鄂尔多斯盆地南部上古生界天然气勘探潜力.pdf

第 2 9 卷第 l 2 期 天然气工业 鄂尔 多斯盆地 南部上古生界 天然气勘探潜力 * 杨伟利 王 毅 孙 宜朴 王传 刚 冯朝荣 1 ． 中国石化石油勘探开发研究院 2 ． 邢台职业技术学院 杨伟利等． 鄂 尔多斯盆地南部上古生界天然气勘探潜力． 天然气工业， 2 0 0 9 ， 2 9 1 2 1 3 - 1 6 ． 摘 要 之前的勘探实践表明 ， 鄂 尔多斯盆地具有“ 南油北气” 的平 面分布特征 ， 北部 先后发 现 了多个 大 中型 气 田， 而南部针对天然气 的勘探却一直止步不前。为 此， 对 盆地南部 上古 生界天然 气勘探潜力进 行 了分析 。通 过 对南部烃源岩、 砂体展布特征、 储层特征 、 盖层等成藏条件进行分析 ， 并与盆地北部 的成藏条件进 行 了对 比， 认 为该 盆地南部亦具有 良好的烃源条件和盖层条件， 储层发育程 度则是 制约盆地 南部天 然气勘探 的最主要 因素； 南部 山 西组、 下石盒子组和上石盒子组基本发 育 3大三 角洲砂体 ， 彬 县 富县 三角 洲前缘砂 体延伸 远， 储层物 性条件 较 好， 与烃源岩相配合 ， 为天 然气在盆地 南部成藏提供 了有利条件 。盆地南部 多 口探 井测试见到工 业气流， 显示出鄂 尔 多斯盆地 南部 上古生界 良好 的天然气勘探 潜力。 关键词 鄂尔多斯 盆地 南 晚古生代 天 然气 勘探潜力 烃源岩 睹 层条件 盖层条件 DOI 1 0 ． 3 7 8 7 ／ i ． i s s n ． 1 0 0 0 0 9 7 6 ． 2 0 0 9 ． 1 2 ． 0 0 4 鄂 尔 多斯 盆 地 为 我 国第 二 大 盆 地 ， 是 一个 稳 定 沉 降 、 坳 陷 迁 移 、 扭 曲 明 显 的 多 旋 回叠 合 盆 地[ 1 。 在太古 代一早 元 古 代 结 晶基 底 之 上 ， 经 过 了早 古 生 代克拉通 陆表 海 、 晚古生 代克 拉通 陆 缘 海 、 中生 代 陆 内湖盆 和新生 代周缘 断 陷几 个 阶段 ， 是 油 、 气 、 煤 、 铀 同盆共存 的一 个 盆 地 _ 3 ] 。鄂 尔 多 斯 盆 地 古 生 界 天 然 气勘探 可 以追 溯 到 2 O世 纪 5 O年 代 ， “ 九 五 ” 以 来 ， 盆 地北部 北 纬 3 8 。 以北 上古 生 界 天然 气 勘 探 取 得 突破性进 展 ， 先 后 发 现 榆林 、 乌 审旗 、 苏 里 格 和 大 牛 地 等大 中型气 田， 探 明储量 和 产量 均 快 速增 加 ， 已成 为 我 国重要 的天然气 生产 基 地 。受古 构 造作 用 形 成 的大 型沉 积 中心 、 平 缓 的 西倾 单 斜 与 广覆 性 复 合 叠 置 的砂岩 是盆地 北部 上古 生 界天 然气 成 藏 的基 本 地 质条 件E 6 ] ， 同时 ， 鄂 尔 多 斯 盆 地 古 生 界 南 、 北 地 质 条 件存 在 一定差 异 ， 勘探 成果 、 勘 探程 度 相 距 甚 远 ， 以 至 于形成 了盆地 “ 南 油北气 、 上油 下气 ” 的认 识 。 第 三 次 全 国 资源 评 价 结果 表 明 ， 鄂 尔 多 斯 盆 地 南部 古 生界有 1 5 1 0 ” m。的天然 气 资 源 量 ] ， 勘 探 前景 巨 大 ， 但是 勘探程 度 低 。随着 近 年 富县 地 区 、 旬 邑地 区古 生界钻 井 、 试 气 ， 逐渐 认识 到鄂 尔 多斯 盆 地 南 部上 古 生 界 虽然 没 有 北 部 优 良的成 藏 条 件 ， 但 也 具有 不可 忽视 的勘探 潜力 。 1 成藏条件 1 ． 1 烃 源岩 条件 上 古生界 气源 岩包括 石 炭二 叠 系 暗 色泥 岩 和 煤 系 ] 。煤系烃 源 岩 在 盆 地 内分 布 广 泛 ， 盆 地 南 部 煤 层总厚 度 0 ～ 2 5 m 图 1 ， 主力 煤 层单 层 厚 5 ～ 1 0 m， 主要显 微 组 分 为 镜 质 组 ， 属 腐 殖 型 。 。太 原 组 为该 盆地 主要 含煤地 层 ， 海 陆 交互 相沉 积 ， 主要 由浅 海 相浅灰 色铝 土质 泥岩 和黑 色石 灰 岩 、 黑色 泥岩 、 泥 炭 沼泽相 煤 层 、 碳 质 泥 岩 以及 砂 岩 等 组 成 ， 含 4 ～5 层煤 ， 煤 岩有 机 碳 平 均 含量 6 3 ． 1 3 ， 氯 仿 沥青 “ A” 含 量为 0 ． 8 5 1 9 ， 总烃含 量 3 2 1 9 ． 6 3 mg ／ k g 。 山西 组 以陆相沉 积为 主 ， 由浅 灰 色石 英砂 岩 、 灰 黑 色 砂 质 泥 岩 、 砂 质 页 岩 、 铝 土 质 泥 岩 及 薄 煤 层 组 成 。煤层 主要 形 成 于 浅 水 三 角洲 沉 积 环 境 ， 煤 岩 有 机 碳 的 平均 含量 为 5 3 ． 4 8 9 6 ， 氯仿 沥 青 “ A” 含 量 为0 ． 6 4 6 9 ， 总烃含量 为 2 4 0 6 ． 6 mg ／ k g ， 生烃 能 力 较太原 组煤 层稍 差 。 泥 质 烃 源 岩位 于 石 炭 系 和二 叠 系 山西 组 ， 鄂 尔 多斯 盆地 南部 暗 色泥 岩 厚 超过 5 O m 图 1 ， 烃 源 岩 有 机碳含 量多介 于 2 ． 0 ～3 ． 0 之间 。 鄂 尔 多 斯 盆 地 上 古 生 界 烃 源 岩 生 烃 模 拟 计 * 本文受到国家重点基础研究发展计划 9 7 3 计划 项 目 编号 2 o 0 3 c B 2 1 4 6 o 8 、 中国石化科技研发项 目 编号 P 0 5 o 4 1 的资助 。 作者简介 杨伟利 ， 1 9 7 3 年生 ， 高级工程师 ， 博士 ； 主要 从事沉积学及 层序地层 学研究 工作 。地址 1 0 0 0 8 3 北 京市海淀 区 学院路 3 1 号 。电话 O L O 8 2 2 8 2 4 3 9 ， 1 3 4 6 6 5 1 3 2 7 7 。E ma i l y a n g wl p e p r i s ． c o rn 1 3 天然气工业 2 0 0 9 年 1 2 月 图 1 鄂 尔 多斯 盆 地 上 古 生 界烃 源 岩 厚 度 圈 算Ⅲ] ， 成熟烃 源 岩 R 。 1 ． 2 5 ， 达 到 生 烃 高 峰 面 积达 l 8 x 1 0 k m ， 在盆地内广泛分布。盆地南部煤 系气 源岩 的 生气 强 度 为 5 ～4 0 1 0 。m。 ／ k m 图 2 ， 其 中， 环 县一 庆 阳 黄龙一 线北 东方 向生气 强度 都超 过 2 O1 0 m。 ／ k in。 。 图 2古生界烃 源岩生气强度 图 据付金华 ， 2 0 0 1 年 1 ． 2 储层 条件 1 ． 2 ． 1 砂 体展布 特征 鄂尔多斯 盆地 晚古生代 经历 了由晚石 炭 世早 二 叠世早期 的溻湖 、 障壁 、 潮 坪和三 角洲 的陆表 海盆 地 到早二叠世 晚期开始 的河 流一三 角洲 发育 的内陆 湖泊 的演 变过程 ， 形成 了多类 、 良好 的储 集体 。主力 产气层位 于 二叠 系 下 石盒 子 组 、 山西 组 。上 古 生 界 气藏最有 利的储层 岩石类 型为石 英 砂岩 ， 孔 隙度 、 渗 透率最高。从岩相古地理特征来看 ， 鄂尔多斯盆地 南 部在 山西期 和石盒 子期与 盆地 北部 同样 地发 育 了 多个三角洲体系， 存在大量河道砂体， 砂体总厚度与 北部 地区一致 ， 亦不乏 与北部气 藏 相 同的砂 岩类 型 ， 如 富县 区块 全 部属 于 石英 砂岩 分 布 区 ， 而 麻 黄 山 区 块也有 部分 区域 属于石英 砂岩分 布区 。 鄂 尔多斯盆地 南部 山西组发 育 3支 三角 洲前缘 砂体 图 3 一 a ， 基本呈南北向， 由西向东依次为平凉 1 4 砂体、 彬县一富县砂体和澄城一韩城砂体。砂体延 伸 至 固原一 富县一韩 城 一 线 以北 ， 砂 体 厚度 一 般 为 1 0 ～ 3 0 m， 相 对较 薄 ， 其 中彬 县 一富 县 砂 体 相 对较 厚 ， 最厚达 6 0 1 T I ， 分布在其南缘地区。 鄂尔 多斯盆地 下石盒 子组 主要发 育三 角洲 平原 和三角洲 前缘 砂体 图 3 _ b ， 砂体 厚度 较大 ， 在 3 0 ～ 1 0 0 1 T I 之 间 ， 北 部砂 体分 布范 围大 ， 从 北部 剥蚀 区一 直 延伸到 盆地 中南部 的环 县 延 安 一线 。南 部 相对 局 限 ， 经 渭 北 隆起 到 达 固 原一庆 阳～ 富县 一 线 。南 部砂体 在东 西上连成一 片 ， 总体来 看亦 具 3个物 源 ， 由西 向 东 依 次 为 平 凉 砂 体 、 彬 县一 富 县 砂 体 和 澄 城一 韩城砂体 。砂 体 南北 延 伸 距 离 较小 ， 砂体 厚 度 为 4 O ～8 0 m。 b 卜 石龠 了纲 图 3鄂尔多斯盆地南部砂体等厚图 1 ． 2 ． 2 储层 特征 上 古 生界 二 叠 系 山西组 、 下 石盒 子 组 天然气 碎 屑岩储集层基本上是一套低孔 、 低渗致密型砂岩 ， 仅 在局 部地 区有 高渗砂 岩分布 。 据大 量样 品统计 ， 孔 隙 度 、 渗透 率 变 化较 大 孔 隙度为 0 ． 8 ～ 2 0 ． 2 ， 其 中孔 隙度 为 4 ～ 8 的 样 品 占 4 9 ． 2 ， 孔 隙 度 为 8 ～ 1 2 的 样 品 占 2 1 ． 8 ， 大于 1 2 的样 品 占 4 ． 8 ； 渗透 率 为 0 ． 0 1 ～ 2 7 5 5 1 0 m ， 其 中渗透率为 0 ． 1 ～0 ． 4 1 0 m 的样 品 占 4 0 ． 5 ， O ． 4 ～2 1 0 m 的 第 2 9 卷第 1 2 期 天然气工业 样 品 占2 0 ． 9 ， 渗 透 率 大 于 2 l O b t m。的 样 品 仅 占 6 ． 9 图 4 。 5 0 4 0 3 0 倚 2 O l O 0 5 O 一 4 0 3 0 羹2 0 1 0 0 2 4 2 _ |1． ． _． 2 4～8 8～ l 2 孔隙度 ％ 2 0 渗透丰 1 0 g m 图 4孔 隙 度 、 渗 透 率 分布 频 率 直 方 图 1 ． 3盖 层条 件 鄂尔 多斯 盆地 的盖层分 区域性盖层 和局 部盖层 。 上石 盒 子组 和 石千峰 组 是一 套横 向稳 定 以湖 相 为主 的砂 泥岩 沉积 ， 其 中 ， 上石 盒子 组泥 岩厚度 为 7 0 ～ 1 1 0 m， 石 千 峰组 泥 岩 厚 度 介 于 1 4 1 ～ 2 0 5 m。两 套 地层 的泥岩 分布 广泛 ， 横 向连续 ， 可连续 追踪 2 O ～ 3 0 k m。泥 岩 厚度 占地 层 厚 度 的 8 O 以上 ， 其 气 体 绝对 渗 透 率 为 0 ． 7 ～0 ． 8 1 0 b t m。 ， 饱 含 空 气 条 件 下 的突破压 力为 1 ． 5 ～2 ． 0 MP a ， 成 为 整个 古生 界 含 气系统 的区域封 盖层 。此 套盖 层具 有 自西 向东 厚 度增 大 ， 区域封 盖 能力增 强 的特点 ， 同时 该组 泥岩 普 遍 存 在 过剩 压力 5 ． 2 ～7 ． 1 MP a ， 过 剩 压 力与 物 性 差相 匹配， 使其具有双重封闭能力， 有着更强的封盖 效果 。 局部 盖层 主要 为 山西组 和下 石盒 子 组滨 浅 湖相 泥 岩 ， 一 般厚 度介 于 3 O ～5 0 m， 横 向连续 性 较差 ， 多 相变 为三 角洲前 缘分 流河 道砂体 。 2 盆地南 、 北部天然气成藏条件对 比 鄂尔多 斯盆 地上 古 生界 天然 气 勘探 成果 主 要分 布在北部地 区 ， 而南部 地 区勘探 突破 较少 。造成 这种 现象 的客观 原 因主 要 在 于 砂体 主要 来 源 于北 部 地 区 、 南部砂体 发 育程 度 较差 ； 南 部地 区多 为黄 土塬 覆 盖区 ， 地震 品质差 、 砂体 预测难 度大 ， 对 储层 的认识 程 度 低 ； 钻井少 、 勘探程 度低 、 对南部 地 区气藏 的认 识程 度低 。盆地南 部地 区作 为上 古 生界 重要 的天 然气 勘 探 领域 ， 与北部相 比 ， 天然 气成藏条件如何 呢 2 ． 1 具备 与北部 同样 优越 的烃源 条件 上 古生 界 ， 在 盆地 中部地 区存 在 着并 列 的东 、 西 两 个 生气 中心 ， 南 部 和 北部 均是 天 然气 运 移 的有 利 方 向 ； 下 古生 界平 凉组也 为一 套烃源 岩[ 】 ， 南 部地 区 正 处在 下古 生界天 然气 向西 、 向北运 移 的方 向上 ， 具 备 “ 近水 楼 台先 得 月 ” 的优 势 。 因此 ， 对 盆 地 南部 上 古 生界 而言 ， 既有上 古生 界 的气 源 ， 又 存 在下 古 生界 气 源 ， 双 重气 源 为南 部 地 区天 然 气 成藏 提 供 了 可靠 的物质保 证 。 2 ． 2 具 备与北 部 同样优越 的储 集条 件 经过对盆地南 部上古 生界砂 体展 布 的重 新认识 ， 认为盆地 南部 与北 部 相 比具 有 相 近 的储集 条 件 。厚 度上 ， 鄂尔 多斯 盆 地南 部 山西组 、 石 盒子 组 与北 部气 田山西组 、 石 盒子组储 层厚 度大致 相 当 ； 孔隙度 上 表 1 ， 鄂 尔多 斯 盆地北 部气 田的孔 隙度普 遍小 于 1 0 ， 表 1 鄂 尔 多斯 盆 地 南 、 北 部 上 古 生 界 储 层 物 性 对 比 表 l 5 天然气工业 2 0 0 9 年 1 2 月 而南部富县地区山西组 、 石盒子组储层的孔隙度相 比略高， 一般大于或等于 1 0 ； 渗透率上 ， 北部气 田 的渗透率 变化 比较 大 ， 低 的可 以到 0 ． 2 9 1 0 m ， 高的可 以超 过 1 0 1 0 m。 ， 南部 地 区渗 透率更 低 ， 盒 8段钻遇 最高只有 1 。 5 2 1 0 m 。这 种低渗 透 率 可 能是 在宽 缓 的构 造背 景 下 ， 天然 气 成藏 之 后再 次成 岩形成 的n ， 经工艺 改造可 以改善其储 集条件 。 2 ． 3具备与 北部 同样 优越的成 藏组合 条件 上古生界 总体为一套 自生 自储 自盖组 合 。上石 盒子 组泥岩 和石 千峰组 泥岩是 整个 古生 界含 气 系统 的大 型 区域 封 盖层 ， 下 石盒 子 组和 山 西组 水下 分 流 河 道及 滩坝 类 砂体 为储 集 层 ； 本溪 组 溻 湖相 暗 色 泥 岩、 太原组和山西组碳 质泥岩、 灰黑色泥岩、 煤层为 烃源岩 。 区域和局部盖层使盆地北部地区存在多套含气 组 合 ， 包括 太原组一 山 2段 、 山 1 段盒 8段 和石 干 峰组成藏组 合『 1 。南部 地 区上古 生界 同样发育 3套 成藏组合， 即太原组～山 2段含气组合、 山 1段一下 石 盒子组含气 组合 、 上 石盒子 石千峰组 含气组合 。 3 成藏潜力 鄂尔 多斯盆地 南部上 古生 界成 藏条 件综 合分 析 与对 比后 认 为 ， 鄂 尔 多斯 盆 地南 部 与北 部具 有 同样 的生、 储、 盖条件及其含气组合， 而成藏最主要的储 层 条件 在盆 地 南部 也 具有 较 为广 泛 的分 布 ， 近 年 的 钻井 及分析测试 资料也 证实 了盆地 南部 具 有 良好 的 储层物性 条件 ， 完 井测试 也显示 了 良好 的试 气结 果 。 鄂尔 多斯 盆地南 部上古生 界在 自身 生储 盖组 合 的 同 时 ， 可能 还有下古 生界平 凉组 烃源 岩 的注入 。因此 ， 鄂尔多斯盆 地南部上 古生界 也具 有较 大 的天 然气 勘 探 潜力 。 与天然气富集E J ] ． 石 油地质 ， 2 0 0 6 1 1 7 2 4 ． E 2 3姚泾利 ， 赵永刚 ， 雷卞军 ， 等． 鄂尔多斯盆地西部马家沟期 层序岩相 古地 理E J 3 ． 西南 石油 大学 学报 ， 2 0 0 8 ， 3 0 1 33 3 7． E 3 3魏永佩 ， 王毅． 鄂尔多斯盆地多种能源矿产富集规律的 比 较E J ] ． 石油与天然气地质 ， 2 0 0 4 ， 2 5 4 3 8 5 3 9 2 ． E 4 3曹忠辉． 鄂 尔多 斯盆 地 大牛 地 复式 气 田基本 地 质特 征 E J ] ． 西南石 油学 院学报 ， 2 0 0 5 ， 2 7 2 1 7 2 1 ． E 5 3董兆雄 ， 赵敬松 ， 方少仙 ， 等． 鄂尔多斯盆地南部奥陶纪 末 端变陡缓 坡沉 积模 式[ J ] ． 西南 石油 学院学 报 ， 2 0 0 2 ， 2 4 1 50 5 2． E 6 ]尤欢增 ， 李良． 鄂北上古生界天然气成藏地质特征E J ] ． 天 然 气 工业 ， 2 0 0 1 ， 2 1 增 刊 1 4 - 1 7 ． E 7 ]陈孟晋 ， 汪泽成 ， 郭彦如． 鄂尔多斯盆地南 部晚古生代沉 积特征与天然气勘探潜力E J ] ． 石油勘探与开发 ， 2 0 0 6 ， 3 3 1 1 - 5． E 8 3李凌 ， 王兴志 ， 方少仙 ， 等． 鄂尔多斯东部上古 生界储层特 征及控制因素E J ] ． 西南石油学 院学报 ， 2 0 0 2 ， 2 4 6 4 - 6 ． E 9 ]黄第藩， 熊传武， 杨俊杰， 等． 鄂尔多斯盆地 中部气 田气源 判识和天然气成因类型E J ] ． 天然气工业 ， 1 9 9 6 ， 1 6 6 1 6 ． [ 1 o l夏新宇 ， 赵林 ， 戴金星． 长庆气 田奥陶系风化壳气藏中油 型气成分的来源E J ] ． 石油勘探 与开发 ， 1 9 9 9 ， 2 6 4 2 2 25 ． [ 1 1 ]付金华． 鄂尔多斯盆地 上古生界天然气成藏条件及 富集 规律E D J ． 西安 西北大学博士学位论文 ， 2 0 0 1 ． E 1 2 3王传刚， 许 化政 ， 王毅 ， 等． 海相烃 源岩的形成环 境与岩 性特征一一 以鄂尔多斯盆 地为例 [ M] ／ ／ 第 二届 中国石油 地质年会 论 文 集． 北 京 石 油 工业 出版 社 ， 2 0 0 6 2 0 6 2l 6 ． E 1 3 ]张刘平 ， 罗晓容 ， 马新华 ， 等． 深盆气一 成岩 圈闭 以鄂 尔 多斯盆地榆 林 气 田为 例 [ J ] ． 科 学 通 报， 2 0 0 7 ， 5 2 6 6 79 6 87 ． E 1 4 J李剑， 罗霞 ， 单秀琴 ， 等． 鄂尔 多斯 盆地上古生界 天然气 成藏特征E J ] ． 石油勘探与开发 ， 2 0 0 5 ， 3 2 4 5 4 5 9 ． 参 考 文 献 修改 回稿 日期 2 0 0 9 l O 一 2 o 编辑 罗冬梅 E ] 3杨华 ， 席胜利 ， 魏新善 ， 等． 鄂尔多斯多旋 回叠合盆地演化 - 1 6 标准分享网 w w w 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