鄂爾多斯盆地奧陶系鹽下天然氣勘探技術研究

賈方方 郭偉鵬 郭田超 楊驍

陜西延長石油（集團）有限責任公司延長氣田采氣五廠 陜西 延安 716000

近年來，研究發現鄂爾多斯盆地奧陶系鹽下層系的地質條件獨特，具有利于氣藏積聚的封蓋條件。另外，由于米脂鹽洼中心的沉積水體較深，更加便于烴源巖的發育和保存，從而對氣藏的形成更加有利。在鹽下天然氣勘探的實踐過程中，對于奧陶系鹽下的地質情況有了進一步的認識，儲層分布和天然氣富集現象也有了更深地了解，對鹽下天然氣勘探提供一定的參考價值。

1 鄂爾多斯盆地奧陶系鹽地質概況

鄂爾多斯盆地在長時間的地質演變過程中，逐漸由海相向海陸不斷過渡，然后再向著陸相進行沉積演化，其中沉積巖的厚度達到了6500m。在奧陶紀，其盆地內部相對穩定，而且盆緣比較活躍，具有南北隆升，西沖東抬的特點[1]。對于盆地而言，按照構造單元進行劃分可以分為6個單元，其中的伊陜斜坡對于油氣的聚集相當有利，如圖1所示。同時，對于環縣—蘇里格—鄂托克旗一線發育的近南北向古隆結構起到了一定的分隔作用，從而使得中東部地區發展成為一個相對封閉的環境，其中以馬家溝組成為了其中的一個標志性的代表。

圖1 鄂爾多斯盆地構造單元劃分圖

2 鹽下天然氣成藏特征

鄂爾多斯盆地奧陶系鹽再不斷地勘探發展過程中，對于盆地的勘探層位和圈閉類型都有了一個較好地認識，從而對于奧陶系鹽下的地質特征和天然氣成藏情況有所了解。

3 膏巖發育區進行轉變

3.1 上古生界煤系烴源巖是鹽下氣藏的主要氣源

由于鄂爾多斯盆地的獨特地質條件，處于中東部地區的鹽巖沉積會形成一個較好的封閉結構，在利于天然氣的不斷聚集保存的同時，對于天然氣的運移也有了一定的抑制[2]。所以，氣源問題是對于奧陶系鹽下天然氣逐漸聚集成藏的重要問題。

3.2 晶間孔型白云巖是鹽下氣藏的主要儲層

巖性因素是鄂爾多斯盆地奧陶系鹽下天然氣儲集的一個重要原因，通過相關的研究表明：該區域的儲層主要以碳酸鹽巖儲層為主，其中主要包括白云巖類型，對于白云巖的類型主要可以分為兩個大類，第一個主要是以粉晶—細晶為主要的白云巖，由于這種類型的白云巖主要為晶粒結構，一般為中—厚層[3]。對于這一類的白云巖而言，在顆粒的沉積過程中會相對優先于白云巖化形成晶間孔的結構，在其局部會看的見由于后期的溶蝕作用導致較大的溶孔結構的形成，其儲層部分的平均孔隙度大致在2%～9%之間，滲透率的大小主要分布在0.1～6mD的范圍之類。第二類的白云巖結構是泥晶—細粉晶的白云巖，其中泥質的含量主要在5%～30%左右。由于該種類型的白云巖主要以薄層結構為主，而且在其橫向的分布相對比較穩定，在儲層的儲集空間范圍內會逐漸形成由鹽巖礦物發生溶解而逐漸產生的溶孔結構，而且會生成一些白云巖晶間孔。對于儲層段而言，其儲層的平均孔隙度大致分布在1%～7%的范圍，其滲透率分布在0.1～8mD的范圍內。通過研究分析發現，雖然對于不同的層段和不同的巖石結構在儲集空間上有一定的差異，可是通過對鹽下層系的白云巖儲集空間進行分析發現：對于儲集空間影響較大的主要是晶間的孔隙大小，然后就是溶孔結構。其中，晶間孔發育層段主要分布在馬五7亞段、馬五9亞段和馬四段白云巖，因為這種白云巖的分布情況同沉積期的古隆有著緊密的聯系。另外，溶孔結構主要分布在馬五6亞段、馬五8亞段、馬五10亞段的白云巖，不僅分布較廣，而且具有較好的連續性，逐漸成為目前鹽下天然氣勘探的重點。

3.3 天然氣的側向運移是鹽下成藏的必要條件

針對鹽下勘探展開分析發現，在早期對于奧陶系天然氣的勘探工作主要放在奧陶系頂部的風化殼成藏方向，普遍地認為煤系生氣，而后再以垂向的運移方式逐漸進入到風化殼儲層，從而聚集形成氣藏[3]。近些年，由于白云巖的巖性圈閉和風化殼古地貌圈閉呈現的差異性，導致天然氣的聚集模式轉變成了側向運移。通過勘查實踐發現，以晶間孔型為主的白云巖儲層的馬五5亞段儲層，沉積類型為旋回特征的馬五5-馬五10亞段儲層，還有短期海進旋回沉積類型為主的鹽下馬五7亞段、馬五9亞段具有比較類似的巖性圈閉成藏條件，聚集模式主要為側向運移，對于鹽下藏非常有利。

3.4 勘探方向與目標

通過，對天然氣成藏特點進行分析發現，選擇馬四段是進行鹽下天然氣勘探的最佳層系。其中，對于儲集體分布影響較大的主要是巖相，對馬四段沉積期的巖相進行分析，位于靖邊氣田東側至榆林—延安的一帶區域，常常是進行鹽下深層多層系白云巖巖性天然氣氣藏勘探的最佳區域，烏審旗—橫山云灰緩坡相帶和東部神木云灰隆起相帶是現階段的重點關注區域。另外，局部構造也會對奧陶系鹽下深層天然氣的富集情況產生相應的影響，針對巖性相變帶內的構造—巖性復合圈閉成為了目前進行勘探的一個重要的目標。對奧陶系鹽下進行綜合評價，可以將以下兩個層系作為現階段的主要勘探目標，如圖2所示，其中總面積達到了1×104km2，通過預計其儲量大致達到了5.0×1011m3，相對來說具有很大的勘探潛力。

4 鹽下勘探技術發展情況

4.1 工藝進展

在前期對于鄂爾多斯盆地奧陶系鹽下天然氣的勘查過程中，主要是針對奧陶系風化殼溶孔型儲層進行改造，酸化壓裂形成的酸蝕裂縫能夠較好地提高導流能力。在酸化改造時，主要是采用以“稠化酸+降阻酸”進行酸化壓裂的方式，用酸量一般在50～120m3的范圍，排量主要在2～3m3/min左右，形成的酸蝕裂縫長度在30～50m左右。這種工藝主要應用在改造規模相對較小的儲層，一般形成的酸蝕裂縫比較短，被廣泛應用在奧陶系的風化殼儲層改造。現階段，對于奧陶系鹽下馬四段已經實踐壓裂了20口井，其中酸量平均達到了103m3，排量控制在2.9m3/min左右，其改造后的平均產量達到了2.0×103m3/d。為了進一步提高改造后的裂縫長度，在結合酸蝕壓裂的基礎上，采用“多級交替注入、多體系酸液轉向”的技術，使用耐酸的滑溜水對于改造效果有較好地提升。同時，使用不同黏度的酸液組合可以有效地保證儲層改造的均勻性。

近幾年，由于鹽下馬四段應用酸壓進行儲層改造的產量較低，對該層段進行大量的實驗研究和數值模擬分析，造成該段改造效果較差的主要原因是由于該區塊的儲層相對致密、儲層的灰質含量高，從而導致酸化壓裂改造過程中酸—巖的反應較慢，而且酸壓的作用范圍也更加的短，從而改造過程形成的裂縫的電流能力也較小。因此，需要把常規使用的酸化壓裂方式轉變成加砂壓裂的方式，將改造模式的重點放在裂縫的擴展、改造工具的研發和壓裂模式的細化研究。經過大規模的實踐研究，對于儲層相對較為致密、裂縫的延伸壓力加大的情況，壓裂改造設計應該優先選擇41/2in的大直徑管柱和大排量的模式，從而能夠有效地降低摩阻，對于提高裂縫的延伸壓力和裂縫體積有較大的好處。對于碳酸鹽巖而言，由于其巖石的彈性模量高，壓裂改造過程中形成的裂縫相對較窄，而且加砂過程也相對較難，通過選擇40～70目、80～90目的小粒徑支撐劑，應用連續加砂的模式，能夠達到較好的壓裂效果。另外，由于碳酸鹽巖具有較高的抗張、抗壓強度，為了提高改造效果，可以預先對其進行前置酸預處理，從而能夠有效地降低儲層的破裂壓力，能夠提高改造效果[4]。

4.2 奧陶系鹽下勘探突破的意義

鄂爾多斯盆地奧陶系鹽下作為一個相對較新的勘探領域，不斷提高對于勘探理論的認識，是現階段尋求勘探工作進步的關鍵。通過對于奧陶系鹽下古隆起、烴源巖、儲層分布及圈閉等成藏條件的進一步了解，開展了對于奧陶系鹽下天然氣的勘探，隨著地質工程的一體化，鹽下馬四段天然氣的勘探工作取得巨大的突破。在數十年的勘探探索過程中，隨著MT1井在奧陶系獲得了一個很高的產氣流，從而開啟了一個嶄新的天然氣勘探領域。

4 勘探前景

由于奧陶系鹽下具備較好的成藏條件和儲氣資源，現階段對其的勘探成為了未來的重點。對于馬五6亞段鹽巖層而言，不僅擁有較好的封蓋條件，而且由于白云巖儲層相對較為發育，從而導致儲層具有較好的巖性圈閉。現階段，對于鹽下勘探逐漸取得重大進展，在靖邊東側勘探發現流量達到1.27×106m3/d的氣藏，清晰地表明奧陶系鹽下天然氣勘探具有較大的前景。同時，在橫山—延安總面積5000km2的區域內，其勘查到的天然氣儲量達到了千億立方米。另外，對于鄂爾多斯盆地奧陶系的勘探工作主要集中在風化殼氣藏方面，針對奧陶系鹽下的勘探實踐相對較少，從而給奧陶系深層的烴源巖、儲層、成藏方面的研究造成了較大的難度。在對鹽下天然氣勘探地不斷探索過程中，在相關鉆探資料地輔助下，對于馬四段、馬二段等層段的古沉積環境及相帶發育情況進行研究發現，該層段地巖性主要包括白云巖和石灰巖，其分布特點為橫向向上，同時在東西方向上呈現出巖性相變的特點。在巖性相變和局部的鹽巖底面鼻隆構造兩者的共同影響下，能夠構成利于氣藏形成的巖性圈閉，是奧陶系鹽下天然氣勘探的重要的目標層系，勘查工作具有較大的發展潛力。

5 結束語

綜上所述，鄂爾多斯盆地奧陶系由于其獨特的地理特點，具有較好的成藏條件，利于天然氣的儲存；其獨特的地質結構，例如上古生界煤系烴源巖是鹽下氣藏的主要氣源、晶間孔型白云巖利于聚集形成氣藏、側向運移利于鹽下成藏等，對其的勘探成為未來的重點目標，勘查工作具有較大的發展潛力。