了得網工業技術_鄂爾多斯盆地東南部上古生界沉積儲層與天然氣富集規律

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內容簡介

《鄂爾多斯盆地東南部上古生界沉積儲層與天然氣富集規律》以儲層沉積學、石油地質學、測井地質學、層序地層學等油氣地質理論為指導，針對鄂爾多斯盆地“南油北氣”分布格局的傳統認識，綜合運用露頭、測井、岩心及大量分析化驗等資料，對盆地東南部上古生界主力產層的沉積 - 儲層 - 成藏進行了全面繫統介紹，闡明了海陸變遷背景下層序格架內多物源供給儲集砂體的宏觀展布規律與微觀儲集特征，理清了控制儲層成岩與孔隙演化的主控因素，明晰了上古生界天然氣的成藏特征與富集規律。明確提出“盆地東南部發育的海陸交互相障壁砂壩與三角洲前緣低位前積楔為有利儲集相帶，頻繁水進水退是形成優質儲層主因”的新觀點；證實天然氣富集是構造-沉積-成岩多因素耦合作用的結果，創新性地建立了“成熟烴源灶遷移”的成藏模式；有力地指導了盆地東南部上古生界天然氣勘探實踐，在傳統認識的“貧氣區”發現了延安大氣田，實現了天然氣地質理論認識的重大突破。研究成果與認識對鄂爾多斯盆地及其他類似氣藏的勘探與研究有著重要的指導意義。

作者簡介

目錄
前言
**章鄂爾多斯盆地東南部上古生界基本地質特征 1
**節區域大地構造演化與盆地 1
第二節地層劃分由來與分布 5
第三節盆地天然氣勘探開發歷程 13
第二章層序地層格架的建立 17
**節層序地層學由來及其基本原理概況 17
第二節盆地東南部石炭繫—二疊繫層序界面特征及其識別標志 26
第三節含氣層段層序劃分方案 35
第四節層序地層格架及其展布特征 37
第五節三級層序的砂體展布特征 49
第六節層序充填模式 55
第三章物源體繫分析 57
**節物源體繫分析方法概述 57
第二節地質背景分析 59
第三節岩礦組分及其分布 63
第四節地球化學指標及其特征 71
第五節物源分布與演化 77
第四章的沉積體繫展布與演化 80
**節沉積體繫概念與研究方法 80
第二節沉積相標志 82
第三節沉積體繫劃分 96
第四節三級層序沉積體繫展布特征 101
第五節沉積演化模式 105
第五章儲層特征與成岩演化 109
**節儲層岩石學特征 109
第二節儲層微觀特征和物性特征 112
第三節成岩作用及其演化序列 125
第四節儲層質量控制因素分析 138
第六章儲層四性關繫與非均質特征 142
**節儲層“四性”關繫與氣層識別 142
第二節儲層非均質性 160
第七章生儲蓋組合及其綜合定量評價 165
**節生儲蓋組合特征 165
第二節儲層定量評價與預測 169
第三節蓋層特征與評價 184
第八章天然氣成藏特征與富集規律 209
**節氣藏特征 209
第二節烴源岩類型、分布及生烴潛力 216
第三節天然氣運聚特征與動力 220
第四節成藏期次與成藏模式 224
第五節天然氣富集規律 231
參考文獻 241

前言

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**章鄂爾多斯盆地東南部上古生界基本地質特征
鄂爾多斯盆地是我國四種能源合聚的特大型沉積盆地之一，擁有豐富的石油、天然氣、煤炭及鈾礦資源，其油氣總資源量僅次於渤海灣與松遼盆地，天然氣資源量可達15.16×1012m3（國土資源部油氣資源戰略研究中心，2010），是我國重要的能源基地。鄂爾多斯盆地關於油氣的記載，可追前。西漢末年，史書記載就有“高奴出脂水”之說；東漢班固《漢書？地理志》：“高奴有洧水可燃”。1907年在延長縣我國**口石油發現井的上三疊統延長組油層中獲得原油0.2~1.25t/d。新中國成立之後，鄂爾多斯盆地大範圍石油勘探開始於1954年，同時燃料工業部石油管理總局成立陝北地質大隊進入盆地。1985年對盆地上古生界開展普查勘探，當年於鄂托克前旗大廟鄉白土井鑽探的合參井在石盒子組底部獲天然氣流2.01×104m3/d；1986年石油部於天池構造天1井獲天然氣產量13.6×104m3/d，實現下古生界首次重大突破，自此正式拉開了鄂爾多斯盆地古生界油氣勘探的序幕。
“八五”、“九五”期間加大天然氣勘探技術攻關，於1996年在榆林的陝141井獲高產氣流，產天然氣76×104m3/d。隨後中國石油天然氣集團公司（以下簡稱中石油）和中國石油化工集團公司（以下簡稱中石化）分別陸續在盆地北部上古生界發現了榆林、蘇裡格、烏審旗、大牛地等多個探明儲量超1000×108m3的大型氣田，截至2012年，僅蘇裡格氣田探明、基本探明天然氣儲量就達到2.85×1012m3（楊華等，2012），盆地北部（北緯38度以北）成為國內天然氣儲量及產量增長的重點區域。截至20世紀末，與北部相比，盆地南部勘探對像不明，勘探程度低，地質結構認識不清，相應地質理論和勘探開發技術缺乏，天然氣勘探進展緩慢，因而形成了“南油北氣”的固有認識，嚴重制約了該區天然氣勘探開發進程（楊偉利等，2009）。自“十一五”以來，延長石油集團總結前人認識，強化地質研究，轉變勘探觀念，在明確基本地質結構認識的基礎上，大膽探索並實施鑽探，於該區上古生界多個層段取得重大突破，表明鄂爾多斯盆地東南部上古生界具有廣闊的天然氣勘探前景（王香增，2014；周進松等，2014）。
**節區域大地構造演化與盆地
華北地臺繫指陰山以南、秦嶺—大別山以北、郯廬斷裂以西、呂梁山以東的廣大地區（徐輝，1987）。鄂爾多斯盆地屬於華北地臺的西部，西鄰阿拉善地塊，北起陰山、大青山，南抵秦嶺，西至賀蘭山、六盤山，東達呂梁山、太行山，橫跨山西、陝西、甘肅、寧夏和內蒙古等省（自治區），位於北緯34°00′～41°20′、東經105°30′～110°30′，總面積約37×104km2。除周邊河套盆地、六盤山盆地、渭河盆地、銀川盆地等外圍盆地外，盆地面積25×104km2，是我國第二大沉積盆地。盆地具有地域面積大、資源分布廣、能源種類齊全、儲量規模大等特點（楊華等，2012），而鄂爾多斯盆地東南部正是此盆地的陝西省區域。
一、區域地質背景
（一）區域大地構造特征
鄂爾多斯盆地位於華北克拉通中西部，隸屬於華北克拉通的次一級，具有太古古界變質結晶基底，其上覆古界、古生界、中新生界沉積蓋層（陝西地質礦產局，1989），是一個整體穩定沉降、拗陷遷移、扭動明顯的多旋回克拉通盆地。盆地輪廓近矩形，總體構造面貌為南北走向、呈東緩西陡的不對稱箕狀向斜（黃方等，2015）。
（二）鄂爾多斯盆地特征
1. 地質概況
鄂爾多斯盆地隸屬於華北地臺的一部分，古代起開始形成克拉通拗陷（劉昊偉，2007；賀曉，2009）。盆地基底為太古古代變質岩結晶基底，岩類眾多，其沉積蓋層時代較全，除缺失志留繫—泥盆繫外，自寒武繫至古近繫均有沉積，具有典型的雙層結構（楊俊傑，2001）。鄂爾多斯盆地整體為一個古生代地臺與臺緣拗陷及中新生代臺內拗陷疊合的多構造體繫、多旋回演化、多沉積類型的大型克拉通沉積盆地。
2. 地理地貌概況
從地貌特征來看，鄂爾多斯盆地周邊分布著一繫列海撥2000m左右的山脈。盆地內部海撥為800～1400m；以長城為界，北部為干旱沙漠、草原區，著名的有毛烏素沙漠和庫布齊沙漠等；向南為半干旱的黃土高原區，黃土廣布，地形復雜，給地球物理勘探造成了巨大的困難。盆地外圍鄰近三大衝積平原，西接銀川平原，南鄰渭河平原，向北為河套平原，地形平坦，交通便利（於香妮，2004）（圖1-1）。
圖1-1 鄂爾多斯盆地構造劃分及研究區位置圖（柳益群，2009）
盆地東南部北至綏德、西抵志丹、南達洛川、東部以黃河為界，整體位於鄂爾多斯盆地伊陝斜坡東**章鄂爾多斯盆地東南部上古生界基本地質特征3南部（圖1-1），面積為6.2×104km2。屬溫帶半干旱大陸性季風氣候，春季多風，夏季干旱，秋季陰雨，鼕季嚴寒且風沙頻繁。鄂爾多斯盆地東南部地處黃土塬區東部，地表黃土塬長期受風雨侵蝕、衝刷、切割，形成了獨特的塬、梁、峁、坡、溝交錯出現的地貌，地表溝壑縱橫、起伏劇烈。
二、區域大地構造演化
華北板塊經呂梁運動固結後古代開始在鄂爾多斯周緣形成裂谷、拗拉槽及裂陷槽，主要有賀蘭拗拉槽、豫晉拗拉槽及渣爾泰裂陷槽，隨著沉積蓋層發育（劉和甫等，2000），鄂爾多斯盆地克拉通旋回與周緣造山旋回同步進行（圖1-2）：
圖1-2 鄂爾多斯盆地及南北緣造山帶演化（據劉和甫等，2000，有修改）
鄂爾多斯盆地為華北板塊內克拉通盆地與前陸盆地疊合的盆地，周緣被造山帶和地塹繫所環繞（孫肇纔，1980），南緣為秦嶺造山帶與渭河地塹，北緣的陰山褶皺衝斷帶與河套地塹，西緣為賀蘭褶皺衝斷帶與銀川地塹及東緣的太行山與汾河地塹共同構成穩定地塊與活動構造所環繞的格架。
（一）古代（Pt2～3）
古代早期，原始古中國大陸發生裂解，為秦祁賀三叉裂谷（拗拉谷）繫發育階段（Pt2～3）。在鄂爾多斯地區古代進一步固結形成的剛性地塊上，從古代起開始發育克拉通拗陷（劉昊偉，2007）。受呂梁運動的影古代開始以寧夏中寧—同心一帶為中心的三叉裂谷繫，西南支為祁連裂谷，東南支為秦嶺裂谷，東北支為賀蘭裂谷，又稱“秦祁賀三叉裂谷繫”。隨後秦嶺裂谷及祁連裂谷進一步發育形成秦祁洋盆，賀蘭裂谷夭折形成拗拉槽。
（二）震旦紀—古生代（Z—Pz）
1. 震旦紀—早奧陶世（Z—O1）
鄂爾多斯早古生代克拉通盆地及賀蘭拗拉槽發育階段（Z—O1）古代開始，中朝陸塊從原中國陸塊中分立出來而開始其自身演化。加裡東運動時期，形成賀蘭拗拉槽。其向北北東方向收斂，向西南與祁連海槽相通。賀蘭拗拉槽形成初期，是華北西部陸緣拗陷的一部分，厚度大於華北陸塊內克拉通拗陷同時期沉積厚度。華北克拉通裂解與沉降，鄂爾多斯地塊發展形成早古生代克拉通內盆地，以碳酸鹽臺地沉積層序發育為主要特征。其南部為秦嶺洋，北部發育渣爾泰裂陷槽和蒙古洋。
2. 中奧陶世—志留紀（O2—S）
大洋俯衝—鄂爾多斯早古生代克拉通盆地隆升及溝弧盆繫形成階段（O2—S3）。海西運動時期，鄂爾多斯盆地南緣出現秦嶺洋向北俯衝，華北板塊南緣被動大陸邊緣隨之轉化為活動大陸邊緣，相應出現島弧火山沉積岩繫（丹鳳群）與弧後盆地火山碎屑碳酸鹽岩繫（二郎坪群）。同樣在鄂爾多斯北緣蒙古洋向南俯衝，在華北板塊北緣形成活動大陸邊緣，出現白乃廟島弧帶和弧後盆地沉積復理石（徐尼烏蘇組）。
3. 志留紀—泥盆紀（S—D）
華北陸塊邊緣處於活動大陸邊緣環境，大陸踫撞—鄂爾多斯克拉通上升及南緣弧後前陸盆地形成階段（S—D）。早志留世開始殘留洋盆消減，受海西運動的影響，大洋俯衝轉化為陸弧踫撞，南部為秦嶺造山帶，北部為內蒙造山帶，並形成志留—泥盆紀弧後前陸盆地。踫撞的效應不僅使包括鄂爾多斯臺地和賀蘭拗拉槽在內的華北陸塊整體隆升、陸表海消失，同時還在華北陸塊南北緣形成了加裡東褶皺帶，並與陸塊拼接，使陸塊向兩側增生改變了早古生代的構造和古地理格局，並深刻影響了晚古生代地理和構造的演化。
4. 石炭紀—二疊紀（C—P）
晚古生代，華北陸塊北緣地帶總體處於擠壓構造狀態，華北晚古生代克拉通盆地海進及轉化為內陸盆地階段（C—P）。石炭紀開始秦祁造山帶逐漸被夷平，華北克拉通與柴達木地塊拼合，廣泛發育淺海陸架沉積，早期以碎屑型濱岸-潮坪相為主，後期隨著障壁的消失，出現碳酸鹽岩臺地。早石炭世僅在秦祁殘留海槽及賀蘭再生拗拉槽內發育，海水從祁連向賀蘭地區推進，晚石炭世開始向鄂爾多斯克拉通盆地超覆。二疊紀早期海進達到高峰，晚期開始海水向西南撤退，鄂爾多斯西緣及河西走廊地區已變為穩定的克拉通內陸相沉積，鄂爾多斯盆地轉化為內陸盆地。
總體來說，鄂爾多斯盆地在晚加裡東運動後期，由於秦祁海槽關閉，上升為陸地，並與華北地塊連成一片，使區內經歷了長達1.3億～1.5億年之久的風化剝蝕，至海西旋回中期，秦嶺、祁連海槽和中亞-蒙古海槽再度拉開，包括研究區在內的整個鄂爾多斯盆地發生區域沉降，進入了海相沉積階段。由於海西運動的影響，盆地西緣自早石炭世開始接受沉積，而東緣直至晚石炭世早期纔開始接受沉積，並在早二疊世，東部海水從東—東南方侵入並越過中央古隆起與西部海域聯合，形成統一陸表海。在歷經本溪期、太原期沉積之後，到海西旋回末期，秦嶺、祁連海槽再次對擠、挾擊，海水被迫逐漸退出了鄂爾多斯盆地。
（三）中生代（Mz）
陸-弧-陸踫撞造山作用與周緣前陸盆地形成階段（T3—K），印支運動開始秦嶺造山活動，伴隨前陸盆地沉降，形成前陸盆地與克拉通盆地的疊合，但南緣前陸盆地為新生代渭河地塹所分割，僅在其西部六盤山一帶形成發育在衝斷層之上的背馱式前陸盆地。同時在鄂爾多斯西緣賀蘭拗拉槽強烈反轉形成賀蘭山，並在其東側形成侏羅紀—白垩紀沉降中心，鄂爾多斯北緣大青山地區出現侏羅紀前陸盆地，晚侏羅世開始形成薄皮褶皺衝斷帶。
（四）新生代（R—Q）
造山帶伸展與裂陷盆地形成（R—Q），新生代造山帶發生伸展作用，根據銀川地塹鑽井資料揭示，在新近紀和古近紀沉積之下為奧陶繫灰岩，說明銀川地塹是在褶皺衝斷隆起帶上伸展塌陷而成。同樣在鄂爾多斯南緣秦嶺—大別山造山帶則由印支—燕山期疊瓦衝斷造山作用轉化為後期伸展造山作用，喜山期形成南緣渭河地塹繫及東緣汾河地塹繫。北緣陰山褶皺衝斷帶前緣裂陷，形成河套地塹繫。
三、鄂爾多斯盆地劃分
根據現今構造形態、盆地演化史、構造發展史和構造特征，將鄂爾多斯盆地劃分為伊盟隆起、渭北隆起、晉西撓褶帶、伊陝斜坡、天環拗陷、西緣衝斷帶共六個二級（圖1-1）。
1. 伊盟隆起
伊盟隆起位於鄂爾多斯盆地的*北部，包括伊金霍洛以南地區，面積4.3×104km2（王明健等，2011）。自古生代以來一直處於相對隆起狀態，隆起頂部是東西向的烏蘭格爾凸起，各時代地層均向隆起方向變薄或尖滅缺失，與新生代河套斷陷盆地相鄰。新生代河套盆地斷陷下沉，把陰山與伊盟隆起分開，形成現今伊盟隆起的構造面貌。隆起區內可見一些短軸背斜及鼻狀構造，並發育近東西向的正斷層及北東向、北西向的撓曲。局部構造、斷層與撓曲走向平行，具伴生關繫。
2. 渭北隆起
渭北隆起是指老龍山斷裂以北、建莊—馬欄以南，隴縣至銅川、韓城的弧形地區，面積約2.2×l04km2（任戰利等，2014）古代到早古生代為一向南傾斜的斜坡，至中石炭世東西兩側相對下沉，至中生代形成隆起，為盆地的南部邊緣；西側沉積了羊虎溝組，東側沉積了本溪組。新生代鄂爾多斯盆地邊部解體，渭河地區斷陷下沉，渭北地區進一步翹傾抬升，形成現今構造面貌。隆起區內斷層發育，逆斷層居多，局部構造成排成帶，地面構造多為長軸背斜。
3. 晉西撓褶帶<

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