鄂爾多斯盆地西南緣中上元古-古生界地層賦存特征及儲(chǔ)層類型研究

楊璐

中石化石油物探技術(shù)研究院有限公司 江蘇 南京 210000

在全球范圍內(nèi)，目前在中亞、北非等地區(qū)的元古界-寒武系已經(jīng)取得油氣重大發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)早在上世紀(jì) 70-80 年代就開展了元古界油氣地質(zhì)研究，近年四川盆地震旦系-寒武系安岳特大型氣田的發(fā)現(xiàn)證明國(guó)內(nèi)大型克拉通盆地內(nèi)元古界油氣勘探具有廣闊前景。

鄂爾多斯盆地中元古界發(fā)育寧蒙、甘陜、晉陜、秦豫四大裂陷槽，裂谷呈北東向展布，與華北克拉通各期裂谷的發(fā)育及展布規(guī)律相一致，地層西南厚東北薄。目前已有的大量露頭及鉆井顯示，盆地內(nèi)部裂陷槽范圍內(nèi)可能發(fā)育元古界規(guī)?？捎^的烴源巖。鄂爾多斯盆地西南緣的巖溶高地區(qū)，高地-臺(tái)地外緣馬二、毛莊-徐莊-張夏組巖溶風(fēng)化殼領(lǐng)域天然氣多口探井已獲勘探突破，氣源主體來源于上古煤系地層，已取得天然氣突破。鄂爾多斯西南緣位于中上元古界裂陷槽、古生界隆起的核部區(qū)域，中上元古界地層厚度大，整體上處于潮坪環(huán)境，具有廣闊的縱向勘探空間[1]。

1 地層賦存特征

探區(qū)內(nèi)的三維地震資料顯示，在上古生界底界T9不整合面之下、薊縣系底界Tjx之上存在一個(gè)角度不整合界面（下稱為Tx）。該界面與上、下同相軸呈明顯的角度不整合接觸，并且該界面對(duì)應(yīng)的波谷同相軸連續(xù)性好，在三維地震工區(qū)內(nèi)可廣泛追蹤。

通過對(duì)Tx界面的全區(qū)追蹤發(fā)現(xiàn)（圖1）：在三維地震工區(qū)的中北部， T9-Tx間地層的時(shí)間厚度由西向東逐漸增加逐漸變厚；探區(qū)南北向剖面顯示，由北向南，T9-Tx間地層的時(shí)間厚度具有“由厚變薄再增厚”的變化趨勢(shì)，而Tx-Tjx間地層的時(shí)間厚度則具有完全相反的變化趨勢(shì)，即存在“蹺蹺板”現(xiàn)象；同樣，探區(qū)北西-南東向剖面顯示，T9-Tx間地層表現(xiàn)為“西北薄東南厚”的特點(diǎn)，Tx-Tjx間地層則表現(xiàn)為“西北厚東南薄”的特點(diǎn)。Tx界面是一個(gè)可跨區(qū)追蹤的廣泛發(fā)育的反射界面，其位于T10界面（奧陶系底）、T11界面（寒武系底）之下，Tjx（薊縣系底）之上。通過結(jié)合探區(qū)周緣的區(qū)域地質(zhì)資料，可進(jìn)一步明確Tx界面的地質(zhì)意義。

圖1 南北向三維地震剖面

前人研究發(fā)現(xiàn)：鄂爾多斯盆地西南緣豫西地區(qū)的露頭內(nèi)中元古界官道口群杜關(guān)組底界與下伏巡檢司組為角度不整合接觸，并且官道口群內(nèi)各組（馮家灣組，杜關(guān)組，巡檢司組，龍家園組）在地層年齡、沉積環(huán)境上可與華北地臺(tái)薊縣系各組進(jìn)行對(duì)比。此外，岐山薊縣系剖面內(nèi)杜關(guān)組底部古地震成因滑塌褶皺、斷層角礫巖發(fā)育，并且下伏的巡檢司組與杜關(guān)組間為斷層接觸，說明了杜關(guān)組底界為一薊縣系內(nèi)部的不整合面[2]。

在與鎮(zhèn)涇距離較近的華亭馬峽剖面和隴縣陜口元古界剖面中，薊縣系地層也由馮家灣組、杜關(guān)組、巡檢司組、龍家園組構(gòu)成，且?guī)r性與前述豫西地區(qū)官道口群類似，與探區(qū)以西、以南露頭類似，與靈寶-欒川官道口群沉積類似，亦可與周緣探井對(duì)比。

綜上，建立了適用于探區(qū)內(nèi)中上元古界各主要反射界面的解釋模式：Tx同相軸可能對(duì)應(yīng)區(qū)域上薊縣系杜關(guān)組底界反射，Tx界面之下主要為巡檢司（Tx-Txjs間，Txjs為巡檢司底界反射）、龍家園組（Txjs-Tjx之間，Tjx為薊縣系底界）地層，界面之上為杜關(guān)、馮家灣組（Tx-T9之間）地層。

2 烴源巖發(fā)育情況

區(qū)域上，鄂爾多斯盆地周緣的熊耳裂陷槽和同屬華北地臺(tái)的燕遼裂陷槽內(nèi)發(fā)育有規(guī)?？捎^的優(yōu)質(zhì)古老烴源巖（寒武系-元古界烴源巖），其TOC均值可達(dá)5.2%，Ro均值可達(dá)2.2%。鄂爾多斯西南緣位于晉陜裂陷槽核部，處于與熊耳、燕遼裂陷槽同樣的構(gòu)造沉積環(huán)境，同樣具有形成規(guī)模油氣資源的潛力[3]。

在研究區(qū)北部，上古生界山西-太原組煤層和暗色泥巖十分發(fā)育，其厚度中心均位于探區(qū)西北，厚度可達(dá)100m以上，且厚度中心位于上古生界底面構(gòu)造的相對(duì)低部位區(qū)，從而保證了上古煤系烴源巖良好的運(yùn)移條件。

此外，研究區(qū)西南部長(zhǎng)城系頂部崔莊組發(fā)育暗色泥巖，其厚度可達(dá)40m以上，研究區(qū)周緣的濟(jì)探1井顯示其TOC值可達(dá)1%，具有良好的生烴潛力。上述的兩套烴源巖為鎮(zhèn)涇地區(qū)下古生界-中上元古界形成規(guī)模油氣聚集提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

3 儲(chǔ)層發(fā)育特征

研究區(qū)內(nèi)的三維地震資料顯示，T9不整合面之下剖面上存在低速異常，引起下伏同相軸畸變，相干切片上也表現(xiàn)為不規(guī)則形狀的異常響應(yīng)。提升深度域數(shù)據(jù)體速度模型精度后，原有的低速異常依舊存在，由此證實(shí)確實(shí)存在某種類型的地質(zhì)體導(dǎo)致了低速異常的產(chǎn)生（圖2）。

圖2 速度與地震剖面疊合圖

研究區(qū)整體位于巖溶高地核部，薊縣系地層在全區(qū)廣泛出露。探區(qū)北部（玉都斷裂以北）處于古地貌高部位，同時(shí)古水系發(fā)育，地表徑流作用強(qiáng)，使得原有的碳酸鹽巖地層容易遭受強(qiáng)烈地溶蝕改造；而探區(qū)南部處于古地貌低部位，原有地層的溶蝕改造程度較弱。因此，T9界面之下的低速異常體很可能為巖溶作用引起的低速異常體[4]。

探區(qū)北部巖溶作用最強(qiáng)，對(duì)速度影響最大，斷裂控沉積不明顯；而南部及東南部基本不存在巖溶現(xiàn)象，斷裂明顯控制著寒武系-杜關(guān)組的厚度變化。進(jìn)一步分析全區(qū)下古生界-中上元古界斷裂特征，發(fā)現(xiàn)鎮(zhèn)涇地區(qū)下古生界-中上元古界斷裂有以NWW向?yàn)橹鳎浯螢镹NE向，NWW向平均斷距最大且控制沉積。在研究區(qū)外，同樣位于巖溶高地的彬長(zhǎng)地區(qū)的長(zhǎng)探1井寒武系張夏組地層中普遍發(fā)育侵蝕-垂向溶洞溶縫。此外，岐山薊縣系野外剖面顯示馮家灣組溶孔發(fā)育，表明其經(jīng)歷了較強(qiáng)的巖溶作用改造。在整個(gè)華北地臺(tái)內(nèi)，鄂爾多斯盆地西南緣薊縣系馮家灣組的巖性組合與華北地臺(tái)北部薊縣系霧迷山組巖性組合類似，具有溶洞巖溶洞穴或塌陷溶坑發(fā)育的地質(zhì)條件，并且已經(jīng)形成了大型的潛山油氣藏。

這種在薊縣系開殼區(qū)發(fā)育的低速異常體為溶洞-縫洞體系，其發(fā)育程度受到古構(gòu)造形態(tài)、斷裂與微古地貌等多因素的聯(lián)合控制。溶坑-溶洞主要分布在工區(qū)西北部古構(gòu)造高部位的薊縣—震旦系開殼區(qū)；而東南部古構(gòu)造低部位的寒武系開殼區(qū)相對(duì)不發(fā)育溶坑-溶洞。同時(shí)，溶坑-溶洞的分布還受到NWW-NNE共軛斷裂和微古地貌沖溝控制。這些溶坑-溶洞以垂向溶蝕為主，而沿沖溝徑向溶蝕相對(duì)較弱；北部構(gòu)造高部位處發(fā)育的溶坑-溶洞切割深，而南部構(gòu)造低部位溶坑-溶洞切割淺，高地區(qū)域二級(jí)斜坡不發(fā)育。

綜合以上研究推測(cè)研究區(qū)下古生界-中上元古界發(fā)育巖溶風(fēng)化殼型成藏組合。上古生界太原-山西煤系烴源和長(zhǎng)城系頂部崔莊組暗色泥巖構(gòu)成馮家灣組、寒武系巖溶風(fēng)化殼型氣藏的有效烴源巖，同時(shí)也可以作為蓋層，探區(qū)中北部薊縣系馮家灣組含泥晶碎屑白云巖巖溶縫洞體是有利儲(chǔ)層，薊縣系內(nèi)部杜關(guān)組作為蓋層也可起到封堵作用。

4 結(jié)論

（1）鄂爾多斯盆地西南緣薊縣系發(fā)育龍家園、巡檢司、杜關(guān)組、馮家灣組四套碳酸鹽巖地層。

（2）研究區(qū)中上元古-古生界發(fā)育2套烴源巖，探區(qū)北部發(fā)育山西-太原組煤層和暗色泥巖，運(yùn)移條件有利，探區(qū)西南部長(zhǎng)城系頂部烴源巖較發(fā)育，長(zhǎng)城系、薊縣系烴源厚度大、充注條件好。

（3）薊縣系開殼區(qū)具備發(fā)育碳酸鹽巖溶洞-縫洞體地質(zhì)背景和巖性基礎(chǔ)，可與上下烴源巖形成巖溶風(fēng)化殼型成藏組合，立體拓展鄂爾多斯盆地深層天然氣勘探領(lǐng)域與空間。