鄂尔多斯盆地石炭系本溪组煤岩气地质特征与勘探突破

通过对鄂尔多斯盆地石炭系本溪组煤岩分布、煤岩储层特征、煤质特征、煤岩气特征以及煤岩气资源和富集规律等方面开展系统研究,评价其勘探潜力。研究表明:①煤岩气是有别于煤层气的优质天然气资源,在埋深、气源、储层、含气性、碳同位素组成等方面具有独特特征;②本溪组煤岩分布面积达16×10^(4)km^(2),厚度2~25m,以原生结构的光亮和半亮煤为主,挥发分和灰分含量低,煤质好;③中高阶煤岩TOC值为33.49%~86.11%,平均值为75.16%,演化程度高(Ro为1.2%~2.8%),生气能力强,气体稳定碳同位素值高(δ^(13)C_(1)值为-37.6‰~-16.0‰,δ^(13)C_(2)值为-21.7‰~-14.3‰);④深层煤岩发育气孔、有机质孔和无机矿物孔等基质孔隙,与割理、裂缝共同构成良好储集空间,储层孔隙度为0.54%~10.67%,平均值为5.42%,渗透率为(0.001~14.600)×10^(-3)μm^(2),平均值为2.32×10^(-3)μm^(2);⑤纵向上发育5种煤岩气聚散组合,其中煤岩-泥岩聚气组合与煤岩-灰岩聚气组合最为重要,封闭条件好,录井全烃气测峰值高;⑥构建了广覆式分布的中高阶煤岩持续生气、煤岩基质孔和割理裂缝规模储集、源-储一体赋存、致密岩盖层密闭封堵的煤岩气富集模式,存在煤岩侧向尖灭体、透镜体、低幅度构造、鼻状构造和岩性自封闭5种高效聚气类型。⑦依据煤岩气地质特征评价划分出8个区带,估算埋深超过2000m的煤岩气资源量超过12.33×10^(12)m^(3)。上述认识指导风险勘探部署,两口井实施后分别获得工业气流,推动进一步部署预探井和评价井,获得规模突破,提交超万亿方预测储量和超千亿方探明储量,对中国天然气效益增储和高效开发具有重大意义。

鄂尔多斯盆地东部上石炭统铝土岩系储集层特征及形成模式

基于岩心观察、岩石薄片、X射线衍射、扫描电镜、低温气体吸附和等温吸附等实验,分析鄂尔多斯盆地东部上石炭统铝土岩系岩性和孔隙特征,以揭示铝土岩系储集层形成演化过程。研究表明:(1)提出以铝的氢氧化物、铁矿物和黏土矿物三单元的铝土岩系岩石学命名分类方案;(2)铝质泥岩产状主要为致密块状和碎屑状,(泥质)铝土岩多呈致密块状、豆状、鲕状、多孔土状和碎屑状,溶蚀孔、晶间孔和微裂缝是主要储气空间,孔隙度一般小于10%,以介孔为主;(3)华北地区铝土岩系纵向上总体上可分为5段,即铁岩(山西式铁矿,A段)、铝质泥岩(B段)、铝土岩(C段)、铝质泥岩(含碎屑)(D段)和暗色泥岩-煤岩段(E段);(4)在岩溶平台、缓坡和洼地分别发育潜穴/漏斗状、透镜状、层状/块状铝土岩沉积,岩溶平台及缓坡处有利于地表水淋滤,岩溶改造作用强,孔隙发育,储集层厚度大且物性好,但连贯性差,低洼处物性较差但储集层相对连续稳定。铝土岩天然气富集受源岩-储集层-裂缝综合控制,相关认识可为该层段和类似铝土岩系天然气勘探开发提供地质依据。

鄂尔多斯盆地神木–佳县区块深部煤层气地质特征及勘探开发潜力

我国深部(以下均指埋深大于2000 m)煤层气资源丰富,勘探开发潜力巨大。与中浅部相比,深部煤层气在富集成藏规律与开发方式方面均具有显著的差异性,急需针对重点区块开展解剖性分析研究。神木–佳县区块位于鄂尔多斯盆地东北部,目前尚处于深部煤层气勘探的起步阶段,深部煤层气富集特征及开发潜力等尚不明确。基于研究区近期实施的地震资料、300余口井的测井资料和4口取心井的参数资料等,系统分析煤储层基础地质特征,总结煤层气富集主控因素与富集规律,类比剖析研究区深部煤层气勘探开发潜力。研究区深8号煤的镜质体反射率介于0.7%~1.8%,大部分区域煤层演化已处于热解生气高峰,区域上煤层净煤厚度高达7~8 m,煤层发育稳定,构造相对简单、水动力封闭性较强、顶底板封盖条件较好,为煤层气大面积连续成藏提供了优越条件,其中佳县南区的煤层气资源条件最好。与鄂尔多斯盆地东部其他区块深部煤层相比,研究区煤层中游离气占比明显更高(15.21%~46.47%),煤层中吸附气主要受吸附压力封存控制,而游离气受毛管力封闭与浮力重力分异双重控制,两种封存机制共同决定了深部煤层含气量的垂向分带与平面分区,以佳县南部为例总结了吸附气吸附压力主控、游离气毛管压力封闭与重力分异耦合控制的典型深部煤层气富集模式。与临兴区块和大宁–吉县区块类比分析结果表明,神木–佳县区块具有较好的煤层气资源基础、储层改造条件和高产潜力,预示了此区块深部煤层气规模化开发的美好前景。此外,大宁–吉县区块深部属典型的高煤阶煤,而神木–佳县深部为中煤阶煤,因此,该研究认识进一步丰富完善了深部煤层气富集理论,对于全国深部煤层气勘探开发实践有重要指示意义。

鄂尔多斯盆地大牛地气田二叠系山西组砂体叠置模式及油气开发意义

河流相砂体储层构型对致密砂岩中相对优质储层的分布规律和天然气开发具有重要意义。通过野外地质剖面和钻井岩心观察,结合测井、录井和岩心分析测试资料,对鄂尔多斯盆地大牛地气田大12井区二叠系山西组致密砂岩的砂体构型要素、叠置模式及油气开发意义进行了研究。研究结果表明:(1)鄂尔多斯盆地大牛地气田大12井区二叠系山西组发育六级复合辫流带和五级单一辫流带,其中单一辫流带包括河床(分流河道)和河漫共2个四级构型单元,河道内单个心滩沉积包含有三级增生体和落淤层;(2)辫状河三角洲平原五级单一辫流带中的四级泛滥平原沉积较辫状河河漫沉积更加发育,辫状河心滩沉积中落淤层欠发育;(3)山西组上部山2-2亚段辫状河单一辫流带内砂体呈“河道-心滩”连续沉积,泥质不发育,砂体叠置程度高(多呈复合式叠置)、连通性好,优质储层多;(4)山西组中下部山1段和山2-1亚段三角洲平原沉积中,西部河道连片性好,砂体以复合式和侧拼式叠置样式为主,连通性和生产效果均较好,东部砂体多为孤立式和侧接式,砂体钻遇率低,单井产量差。

鄂尔多斯盆地长7段重力流砂岩长石溶蚀特征及控制因素

基于岩心薄片、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射全岩分析及溶蚀实验,研究鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段(简称长7段)重力流砂岩中长石溶孔发育特征及控制因素,明确长石溶孔的形成与分布,为预测优质储集层分布提供依据。研究表明:(1)研究区长7段砂岩中的长石经历3类成岩作用:长石次生加大、黏土以及方解石的交代、长石碎屑的溶蚀作用。(2)长7段致密砂岩中的长石溶蚀主要源于有机酸溶蚀,此外还受长石类型、长石早期蚀变程度以及砂岩中云母碎屑对有机酸的缓冲作用影响。(3)不同长石的溶蚀程度不同,表现为钾长石较斜长石易溶蚀,钾长石中正长石较微斜长石易溶,未蚀变的长石较早期高岭土或绢云母化的长石易溶蚀。(4)溶蚀实验显示云母的存在会抑制长石溶蚀,相同质量的云母对有机酸的消耗能力明显强于长石。(5)在云母含量低的情况下,长7段砂岩长石溶孔较为发育,储集层物性得以改善,而云母含量较高的地区长石溶孔则明显减少。

鄂尔多斯盆地西南部下白垩统铀矿化砂岩中有机质特征及其与铀成矿的关系

鄂尔多斯盆地西南部下白垩统铀矿找矿在近几年取得了重大突破,在镇原、彭阳等地区发现了新的铀矿产地,白垩系铀矿化主要赋存于洛河组与环河组,少部分赋存于泾川组和罗汉洞组,这些赋矿层位原生沉积均处在干旱环境条件下,其中缺乏肉眼可见的有机质。但在钻孔岩心中,铀矿化砂岩中往往富含浸染状的有机质,这类有机质的性质及其与铀成矿的关系目前还缺乏系统的研究。文章以鄂尔多斯盆地西南部镇原地区铀矿化砂岩为研究对象,通过岩心观察与室内研究,厘定了赋矿砂岩中的有机质类型,探讨了有机质的来源及其铀成矿的关系。研究结果表明:赋矿砂岩中的原生沉积炭屑有机质十分稀少,有机质主要为充填于砂岩微孔隙中、具有流动特征、低演化程度的大分子有机质,可能主要来源于“延7”段烃源岩。铀矿化与固体炭屑有机质关系不大,而主要与“可溶性”流动状有机质密切相关。研究区白垩系铀成矿特征具有“渗出”砂岩型铀矿成矿作用的特点。

鄂尔多斯盆地富县地区三叠系延长组长7页岩油特征及其主控因素

鄂尔多斯盆地富县地区三叠系延长组长7页岩段具有埋深浅、油质轻、油井产能变化大、资源潜力大的特点,明确油藏的富集主控因素是进行高效勘探的关键。根据富县地区长7页岩段铸体薄片、物性、扫描电镜等测试分析结果,结合岩心、测井、地震等资料,对该区长7段地层特征进行了研究,并对其主控因素展开讨论。研究区长7段广泛发育灰色—深灰色—灰黑色烃源岩,其岩性为泥岩和泥页岩,有机质类型主要为Ⅰ—Ⅱ_(2)型,源岩的镜质体反射率(R_(o))值为0.81%~1.1%,生烃能力强。砂岩储层以细粒长石砂岩为主,孔隙类型以粒内孔、残余粒间孔、溶蚀孔隙和原生粒间孔为主;储层致密,孔隙度主要分布在2.0%~16.0%之间,渗透率主要分布在(0.01~1.20)×10^(-3)μm^(2)之间。砂岩夹层的物性以及距离断裂的远近影响储层的含油性:储层粒度越粗、物性越好,含油气性也越好。储层物性受控于两方面因素:一是沉积微相,水下分流河道微相物性最好,河口坝微相次之;二是成岩作用,早成岩期绿泥石强胶结及方解石弱胶结有助于物性甜点的形成。断层的发育和断层性质对富县地区长7页岩油的富集至关重要。统计发现,当断层断距超过10 m且井筒距断裂在1 km以内时,难以获得工业油流;当断距小于7 m且井筒距离大断裂超过1 km以上时,容易获得工业油流。

基于天文周期等时格架预测细粒沉积岩相展布——以鄂尔多斯盆地富县地区三叠系长7段为例

预测陆相不同类型岩相厚度分布是陆相页岩油富集区带优选评价的基础工作,以此开展的不同类型岩相含油条件、储集条件以及可动条件的研究,对靶区优选和水平井段方向部署有着重要的作用。以岩心观察与测井判识为基础,开展测井资料的频谱分析,引入稳定的天文轨道时间周期,进行时空调谐,建立钻井对比的高频层序等时格架,定量计算每个层序旋回内不同类型岩相厚度的平面变化趋势,认识岩相展布规律。针对鄂尔多斯盆地南部富县地区三叠系延长组7段的研究表明,自然伽马测井曲线包括了若干组天文周期信息,其中可以识别出6个完整的稳定405 kyr长偏心率天文周期旋回,以R203井长7段全岩心段观察和测井相特征分析为基础,合理建立高频等时格架进行井间对比。结果表明,泥页岩和纹层页岩主要发育长7_(3)亚段到长7_(2)亚段的底部旋回地层,细砂岩、粉砂岩在长7_(2)亚段中上部到长7_(1)亚段底部的Ⅳ—Ⅴ旋回地层中最为发育;井间横向对比表明,早期旋回的泥页岩和纹层页岩岩相广泛分布,旋回Ⅰ时期主要分布在研究区西南部,旋回Ⅱ时期分布在西部和东—东北部,中部地区局部较厚,而Ⅳ—Ⅴ旋回地层的细砂岩厚度分布由北东—南西的沉积体系控制,平面上呈北—北东往南—南西展布,往西南延伸到ZF27—ZF32井一线,形成了长7段3种源储组合类型。其中纹层页岩与细砂岩岩相配置组合为长7_(3)亚段中上部与长7_(2)亚段中上部—长7_(1)亚段下部层系组合,平面上主要分布在富县地区的中部—北、北东部;页岩岩相厚度发育较好的为长7_(3)亚段,平面上主要分布在富县地区的北东—东部、西南部区域。

煤层微观孔隙特征及沉积环境对孔隙结构的控制作用-以鄂尔多斯盆地8号煤层为例

寻找深部煤层气资源分布,亟待查明深部煤储层沉积环境和孔隙分布特征。为此,在开展鄂尔多斯盆地煤岩显微组分、核磁共振孔隙和电镜分析的基础上,查明了煤岩显微组分和孔隙分布特征,评价了鄂尔多斯盆地8号煤的煤沉积环境和孔隙结构特征之间的关系。结果表明:①研究区8煤层煤岩有机显微组分以镜质组为主,成煤早期植物类型应主要为木本植物,后期随着覆水程度增大而逐渐转变为木本+草本混生植物为主;②本溪期8号煤由早期为湿地森林沼泽逐步演化为后期开阔水域沼泽,沼泽水体相对滞留,沼泽环境稳定,利于有机质富集和煤层结构稳定;③研究区8煤大孔占比与结构保存指数(TPI)两者呈正相关,而与凝胶化指数(GI)呈负相关;④基质镜质体发育密集气孔群或稀疏带状气孔群,团块镜质体中发育少量气孔,结构镜质体中发育原始组织孔,多为矿物充填,均质镜质体气孔不发育。研究认为榆林地区煤层孔隙分布受到煤沉积环境和显微组分控制,开阔水域沼泽相的煤层孔隙结构呈现三峰,其中微孔和大孔发育最好,湿地森林沼泽相煤层孔隙结构呈现双峰,微孔发育好,大孔发育较差。

鄂尔多斯盆地中东部下二叠统太原组灰岩沉积特征与沉积模式

下二叠统太原组灰岩在鄂尔多斯盆地中东部广泛分布,已有多口井试气后相继获得了工业气流,勘探潜力较大,但目前对该组灰岩沉积微相类型与沉积模式的研究尚不够成熟。基于对鄂尔多斯盆地中东部下二叠统太原组大量钻井岩心、薄片的详细描述,综合测井资料,从岩石类型、沉积相类型、典型沉积序列、沉积模式等方面,深入分析了盆地中东部太原组灰岩的沉积特征与沉积过程。结果表明:鄂尔多斯盆地中东部太原组由海相碳酸盐岩、混积岩及陆源碎屑岩3大类15小类岩石类型构成,其中海相碳酸盐台地相可进一步划分为生屑滩、滩间海、潮上带(泥坪)、潮间带(泥灰坪)等7种沉积微相。依据地层剖面精细刻画,共识别出海陆过渡环境下的6个典型序列,其中序列1、2、3为海相碳酸盐岩沉积序列,序列4、5、6为陆相三角洲沉积序列。综合分析认为,鄂尔多斯盆地中东部早二叠世太原组沉积时期经历了由陆相三角洲(碎屑沉积)→海陆过渡相(混积沉积)→海相碳酸盐台地(碳酸盐沉积)的沉积演化,受沉积期地貌影响,整体具有“北砂南灰,上覆泥煤”的沉积充填模式。研究成果不仅丰富了对鄂尔多斯盆地中东部太原组的沉积地质认识,也为后续太原组天然气勘探提供了重要的理论依据。

鄂尔多斯盆地东缘太原组风暴沉积特征及环境模式

【目的】鄂尔多斯盆地东缘乡宁地区甘草山一带下二叠统太原组灰岩中发育多层风暴沉积,主要分布在L2、L3、L4和L5灰岩层中。【方法】基于岩性、沉积构造、遗迹化石和沉积序列研究,对该区碳酸盐岩风暴事件沉积序列中的侵蚀基底构造与生物碎屑滞积层、粒序层、纹理层、生物成因构造(遗迹化石)和泥灰岩或灰质泥岩层的主要特征进行了较详细论述。【结果】根据不同灰岩层中风暴沉积序列的垂向组成特点,识别出5种风暴沉积类型:类型A沉积序列由波状侵蚀基底和粒序层两个沉积单元构成,发育于近岸正常天气浪基面之上的滨岸带;类型B沉积序列以波状侵蚀基底、粒序层和纹理层(丘状—洼状交错层理)三个层段为特征,产生于潮下带、正常天气浪基面与风暴浪基面之间的上部沉积环境;类型C由波状侵蚀基底、粒序层、纹理层(丘状—洼状交错层理及缓波状层理)和顶部泥灰岩层等4个沉积单元组成,形成于正常天气浪基面与风暴浪基面之间的下部沉积环境;类型D沉积序列由基底侵蚀及生物碎屑滞积层、粒序层、生物扰动层和泥灰岩层组成,出现于风暴浪基面附近的沉积环境;类型E则以微波状侵蚀基底、薄层粒序层、遗迹化石层和泥灰岩层构成为特点,发生在风暴浪基面附近及之下的浅海沉积环境。【结论】该研究不仅对鄂尔多斯盆地下二叠统太原组碳酸盐岩及其沉积环境提出了新的认识,而且可以对该地层中的油气资源勘探与开发提供沉积环境分析和古地理重建方面的事件沉积佐证。

鄂尔多斯盆地大牛地气田上古生界致密气轻烃地球化学特征

大牛地气田是鄂尔多斯盆地典型致密砂岩大气田之一。为了更深入了解该区天然气的成因和来源,揭示天然气运移相态,对大牛地气田上古生界致密气开展了轻烃地球化学特征分析。研究表明,该区上古生界致密气C5-7轻烃组成具有异构烷烃优势分布,C6-7轻烃组成中芳烃含量整体偏低(<10%),甚至未检出芳烃,C7轻烃组成具有甲基环己烷优势分布特征,甲基环己烷相对含量均超过50%。上二叠统下石盒子组天然气K_(1)值、K_(2)值均与二叠系山西组和石炭系太原组天然气一致,而δ^(13)C_(1)值则与山西组天然气一致,与太原组天然气有明显不同。与山西组天然气相比,下石盒子组天然气整体具有偏低的苯/正己烷、苯/环己烷和甲苯/正庚烷比值,以及明显偏高的正庚烷/甲基环己烷比值。轻烃地球化学特征及烷烃气碳氢同位素组成综合表明,大牛地气田上古生界天然气为典型煤成气,其中山西组和太原组天然气均为原地自生自储,而下石盒子组天然气为下伏山西组烃源岩生成的天然气经历了游离相垂向运移聚集形成,太原组烃源岩不具有显著贡献。受天然气运移和水溶等作用影响,庚烷值、异庚烷值、苯/正己烷比值等轻烃指标直接用于判识大牛地气田致密气成熟度会存在偏差。

鄂尔多斯盆地富县地区马家沟组热液改造特征与研究意义

构造—热事件对油气生成、储集层演化和成藏有重要的控制作用,但是鄂尔多斯盆地构造—热事件对碳酸盐岩的影响研究较少。以富县地区奥陶系马家沟组储集层为例,通过岩心及薄片观察,利用阴极发光、包裹体测温、碳氧稳定同位素、锶同位素、电子探针微区元素分析、稀土元素分析,岩石学与地球化学研究充分结合,识别出区内存在2期与燕山期热事件相关的胶结作用:第Ⅰ期以缝洞内鞍形白云石发育为特征,其δ^(13)C值和δ^(18)O值均较偏负,锶同位素值较正常海相灰岩高,稀土元素Eu和La负异常,元素分析显示FeO含量异常高、MnO含量较高、SrO含量较高、K_(2)O及Na_(2)O含量低,胶结物包裹体均一温度高;第Ⅱ期以缝孔洞内石英充填及交代和切割鞍形白云石的裂缝方解石发育为特征,其δ^(13)C值与奥陶系碳酸盐岩背景值接近、δ^(18)O值总体偏低,锶同位素值更高,稀土元素展现出特别的La负异常和Eu正异常,元素分析MnO及FeO含量较高,部分K_(2)O及Na_(2)O含量较高,石英包裹体均一温度高。第Ⅰ期流体为早白垩世拉张断裂作用下上覆石炭—二叠系地层有机流体、奥陶系地层内部流体、少量深部流体三者联合作用形成;第Ⅱ期流体为早白垩世拉张断裂作用下深部流体与少量奥陶系地层内部流体两者联合作用形成,深部流体穿越了下伏马家沟组内蒸发盐岩地层。早白垩世热事件对奥陶系碳酸盐岩储集层的影响具有双向性:第Ⅰ期热流体活动多为建设性,与大规模油气生成的时间一致,裂缝和溶蚀孔洞可构成油气有效输导和储集空间;第Ⅱ期热流体活动以孔隙和裂缝充填为主,多为破坏性,但规模较小。

鄂尔多斯盆地南缘麟游-淳化地区平凉组礁滩体沉积特征及分布预测

鄂尔多斯盆地南缘平凉期发育规模生物礁滩型储层,目前对该区的研究主要集中在礁滩体的类型、成因、区域演化等方面,而对礁滩体的地球物理预测尚未开展系统研究。为了提高礁滩体的预测精度,建立礁滩体储层地震预测方法,通过野外露头实地踏勘,结合岩心及分析测试等资料,对镶边台地高能环境下的生物礁滩发育特征进行研究。通过已知井的井震响应特征,建立礁滩体正演模型,同时开展流体活动性、地震纹理属性分析,形成研究区礁滩体储层的地震预测方法。结果表明:鄂尔多斯盆地南缘平凉组主要发育碳酸盐岩台地边缘-浅水陆棚沉积体系;礁滩体主要分布于台地边缘亚相,多期叠置;高亮体和纹理属性对礁滩体的预测效果最好,2种方法的联合应用大大提高了礁滩体预测精度。研究成果为台缘带礁滩体平面分布规律预测和鄂尔多斯盆地南缘平凉组礁滩体的勘探开发奠定基础。

鄂尔多斯盆地中-上元古界—下古生界热演化程度:来自伊利石结晶度及伊蒙混层的指示

由于缺乏有效的古温标,对鄂尔多斯盆地中-上元古界—下古生界热演化程度一直以来了解十分有限。本文通过对盆地内20余口钻井中-上元古界—下古生界开展自生伊利石结晶度和伊蒙混层系统性测试,试图从新的角度分析盆地中-上元古界—奥陶系热演化程度及分布规律。结果表明:盆地不同部位伊利石结晶度与深度关系存在明显的差异,整体具有随深度增大而减小的趋势,主要受控于古埋深及古地温梯度。盆地沉积盖层伊利石结晶度普遍大于0.25,未达到绿片岩相浅变质阶段;盆地下古生界奥陶系伊利石结晶度大于0.42,表明处于成岩演化阶段;寒武系样品结晶度略小于奥陶系,整体处于成岩带中-晚期到极低级变质作用阶段;中元古界伊利石结晶度相对更低,对应热演化程度更高。此外,我们对比了伊利石结晶度和等效镜质体反射率分别恢复的地层最大古地温结果,两者在误差范围内基本一致,表明这一方法对研究我国古老地层热演化程度具有明显的可行性。

豹皮(斑)状碳酸盐岩分类与成因初探:以鄂尔多斯盆地马家沟组四段为例

豹皮(斑)灰岩是华北寒武系—奥陶系广泛发育的一种特殊形貌的海相碳酸盐岩,因具有显著的识别特征和成因机制而备受关注。鄂尔多斯盆地中奥陶统马家沟组四段发育丰富的豹皮(斑)碳酸盐岩,目前已在其中识别出遗迹化石7属8种,分别是Thalssinoides network,Thalassinoides boxwork,Planolites isp.,Palaeophycus tubularis,Phycodes isp.,Chondrites isp.,Skolithos isp., Zoophycos isp.,其以Thalassinoides的2种形态类型(水平迷宫形network和三维箱状结构boxwork)占主导,属于固底底质条件的Glossifungites遗迹相。通过野外露头、岩心的宏观和微观观察,系统调研前人关于生物扰动成因碳酸盐岩的类型,依据生物扰动、生物潜穴形态特征和方解石/白云石相对含量,笔者提出了生物扰动成因豹皮(斑)状碳酸盐岩的分类方案,将其主要分为豹皮灰岩和豹斑云岩2个大类,分别对应Thalassinoides network(水平二维迷宫)和Thalassinoides boxwork(三维箱状结构)2种形态类型。鄂尔多斯盆地马家沟组四段的豹皮(斑)状碳酸盐岩主要受生物扰动和高频海平面升降下的早期成岩作用耦合控制,表现为在固底底质条件下,生物潜穴为富Mg2+卤水的白云石化流体提供了良好的运移通道,使得潜穴内部优先发生白云石化作用,而不同类型的生物潜穴及准同生和埋藏白云石化作用,最终形成了豹皮灰岩和豹斑云岩这2种类型的生物扰动成因豹皮(斑)状碳酸盐岩。

鄂尔多斯盆地马家沟组中-下组合岩相古地理演化及储层分布规律

岩相古地理研究是储层刻画和油气勘探的基础。前期对鄂尔多斯盆地碳酸盐岩岩相古地理的认识成果,有效指导了奥陶系马家沟组顶部的风化壳储层勘探,已探明近万亿方储量规模。然而,限于资料和认识程度,原来的储层分布图无法满足日益深入的天然气勘探工作需求。因此,笔者基于最新的地质基础资料,综合运用岩相古地理分析和储层预测技术,通过编制马家沟组中-下组合重点层段的沉积相图和储层分布图,明确了中-下组合有利储层发育的主控因素和分布规律。研究表明:1)马家沟组中-下组合主要发育蒸发台地、局限台地和台地边缘3大相类型,以及8种亚相和16种微相;其中台内颗粒滩、微生物丘、台缘颗粒滩、含膏云坪是储层发育的有利微相。2)中-下组合白云岩储层微观储集空间主要有粒间孔、晶间孔、溶蚀孔、微裂缝等,主要受控于丘滩和膏云坪沉积、准同生溶蚀作用和后期充填作用3种因素。3)马二段、马四段、马五9亚段、马五7亚段以丘滩相的粒间孔和晶间孔储层为主,马三段、马五6亚段以膏云坪的溶蚀孔储层为主。结论认为,中-下组合储层类型多样、层系多、厚度大,是下一步天然气勘探的重点层系。

红层砂岩纳米级致色剂赋存状态及地质意义——以鄂尔多斯盆地下白垩统志丹群红层砂岩为例

红层是地球上广泛分布且具有特定指示环境意义的沉积物,一般认为在水体氧化环境下形成的赤铁矿胶结物是其主要致色矿物。目前,针对红层致色矿物的研究多停留在矿物识别层面,缺乏对其微观赋存状态及成因机制的深入研究。本文以鄂尔多斯盆地下白垩统志丹群陆相红层为例,采用岩芯-薄片-阴极发光-氩离子抛光扫描电镜的多尺度表征技术,首次揭示了红层砂岩纳米级致色剂——赤铁矿胶结物的微观赋存状态,并在此基础重新探讨了其成因机制。研究发现,红层砂岩致色剂赤铁矿胶结物主要为针状或片状,具有两种微观赋存状态:①呈包裹型发育在净砂岩的颗粒周缘,单个矿物颗粒长度在500~1000nm之间,宽度在50nm以下;②呈充填型发育在黏土矿物及云母等矿物颗粒的解理缝中,常常顺解理定向排列,受解理缝空间限制,单个矿物颗粒更小,长度一般小于500nm,宽度在30nm以下。红层砂岩中赤铁矿的产状和赋存状态表明其为褐铁矿早期脱水形成,在此之后又发育两期方解石胶结物,因此赤铁矿胶结物应主要形成于沉积和浅埋藏期,而非沉积后的抬升期。砂岩中赤铁矿胶结物的形成过程指示了一个干旱内陆沉积背景下大气水氧含量高的环境特征,这同样也是地质历史时期内的冰室状态,说明鄂尔多斯盆地下白垩统志丹群的红层砂岩对研究该时期全球冰室状态也具有重要启示意义。

煤层气系统的定义、内涵、形成及应用——以鄂尔多斯盆地石炭系—二叠系煤层为例

煤层气在温度、压力和应力等敏感地质要素的作用控制下形成煤—气—水强耦合系统,深刻理解该系统对加快发展煤层气赋存地质理论、高效推进煤层气勘探开发具有重要意义。为此,提出了煤层气系统的基本概念,并在明确煤层气系统的基本要素基础上,研究了煤层气系统形成过程及基本特点,总结分析了煤层气系统储层压力、地层温度、地下水化学特征和煤层气的赋存状态、构成、含气饱和度以及生产特征,最后以鄂尔多斯盆地煤层气为例,分析了煤层气系统在空间上的展布规律。研究结果表明:①煤层气系统应考虑的基本要素包括煤层及其与之相关联的地层压力系数相近的煤系其他岩层、盖层系统以及相近地层压力系数下的煤层气/水流体系统。②储层—盖层—流体3大要素与系统环境演化的耦合决定了不同深度煤层气系统的煤—气—水的赋存状态。③以煤层气赋存状态等为主要依据将煤层气系统划分为“两带”,两带为改造带和原生带,其中改造带对应于通常意义上的浅层煤层气,原生带对应于深层煤层气;原生带进一步划分为吸附气为主带(原生A带)、游离气—吸附气带(原生B带)、吸附气—游离气带(原生C带)。结论认为:①改造带煤层气主要以向斜控气模式为主,原生带煤层气特别是原生B带、原生C带应重视圈闭区的勘探;②鄂尔多斯盆地石炭系—二叠系煤层气系统自东西两翼至中部由改造带—原生A带—原生B带—原生C带依次转变,盆地中部主要为原生B带及原生C带煤层气。

吕梁古隆起对鄂尔多斯盆地马家沟组沉积的控制作用:基于陕西府谷剖面

中奥陶世马家沟组沉积时期,鄂尔多斯局限海周缘分布着一系列古隆起,其中吕梁古隆起对马家沟组沉积的控制作用研究相对薄弱,制约了对鄂尔多斯盆地东北部马家沟组沉积环境的认识。通过对陕西府谷剖面实测和采样,结合鄂尔多斯盆地北部的钻井、取心资料,分析了马家沟组的厚度、岩相类型及沉积微相变化,总结出吕梁古隆起对马家沟组沉积的控制作用。控制作用主要表现为:(1)吕梁古隆起的间歇性活动阻隔了鄂尔多斯局限海与华北广海的海水循环;(2)高海平面期,吕梁古隆起位于水下,对海水的阻隔作用弱,且古隆起区为开阔海灰坪,古隆起以西地层厚度变化较小,形成灰坪和云坪的沉积分异;(3)低海平面期,吕梁古隆起间歇性暴露,海水循环被明显阻隔,且古隆起区为潮间—潮上带的泥云坪,向东地层厚度减小,过渡为灰坪,而向西地层厚度迅速增加,形成泥云坪、膏云坪、膏盐湖的沉积分异。该研究成果为鄂尔多斯盆地北部马家沟组的沉积学研究提供了相关的岩石学和古环境方面的证据。