪性裂缝,裂缝形成于晚侏罗世早白垩世,裂缝的形成在改善储层渗透性的同时,为天然气的纵向运移提供了必要的运移通道。综合分析认为:研究区上古生界隔层裂缝与中上部气藏在时空上具有良好的耦合关系,形成了基于裂缝运移及砂岩储存的石盒子组与石千峰组"岩性-裂缝型"气藏。

鄂尔多斯盆地中东部上古生界天然气地球化学特征

鄂尔多斯盆地是我国第二大含油气盆地,天然气勘探前景广阔。该盆地中东部上古生界天然气中烃类组分以高CH4含量(>85%)为特征,C2+含量小于10%,干燥系数(C1/Cn)多大于90%,反映了以"干气"为主、"湿气"为辅的特征。非烃组分主要是CO2和N2,微含H2、He等。上古生界天然气的δ13C1值一般大于-36‰,大部分在-35‰^-30‰之间,δ13C2多在-27‰^-22‰之间,δ13C3多为-27‰^-21‰,δ13C4为-26‰^-20‰,δDCH4值为-185‰^-162‰,与下古生界天然气有差异。研究认为,鄂尔多斯盆地中东部上古生界天然气主要属于煤成气。

鄂尔多斯盆地上古生界天然气优质储层形成机理探讨

鄂尔多斯盆地上古生界天然气藏总体呈大面积、低丰度的特点，在这种背景上仍存在高产、储量丰度较大与气层分布稳定的富集区块，本文称为“甜点”。以0．5×10^-3μm^2渗透率为下限值的相对高渗储层是天然气富集与高产的关键因素。在岩心观察、包裹体分析以及大量钻井资料研究基础工作之上，提出了优质储层形成的四种机理：

苏里格南部地区上古生界天然气成藏条件及勘探潜力

苏里格地区具有丰富的天然气资源,在其北部和东部已发现大型气田,而苏里格南部地区天然气勘探却一直没有突破。通过化验分析样品数据,采用数理统计的方法对苏里格南部地区生烃条件、储层物性、储盖组合配置、成藏输导介质和运移运聚等地质条件进行较为深入的研究。结果表明,苏里格南部地区上古生界具有有利的天然气成藏条件,发育良好的广覆式煤系烃源岩、大面积近北西向至南东向展布的带状砂体、广厚的区域盖层和直接盖层,在空间上构成了理想的生、储、盖组合;良好的输导介质和有效的天然气近距离运聚为天然气气藏的形成提供了有利条件;靖边—高桥、安边—吴起、定边—铁边城和盐池—姬塬地区为研究区有利的天然气勘探目标区。