鄂尔多斯盆地天然气地质特征
鄂尔多斯盆地天然气地质特征
主讲:马振芳
长庆油田分公司勘探部
一、盆地勘探概况
(一) 盆地概况:是中国第二大沉积盆地,盆地范围北起阴山,南抵秦岭,西至六盘山,
东达吕梁山。盆地面积37万km 2,本部面积25万km 2。行政区划分:内蒙15万km 2,陕西11万km 。地形地貌:北部为沙漠、草原及丘陵区,地势相对平坦,平均海拔1200-1350m ;南部为黄土塬。
(二) 地质概况
1. 盆地演化:是典型的克拉通盆地,基底为太古界及下元古界变质岩系。盆地演化经
历了五个阶段,天然气主要在晚古生代,石油主要在中生代。
2. 构造单元划分:主要依据白垩系划分六个二级构造单元。主要特征为南油北气。
a. 伊盟隆起:主要发育构造油气藏。
b. 天环坳陷:主要发育构造、地层油气藏。
c. 伊陕斜坡:主要发育古地貌油气藏和岩性油气藏。
d. 渭北隆起:主要发育构造油气藏。
e. 晋西挠褶带:发育构造油气藏。
f. 西缘掩冲带:发育构造油气藏。
3. 地层:除缺失上奥陶系(O )、志留系(S )、泥盆系(D )外,其余地层均发育存在。
沉积岩厚度平均约6000m ,纵向上具有“上油下气”的特征,即中生界产油,古生
界产气,天然气主要分布在山西组、太原组和马家沟组。部分地区本溪组也有。
4. 含气层系:主要有两套层系十八个地层组。
下古生界:以奥陶系(O)马家沟组顶部马五1~马五4白云岩气田为主。
上古生界:以二叠系(P )、石炭系(C)砂岩气田为主。二叠系又以石盒子组盒8底
部砂岩、山西组山2、太原组太1砂岩为主要产气层;石炭系以本溪组底部砂岩为
主要产气层。
(三)勘探历史阶段:1907年第一口油井到现在近百年历史。分六个阶段:
1.1907年~1949年:延1井发现油苗经历了清末官办期(1907年~1911年)和中美合
办期(1911年~1919年)。
2.1949年~1969年:构造指导期,发现断层。
3.1970年~1979年:长庆油田会战阶段,第一个储量增长阶段。
4.1980年~1989年:调整稳定阶段,在三角洲理论指导下找油,为第二个储量增长高
峰期。
5.1989年~1999年:油气并举,协调发展阶段。
6.1999年~现在:油气快速发展阶段。
二、天然气勘探成果:发现古生界靖边气田、榆林气田、苏里格气田、乌审旗气田、子洲气田、胜利井气田等8个气田1.4万亿m 3,其中下古生界0.43万亿m 3,上古生界1.00万亿m 3。可采储量0.913538万亿m 3。
1. 靖边气田:构造位置为伊陕斜坡中部,地理位置为靖边、横山、安塞。发现井为陕
参1井,也是长庆天然气的发现井,为岩溶古地貌气藏。探明储量4699.96×108m 3,2
控制储量1046.66×10m ,预测储量1588.03×10m ,三级储量7334.65×10m 。
2. 苏里格、乌审旗气田:构造位置为伊陕斜坡中西部,地理位置为乌托克旗、乌审旗。发现井为桃5井、苏6井,主要为盒8、山1岩性气藏。探明储量5916.66×108m 3,
838383控制储量1698.84×10m ,预测储量2548.20×10m ,三级储量10163.50×10m 。
3. 榆林、子洲气田:构造位置为伊陕斜坡东部,地理位置为榆林、子洲、米脂。发现井陕141井,主要为山2砂岩岩性圈闭气藏。探明储量2730.08×108m 3,控制储量381.44×108m 3,预测储量388.77×108m 3,三级储量3500.29×108m 3。
三、天然气成藏地质特征:
1. 下古生界成藏地质特征:下古生界为陆表海碳酸盐岩台地,主要沉积物为碳酸盐岩、
泥页岩、风化壳岩溶孔洞发育。马二、马四、马六段以灰岩为主,正常海相沉积;马一、马三、马五段以白云岩为主,蒸发相沉积。其中马一、马二、马三段在盆地许多地区没有沉积,马四段以后大范围沉积。主要气层分布在马五段顶部。由于测井解决不了低渗透问题,只能依靠钻井取心,因此现场钻井取心主要卡取马五1~马五2气层段。(注意现场见显示取心时,显示不能超过2m ,一般气测显示峰值/基值在8~10倍,钻时在10min 以内或见明显气测异常即可取心)。
1.1. 马五段又细分为十个亚段:
1)马五1:灰岩、凝灰岩。马五1又分为四层:马五1~马五1。
a. 马五11:3-9m 。第一个尖前。
b. 马五12:5-8m ,两层白云岩夹一层泥质夹层。
c. 马五1:3-5m ,灰褐色、浅灰色纯细晶云岩,整个盆地稳定。溶蚀孔洞储层(马
五11~马五13)。
d. 马五1:底部为深灰色灰岩、凝灰岩,最厚也就70-80m ,深灰色、像页岩样、片
状是马五14底部。马五14中间有2-5m 厚的白云岩,晶间孔储层。其凝灰岩的特
征是:高声波低电阻,高伽马低Pe-Pb 。两个双尖。
2)马五2:分为两个小层。
a. 马五21:顶部2-3m 白云岩,底部2-3m 泥质白云岩。下来一凹一尖底。
b. 马五22:褐色纯白云岩,岩屑呈陀螺状,有石膏假晶。为晶间孔储层。凹结束。
3)马五3:依据岩石成分、结构分三个小层,一般12-25m ,马五32有白云岩。整
个马五3由上到下:颜色逐渐变深,泥质含量逐渐增加,角砾(为泥质)结构逐渐发育,曲线伽马锯齿状高值,电阻不明显,声波高值。
4) 马五4:分三个小层,厚20-30m ,纯白云岩夹泥质白云岩。底部为一层灰绿色凝
灰岩,层理不发育,厚1-3m ,高伽马高声波,低电阻低Pb-Pe 。
5)马五5:纯灰岩,平均厚度25m ,一般21-28m 。部分地区白云化,曲线声波、
伽马低平段,值变化小,高电阻高密度,Pe 值>4,R >1000Ω·m。分两个小层,4314838383马551:3m 左右灰岩,马552:20m 左右灰岩夹一层泥岩。灰岩块状致密。
6)马五6:海退期,白云岩夹石膏,局部夹盐岩,以蒸发环境为主。北部发现了工
业气流
马五7:灰岩为主,一般20-40m ,夹薄层白云岩。
马五8:海退期,白云岩夹石膏,局部夹盐岩,以蒸发环境为主。
马五9:灰岩为主,一般20-40m ,夹薄层白云岩。
马五10:海退期,白云岩夹石膏,局部夹盐岩,以蒸发环境为主。
1.2. 下古生界烃源岩条件:马五段沉积时,发育蒸发潮坪和膏盐湖沉积,西部仍为台
地边缘和斜坡沉积,有利相带主要为中东部含膏云坪。
1)烃源岩条件:奥陶系下统(O 1)泥质碳酸盐厚度100~300m,有机碳0.2%~0.4%,
平均R 0>2%,具有一定生烃能力。在盆地西南及中部生烃强度大于8×10m /km。
2)储层特征:①准同生白云岩溶孔型储层,孔隙类型以膏盐矿物溶孔为主,孔隙度
5%~10%,渗透率(0.2~2)×10-3μm2。②成岩白云岩晶间孔型储层(马五4),
-32孔隙类型为晶间孔、溶孔,孔隙度4%~9%,渗透率(0.3~5)×10μm。③裂缝。
3)盖层特征:石炭系~二叠系泥质岩类封盖性能好。
4)气藏类型:主要为地层—岩性复合圈闭。盆地中东部地区以地层—岩性(古地貌)
为主的圈闭;盆地西部以构造及地层气藏为主。
2. 上古生界天然气成藏地质特征:上古生界包含石炭系和二叠系,为海陆过渡相—河
流三角洲相。其地层自上而下分为:
石千峰组P 3q :千1、千2棕红色泥岩,含钙质结核,与上覆刘家沟组肉红色块状砂
岩明显区分;千4、千5以浅灰色、灰白色砂岩为主,很脏,长石含量高,达20%,石英<60%。
石盒子组P 2h :紫、紫灰、紫红、棕红色。盒1为硅质层;盒5为桃花泥岩层;盒8
被称为骆驼脖子砂岩,浅灰—灰白色,长石含量递减,石英含量递增。
山西组P 1s :泥岩变成深灰、灰黑色,砂岩为浅灰色、灰白色。山1砂岩白云母含量
高,岩屑含量高;山2以灰白、浅灰色粗粒砂岩为主,煤层发育,一般1-3个煤层,煤层单层厚约1m 。
太原组P 1t :顶部有一套灰岩(有时先是泥岩再是灰岩),灰岩泥质含量5%~10%,
具动物化石;砂岩为灰白或浅灰色,如为深灰色则物性差。煤层具臭味。
本溪组C 2b :顶部有一套煤层,俗称9号煤层,3-9m ,少数达10m ,具臭味。砂岩
为石英砂岩,分布范围有一定局限性,厚度变化大;底部是褐铁矿层或铁铝岩层(铝土矿层),是奥陶系顶部风化的产物。
1)烃源岩条件:本区上古生界烃源岩包括煤、暗色泥岩、碳酸盐岩三类,其中煤和
暗色泥岩有机质含量高,分布范围广,是主要的烃源岩类型。特点一是广覆式生烃,盆地总面积25×104km 2,烃源岩面积就有23×104km 2,且盆地在23×104km 2见到气层或含气显示。特点二是近距离运移。西缘和北缘甲烷含量小于90%,占气井的72%;东部甲烷含量在90%~95%,见凝析油的井占到35%;南部甲烷含量大于90%,为干气。
2)沉积特征:鄂尔多斯盆地经历了石炭纪本溪—太原浅海陆棚与近海沼泽交替的海
陆过渡环境。进入山西期,盆地由北向南发育冲积平原—三角洲平原—三角洲前缘—滨浅湖沉积,西南缘和东南缘发育三角洲平原和三角洲前缘沉积。下石盒子沉积期北部古陆进一步抬升,物源充足,形成米脂、靖边、苏里格和石嘴山四个大型河流。三角洲沉积体系南部发育平凉和韩城两个三角洲。
3)砂体展布:盆地上古生界继承性发育六大河流—三角洲沉积体系,是有利储集砂
体的分布区。较典型的有山1、山2和盒8。本溪组和山23段以石英砂岩为主;太原组、山22段、山21段及山1以岩屑石英砂岩和岩屑砂岩为主。盒8段~盒5段以岩屑石英砂岩和岩屑砂岩为主;上石盒子组~石千峰组,长石含量明显增高,发育有长石砂岩、岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩。从岩屑成分结构看,从本溪组—石千峰组物源没有太大变化,上石盒子—石千峰组的高变质岩屑含量略有增加的趋势。
压裂对纯石英砂岩影响较小,对岩屑砂岩的损害较大。
4)储层特征:次生孔隙是主要孔隙类型,火山碎屑物的溶蚀是次生孔隙形成的重要
因素。溶孔成因与同沉积期火山作用提供的易溶组构有关。粒间孔22.8%,次生溶蚀孔51.1%,晶间孔25%,微裂缝1%。
本溪组:
岩性:粗粒石英砂岩为主,局部为岩屑石英砂岩。 832
填隙物:以高岭石为主,硅质胶结。
孔隙类型:以粒间孔、高岭石晶间孔为主,见少量颗粒溶孔。
太原组:
岩性:粗粒、中粗粒岩屑砂岩为主,局部为岩屑石英砂岩。
填隙物:以伊利石为主,硅质胶结。
孔隙类型:以颗粒溶孔及杂基微孔为主,见少量粒间孔。
山2段:
岩性:粗粒石英砂岩为主,次为岩屑—石英砂岩。
填隙物:以伊利石、高岭石为主,硅质胶结。
孔隙类型:以颗粒溶孔、粒间孔为主,见少量高岭石晶间孔。
榆林地区山2储层以高石英含量砂岩为特征,是含气有利地区。石英含量越高,储层物性越好。孔隙类型以粒间孔、晶间孔为主,孔隙度6%~10%,渗透率(0.5~10)×10-3μm2。 山1段:
岩性:中粗粒岩屑砂岩为主,少见石英砂岩。
填隙物:以伊利石为主,次为高岭石,局部见较高的钙质胶结。
孔隙类型:
石盒子组:
岩性:粗粒岩屑砂岩、岩屑石英砂岩为主,岩屑长石砂岩次之。
填隙物:高岭石、伊利石为主,粘土及硅质胶结。
孔隙类型:以颗粒溶孔及粘土杂基微孔为主,含少量残余粒间孔。
盒8段砂体厚20-35m ,最大48m, 一般由4-8个砂层组成,单层最厚达12-15m ,砂体具有北厚南薄、层数北多南少的分布特征。
苏里格气田盒8段储层为石英砂岩,孔隙类型为粒间孔、次生溶蚀孔为主,孔隙度8%~12%,渗透率(0.5~10)×10-3μm2。
石千峰组:
岩性:粗粒岩屑长石砂岩、长石砂岩为主,部分长石岩屑砂岩。
填隙物:伊利石为主,粘土胶结,相对较疏松。
孔隙类型:粒间孔为主,少量颗粒溶孔及填隙物溶孔。
3 本溪组、山2、石盒子、石千峰组孔隙类型以粒间孔和溶孔为主,其余层段以次生孔
隙为主。在溶蚀孔隙类型分布中,岩屑溶孔在各个层段都有发育,所不同的是从盒6开始发育有一定数量的长石溶孔。
3. 气藏特征:除山23气藏规模较大外,其余层系都为规模较小的岩性气藏;山2、盒8及太原组砂体钻遇机率较高,获工业气流相对高,是东部地区天然气勘探的主要目的层段。
4. 气层纵向展布特征:盆地东部上古生界含气显示普遍,气测异常活跃,气层纵向上分布跨度大。气层、含气层呈串珠状分布。
5. 气层平面展布特征:一般沿主砂体展布,但受砂体成因、储层物性等因素控制,平面上变化大。千5气层分布有一定局限,属次生气藏,气源为山西煤成气。
6. 圈闭类型:发育大面积砂岩岩性圈闭。 7. 气藏类型:盆地西缘以构造气藏为主;中部以大型岩性气藏为主。
四、沉积相
沉积相是沉积环境及在该环境下形成的沉积岩(物)特征的综合。
沉积体系:是指受同一物源和同一水动力系统控制的,成因上有内在联系的,空间上有规律的组合。
沃尔索相律:只有在横向上成因详尽且紧密相邻而发育的相,才能在垂向上依次叠覆出现而没有间断。
早古生代早期(∈—O1)陆外为坪,坪外有滩,滩外为海,海外有槽。
早奥陶世马家沟期,先后经历了三次海进和三次海退,海进和海退规模一次比一次大。三次大起大落构成了鄂尔多斯盆地完整的旋回。
东部马一期沉积厚度一般为20—50m 。马二期在马一期的基础上范围进一步扩大,主要为深灰色粉晶白云岩、泥质白云岩和含云石灰岩等。马三期出现振荡性海退,主要为膏盐沉积,岩性有盐岩等。马四期开始海侵。马五期又发生海退。马六期又进一步发生海侵。