鄂尔多斯盆地晚三叠世延长期大型三角洲沉积

根据近年来的勘探，特别是盆地北部古生界天然气的大规模钻探所揭示的资料表明，整个陕北延长组含油区由同一物源形成的大型三角洲沉积所控制，原来所谓的吴旗、志靖、安塞、延安等三角洲，其次是大型河流－湖泊三角洲的若干朵状体。河流总体方向为近南北向，朵体方向自西而东，由南西西向，南西向、南北向到南东向。此认识为该区三叠系延长组的石油勘探部署提供了新的思路。

鄂尔多斯盆地延长期富烃坳陷形成的动力学环境与构造属性

鄂尔多斯盆地丰富的石油资源来自盆地南部中晚三叠世延长期富烃坳陷,其中贡献最大的长7段页状优质烃源岩以富铀、夹多层凝灰岩为特征。延长期大型富烃坳陷具南深北浅的坳陷型结构,内部接受统一的湖相沉积。在富烃坳陷的深湖-较深湖区,为优质烃源岩发育区;亦为烃源岩中较高铀含量(测井高伽马异常)和凝灰岩夹层较厚分布区,在位置上三位一体、彼此交互叠置。盆地上古生界-中侏罗统多层系高热演化区上下同位,早-中侏罗世多期持续沉降区先后叠置,均位于延长期富烃坳陷范围内。综合调查研究揭示,在延长期,特别是长7段沉积期间,各类深部物质上拱挤入构造(如砂岩墙(脉)、泥岩脊和热液碳酸盐岩结核)、同沉积变形构造(如断裂、褶皱、揉皱、滑塌、滑坡等(软)地层变形)和事件沉积(如浊流沉积、震积岩及湖底扇等)发育,主要分布在富烃坳陷深湖-较深湖区。在烃源岩等地层中,检测出多种指示深部热流体活动的岩石矿物和地球化学异常。深部探测显示,在富烃坳陷深部400km以上壳幔各界面呈上拱的结构特征。这表明延长期富烃坳陷和其中优质烃源岩是在构造活动明显、深部作用活跃的地球动力学环境中形成演化的,从深层次揭示了其形成条件与发育环境。延长期富烃坳陷与印支期秦岭造山带的形成演化及其岩浆活动,在空间上相邻、发育时限相当、演化阶段响应、活动兴衰同步,是在华北-扬子两大陆块汇聚碰撞,进而向板内构造环境转换的动力学环境中进行的。延长期富烃坳陷两次较长距离的沉积-沉降中心迁移,是对秦岭碰撞造山环境重大变革始发的响应和纪录。在南北两大陆汇聚碰撞过程中,在仰冲华北板块后陆地带深部积聚的巨量俯冲物质发生熔融和热量转换,促使该区深部物质过饱和聚集、热能及压力超常骤增,形成较小尺度地幔对流,熔融物质与热能上拱,引发地壳表浅层拱张破裂和侧向扩展,于是发生沉降,形成延长期具热-张性特性的富烃坳陷,称其为后陆盆地。后陆盆地与前陆盆地分别位于碰撞造山带两侧仰冲和俯冲板块临山一侧,但其构造属性有质的不同,油气赋存和成藏特征也差别较大。

鄂尔多斯盆地中晚三叠世两种不同类型边缘层序构成及对构造活动响应

中晚三叠世(延长期)鄂尔多斯盆地发育两种不同构造类型的盆地边缘,其中西南缘为强烈逆冲导致的挠曲沉降背景下发育的前陆盆地,北中部为稳定沉降的克拉通内盆地.中上三叠统延长组可划分为四4个区域性的三级层序,它们均由微角度不整合或区域性冲刷面所分隔,内部自下而上由低位体系域、湖进体系域和高位体系域构成,但盆地西南缘和北中部的层序构成在沉积样式上存在明显差异:西南缘由于逆冲造山而发育巨厚的砾岩带和不整合,北中部稳定沉降的克拉通则发育加积的河流相砂、砾岩和平行不整合.西南缘的沉积构成反映了从逆冲挠曲沉降到回弹上隆的演化过程,层序界面的形成与回弹隆起、剥蚀和冲断作用有关.前陆盆地的层序地层格架和体系域的配置受褶皱冲断带活动控制,其层序序列反映了中晚三叠世造山带向前陆盆地不断逆冲的过程.北中部的层序演化反映克拉通缓坡背景下的河流-三角洲沉积序列,由底部的粗碎屑辫状河沉积、中部的曲流河沉积和顶部的细碎屑河漫滩沉积构成,受湖平面升降变化控制.在缓坡背景下的低位体系域沉积期,由于可容纳空间有限,大量的河流沉积物只能通过侧向迁移、侵蚀和搬运,在冲积平原上形成砂体的侧向复合加积,构成特定的侵蚀不整合边界.

陆相页岩气水平井段井壁失稳机理及水基钻井液对策

鄂尔多斯盆地陆相页岩气井水平段井壁失稳问题,是制约该盆地延长区块中生界上三叠统延长组页岩气资源勘探开发的重大工程技术难题。为此,采用X射线衍射分析获取页岩矿物组分特征,并分析其理化特征、比表面积及微观结构,在此基础上研发了基于纳米封堵的低自由水活度页岩水基钻井液体系(PSW-2),并现场应用于5口陆相页岩气水平井,保障了其长水平段钻进井眼的稳定性。研究结果表明:①该区延长组页岩黏土矿物含量高,属弱膨胀、易分散、多层理裂缝地层,井壁失稳是力学、物理化学、钻井机械扰动等因素综合作用的结果;②页岩平均孔径为4.494~8.502 nm,毛细管作用明显、吸水能力较强、水化不均匀,导致页岩局部强度下降,易形成突发性垮塌;③研制的PSW-2体系API滤失量低于2.8 mL、滚动回收率为95.15%(接近于油基钻井液98.25%的回收率)、线性膨胀率低至1.38%,润湿角由干岩样的26°增大为56.5°;④该钻井液体系浸泡后抗压强度增加至95.806MPa,接近于原岩的强度(110.70MPa)。结论认为,该水基钻井液体系通过微纳米成分封堵页岩孔隙、降低液相活度提高抑制性、减弱页岩毛细管自吸效应的多元协同,破解了井壁失稳的难题。