鄂爾多斯盆地奧陶系巖溶古地貌天然氣成藏研究

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、產量增長最快的盆地，目前已成為我國第一大油氣生產盆地和第一大天然氣產區。長慶油田通過 50 多年的攻關研究 ，創新發展了“陸相淡水湖盆頁巖油、內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 項油氣地質認識，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、低滲—致密儲層體積壓裂”等三大技術系列，為保障國家能源資源安全做出重要貢獻，同時對國內外其他類似盆地的勘探提供了重要經驗與借鑒。

關鍵詞：鄂爾多斯盆地;天然氣;地質認識;技術創新;

在長慶油田跨越油氣當量 6000×104t 之際，回顧其50年來在鄂爾多斯盆地油氣勘探開發的科技歷程，創新形成了獨特的低滲透油氣勘探開發理論體系與先進實用技術系列。早在 20 世紀 70 年代，從“構造找油”到侏羅系“古地貌控油”勘探思路的轉變，相繼發現了馬嶺、華池、元城等油田，迎來盆地第一個石油儲量增長期。八九十年代，石油勘探層系由侏羅系轉移至三疊系，在陸相湖盆三角洲成藏理論指導下，發現了安塞、靖安等億噸級油田。以 70 年代末引入煤成氣理論為起點，天然氣勘探由盆地周邊轉向腹地，創新了碳酸鹽巖巖溶古地貌、海相三角洲成藏認識，指導米脂、靖邊、榆林等超千億立方米氣田的發現。進入 21 世紀，提出了三疊系多層系復合成藏、湖盆中部重力流復合控砂等重要地質認識，指導了西峰、姬塬、華慶等億噸級大油田的發現;天然氣勘探在上古生界大面積致密砂巖氣成藏認識指導下發現了萬億立方米的整裝蘇里格氣田。近年來，在加大非常規資源勘探背景下，創新了陸相淡水湖盆源內非常規頁巖油規模富集的地質認識，新發現了 10 億噸級的慶城頁巖油大油田。

1.區域地質概況

鄂爾多斯盆地位于華北地臺西部，面積約為37×104km2。根據現今構造發育特征可將其劃分為伊盟隆起、西緣沖斷帶、天環坳陷、伊陜斜坡、晉西撓褶帶和渭北隆起 6 個構造單元。它為一個大型多旋回克拉通盆地，在太古宙—古元古代形成的結晶基底之上，經歷了中—新元古代拗拉谷、早古生代淺海臺地、晚古生代近海平原、中生代內陸湖盆和新生代周邊斷陷五大沉積演化階段。固結于古元古代末的結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識

20 世紀 80 年代中晚期，在“古潛臺”成藏認識指導下部署的陜參 1 井等多口探井喜獲高產氣流，證明盆地存在非構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，恢復了巖溶古地貌的區域分布格局及發育形態，提出了“古潛臺含氣、古潛溝遮擋”的成藏觀點，并依此建立了巖溶古地貌成藏模式，指導發現了多個氣藏，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、巖溶古地貌精細刻畫、成藏主控因素分析，創新發展了巖溶古地貌成藏認識，推動了海相碳酸鹽巖勘探領域不斷拓展。

（1）沉積微相是控制儲層發育的物質基礎。

下奧陶統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，盆地東部凹陷區為蒸發巖盆地，圍繞古隆起呈環帶狀發育膏云坪、含膏云坪及環陸泥云坪沉積。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近南北向展布，分布面積近1.5×104km2，巖性以泥—細粉晶準同生白云巖為主，并普遍含石膏結核、石膏砂屑等易溶礦物，有利于形成溶蝕孔洞型儲層。同時，由于含膏層段的成層性好，形成的儲層段平面上分布連續、穩定，為鄂爾多斯盆地儲層大面積分布奠定了物質基礎。

（2）三大巖溶系統為風化殼儲層的形成創造條件。

奧陶紀末期的加里東運動，導致盆地本部整體抬升，使奧陶系碳酸鹽巖經歷了約 1.5 億年的風化淋濾，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度不同，儲集性能存在差異。巖溶高地以垂直巖溶為主，發育垂直巖溶管道、落水洞等巖溶形態，儲層非均質性強、局部高滲;巖溶盆地古地勢較低，表現為沿溝槽對地層進行弱改造，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，層狀儲層經改造后溶蝕孔洞發育，是風化殼儲層最為發育部位。在巖溶古地貌和風化殼儲層形成機理認識指導下，盆地碳酸鹽巖勘探領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、側向運移式”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，風化殼巖溶殘丘發育，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入奧陶系風化殼儲層中聚集成藏，氣層周邊的泥巖或致密碳酸鹽巖構成有效的巖性遮擋，形成大型地層—巖性氣藏，如靖邊地區馬五1+2氣藏;巖溶高地部位，巖溶殘丘和古溝槽不發育，地層無明顯切割，受臺內灘相控制的白云巖儲層分布穩定，天然氣沿不整合面側向運移，在上傾方向被東部較致密的碳酸鹽巖封堵，形成巖性氣藏，如靖邊氣田西側馬五4+5氣藏，圍繞靖邊氣田周邊及盆地東部，精細刻畫巖溶古地貌，落實含氣富集區，提交新的優質儲量。

結束語

中國在低滲透砂巖、海相碳酸鹽巖、頁巖油氣等領域資源豐富，具有很大的勘探開發潛力，鄂爾多斯盆地下一步強化關鍵技術攻關，夯實長慶油田二次加快發展的資源基礎，為保障國家能源安全做出更大的貢獻，同時為國內相關領域的油氣勘探提供借鑒。

參考文獻

[1] 付金華，范立勇，劉新社，等.鄂爾多斯盆地天然氣勘探新進展、前景展望和對策措施 [J]. 中國石油勘探，2019，24（4）：418-430.