鄂尔多斯盆地北缘砂岩型铀矿综合地质背景分析

鄂尔多斯盆地北缘是中国砂岩型铀矿重要矿集区之一。通过盆地铀成矿地质、航磁、重力、放射性、遥感等数据研究,发现盆地北缘重磁异常存在明显的环带异常和东西向与北北东向局部异常叠加,古河流具有明显的遥感和重磁异常显示。笔者认为盆地北缘东西向构造叠加北北东向构造是控制古河流沉积的主要因素,间接控制氧化还原环境及铀矿床的形成。古河流自北向南流动由北东向构造控制,盆地东西向构造形成南北向台阶,在构造台阶控制下河流形态呈直流河-曲流河-辫状河-湖发展。沉积物粒度由粗至细变化,沉积环境由氧化-过渡-还原变化,铀矿沉积主要位于辫状河与湖盆交互位置。

鄂尔多斯盆地北缘砂岩型铀矿成矿条件及其找矿意义

在中国北方砂岩型铀矿地质调查工作中,煤田钻孔中自然伽玛异常是寻找砂岩型铀矿的主要找矿信息及地质线索,鄂尔多斯盆地成矿条件及找矿方向突破一直是盆地内砂岩型铀矿勘查的难点,以煤田钻孔资料的“二次开发”作为铀矿勘查新思路,对研究区钻孔测井成果进行综合性研究,开展勘查选区研究,选择重点铀矿(化)体异常孔进行钻探查证。结果显示,研究区自然伽玛值>2000 nC/(kg·h)的范围为105 km2;自然伽玛值>3000 nC/(kg·h)的范围约为35 km2,局部异常厚度超过3 m。经过煤田钻孔的“二次开发”,在鄂尔多斯盆地北缘发现铀矿工业孔11个,铀矿化孔8个,见矿率高达95%,有望提交具有大型规模铀矿产地1处。煤田资料铀矿点的“二次开发”技术进一步指出了勘查地浸砂岩型铀矿的工作方向,提高了铀矿找矿效率,为鄂尔多斯盆地北缘寻找可地浸砂岩型铀矿提供了指示意义。

鄂尔多斯盆地北缘勘探思路转变与天然气领域重大突破

鄂尔多斯盆地北缘构造转换带发现的东胜气田为近中期中国天然气重要的增储上产阵地之一。"十三五"以来,通过持续深化鄂尔多斯盆地构造、沉积演化特征研究,明确其对烃源岩、储层、输导条件的控制作用,加强盆地区域构造及成藏要素差异配置分析,实现了认识创新和勘探思路转变,明确不同区带差异富集规律,有效指导了盆地北缘致密砂岩气藏勘探突破。研究认为,鄂尔多斯盆地北缘有效烃源岩、储层及侧向输导通道的差异匹配是天然气差异富集的主控因素;处于杭锦旗区块中部的独贵加汗区带继承性古隆起斜坡区下石盒子组具有"源储有效配置、上倾尖灭封堵"的有利天然气富集条件,多期断裂活动为多层气藏形成提供了有效输导通道;独贵加汗区带是勘探开发一体化评价及新层系勘探突破的首选区带。近期该区带提交探明储量超千亿立方米,有效推动开发建产,提升了盆缘天然气资源价值,拓展了勘探领域。

鄂尔多斯盆地北缘南北向剖面上地幔远震P波层析成像

为深入理解华北克拉通破坏机理,本研究通过鄂尔多斯盆地北缘南北向宽频带线性高密度流动地震台观测记录的远震波形数据,获得了1985条高质量到时资料,进而利用FMTT（Fast Marching Teleseismic Tomography）快速行进层析成像方法获得了华北克拉通西部鄂尔多斯盆地北缘深至300km范围的P波速度模型.结果显示,鄂尔多斯盆地下方呈现出深至150-200km的高波速异常,说明华北克拉通其西部岩石圈保存完好尚未遭到明显破坏.河套地堑下方存在向鄂尔多斯盆地下方延伸的明显低波速异常,其深度可达300km深度,而阴山造山带下方上地幔存在深至100km左右的弱高波速异常,说明鄂尔多斯盆地周边地区的岩石圈均遭到一定程度破坏并减薄,可能与新生代时期太平洋板块的俯冲引起深部热物质上涌等作用密切相关.这些研究结果说明,华北克拉通在构造演化过程中不同块体经历了不同的破坏演化历史,这对于认识克拉通破坏减薄机制具有重要意义.

鄂尔多斯盆地北缘地球化学大数据样本优选分析

众所周知,地球化学数据携带有众多地质噪音,这些噪音严重影响地球化学数据信息的客观性与可靠性;对于地球化学大数据融合分析而言,确定样品的有效性及变量优选是滤除地质噪音、建立最优样本集合的必要性工作,因而在地球化学大数据处理分析前需首先进行大样本优选,从而更加客观、真实的揭示地球化学大数据信息及相关地质意义。本文以鄂尔多斯盆地北缘1∶20万地球化学土壤测量数据为例,考虑元素之间的地球化学亲和力与组合匹配关系,建立非线性大样本优选模型。具体做法是基于优选后的样品矩阵,将39个元素变量分解成若干独立因子向量,将最优独立因子向量作为元素组合,其向量各分量作为元素变量的权重,依权重大小进行变量优选;优选后的样本集合可以作为该区地球化学数据分析与信息识别的有效地学信息集合,运用这种集合可以有效开展鄂尔多斯盆地外围铀地球化学分析,并为盆地铀资源预测奠定基础。

鄂尔多斯盆地北缘石炭-二叠纪/侏罗纪煤储层特征对比分析

鄂尔多斯盆地北缘发育石炭-二叠纪和侏罗纪两套含煤岩系,探究两套煤储层特征的差异性,可以为该地区多套煤层共采提供理论参考,同时为深部煤层气和中低煤阶煤层气地质选区提供理论支撑。侏罗纪煤储层埋深较石炭-二叠纪煤储层浅,而厚度相当,前者以半暗-暗淡煤为主,后者以半亮-暗淡煤为主。研究区石炭-二叠纪煤储层孔隙度在3.60%~7.40%,以微孔为主,比表面积分布在10.24~14.22m2/g;渗透率为(23.20~26.00)×10^(-3)μm^2;而侏罗纪煤储层孔隙度一般大于22%,个别样品孔隙度接近30%,平均孔径较大而微小孔、中孔和大孔含量大致相当,比表面积0.50~1.53 m^2/g,渗透率在(20.40~28.00)×10^(-3)μm^2,相比于石炭-二叠纪煤储层,侏罗纪煤储层的孔隙度高、孔径大,对煤层气的开发更为有利。此外,研究区石炭-二叠纪煤储层兰氏体积分布在9.75~15.20 cm^3/g,平均11.47 cm^3/g;侏罗纪煤储层兰氏体积分布在6.23~18.74 cm^3/g,平均11.99 cm^3/g,与石炭-二叠纪煤储层相当。因此,整体上看,石炭-二叠纪与侏罗纪煤储层均有良好的物性特征,而侏罗纪煤层拥有更好的孔隙结构。

鄂尔多斯盆地北缘下石盒子组盒1段心滩砂体定量刻画

为了解决辫状河心滩规模难以刻画的问题,以鄂尔多斯盆地北缘二叠系下石盒子组盒1段辫状河砂体为研究对象,结合现今河流沉积特征,分析了冲积扇、冲积平原不同沉积相带中辫状河砂体的发育特征;利用地质统计学方法,针对不同沉积相带的辫状河心滩规模参数进行相关性分析,建立了地貌坡度与心滩长宽比等的定量关系;对目标区直井、水平井实钻心滩参数进行统计,经过压实校正,对定量关系进行验证及修正,实现了不同厚度、不同古地貌坡度下心滩的定量计算与描述。研究结果表明:①盒1段北部以冲积扇为主,南部发育冲积平原辫状河,中间过渡带则兼具有南北部的综合特征;②不同的古地貌坡度在心滩的碎屑物粒度、沉积构造、砾石结构、砂地比、单期旋回厚度等方面存在着显著的差异;③古地貌控制了心滩的形态,物源控制了心滩规模,并且古地貌坡度与心滩规模呈正相关关系。结论认为,通过公式法定量计算心滩长度、宽度、厚度与长宽比,精细刻画了心滩展布形态、提高了储层钻遇率、实现了气藏的高效开发。

鄂尔多斯盆地北缘盒2+3段储层致密化机理

为了深入探究鄂尔多斯盆地北缘致密砂岩气藏储层的致密化机理,以该盆地北缘东胜气田什股壕气区下二叠统下石盒子组盒2+3段储层为研究对象,剖析了储层基本特征、成岩演化及致密化机理,指出了盆地北缘盒2+3段储层致密化的控制与影响因素。研究结果表明:(1)储层的岩石类型以岩屑石英砂岩和岩屑砂岩为主;(2)储层的孔隙类型按成因和产状可以划分为残余粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔、裂缝等4大类,对储渗能力起主要贡献作用的孔隙类型为残余粒间孔、粒间溶孔及裂缝;(3)储层主要受控于沉积作用和成岩作用,其中成岩作用是影响后期储层改造的主要因素之一,目的层成岩作用复杂,影响了孔隙度和渗透率的相关性;(4)储层的成岩演化过程主要包括中等机械压实、第一期石英弱加大、弱绿泥石颗粒包膜、第二期石英中等加大、长石和岩屑溶蚀、自生高岭石、方解石胶结、粒间弱自生微晶石英、中等铁方解石胶结;(5)研究区储层主要经历了快速压实、致密化、调整期及致密后4个阶段。结论认为,成岩作用过程中的压实作用及自生矿物的析出能使储层孔隙度降低、渗透率减小,所以成岩作用是储层致密化的主要因素,储层致密化主要经过4个致密化阶段,两期石英次生加大。

鄂尔多斯盆地东北部中侏罗统直罗组地球化学特征及对铀成矿的指示

鄂尔多斯盆地东北缘是我国重要的砂岩型铀资源基地之一,分布了多个大型、超大型铀矿床。本文在充分总结前人研究成果的基础之上,从岩石学、地球化学等方面对盆地东北缘铀矿床、非矿区的中侏罗统直罗组进行系统对比,探讨其差异性以及对铀成矿的指示意义。分析结果显示:(1)研究区直罗组砂岩的主量元素与主动大陆边缘砂岩的主量元素含量相似,SiO_(2)含量从盆缘大营铀矿区到盆内乌审旗地区逐渐增加,CaO逐渐减少,Na2O、K2O变化不大;(2)微量元素分布具有相似性,明显富集Rb、Ba、Pb等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素,Y、Yb和Lu的含量较低,Sr含量中等,表明各地区的直罗组砂岩源区为典型的俯冲带环境;稀土元素配分模式总体相似,从盆缘到盆内,U元素含量减少,蛛网图“右倾”逐渐平缓,LREE逐渐减少,而HREE变化不明显;(3)鄂尔多斯盆地东北部直罗组砂岩源区母岩类别为火山弧花岗岩,可能形成于与俯冲作用有关的活动大陆边缘环境,源区构造背景主要为活动大陆边缘,靠近盆地内部的地区还受到大陆岛弧的影响,且盆地内部的物源区相较于盆地边缘,受到较强程度的风化作用;(4)鄂尔多斯盆地东北部各地区直罗组砂岩中La、Ce元素与U呈正相关关系,直罗组沉积时古水体环境为淡水、富氧环境,从盆地东北部到中部,古气候逐渐变得湿润,具有较好的找矿指示意义。

鄂尔多斯盆地东北缘神府区块上古生界致密砂岩成藏特征

为进一步拓展鄂尔多斯盆地东缘致密气勘探前景,在区域烃源岩、储层、盖层和运移输导体系分析基础上,结合流体包裹体测试,开展了神府区块石炭系—二叠系(C—P)致密气成藏条件研究。结果表明:主力煤层厚度较大且分布稳定,较大的生烃强度构成成藏的基本条件;储层整体呈现低孔低渗特征,以残余粒间孔和粒内溶孔为主要储集空间;C—P内部广泛发育的泥岩具备良好的封盖能力;流体包裹体均一温度指示1期持续性成藏;可划分出源内、近源和远源等3种储盖组合模式。不同层位源储配置的差异控制着不同成藏模式的形成。该研究成果进一步拓展了鄂尔多斯盆地油气勘探开发前景,为研究区及类似致密气田勘探提供了理论基础。

鄂尔多斯盆地东北缘本溪组和太原组沉积相标志研究

鄂尔多斯盆地东北缘神府区块构造上位于鄂尔多斯盆地东北缘伊陕斜坡和晋西挠褶带过渡带,勘探发现上古生界致密砂岩气藏,有较大勘探潜力。研究区气层集中发育在本溪组和太原组,但砂体空间展布变化快,储层呈强非均质性特征,因此沉积相研究对储层预测显得尤为重要。相标志是沉积相和沉积体系分析的基础,本文通过岩心和测井资料系统分析了本溪组和太原组的沉积构造特征和测井相标志,建立了沉积相划分的类型图版。

鄂尔多斯盆地东北缘煤铀岩系层序地层与煤铀赋存规律研究

运用陆相层序地层理论,采用露头、钻孔和地震剖面相结合的手段,在"岩性-岩相-相序"研究基础上,对鄂尔多斯盆地东北缘中—下侏罗统延安组、直罗组进行了层序地层划分。研究表明,延安组可以划分为5个层序、直罗组4个层序,每个层序由低可容空间体系域和高可容空间体系域组成。根据煤层、铀矿赋存特征,及其在层序地层格架中的位置,指出延安组煤层主要赋存在层序高可容纳空间体系域的三角洲平原泥炭沼泽环境中,直罗组含铀岩系主要发育在直罗组下部辫状河沉积岩段,铀矿赋存在低可容纳空间体系域中。结合地质、地球化学、古生物资料,探讨了古气候、构造对煤、铀矿成矿的制约。

利用露头、井震及地球化学综合厘定层序界面——以鄂尔多斯盆地东北缘侏罗系为例

侏罗系为鄂尔多斯盆地主要的含煤和含铀岩系,目前对侏罗系层序界面的识别主要依靠野外露头、录井岩性等进行宏观厘定,但在宏观特征无明显差别的地层中,层序界面厘定往往存在人为经验识别的随意性。为此,通过东北缘露头剖面和近千口钻孔电测曲线等常规识别工作,综合二维地震剖面和化学蚀变指数(CIA)垂向上的变化,在鄂尔多斯盆地东北缘侏罗系中识别出3个长期旋回层序界面(TSB1—TSB3)和7个中期旋回层序界面(SB1—SB7)。由于CIA垂向上的变化反映了延安组和直罗组沉积期古气候环境的变化,可将其用于层序界面厘定。综合识别层序界面不仅可以提高识别的准确性,而且可以赋予关键层序界面古沉积环境属性,减弱人为经验识别的影响,从而为整个盆地侏罗系层序地层的划分对比提供可靠依据。

鄂尔多斯盆地东北缘发现大型砂岩型铀矿床

1研究目的(Objective)研究区地处鄂尔多斯盆地北部伊盟隆起中部的塔然高勒地区,其东侧紧邻纳岭沟铀矿,西侧为大营铀矿,区内地层整体为一向西南缓倾的单斜构造,含铀目的层为中侏罗统直罗组下段。塔然高勒铀矿的发现有望使大营和纳岭沟相连,成为世界级的铀矿田。

鄂尔多斯盆地西北缘克里摩里组沉积微相特征

目前针对鄂尔多斯盆地西北缘下奥陶统的沉积微相类型及组合特征方面的研究尚薄弱。为此以野外露头剖面观察和钻井资料为基础,结合显微薄片鉴定,对鄂尔多斯盆地西北缘下奥陶统克里摩里组的沉积微相进行了精细分析。结果表明:1研究区主要发育局限台地相、开阔台地相、台地边缘相、深水陆棚-盆地相及相应的沉积微相组合,编制的沉积微相图揭示了不同时期的沉积微相展布规律;2克里摩里组沉积期,由于受加里东运动的强烈影响,南北秦岭和兴蒙洋壳加速俯冲挤压,造成了鄂尔多斯地块快速抬升,研究区东部成为剥蚀区,西部沉积区的相带呈南北向带状展布,相带由东往西依次为以云岩沉积为主的局限台地环境、以石灰岩沉积为主的开阔台地环境、以礁滩组合构成的台地边缘环境及深水陆棚-盆地环境;3研究区克里摩里组时期礁滩相带的分布从克1段至克3段受水体能量增强及生物丰度增加的影响其规模逐渐扩大,且由南向北逐渐扩展。结论认为,研究区克3段的礁滩相带可能是该区下一阶段的有利油气勘探目标。

鄂尔多斯盆地东北缘临兴-神府致密气田成藏地质特征及勘探突破

鄂尔多斯盆地东缘晋西挠褶带一直以煤层气勘探为主,由于成藏特征认识不清,致密气勘探鲜有重大突破。2013年,中国海油大胆由煤层气勘探转向致密气勘探,通过系统总结晋西挠褶带北段致密气成藏条件及气藏特征,揭示了其选择性差异富集成藏规律,指出了有利区并获得储量发现。研究结果表明:(1)临兴—神府气田产层为石炭系本溪组、二叠系太原组、石盒子组,为典型致密砂岩气藏;(2)煤系地层是主要烃源岩,CH_(4)平均含量为95%,不含H2S;(3)气藏埋深为1300~2200m,压力系数为0.85~1.01;(4)储层为大面积分布的三角洲砂岩和障壁沙坝砂岩,前者平均孔隙度为8.8%、渗透率为1.10mD,孔喉半径多小于1.5μm,后者平均孔隙度为7.6%、渗透率为0.59mD,孔喉半径多小于1.1μm;(5)受东部离石走滑断裂带和南部紫金山火山热活动影响,断裂发育具东强西弱、南强北弱的特征,且南部受火山热活动影响,生烃强度高,向北逐渐降低;(6)晚侏罗世生烃后经历3期构造活动,天然气以垂向运聚成藏为主,南部临兴区块以源内、近源、远源立体成藏为主,北部神府区块以源内成藏为主,近源成藏为辅,气藏规模相对较小;(7)创新形成3套勘探关键技术,为致密气的勘探开发提供了技术保障。在以上认识和技术指导下,2021年中国海油在临兴—神府区块探明天然气地质储量1010×10^(8)m^(3),随着自南向北滚动,该区域有可能再次新增千亿立方米储量。

鄂尔多斯盆地东北缘煤系致密砂岩孔喉结构特征及储层评价

鄂尔多斯盆地东北缘石炭系-二叠系致密砂岩复杂的孔喉结构特征是制约其今后勘探开发的重要因素。为此,通过采用铸体薄片、扫描电镜观察及压汞实验等多种测试手段,系统地分析了煤系致密砂岩储层的孔隙和喉道特征。结果表明:研究区砂岩储层以岩屑砂岩为主;孔隙度主要分布在2%~12%之间,平均6.88%;渗透率主要为0.01×10^(-3)~1×10^(-3)μm^2,平均0.34×10^(-3)μm^2;储层孔隙和喉道类型多样,孔隙类型以溶蚀孔为主,主要组合类型为粒间溶蚀孔+粒内溶蚀孔组合和溶蚀孔+残留粒间组合孔;喉道类型以片状和缩颈型喉道为主,呈单峰和双峰分布;孔喉结构以中孔细喉和中-小孔微细喉为主;微观孔喉结构非均质性强,孔喉结构参数与孔隙度的相关性强于与渗透率的相关性。根据孔喉结构参数与物性的相关性选取最大孔隙半径、歪度和最大进汞饱和度作为储层分类评价指标,结合渗透率和孔隙度,采用模糊数学综合评价方法将研究区储层分为4类,最优储层位于研究区中部、西南部和西北部。

鄂尔多斯盆地东北缘“双低”致密气藏差异成藏规律及勘探开发关键技术

不同于鄂尔多斯盆地内高生烃强度背景下发现的苏里格等大型致密气田,位于盆地东北缘的研究区由于双低特征(生烃强度低、地层压力低),且受东部离石走滑断裂带影响,致密气成藏规律复杂,局部产水量大,勘探开发规模性突破难度大。通过攻关低生烃强度区致密气成藏规律,配套形成了复杂岩性薄气层预测技术和低压致密气藏产能预测技术,获得了千亿方储量发现和十亿方年产量突破。研究认为:煤系烃源岩在(5~15)×10^(8)m^(3)/km^(2)中低生烃强度时天然气可以实现有效充注,随生烃增压降低,天然气由弥漫式充注转变为选择性充注,气层由准连续分布过渡为不连续分布,且干层和水层的厚度占比逐渐增大;由于物性对天然气成藏有控制作用,气层主要发育在滨浅海砂坝坝主体、三角洲平原分流河道主河道和前缘水下分流河道主河道三类优势微相砂体中,单层厚度大、物性好的砂体更易形成致密气甜点;研究区南部立体成藏,北部源内成藏。研发了基于地质导向的复杂岩性薄气层预测技术,气层预测符合率达到80%,建立了产水风险识别图版和产能预测模型及预测技术,产能预测符合率达到90%,发现了日产百万方井组。研究成果成功指出了成藏富集区和产量甜点区,为致密气勘探开发突破提供了有力的支撑。

鄂尔多斯盆地东北部差异隆升过程裂变径迹分析

基于磷灰石裂变径迹（AFT）的分析方法,探讨鄂尔多斯盆地东北缘差异隆升过程及其隆升强度,为鄂尔多斯盆地东北缘（晋西挠摺带府谷—吴堡区段）构造演化历史及其与多种能源矿产耦合关系提供新的认识。不同构造单元及其不同层系样品的AFT分析表明：研究区北段府谷—兴县地区构造抬升相对较早,且经历了白垩纪晚期（86~56Ma）和古近纪（44~37 Ma）两次隆升过程,平均隆升速率分别为24.5 m/Ma和41.8 m/Ma;研究区中段紫金山地区抬升相对较晚,主控构造事件发生在晚白垩世末期—古近纪早期（68~56 Ma）和古近纪中晚期（35 Ma）,平均隆升速率分别为48.8 m/Ma和49.2 m/Ma;研究区南段临县—吴堡地区抬升最晚（35~21 Ma）,平均隆升速率为73.9 m/Ma。因此,鄂尔多斯盆地东北缘晚白垩世以来的差异隆升过程具有北段抬升早、中段抬升相对较晚和南段抬升更晚的特点,南北区段统一的强烈构造抬升活动主要发生在古近纪以来的晚近时期,且构造隆升强度由南向北逐渐减弱。结合已有的成矿（藏）年代学资料分析表明,鄂尔多斯盆地东北缘关键构造事件及其隆升强度与多种矿产耦合成矿（藏）事件关系密切,构造事件与成藏（矿）事件呈现出显著的协同耦合特点。

东胜气田致密高含水气藏合采气井层间干扰影响因素

为了明确鄂尔多斯盆地北缘致密高含水气藏合采气井层间干扰及其影响因素,指导同类型气藏合采气井高效开发,以该盆地北缘东胜气田致密高含水气藏为研究对象,分析了储集层地质条件、储集层改造对合采井产层段贡献的影响,指出了该类合采气井层间干扰的主控因素。研究结果表明:(1)合采井各产层段贡献率主要受各产层段的孔隙度、渗透率及含气饱和度控制,其产层段孔隙度占主导地位;(2)储层压裂改造对于提高气井产量具有较大的作用,但对合采井各产层段的贡献率却很小;(3)对于致密高含水气藏而言,含气饱和度是合采井产层段贡献率及层间干扰的一个重要影响因子;(4)合采井各产层段之间的孔隙度级差、渗透率级差及含气饱和度级差直接影响着合采井层间干扰程度。结论认为:(1)合采井产层段的孔隙度越大、渗透性越好、含气饱和度越高,则产层段的产量贡献率越大;(2)合采井孔隙度、渗透率及含气饱和度3个参数的级差越大,层间干扰程度越大,当孔隙度级差大于1.248或渗透率级差大于2.69或含气饱和度级差大于1.22时,合采井层间干扰已经非常严重,亟需开展治理。