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鄂尔多斯盆地致密砂岩气成藏特征及勘探技术中国石油长庆油田分公司二○一三年三月报告内容一、长庆油田基本情况二、致密气地质特征三、致密气成藏地质条件四、致密气主要勘探技术五、致密气勘探开发前景展望1、区域构造鄂尔多斯盆地位于华北陆块西部，具有盆内稳定、盆缘活跃、南北隆升、西冲东抬的构造特征。（二）区域地质背景鄂尔多斯盆地大地构造位置图鄂尔多斯盆地中晚元古代坳拉谷－奠定盆地雏形早古生代浅海台地－形成下古储层晚古生代近海平原－形成上古储层中生代内陆湖盆－－北东缓西南陡形成T、J油藏新生代周边断陷－－今构造格局与油气赋存定型鄂尔多斯盆地是典型的叠合盆地，基底为太古界及下元古界变质岩系。盆地经历了五个演化阶段：中晚元古代早古生代晚古生代中生代新生代2、盆地演化特征鄂尔多斯盆地现今划分为伊盟隆起、西缘冲断带、天环坳陷、伊陕斜坡、晋西挠褶带和渭北隆起六个构造单元。其中伊陕斜坡是油气聚集的主要构造单元，目前发现的90%以上油气储量都分布在该构造单元，平面上具有“南油北气”的特征。3、构造单元划分鄂尔多斯盆地行政区划图吕梁山秦岭自下而上发育元古界、古生界、中生界和新生界，沉积岩平均厚度6000m。纵向上具有“上油下气”的油气藏分布特点。发育两套含油层系——侏罗系延安组碎屑岩三叠系延长组碎屑岩发育两套含气层系——上古生界碎屑岩下古生界碳酸盐岩4、地层及含油气层系系统组第四系全新统更新统280第三系上新统200白垩系下统1280上统芬芳河组100中统安定直罗组400延安组富县组上统延长组1000中统纸坊组300下统刘家沟组300上统石千峰组260中统石盒子组280山西组80太原组60石炭系上统本溪组50奥陶系下统马家沟－冶里组1200寒武系凤山－猴家山组500震旦系罗圈组180蓟县系1000长城系1000鄂尔多斯盆地地层简表加里东地层时代中生界新生界界古生界厚度（m）下统侏罗系喜马拉雅海西构造阶段燕山印支元古界下古生界上古生界吕梁260二叠系下统三叠系报告内容一、长庆油田基本情况二、致密气地质特征三、致密气成藏地质条件四、致密气主要勘探技术五、致密气勘探开发前景展望鄂尔多斯盆地天然气大规模勘探开始于上世纪八十年代末，目前已发现气田9个。其中苏里格、乌审旗、神木、等3个探明储量超千亿方大型气田为致密砂岩气田。苏里格气田为我国目前最大的气田,主要含气层系为上古生界二叠系石盒子组盒8、山西组山1段,已探明、基本探明天然气储量3.49万亿方。鄂尔多斯盆地探明气田分布图苏里格气田榆林气田靖边气田子洲气田神木气田米脂气田乌审旗气田胜利井气田刘家庄气田（一）致密气田分布致密气主要分布在上古生界，石盒子组盒8、山西组山1为主力含气层，盒6、山2、本溪组以及下古生界奥陶系等是重要的兼探层系，纵向上具有多层系复合含气的特征。上古生界综合柱状图（三）致密气分布层位苏里格气田太原组底面构造图鄂尔多斯盆地今构造总体表现为一向西倾斜的构造斜坡，断裂不发育，主要发育一些北东向展布的宽缓鼻隆构造。气田位于构造斜坡上，气藏不受构造控制，以大型岩性圈闭为主。（四）构造及圈闭类型苏里格气田盒8气藏剖面图气层上下叠置，分布稳定，厚度一般在8～15，埋深盆地东部1900～2600米、盆地西部2800～3900米，储量丰度1.05亿方/平方公里，具有大面积、低丰度的特征。地区压力系数分布范围平均值东区0.83-0.960.86中区0.84-0.910.87西区0.87-0.940.88实测压力结果表明，苏里格气田无统一压力系统，属低压气藏，压力系数一般在0.83～0.96之间，平均0.87。苏里格气田盒8、山1气藏压力系数表盒8、山1段地层压力与海拔关系图-2300-2200-2100-2000-1900-1800-1700-1600202428323640压力(MPa)海拔(m)苏里格气田西区苏里格气田中区苏里格气田东区（1）地层压力（五）气藏特征苏里格气田上古生界地层（盒8气藏）实测温度一般在90-120℃，气藏温度与埋深具有明显的正关性性，相关系数达到0.85，计算的地温梯度为3.06℃/100m。上古生界气层实测温度与深度关系图温度T(℃)深度Dg(m)2600280030003200340036003800708090100110120130苏里格气田中区苏里格气田东区苏里格气田西区（2）地层温度鄂尔多斯盆地致密砂岩气藏天然气组分分析表气田层位CH4(%)C2H6(%)C3H8(%)C4H10(%)CO2(%)N2(%)H2S(%)苏里格石盒子组山西组95.3001.8400.4700.2700.8601.2000乌审旗石盒子组95.1001.0000.2000.2000.9002.7900神木太原组96.0602.3920.6210.2040.3490.2960米脂石盒子组94.1903.9100.6300.2500.7200.2200天然气组分中甲烷含量在95%以上，以干气为主，不含H2S；地层水组分中以K+、Na+、Cl-离子为主，矿化度22.38～230g/L，水型均为CaCl2型。（3）流体性质报告内容一、长庆油田基本情况二、致密气地质特征三、致密气成藏地质条件四、致密气主要勘探技术五、致密气勘探开发前景展望（一）生烃条件根据古地磁、构造格局、沉积盆地充填特点等，研究区晚古生代古气候演化划可分为4个阶段：本溪期(A)-太原期(B)：整体处于热带雨林气候，局部因物源区的隆升形成具季节分化的热带稀树林气候；山西期(C)：受全球冰川消融影响，盆地主体以具季节分化的热带稀树林气候为主，东南部仍表现为热带雨林气候；石盒子(D)-石千峰期(E)：热带、亚热带干旱气候提供了强烈物理风化条件。（据张泓等1999，修改）1、古气候华北板块石炭－二叠纪古气候分区受古气候的控制，晚石炭世-早二叠世植被繁盛，沉积了一套海陆过渡相含煤层系，本溪组-山西组地层构成盆地上古生界的主力烃源岩。鄂尔多斯盆地石炭—二叠系地层柱状图2、烃源岩发育层位鄂尔多斯盆地上古生界煤岩厚度图鄂尔多斯盆地上古生界暗色泥岩厚度图3、烃源岩平面分布烃源岩分布广泛，煤层厚度6～20m，暗色泥岩厚40～120m，东西部厚度较大。P1t0510152025303530～4040～5050～6060～7070～8080～90TOC（%）频率（%）2.68（54）0102030405060＜1.01.0～2.02.0～3.03.0～5.05.0～10.010～25Toc（％）频率（％）167（2.93）0510152025303540＜1.01.0～2.02.0～3.03.0～5.05.0～10.010～25TOC（％）频率（％）P1s2（泥岩）山西组泥岩N=167，平均2.93%太原组泥岩N=54，平均2.68%上古生界烃源岩TOC频率分布图P1s051015202530354030～4040～5050～6060～7070～8080～90TOC（%）频率（%）山西组煤岩N=40，平均66.07%太原组煤岩N=39，平均69.07%有机质丰度高，煤岩有机碳50%～90%,平均66～69%；泥岩有机碳1.0%～5.0%,平均2.7～2.9%。4、有机质丰度通过含煤地层有机地球化学特征和有机质自然演化规律研究，应用低成熟样品热模拟实验，上古生界烃源岩以生成气态烃为主，Ro（%）在2.5时的气态烃产率110m3/t.Toc。最终演化阶段烃产率可达到200～230m3/t.Toc0501001502002500.01.02.03.04.05.06.0Ro(%)气产率(m3/t·TOC)0501001502002500.01.02.03.04.05.06.0Ro(%)产率（m3/t·煤）0.01.02.03.04.05.06.00.01.02.03.04.05.0Ro(%)油产率(Kg/t·TOC)环14井山西组泥岩任5井太原组泥岩上古生界烃源岩热模拟产气率曲线图1井，太原组，煤偏关，太原组，煤朱家川，山西组，煤烃源岩主要处于成熟-过成熟阶段，生烃强度大于15亿方／平方公里的区块占盆地总面积的70％，具有广覆式生烃特征，为大气田的形成提供了丰富的气源。盆地上古生界有机质成熟度Ro（%）图盆地上古生界生烃强度图5、生烃强度晚古生代早期，受海西运动影响，鄂尔多斯由陆表海开始向内陆河湖-近海平原沉积环境过渡，盆地北缘逐步抬高，发育了大规模由北而南的冲积-河流-三角洲沉积体系，形成了多套不同成因的储集砂体，纵向上具有有序分布特征。盆地晚古生代沉积体系格架示意图苏里格大气田榆林、子洲气田神木气田（二）沉积特征1、晚古生代沉积构造演化从上石炭统本溪组到中二叠统石盒子组，砂体规模增大，分布面积变广。山西组山2砂岩厚度图石盒子组盒8砂岩厚度图二叠系太原组砂岩厚度图石炭系本溪组砂岩厚度图古构造背景恢复表明：鄂尔多斯盆地经历了加里东期长达1亿多年的风化剥蚀作用，晚古生代沉积底形平缓。盒8段地层在盆地中部厚度差一般小于10m，古沉积坡度小于1°，有利于发育大型缓坡三角洲沉积。鄂尔多斯盆地庆城—鄂托克旗地震剖面A庆城环县定边鄂托克前旗庆深1庆深2定探1李1鄂7鄂3A’KJT3T1+2C+PO∈杭锦旗鄂尔多斯盆地盒8段地层厚度图A’A2、沉积古底形C+P水深经验公式：h=1.5LSchumm坡度经验公式：d=1.14/(0.51w2.43/18F1.13)0.25Leeder河道宽度公式：w=6.8h1.54Schumm河道宽深比：F=w/h召10井盒8段苏里格地区盒8沉积古坡度计算区带井号单砂体厚度(m)河道宽度(m)宽深比坡度(º)北部苏2452.626.5214.180.510.62苏1041.818.3611.630.68苏711.212.249.340.94苏691.616.3210.910.75苏116220.412.310.63召202.242.7612.960.59召101.216.819.340.94召72.448.8913.580.55统322.448.8913.580.55统313.9103.2617.650.37统195.8190.2721.870.27南部苏2174.5128.7219.070.330.51苏1863.899.2117.410.38苏1112.448.8913.580.55苏1133.587.4116.650.41莲32.552.0613.880.53莲72.8664.0514.930.48陕2271.523.7110.540.79陕991.831.3911.630.68陕2843.172.5115.590.45陕2992.448.8913.580.55陕2812.861.9914.760.48单旋回砂体L同时，利用盒8段岩心单旋回砂体厚度计算，北部古坡度平均为0.62º、南部平均为0.51º。盒8段砂岩的粒度概率图多为三段式，主要由跳跃总体（90-95%），反映了牵引流沉积特征。粒度总体表现为北粗南细，但南部仍发育中、粗粒相三角洲前缘水下分流砂体，反映沉积水体浅、水动力强、搬运距离长的特征。3、沉积物粒度盒8段砂岩粒度概率累积曲线最大粒径苏里格地区石盒子组盒8粒度折线图冲积平原三角洲平原三角洲前缘剖面位置S乌审召志丹鄂尔多斯盆地盒8沉积相图苏里格石嘴山安塞环县富县耀县三道沟柳林东胜晚古生代缓坡型三角洲沉积模式图根据沉积特征，结合模拟实验，建立了以沉积底形平缓、多物源供给、多水系输砂、分流河道砂体发育为特征的大型缓坡型三角洲沉积模式，丰富了陆相三角洲沉积理论，揭示了平缓构造背景下大面积储集砂体的成因。盟2－合探2井盒8沉积相剖面图莲3井盒83773.54m南部三角洲前缘：发育水下分流河道，砂岩粒度相对变细，以中粒、中粗粒为主，泥岩为灰绿色、浅灰色。苏71井盒83385.54m北部冲积平原：发育细砾岩、砾状粗砂岩，常见河床滞留沉积苏22井盒83525.46m中部三角洲平原：发育分流河道，岩性以粗粒石英砂岩为主，见杂色泥岩；AA‘石英砂岩岩屑质石英砂岩岩屑砂岩陕242井苏51井召31井储层微观研