張廷 楊小春
摘要:鄂爾多斯盆地是我國第二大沉積盆地 , 油氣資源豐富 , 勘探前景廣闊 , 是我國近 20 年來石油天然氣儲量、產(chǎn)量增長最快的盆地,目前已成為我國第一大油氣生產(chǎn)盆地和第一大天然氣產(chǎn)區(qū)。長慶油田通過 50 多年的攻關(guān)研究 ,創(chuàng)新發(fā)展了“陸相淡水湖盆頁巖油、內(nèi)陸坳陷湖盆大型三角洲、侏羅系古地貌油藏群、陸相致密砂巖氣、奧陶系巖溶古地貌天然氣”等 5 項(xiàng)油氣地質(zhì)認(rèn)識,形成了“黃土塬三維地震勘探、低滲透致密油氣層測井識別與評價(jià)、低滲—致密儲層體積壓裂”等三大技術(shù)系列,為保障國家能源資源安全做出重要貢獻(xiàn),同時(shí)對國內(nèi)外其他類似盆地的勘探提供了重要經(jīng)驗(yàn)與借鑒。
關(guān)鍵詞:鄂爾多斯盆地;天然氣;地質(zhì)認(rèn)識;技術(shù)創(chuàng)新;
在長慶油田跨越油氣當(dāng)量 6000×104t 之際,回顧其50年來在鄂爾多斯盆地油氣勘探開發(fā)的科技?xì)v程,創(chuàng)新形成了獨(dú)特的低滲透油氣勘探開發(fā)理論體系與先進(jìn)實(shí)用技術(shù)系列。早在 20 世紀(jì) 70 年代,從“構(gòu)造找油”到侏羅系“古地貌控油”勘探思路的轉(zhuǎn)變,相繼發(fā)現(xiàn)了馬嶺、華池、元城等油田,迎來盆地第一個(gè)石油儲量增長期。八九十年代,石油勘探層系由侏羅系轉(zhuǎn)移至三疊系,在陸相湖盆三角洲成藏理論指導(dǎo)下,發(fā)現(xiàn)了安塞、靖安等億噸級油田。以 70 年代末引入煤成氣理論為起點(diǎn),天然氣勘探由盆地周邊轉(zhuǎn)向腹地,創(chuàng)新了碳酸鹽巖巖溶古地貌、海相三角洲成藏認(rèn)識,指導(dǎo)米脂、靖邊、榆林等超千億立方米氣田的發(fā)現(xiàn)。進(jìn)入 21 世紀(jì),提出了三疊系多層系復(fù)合成藏、湖盆中部重力流復(fù)合控砂等重要地質(zhì)認(rèn)識,指導(dǎo)了西峰、姬塬、華慶等億噸級大油田的發(fā)現(xiàn);天然氣勘探在上古生界大面積致密砂巖氣成藏認(rèn)識指導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)了萬億立方米的整裝蘇里格氣田。近年來,在加大非常規(guī)資源勘探背景下,創(chuàng)新了陸相淡水湖盆源內(nèi)非常規(guī)頁巖油規(guī)模富集的地質(zhì)認(rèn)識,新發(fā)現(xiàn)了 10 億噸級的慶城頁巖油大油田。
1.區(qū)域地質(zhì)概況
鄂爾多斯盆地位于華北地臺西部,面積約為37×104km2。根據(jù)現(xiàn)今構(gòu)造發(fā)育特征可將其劃分為伊盟隆起、西緣沖斷帶、天環(huán)坳陷、伊陜斜坡、晉西撓褶帶和渭北隆起 6 個(gè)構(gòu)造單元。它為一個(gè)大型多旋回克拉通盆地,在太古宙—古元古代形成的結(jié)晶基底之上,經(jīng)歷了中—新元古代拗拉谷、早古生代淺海臺地、晚古生代近海平原、中生代內(nèi)陸湖盆和新生代周邊斷陷五大沉積演化階段。固結(jié)于古元古代末的結(jié)晶基底依次被中元古界長城系碎屑巖和薊縣系碳酸鹽巖覆蓋;中元古代末的薊縣運(yùn)動使華北克拉通普遍上升,缺失青白口系,震旦系僅分布于華北克拉通西南緣。印支運(yùn)動末期盆地再度隆升,延長組遭受長期侵蝕,形成溝谷縱橫、殘丘廣布的古地貌,從而控制侏羅系原油成藏。
2.奧陶系巖溶古地貌天然氣成藏認(rèn)識
20 世紀(jì) 80 年代中晚期,在“古潛臺”成藏認(rèn)識指導(dǎo)下部署的陜參 1 井等多口探井喜獲高產(chǎn)氣流,證明盆地存在非構(gòu)造控制的大型巖溶古地貌成巖圈閉,通過印模法、殘厚法及地震模型識別技術(shù),恢復(fù)了巖溶古地貌的區(qū)域分布格局及發(fā)育形態(tài),提出了“古潛臺含氣、古潛溝遮擋”的成藏觀點(diǎn),并依此建立了巖溶古地貌成藏模式,指導(dǎo)發(fā)現(xiàn)了多個(gè)氣藏,快速探明了靖邊大氣田。近年來,通過深化早期“古潛臺”成藏認(rèn)識,加大奧陶系海相碳酸鹽巖沉積微相研究、巖溶古地貌精細(xì)刻畫、成藏主控因素分析,創(chuàng)新發(fā)展了巖溶古地貌成藏認(rèn)識,推動了海相碳酸鹽巖勘探領(lǐng)域不斷拓展。
(1)沉積微相是控制儲層發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)。
下奧陶統(tǒng)馬家溝組是鄂爾多斯盆地主要的海相碳酸鹽巖含氣層位。該沉積期,由于近南北向展布的中央古隆起對海水的分隔作用,加之沉積期氣候干旱炎熱,盆地東部凹陷區(qū)為蒸發(fā)巖盆地,圍繞古隆起呈環(huán)帶狀發(fā)育膏云坪、含膏云坪及環(huán)陸泥云坪沉積。尤其在馬家溝組馬五段沉積期,含硬石膏白云巖坪在盆地中部靖邊地區(qū)近南北向展布,分布面積近1.5×104km2,巖性以泥—細(xì)粉晶準(zhǔn)同生白云巖為主,并普遍含石膏結(jié)核、石膏砂屑等易溶礦物,有利于形成溶蝕孔洞型儲層。同時(shí),由于含膏層段的成層性好,形成的儲層段平面上分布連續(xù)、穩(wěn)定,為鄂爾多斯盆地儲層大面積分布奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。
(2)三大巖溶系統(tǒng)為風(fēng)化殼儲層的形成創(chuàng)造條件。
奧陶紀(jì)末期的加里東運(yùn)動,導(dǎo)致盆地本部整體抬升,使奧陶系碳酸鹽巖經(jīng)歷了約 1.5 億年的風(fēng)化淋濾,形成了溝壑縱橫的古喀斯特地貌和古巖溶體系。受中央古隆起的影響,古地形西高東低,自西向東依次發(fā)育定邊巖溶高地、靖邊巖溶斜坡、綏德巖溶盆地三大古地貌單元。不同巖溶古地貌單元的巖溶作用及強(qiáng)度不同,儲集性能存在差異。巖溶高地以垂直巖溶為主,發(fā)育垂直巖溶管道、落水洞等巖溶形態(tài),儲層非均質(zhì)性強(qiáng)、局部高滲;巖溶盆地古地勢較低,表現(xiàn)為沿溝槽對地層進(jìn)行弱改造,整體儲層致密,有效儲層在巖溶殘丘的斜坡部位局部分布;巖溶斜坡處于巖溶高地和巖溶盆地的過渡地帶,巖溶以水平徑流為主、排泄通暢,層狀儲層經(jīng)改造后溶蝕孔洞發(fā)育,是風(fēng)化殼儲層最為發(fā)育部位。在巖溶古地貌和風(fēng)化殼儲層形成機(jī)理認(rèn)識指導(dǎo)下,盆地碳酸鹽巖勘探領(lǐng)域由巖溶斜坡不斷向巖溶高地和巖溶盆地拓展。
(3)具有“垂向倒灌式、側(cè)向運(yùn)移式”兩類成藏模式。
奧陶系天然氣δ13C1值大部分介于-35‰~-31‰,普遍偏重,反映出煤成氣的特征,表明氣源來自上古生界石炭系—二疊系烴源巖。在不同古地貌單元具有不同的成藏模式,形成不同類型的氣藏。巖溶斜坡和巖溶盆地部位,風(fēng)化殼巖溶殘丘發(fā)育,上古生界生成的天然氣在異常高壓作用下,沿古溝槽垂直倒灌進(jìn)入奧陶系風(fēng)化殼儲層中聚集成藏,氣層周邊的泥巖或致密碳酸鹽巖構(gòu)成有效的巖性遮擋,形成大型地層—巖性氣藏,如靖邊地區(qū)馬五1+2氣藏;巖溶高地部位,巖溶殘丘和古溝槽不發(fā)育,地層無明顯切割,受臺內(nèi)灘相控制的白云巖儲層分布穩(wěn)定,天然氣沿不整合面?zhèn)认蜻\(yùn)移,在上傾方向被東部較致密的碳酸鹽巖封堵,形成巖性氣藏,如靖邊氣田西側(cè)馬五4+5氣藏,圍繞靖邊氣田周邊及盆地東部,精細(xì)刻畫巖溶古地貌,落實(shí)含氣富集區(qū),提交新的優(yōu)質(zhì)儲量。
結(jié)束語
中國在低滲透砂巖、海相碳酸鹽巖、頁巖油氣等領(lǐng)域資源豐富,具有很大的勘探開發(fā)潛力,鄂爾多斯盆地下一步強(qiáng)化關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),夯實(shí)長慶油田二次加快發(fā)展的資源基礎(chǔ),為保障國家能源安全做出更大的貢獻(xiàn),同時(shí)為國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的油氣勘探提供借鑒。
參考文獻(xiàn)
[1] 付金華,范立勇,劉新社,等.鄂爾多斯盆地天然氣勘探新進(jìn)展、前景展望和對策措施 [J]. 中國石油勘探,2019,24(4):418-430.