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第10卷 第29期 2010年10月1671 1815(2010)29 7123 06科 学 技 术 与 工 程Sc i ence T echnology and Eng i neer i ngV o l10 N o 29 O ct 2010 2010 Sci T ech Engng地球科学鄂尔多斯盆地油、气、煤成藏机理及分布规律丛 琳 李文龙(东北石油大学地球科学学院,大庆163318)摘 要 鄂尔多斯盆地蕴藏着丰富的石油、天然气和煤炭资源,是我国重要的能源基地。
石油分布在侏罗系和三叠系地层中,侏罗系油藏受侵蚀河谷控制,三叠系的油藏受三角洲沉积体系控制;天然气分布在上、下古生界,河流 三角洲沉积体系控制上古生界天然气分布,古风化壳岩溶潜台控制了下古生界天然气的分布;煤分布在石炭 二叠系、三叠系和侏罗系,构造转折期和古气候控制了聚煤期。
石油、天然气和煤在盆地中呈现规律性叠置,不同构造单元叠置的样式具有较大的差异性,为降低勘探成本,应进行石油、天然气和煤综合勘探思路。
关键词 石油 天然气 煤 鄂尔多斯盆地 成藏机理 分布规律中图法分类号 P618.13; 文献标志码A2010年6月21日收到,8月5日修改国家油气重大专项课题(2008ZX05007 03)资助第一作者简介:丛 琳(1983 ),女,黑龙江大庆人,博士研究生。
研究方向:沉积学与石油地质学。
E m ai:l congli ndq @163.co m 。
鄂尔多斯盆地为一大型多旋回克拉通沉积盆地,该盆地构造格局划分为伊盟隆起、陕北斜坡、渭北隆起、晋西褶曲带、天环坳陷和西缘逆冲带六个构造单元[1]。
盆地内蕴藏有丰富的石油、天然气和煤炭资源[2 5],是我国为数不多的油、气、煤矿产资源共存的盆地之一,同时也是我国重要的能源基地。
地质学者对该盆地石油、天然气和煤炭等矿种资源的成藏理论和勘探方法作了大量研究[6 14],但尚未将油、气、煤纳入一个系统中进行综合研究,本文通过鄂尔多斯盆地石油、天然气和煤成藏因素分析,讨论油、气、煤的分布规律性,为进一步综合勘探提供思路。
浅析鄂尔多斯盆地东部天然气成藏富集规律摘要:本文结合笔者多年的实践经验,对鄂尔多斯盆地东部天然气成藏地域进行了比较与分析,由此得出一些富集规律,谨供大家作参考之用。
关键词:鄂尔多斯盆地东部天然气成藏富集规律1 生气强度控制了气田分布范围大中型气田的形成要求有一定的生气强度,生气强度大,不仅可以获得高丰度的气源,而且运移距离短,避免天然气运移聚集过程中大量的散失,故易形成大型气田。
对于鄂尔多斯盆地上古生界,受天然气近距离运聚成藏模式的控制,生气强度对气田形成和分布的控制作用更加明显,不但在平面上控制了天然气的形成和分布,在纵向上也具有明显的控制作用。
中国大中型气田形成条件表明,大中型气田的形成都要有一个生气中心,同时要具备一定的生气强度,一般要大于20×108m3/km2。
在研究区,上古生界烃源岩尽管具有“广覆式”的生烃特征,但研究区范围生气强度己达20×108m3/km2,而且在研究区南部有一明显的高生气强度展布带,生气强度高达30×108m3/km2～40×108m3/km2,它对气藏的分布具有明显的控制作用。
纵向上,太原、山西组气源层内部及其附近成为天然气聚集的主要层位。
石炭-二叠系储集层发育,储集体之上的泥岩为直接盖层,因此气层在各层系均有分布,其主要分布在靠近气源的山2、山1及盒8段,气层、含气层的累计厚度占气层、含气层总厚度的75%以上。
2 运移的通道影响了天然气富集程度研究区运移通道主要包括砂体-孔隙型、微裂缝及小断层等输导通道,在不同的含气组合中不同的运移通道起的作用有主次之分。
下部含气组合直接处于石炭-二叠系煤系烃源岩内部,气源充足,加之发育海相一海陆过渡相石英砂岩储层,储层物性好,储集空间以原生粒间孔和粒间溶孔和岩屑溶孔为主;运移输导通道主要是以海相石英砂岩构成的砂体输导体系为主,同时也有微裂缝及小型逆断层的发育。
输导体系主要为厚层带状砂体输导通道,其输导速度为0.86～2.1×104m/s,比上部含气组合输导速度大。
鄂尔多斯盆地油气的分布特征及富集规律盆地基本概况,油气分布特征,构造特征、储层类型、烃源岩特征、油气藏类型及成藏主控因素分析。
鄂尔多斯盆地由于其具有与我国东、西部明显不同的地质构造背景,因而有着独特的油气聚集规律和分布特征。
主要表现在:①古生界以海相或海陆交互相沉积为主,烃源岩分布面积较广,且较稳定;②古生界以生气为主,而中生界以生油为主,油、气生成高峰时期趋于一致;③盆地主体部分地层平缓(地层倾角< 1°,构造简单,并少见断裂,储集岩物性较差,因此油气以短距离运移为主,而油藏以自生自储岩性----地层圈闭为主。
根据含油气系统的基本研究方法,结合鄂尔多斯盆地的地质特征,该盆地含油气系统研究的总体思路可以概括为定源(烃源岩评价→定时(生烃高峰或关键时刻→定灶(生烃中心或生油洼陷→定向(油气运移方向→定位(油气运聚单元,下面根据这一原则,对鄂尔多斯盆地含油气系统予以初步分析。
烃源岩基本特征鄂尔多斯盆地存在J2,T3,C-P,O2四套烃源岩,其中几湖相泥岩和C一P系煤系泥岩是两套主要的烃源岩。
1.下古生界气源岩下古生界碳酸盐岩残余有机质丰度一般在0.12 %-0.33 %之间,平均为0.21% -0.22 % 。
泥岩、泥灰岩烃源岩主要产于中奥陶统平凉组和上奥陶统克里摩里组、桌子山组及乌拉力克组,分布于中央古隆起西缘或南缘。
泥岩有机碳含量一般为0.4%-0.5 % ;泥灰岩残余有机碳含量大多在0.2%-0.5 % ,最高达1.11 %。
干酪根镜检、干酪根碳同位素及轻烃组成等研究表明,鄂尔多斯盆地下古生界碳酸盐岩原始有机质类型为海相腐泥型生烃母质,即以Ⅰ-Ⅱ1型干酪根为主。
有机质成熟度大多已进人高成熟阶段,故以生气为主。
2.上古生界烃源岩石炭一二叠系气源岩主要是一套海陆过渡相及陆相含煤岩系,主要发育在下石炭统本溪组、上石炭统太原组、下二叠统山西组,总体上分布较广。
煤主要分布于太原组和山西组。
鄂尔多斯盆地三叠系延长组油页岩分布控制油气富集鄂尔多斯盆地发育长7张家滩页岩和长9李家畔页岩两套烃源岩，其分布面积广、厚度大，为鄂尔多斯盆地主力生油岩。
长7油页岩在盆地西南部广泛发育，厚度普遍在10～50m，中心部位厚度可达80～95m以上，目前发现的长4+5-长8油层组油藏主要分布在长7油页岩发育区及周围上倾斜坡带的有利部位。
长9油页岩主要分布在盆地的中南部，南北向延伸较远，延伸距离达290km，往北到达靖边以北地区；长9油页岩的发育为长8-长10油层组提供了丰富的油源条件，长8-长10油层组形成的油藏主要分布在长9油页岩发育区，油页岩不发育区几乎没有延长组下组合油藏分布。
勘探实践表明，鄂尔多斯盆地延长组油田的分布受长7、长9两套油页岩分布的控制，主要形成了”下生上储、上生下储、自生自储”的成藏模式，即鄂尔多斯盆地延长组长7、长9油页岩的分布范围控制着油藏的分布范围，为有利的勘探区域。
标签：三叠系延长组油页岩控制油气富集0概况鄂尔多斯盆地是发育在华北克拉通之上，在挤压和剪切作用下发生弯曲坳陷，并沿西缘冲断带下滑，经历了不同阶段的构造演化。
现今的鄂尔多斯盆地是一个极其简单的西深东浅、南低北高的大向斜组成的构造盆地[1-2]。
依据现今的构造特征，鄂尔多斯盆地可划为6个一级构造单元，依次是北部的伊盟隆起，东部的晋西挠褶带，南部的渭北隆起，西缘相邻天环坳陷和西缘逆冲带，以及中部的陕北斜坡。
盆地发育的三叠系延长组的长7、长9油层组的暗色泥岩、油页岩是盆地的主力生油岩层。
三叠系延长组的长10、长9、长8、长6、长4+5、长2油层组及侏罗系延安组的延10、延9、延8油层组储层发育，为主要的储集层。
1长7、长9油页岩分布特征前人认为三叠系延长组长7油层组油页岩，主要分布在盆地南部，单层厚度15～30 m（最厚处超过40 m），含油率5%～10%。
通过当时对长7油页岩分布与沉积相展布关系的研究，认为鄂尔多斯盆地油页岩的分布受沉积环境的控制作用显著，深湖-半深湖相沉积环境下形成的油页岩，具有含油率高、厚度大和分布范围广的特点[3]。
鄂尔多斯盆地油气的分布特征及富集规律盆地基本概况，油气分布特征，构造特征、储层类型、烃源岩特征、油气藏类型及成藏主控因素分析。
鄂尔多斯盆地由于其具有与我国东、西部明显不同的地质构造背景，因而有着独特的油气聚集规律和分布特征。
主要表现在：①古生界以海相或海陆交互相沉积为主，烃源岩分布面积较广，且较稳定；②古生界以生气为主，而中生界以生油为主，油、气生成高峰时期趋于一致；③盆地主体部分地层平缓（地层倾角＜1°），构造简单，并少见断裂，储集岩物性较差，因此油气以短距离运移为主，而油藏以自生自储岩性----地层圈闭为主。
根据含油气系统的基本研究方法，结合鄂尔多斯盆地的地质特征，该盆地含油气系统研究的总体思路可以概括为定源（烃源岩评价）-定时（生烃高峰或关键时刻）-定灶（生烃中心或生油洼陷）-定向（油气运移方向）-定位（油气运聚单元），下面根据这一原则，对鄂尔多斯盆地含油气系统予以初步分析。
烃源岩基本特征鄂尔多斯盆地存在J2, T3, C—P，O2四套烃源岩，其中几湖相泥岩和C一P系煤系泥岩是两套主要的烃源岩。
1.下古生界气源岩下古生界碳酸盐岩残余有机质丰度一般在0.12 %—0.33 %之间，平均为0.21% —0.22 %。
泥岩、泥灰岩烃源岩主要产于中奥陶统平凉组和上奥陶统克里摩里组、桌子山组及乌拉力克组，分布于中央古隆起西缘或南缘。
泥岩有机碳含量一般为0.4%—0.5 % ;泥灰岩残余有机碳含量大多在0.2%—0.5 %，最高达1.11 %。
干酪根镜检、干酪根碳同位素及轻烃组成等研究表明，鄂尔多斯盆地下古生界碳酸盐岩原始有机质类型为海相腐泥型生烃母质，即以I—II ］型干酪根为主。
有机质成熟度大多已进人高成熟阶段，故以生气为主。
2.上古生界烃源岩石炭一二叠系气源岩主要是一套海陆过渡相及陆相含煤岩系，主要发育在下石炭统本溪组、上石炭统太原组、下二叠统山西组，总体上分布较广。
煤主要分布于太原组和山西组。
暗色泥岩分布于山西组、太原组。
石灰岩主要发育于太原组中上部，本溪组中也有分布, 但分布较局限，厚度薄。
暗色泥岩有机质丰度比较高，有机碳含量为0.5 2 % —7.19 % ,平均为2.7 1 % ,有机碳含量在2 % —4 %之间，地区间差异不大。
太原组生物灰岩有机质丰度较高，有机碳含量为0.11 % —4.16%，平均为1.0 %，有机碳含量一般为0.91% —1.52%，个别生物灰岩可达4%—5% ,氯仿沥青“A”平均为0.0735%。
根据有机显微组分研究，石炭一二叠系煤主要显微组分为镜质组，属腐殖型;暗色泥岩一般为腐殖型，少量本溪组、太原组泥岩干酪根为腐泥型。
根据碳同位素特征及干酪根研究，煤和暗色泥岩有机质类型主体为腐殖型，石岩的母质类型较煤和暗色泥岩好，有机质类型主要为腐泥一腐殖型和腐殖腐泥型。
盆地南部富县一带热演化程度最高，R2.2 %以上,局部达 2.8 %以上。
盆地中东部，以这个地区为中心，向四周均有所降低。
盆地东北部热成熟度最低（Ro<1.0%），盆地西缘天环坳陷中部R0在2.0 %左右,但西南部由于深陷,Ro可达4.0%以上。
西缘逆冲带则为上盘成熟度低、下盘成熟度高。
根据有机质性质及热成熟度，可以确定鄂尔多斯盆地上古生界属于一套生气为主的烃源岩层系。
3.中生界烃源岩中生界烃源岩主要以暗色泥岩、油页岩、碳质泥岩等碎屑岩类为主，纵向上主要发育于上三叠统延长组二、三段（即长7、长8及长4+5）及下侏罗统延安组二段（即延6一延8）,生油岩的分布严格地受沉积环境制约。
由于延长组与延安组的沉积环境存在一定差异，其烃源岩的分布特征亦有所不同。
延长组烃源岩主要发育段属半深水湖相沉积。
延安组主要生油岩段的暗色泥岩分布于吴旗一环县一华池一庆阳一志丹一带,主要为碳质泥岩及暗色泥岩，暗色泥岩的有机质丰度较高, 但烃转化率不高,有机碳含量为2.32%,氯仿沥青“A”为0.083 2 % ,HC 为262mg/L。
上三叠统延长组泥岩的有机质丰度高，有机碳含量为 1.56% ,氯仿沥青“A”为0.1427 % ,HC为7 7 3 m g/L。
纵向上有机质丰度的高值段主要位于延长组二、三段其他层段的有机质丰度明显降低。
平面上以陕北地区有机质丰度最高，向陇东及灵盐地区，有机质丰度明显变低。
延长组泥岩的有机质丰度整体属于较好一好的生油岩类。
与延安组相比,延长组泥岩的有机碳值不高，但其可溶有机质含量及烃转化率明显高于前者，这说明延长组是更为优质的生油岩类，应属中生界的主要生油岩。
侏罗系延安组有机质以腐殖型（III型）为主, 并有少量腐泥一腐殖型（I型）。
而上三叠统延长组有机质以腐殖一腐泥型（111型）为主，并有部分腐泥型（I型）。
中生界生油岩成熟度自上而下逐渐增高，延安组为低成熟一成熟;延长组长6层为成熟;长7一长10 层为成熟一高成熟。
雷振宇、张朝军、杨晓萍（中国石油勘探开发研究院，北京100083）鄂尔多斯盆地含油气系统划分及特征2000 年8 月勘探家Petroleum Explorationist 第 5 卷第 3 册构造特征1地质构造发展史和4套含油气系统1.1上三叠统延长组砂岩油藏含油系统最早勘探开发的延长组含油系统烃源岩以延长组深湖相及浅湖相黑色泥岩、页岩和油页岩为主，生烃中心分布在盆地南部马家滩一定边一华池一直罗一彬县范围，油源岩最厚达300—400m，有利生油区面积达6万k m2（见图1）。
储集岩围绕生油凹陷分布，北翼缓坡带有定边、吴旗、志丹、安塞和延安等5个大型三角洲及三角洲前缘砂体，南翼较陡坡带则发育环县和西峰等堆积速率较快的河流相砂体及水下沉积砂体。
储渗条件靠裂缝及浊沸石次生孔隙改善，圈闭靠压实构造，遮挡靠岩性在上倾方向的侧变。
12下侏罗统延安组砂岩油藏含油系统延安组砂岩油藏以淡水一微咸水湖相沉积的上三叠统延长组烃源岩为主要油源岩属混合型干酪根以沼泽相煤系沉积的侏罗系延安组为辅助烃源岩，属腐植型干酪根，陕北南部的衣食村煤系更以含油率高为特征。
三叠纪末期，印支运动使鄂尔多斯盆地整体抬升，在三叠系顶部形成侵蚀地貌，以古河道形式切割延长组。
规模最大的甘陕古河由西南向东北汇聚庆西古河、宁陕古河和直罗古河，开口向南延伸印支期侵蚀面的古河道切割了延长组，成为油气上溢通道，溢出侵蚀面的油气首先向古河床内的富县组和延安组底砂岩运移和聚集也向延安组上部各砂岩体及古河床两侧的边滩砂体中运移、聚集，以压实构造和大量岩性圈闭为其主要圈闭形式。
1. 3奥陶系马家沟组碳酸盐岩含气系统鄂尔多斯盆地奥陶系陆表海浅海碳酸盐岩的烃源岩主要为微晶及泥晶灰岩、泥质灰岩、泥质云岩及膏云岩，厚达600—700m。
生烃中心东部在榆林一延安一带，西部在环县一庆阳一带，产生腐泥型裂解气。
加里东运动使鄂尔多斯盆地整体抬升，经受130Ma的风化剥蚀, 导致奥陶系顶面形成准平原化的古岩溶地貌，盆地中部靖边一带分布有南北走向的宽阔潜台，周缘有潜沟和洼地,在上覆石炭系煤系铁铝土岩的封盖和东侧奥陶系盐膏层的侧向遮挡双重作用下，古潜台成为天然气运移聚集的大面积隐蔽圈闭。
1. 4石炭一二叠系煤系含气系统鄂尔多斯盆地石炭系为渴湖相和潮坪相沉积,二叠系为海陆过渡相和内陆河湖相沉积，以碎屑岩为主，仅石炭系有少量碳酸盐岩。
烃源岩主要为石炭系太原组和下二叠统山西组的煤系，显微组成为镜质体与丝质体，干酪根属腐植型，煤型气的组分以甲烷为主。
北部东胜、榆林地区煤层厚20m,暗色泥岩50—90m，范围约7万k m 2；南部富县、环县地区煤层厚5 —10m，暗色泥岩厚10—100m,范围约6万km2。
储集体以砂岩为主，主要物源区在北部大青山、乌拉山一带，各层砂体叠置, 蔚为壮观。
山西组沉积中心位于盆地南部洛川一庆阳一带，以盆地北部砂体最发育，共有6条大砂体向盆地内延伸，各支大砂体内部受古河网控制，呈现复杂的条带状。
储渗条件靠裂缝及后生成岩作用改善圈闭靠压实构造及上倾方向的岩性遮挡。
杨俊杰.鄂尔多斯盆地构造演化与油气分布规律「M.北京石油工业出版社,2002 李克勤.鄂尔多斯盆地大地构造对油气的控制作用中国含油气盆地构造学.北京石油工业出版社，2002油气分布特征鄂尔多斯盆中生界石油分布规律鄂尔多斯盆地石油分布在中生界，发育三叠系、侏罗系两套含油层系,已开发的油田分布在盆地的中南部。
鄂尔多斯盆地在晚三叠世早期开始下坳，进入了湖盆发育阶段，为一套湖泊三角洲碎屑岩沉积, 形成三叠系上统延长组含油层系。
晚三叠世末印支运动使盆地抬升, 形成侵蚀古地貌，侏罗纪白垩纪时期，由河流相一湖沼相一河流相沉积旋回充填,形成侏罗系下统延安组含油层系。
三叠系延长组沉积时，湖盆的东北、东南、西南及西北都有较大的河流注入，主河流注入区形成了规模较大的三角洲复合体，成为湖盆中心生成的烃类运移聚集的场所，目前已发现的三角洲油藏聚集在两类砂体中,一类是三角洲前缘河口砂坝，形成的油藏规模较大；另一类是三角洲平原分流河道砂体，形成的油藏规模较小。
三角洲沉积发育完整的生储盖组合,半深湖相生油岩三角洲前缘砂体和三角洲平原分流河道砂体形成良好储层一浅湖相砂泥岩和煤系地层形成的良好盖层。
盆地北东向和南北向的三角洲沉积体油气富集程度高，这两类走向的三角洲东侧（即油藏上倾方向）沉积以暗色泥岩夹薄层粉砂岩为主，当区域构造东抬之后，它们成为区域遮挡,形成岩性圈闭油藏。
印支运动结束了延长组内陆湖盆古地理环境，并将延长组顶面侵蚀改造，横贯盆地东西的一级甘陕古河谷和近于南北走向的宁陕、庆西、蒙陕二级古河谷将盆地南部地区分割为四个油气富集区：姬塬、演武、子午岭和靖边古高地，这种古地貌控制了侏罗系早期沉积，是形成侏罗系古地貌油藏的基础。
延安组河流相砂体是形成古地貌油气藏的主要储集体，延安组早期沉积主要集中在一、二级古河床中,中后期河谷变浅,沉积范围扩大到古高地斜坡残丘区，由早期的垂向加积沉积变为后期的侧向沉积，在残丘区形成分选良好的储集砂体。
深切延长组的古河谷是油气向上运移的主要通道，延安组的油源来自三叠系延长组，延安组在一、二级古河谷中的沉积直接与延长组呈不整合接触, 延长组的油源沿延安组河床砂体先垂向运移后转为侧向运移至近岸古残丘、滨岸砂体之中，到了岩性变化带，聚集形成油气藏，受古地貌控制的差异压实构造是油气长期运移的指向，差异压实作用形成的砂层顶面起伏，形成圈闭。
因此，古地形高部位是油气早期运移的指向, 紧邻侵蚀面上覆地层的砂岩顶面起伏促使油气进一步富集，这是古地貌岩性油藏形成的特有地质条件。
鄂尔多斯盆地古生界天然气分布规律鄂尔多斯盆地的天然气集中分布在古生界,古生界奥陶系为浅海台地碳酸盐岩沉积体系，石碳二叠纪系滨海平原碎屑岩和煤系沉积体系，该盆地古生界天然气成藏分为上、下两套含气层系。
