鄂尔多斯盆地北部塔巴庙地区山西组一段海相、过渡相沉积标志研究及环境演化分析

鄂尔多斯盆地塔巴庙地区在上石炭统太原组到下二叠统山西组沉积过程中经历了潮坪、泻湖—海陆过渡三角洲演化过程。在这一演化过程中山西组一段沉积环境前人研究后得出了不同的结论,有的认为属于陆相湖泊三角洲沉积,有的认为是海陆过渡三角洲沉积,还有的认为是湖泊三角洲,但受到间歇性海侵影响。在前人大量研究基础上,通过详细的岩心观察和岩石学特征的分析,在山西组一段发现了代表海相或海陆过渡环境沉积的典型特征,分别为①成分成熟度和结构成熟度均高的石英砂岩、②泥晶菱铁矿岩、③海百合、有孔虫骨屑泥岩、④铝土矿质泥岩和⑤粉晶白云岩。上述海相环境标志的存在,充分说明塔巴庙地区山西组一段沉积期为海相或海陆过渡沉积环境。在上述基础上讨论了山西组一段沉积环境的时空演化特点。

鄂尔多斯盆地北部塔巴庙地区上古生界致密砂岩气藏天然裂缝形成机理浅析

鄂尔多斯盆地北部塔巴庙地区上古生界致密砂岩气藏的低孔、低压、低渗特点给开发带来了相当大的难度。天然裂缝的存在对致密砂岩气藏经济开发意义重大,致密砂岩中裂缝发育层段往往是天然气富集区,天然裂缝能大大改善致密砂岩储层渗透性,研究其发育状况及分布规律对储层压裂改造及水平井开发技术的实施具有积极的指导意义。塔巴庙地区位于鄂尔多斯盆地北部伊陕斜坡构造带上,构造平缓,地层倾角仅1°左右,一般认为不具备裂缝发育条件,然而大量岩心观察、薄片分析、物性测试、测井及试井资料证实,研究区的确不同程度地发育垂直裂缝和高角度裂缝。对裂缝的形态、产状、密度及裂缝分布范围研究后认为,天然裂缝主要是在区域应力、差异压实和异常高流体压力综合作用下形成的,断裂作用不是该区裂缝发育的主导因素。

鄂尔多斯盆地塔巴庙地区上古生界砂岩储层“酸性+碱性”叠加溶蚀作用与储层质量主控因素

从岩石学薄片观察、埋藏史恢复、成岩流体包裹体检测、地层水化学特征和砂岩、粘土矿物成岩作用及储层性能评价等入手,对鄂尔多斯盆地塔巴庙地区上古生界下石盒子-山西组砂岩储层储集性能主控因素进行了初步探讨.研究成果认为:(1)工区下石盒子-山西组砂岩储层在早白垩世达到最大埋深(约4500m),强压实和高含量岩屑变形以及杂基充填粒间,使得砂岩原生粒间孔隙几乎完全丧失,储集空间主要为次生溶蚀孔隙,原生孔隙不发育;(2)碳酸盐胶结物和少量长石及岩屑在中等埋藏深度发生酸性溶蚀,而石英骨架颗粒和泥质、微晶石英杂基在深埋藏阶段发生碱性溶蚀,从而形成“酸性+碱性”叠加溶蚀次生孔隙带,成为控制工区目的层储层质量的主控因素;(3)粘土矿物演化剖面、地层水化学剖面和储层物性与储层岩屑、方解石、自生硅质和填隙物含量关系对比剖面,揭示大约在2670m附近存在一个重要的界面,在此界面之上为酸性溶蚀带,在此界面之下为先期酸性、后期叠加碱性溶蚀的深部次生孔隙带,其中在2670～2740m深度段为高孔高渗带,天然气沿此深度带优先充注.因此,这个带也是一个天然气高产带,在今后的勘探应给予高度重视.

鄂尔多斯盆地塔巴庙地区断层对上古生界天然气富集成藏的控制

为了确定断层对鄂尔多斯盆地塔巴庙地区上古生界天然气富集成藏的控制作用,利用2 000km2高精度三维地震资料,进行断层的精细解释及山西组、太原组煤系地层均方根振幅地震属性的提取,分析断层的分布、成因及形成期,研究断层与天然气高产层段和富集区的关系,建立塔巴庙气田天然气成藏模式。结果表明:上古生界存在北东向断裂系统,断层多为高角度的小断距断层,断距20～60m;这些断层主要是基底断裂在燕山运动中、晚期重新活动造成上覆沉积盖层撕裂形成的;断层形成期与烃源岩生排烃期良好匹配,断层沟通了石炭系太原组、二叠系山西组煤系烃源岩和二叠系下石盒子组盒2段、盒3段岩性圈闭,既促使下伏天然气向盒2段、盒3段垂向汇流运移,同时又为有机酸的运移溶蚀提供通道,有效改善了邻近低渗砂体储层的孔渗性能,从而控制了塔巴庙地区主力目的层盒2段、盒3段天然气运聚成藏及高产富集区带的分布;断裂和大面积相对高孔渗砂体的叠合区域是天然气的有利富集区。

鄂尔多斯盆地塔巴庙地区奥陶系古岩溶发育特征及储层意义

通过钻井岩心、铸体薄片观察及测井资料分析,塔巴庙地区有地表残积相、基岩溶蚀相、洞穴垮塌相、暗河充填相及基岩破裂相5种岩溶产物.据暗河充填相可将岩溶作用划分为两个旋回,据水动力特征将岩溶作用分为地表溶蚀带、垂直渗流带、水平径流带及深部溶蚀带4个岩溶带,并阐述其岩石学及测井响应特征.结合层序地层法、印模法及残厚法对研究区岩溶古地貌进行半定量恢复,划分出岩溶高地、岩溶斜坡和岩溶盆地3种2级单元及岩溶台地、孤峰、岩溶坡地、岩溶洼地、溶丘、落水洞和沟槽等7种3级地貌单元.勘探实践表明,岩溶斜坡及2级地貌单元间过渡带有利于储层发育,见气体显示,为有利勘探区.

鄂尔多斯塔巴庙地区上古气藏特征及成藏机理

根据塔巴庙地区上古生界砂体分布特征,区域性裂缝的纵向分布特征,烃源岩、储层、盖层组合特征,纵向上各层的地层压力分布、天然气成分特征等,对盒2～3段、山1～2段、太2段气藏特征及成藏机理进行了分析。认为在油气成藏中区域性裂缝起了关键的通道作用。下伏太原组、山西组烃源岩生成的天然气向上运移,造成了盒2～3段气藏的压力系数高和天然气轻烃(CH4)含量高的特征。在此基础上提出了天然气成藏概念模式。指出山1～2段、太2段气藏属于经过再次运移"破坏"后的"残余气藏",盒2～3段气藏属于裂缝形成后下伏天然气再次运移聚集形成的"次生气藏"。

鄂尔多斯北部塔巴庙地区奥陶系风化壳储渗体特征及分布

在古岩溶作用、同生成岩作用下,鄂尔多斯北部塔巴庙地区马五5以上地层发育为典型的古岩溶储层。储层岩石特征及电性、物性特征表明研究区为低孔、低渗致密风化壳储层。根据测井地质及储层地质特征将该区储层划分为孔隙型、溶蚀孔(洞)型、裂缝型及裂缝-(溶)孔隙型。其中以孔隙型储渗体为主,溶蚀孔(洞)型及裂缝-(溶)孔隙型储渗体次之,裂缝型少量。查明并论述了风化壳储渗体在岩溶地貌与岩溶剖面中的分布与规模。储渗体的特征和分布将为确定有利的勘探目标提供可靠的依据。

鄂尔多斯盆地塔巴庙地区奥陶系古岩溶研究

鄂尔多斯盆地是我国重要的油气勘探基地之一，该盆地中一系列奥陶系大气田的发现，进一步揭示了下古生界碳酸盐岩，尤其是以古岩溶地层为主的层位赋存有丰富的油气资源。从塔巴庙地区岩心和薄片资料出发，对奥陶系古岩溶的发育期次及垂向分带和岩溶地貌单元进行了划分。古岩溶在垂向上发育了三期岩溶，每期岩溶又划分为四个岩溶带；平面上划分出了六个岩溶高地、四个岩溶低地以及三个岩溶缓坡（斜坡）。结合物性和气井资料，认为垂向上各期垂直渗流岩溶带储集物性较好；平面上岩溶高地Ⅰ1～Ⅰ4是有利的储层发育区；靠近高地Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ4的岩溶缓坡及它们之间的区块也是值得重视的区域。

鄂尔多斯盆地北部塔巴庙地区上古生界低压力异常及其与产气性的关系

通过对鄂尔多斯盆地北部塔巴庙地区上古生界地层压力的分布规律、压力历史恢复厦其与产气性关系的详细分析，认为上古生界气藏现令属异常低压常压气藏，各气藏及同一气层的不同区域多为不同的压力系统，气藏横向连通范围有限，与阿尔伯达埃尔姆沃斯地区典型的的深盆气藏有较大的区别；上古生界烃源岩流体压力的演化历史恢复结果及平衡深度法计算证实上古生界泥岩在最大埋深时（早白垩世末）古压力系数达1．46～1．62；现令上古生界储层的异常低压是由历史中的古高压演化而成的，目前塔巴庙地区上古生界为一个高低压相间共存的复杂压力系统；区域压力封盖层——上石盒子组控制了上古生界天然气成藏，目前发现的天然气在纵向上集中分布于下石盒子组、山西组及太原组；上古生界气层压力与气层分布、无阻流量、物性、气藏流体特征有较密切的关系，相时高压力的盒3段、盒2段、太原组为较有利层段，92％的高产气井分布在压力系数大于0．95的区域内，地层压力较低的山1段产气性较差。研究资料显示盒3、2段有明显的富集成藏过程。盒3、2段为下生上储富集型气藏，太2段表现为自生自储近距离聚集型气藏。

塔巴庙地区太2段沉积微相与砂体展布研究

塔巴庙地区位于鄂尔多斯盆地北部伊陕斜坡带,太原组太2段为天然气的重要勘探层位。研究表明,太2段属海洋体系组障壁海岸沉积体系,主要沉积相为障壁砂坝相、潟湖相和潮坪相。在沉积微相研究的基础上,对太2段砂体进行了平面和纵向展布研究,结果表明砂体展布明显受控于沉积微相。障壁砂坝沉积规模大,在平面上和纵向上均较连续;潮坪砂坝沉积连续性差。通过等时对比,按沉积时间将太2段砂体分为两个砂层组并作出平面展布分析,障壁砂坝沉积具有较好的继承性,潮坪砂坝沉积无继承性。综合分析认为障壁砂坝是主要的产层。

塔巴庙地区上古生界低渗透储层构造裂缝及其分布定量预测

塔巴庙地区位于鄂尔多斯盆地北部伊陕斜坡构造带上,构造平缓,地层倾角仅1°左右,一般认为不具备裂缝发育条件。指出,由大量钻孔岩心观察、薄片分析、测井及试井等资料证实,研究区发育以垂直或高角度裂缝为主的区域性分布的构造裂缝系统,其次为与地层局部挠曲变形有关的低角度构造裂缝系统。根据裂缝几何学、运动学和动力学特征,以及区域裂缝系统的成因及其在天然气运移聚集中的作用,在实测古应力和岩石力学性质基础上,采用三维构造裂缝预测模拟技术,对研究区主要目的层盒2+3段裂缝发育程度和发育规律进行了合理预测评价。

鄂尔多斯盆地北部塔巴庙地区与地层挠曲变形有关的构造裂缝分布定量预测

塔巴庙地区位于鄂尔多斯盆地北部伊陕斜坡构造带上,构造平缓,一般认为不具备裂缝发育条件。然而大量岩心观察、薄片分析、物性测试、测井及试井资料证实,研究区上古生界发育区域性分布的构造裂缝系统和与地层局部挠曲变形有关的局部构造裂缝系统。本文重点介绍与低幅度地层挠曲变形有关的裂缝预测方法,以及主要勘探层裂缝发育部位、发育程度和裂缝系统产状等成果。研究表明,地层挠曲变形主要发生于燕山期构造运动,喜马拉雅期对地层有一定改造作用。构造裂缝对致密储层储集性能作用意义不大,但对储层渗透率的改善作用明显。

鄂尔多斯塔巴庙地区上古生界天然气成藏机理分析

以鄂尔多斯塔巴庙地区上古生界气藏的天然气组分特征、气藏产层现今压力特征和区域性裂缝特征研究为基础，对气藏的成藏过程进行了分析。据二次运移特征把成藏分为两个阶段：一是天然气首先主要富集于盒1段及其以下层段中，形成高温高压的太原组、山西组和盒1段等早期气藏；二是区域抬升剥蚀后，下伏天然气沿后期产生的大量高角度裂缝再运移进入浅部的盒2～3段中形成压力系数高和轻烃含量高的晚期气藏。具有物性封闭和超压封闭双重作用的上石盒子组泥质岩区域盖层和天然气运聚动平衡，使大量天然气得以保存至今。

鄂尔多斯盆地北部塔巴庙地区下古生界奥陶系天然气的气源追踪研究

鄂尔多斯盆地北部塔巴庙地区奥陶系天然气的赋存分布以风化壳最具工业价值 ,另一类尚待进一步勘探研究的天然气则分布于奥陶系内部或盐下。对这两种分布形式的天然气 ,在通过天然气组分、同位素以及相伴生的凝析油化学特征研究对比的基础上 ,与其可能来源的烃源岩层即上覆石炭系煤系烃源岩和奥陶系碳酸盐岩烃源岩的生源地化特征相对比 ,结果表明塔巴庙区块北部以鄂 5鄂 8井为代表的奥陶系风化壳工业性天然气具有双重母质的混合型天然气特征 ,即来源于上古生界煤成气和下古生界油型气 ;该区南部以伊 2 4井为代表风化壳非工业性天然气则来源于奥陶系典型腐泥型成因的有机质 ;对于奥陶系内部或盐下天然气显示而言 ,均属单一海相碳酸盐岩来源的油型天然气。因此 ,奥陶系风化壳相对发育与生烃气强度中心相叠合的区域是当前在勘探上古生界时兼顾下古生界天然气的最佳地区。

多井约束泥质含量反演在塔巴庙上古生界砂体预测中的应用

塔巴庙二叠系下石盒子组地层属河流相沉积体系,由于其特殊的沉积、成岩作用,砂岩以致密、超致密为主,砂、泥岩压实作用强烈,波阻抗差异小且非均质性强烈。利用传统的波阻抗反演方法不能有效地实现该区河道砂体的预测,在目前常用GR反演识别岩性方法的启发下,使用泥质含量反演来预测河道砂体,得到了较满意的效果。实践证明,利用泥质含量反演来预测河流相砂体的空间展布,是行之有效的。

鄂尔多斯盆地塔巴庙地区二叠系下石盒子组盒1段砂岩成岩相与储集性能关系

塔巴庙地区下石盒子组盒1段发育了辫状河道相沉积，砂体厚度10～60m，横向上连片，分布较稳定。勘探证实，盒1段砂岩非均质性较强、含气性呈局部分布、不连片，圈闭类型为岩性圈闭气藏。根据薄片、铸体薄片、X衍射、扫描电镜及压汞分析等资料对盒1段砂岩进行微观分析，了解其自生矿物类型、成岩作用及成岩序列、孔隙演化特征和孔隙发育的影响因素，进而分析胶结物组合类型及其对储集性能影响关系。认为以胶结物主要组合类型进行盒1段砂岩成岩相划分，结合录井油气显示、试气和测井等资料分析各成岩相储集性能、含气性和测井曲线上反映特征，找出有利的成岩相，以此在平面上预测盒1段砂岩天然气富集有利区，为勘探寻找天然气富集区提供依据。

成像测井技术在塔巴庙地区的应用

利用核磁共振和声电成像测井新技术结合常规测井资料,可得到地层岩石和流体的信息,对这些信息的综合分析,有助于对钻遇地层的特征和含油气性做出正确判断。在塔巴庙地区,针对目的层系致密砂岩和碳酸盐岩等复杂储层,应用核磁共振和成像技术结合常规资料,开展了气层识别、沉积相、地应力、裂缝识别分析等几方面的测井评价工作,应用成果表明测井解释精度和符合率得到提高,地质效果良好,已在整个探区推广应用。