鄂爾多斯盆地上古生界與川西坳陷上三疊統致密氣藏成藏條件對比分析

姬 江

(西安石油大學地球科學與工程學院，陜西 西安 710065)

田曉東

(中石油大港油田分公司勘探開發研究院，天津 300280)

王 娟，楊 敏

(西安石油大學地球科學與工程學院，陜西 西安 710065)

鄂爾多斯盆地上古生界與川西坳陷上三疊統致密氣藏成藏條件對比分析

姬 江

(西安石油大學地球科學與工程學院，陜西 西安 710065)

田曉東

(中石油大港油田分公司勘探開發研究院，天津 300280)

王 娟，楊 敏

(西安石油大學地球科學與工程學院，陜西 西安 710065)

對鄂爾多斯盆地上古生界與川西坳陷上三疊統致密氣藏烴源巖、儲集層、蓋層等成藏要素的地質特征及成藏特征進行了對比分析。對比結果表明，鄂爾多斯盆地上古生界與川西坳陷上三疊統致密氣藏成藏條件有很多相似之處，但兩者的成藏特征卻在著一定的差異。鄂爾多斯盆地上古生界氣藏以巖性圈閉為主，圈閉類型單一；多種成藏條件共同作用形成了其區域性的氣水倒置關系；溫度下降和天然氣散失是氣藏低壓的重要原因。川西坳陷上三疊統氣藏以構造、地層、巖性圈閉為主，類型相對復雜；氣藏異常高壓是由印支期的欠壓實作用、燕山期的烴源巖生氣作用和喜馬拉雅期的構造擠壓作用共同作用所產生的結果，其中喜馬拉雅期的構造擠壓作用是最關鍵的因素。

鄂爾多斯；上古生界；川西；上三疊統；致密氣；成藏條件

致密砂巖氣是指孔隙度小于10%、原地滲透率小于0.1×10-3μm2或空氣滲透率小于1×10-3μm2、孔喉半徑小于1μm、含氣飽和度小于60%的砂巖中儲集的天然氣，一般無自然工業產量，但在采取一定技術措施后，可以獲得工業天然氣產量[1]。我國早在1971年就發現了川西中壩致密砂氣田，然后相繼發現了鄂爾多斯盆地上古生界、四川盆地志留系等致密砂巖氣藏。初步研究表明，在鄂爾多斯、四川、吐哈、松遼、準格爾、塔里木和渤海灣盆地，致密砂巖氣有利勘探面積超過27×104km2，資源量超過12×1012m3[2]。鄂爾多斯盆地上古生界與川西坳陷上三疊統須家河組是目前國內最為典型的致密砂巖氣藏，筆者對上述盆地致密氣藏的成藏條件、成藏特征進行了對比分析，為致密砂巖氣藏勘探與開發提供參考。

1 氣藏基本狀況

鄂爾多斯盆地上古生界致密砂巖氣分布于下石盒子組和山西組，平面上主要分布于伊陜斜坡及其附近。資源評價結果表明[3]，鄂爾多斯盆地天然氣總資源量為15.16×1012m3，其中致密氣資源量為10.37×1012m3，約占天然氣總資源量的68%。蘇里格、烏審旗、大牛地、神木等4個氣田是目前為止探明儲量超過千億立方米的致密氣田，致密氣累計地質儲量約為3.53×1012m3，占盆地已發現天然氣總地質儲量的84%，這說明鄂爾多斯盆地具有豐富的致密氣資源。

川西坳陷在大地構造上位于龍門山逆掩推覆帶與上揚子地臺之間，經歷了印支、燕山、喜山多期構造運動作用，始終處于受盆緣山系隆升與擠壓控制的被動沉降環境[4]。川西坳陷主要分布于三疊系中，最有利的勘探區為前陸深坳陷部位，資源量達3.6×1012m3。川西坳陷上三疊統成藏要素和成藏地質作用，將其劃分為下部和上部2個成藏組合。下部成藏組合為馬鞍塘子組、小塘子組+須二段(生)-須二段(儲)-須三段(蓋)；上部成藏組合為須三段+須四段(生)-須四段(儲)-須五段(蓋)。

2 成藏條件

1)烴源巖條件對比 川西坳陷上三疊統發育多套海陸交互相暗色泥巖、炭質泥巖及煤層，是一套優質的煤成氣源巖，具有厚度大、分布廣、有機質豐度高、有機質類型好和成熟度高的特點[5]。烴源巖演化史分析表明，上三疊統烴源巖普遍進入生烴高峰期，烴源巖條件非常優越。與川西坳陷相比，鄂爾多斯盆地上古生界烴源巖類型也是以海陸交互相的煤系和暗色泥巖為主，但川西坳陷的次要烴源巖為碳質泥巖，而鄂爾多斯盆地上古生界為海相石灰巖[6-7]。鄂爾多斯盆地上古生界的煤層厚度相對川西坳陷較厚，而泥巖則較薄。2個盆地的烴源巖有機碳含量均較高(鄂爾多斯盆地上古生界稍高)，有機質類型均以腐殖型母質為主，兩者的有機質成熟度(以鏡質體反射率表征)相差不大，表明鄂爾多斯盆地上古生界與川西坳陷都經歷了多期構造運動，均具有較高的熱演化程度(見表1)。

表1 鄂爾多斯盆地上古生界與川西坳陷烴源巖條件對比表

2)儲集層特征 ①川西坳陷上三疊統。川西坳陷上三疊統主要發育有三角洲沉積體系和沖積扇-辮狀河三角洲沉積體系。儲集層主要為濱湖、三角洲前緣相的中細砂巖，其中須二段與須四段儲層條件最好。上三疊統砂巖儲層總體上具低孔隙度(2.5%～9%)、低滲透率((0.01～0.5)×10-3μm2)、高含水飽和度、小喉道、非均質性強的特征，不同層系、不同地區和局部構造儲層物性差異較大[4]。主要發育粒間孔-粒內孔-裂縫、粒內孔-雜基孔-裂縫和雜基孔3類儲集空間組合。②鄂爾多斯盆地上古生界。鄂爾多斯盆地上古生界的山西組-下石盒子組發育河流-三角洲沉積體系、本溪組-太原組發育潮坪-障壁島沉積體系。研究區儲集層主要為山西組-石盒子組發育的多條三角洲分流河道砂體，北部邊緣隆起為主要物源區，沉積物北粗南細。盆地內自北向南發育有4個沉積相帶，即洪積扇-沖積平原、三角洲平原、三角洲前緣和淺湖相帶[8]。盆地上古生界儲層整體為低孔低滲的致密砂巖儲層，孔隙度為4%～12%，滲透率為(0.1～2)×10-3μm2，主要發育粒間孔型、粒間孔-溶孔型、溶孔-粒間孔型、晶間孔-溶孔型、晶間孔-微孔型5類儲集空間組合。

3)蓋層 ①鄂爾多斯盆地上古生界。鄂爾多斯盆地上古生界石盒子組和石千峰組發育有分布穩定的河漫湖湘泥質巖，是一套在湖泊沉積環境中形成的、以泥巖和粉砂質泥巖為主的細粒碎屑巖沉積，厚度一般為50～120m，構成了上古生界氣藏的區域性蓋層。湖泊相泥質巖具有分布面積廣、地層厚度大、橫向連續性好及巖性純等特點。泥質巖具有物性封閉和壓力封閉雙重作用，是理想的區域性蓋層，上古生界氣藏受該區域性蓋層的控制。氣藏上覆泥巖及上傾方向的致密泥巖為上古生界提供了良好的直接蓋層及側向封堵條件，單層厚5～20m，具有分布范圍和規模較小、橫向上連續性差和巖性不純等特點，封閉能力較差，僅起到一定的直接封蓋和側向遮擋作用[9]。②川西坳陷上三疊統。川西坳陷上三疊統蓋層較發育，區域性的間接蓋層主要為侏羅系多層次發育的湖相泥頁巖，而直接蓋層為須三段、須五段和須六段于湖泛期和高位早期廣泛發育的湖泊-沼澤相泥巖，具有厚度大、突破壓力高和分布穩定等特點。

3 成藏特征

1)氣水分布關系 鄂爾多斯盆地上古生界氣藏水體主要分布在構造底部位的有限區域內，呈邊、底水形式存在，氣層連通性差，原始地層壓力反映同一氣層分屬多個壓力系統，其壓力-深度關系無規律性。研究區內上傾方向沒有統一的氣水界面，天然氣主要分布在下傾方向的儲層中，向上傾方向逐漸變為氣水過渡帶和含水區，部分區域呈現出明顯的氣水倒置特征。

由于川西坳陷斜坡高部位未發現常規氣藏和飽含水帶，說明川西坳陷的氣水分布并不呈現上傾部位飽含水、下傾部位飽含氣、過渡帶氣水同出的模式[9]。因此，川西坳陷并不存在典型的氣水關系倒置特征。

圖1 鄂爾多斯盆地上古生界及川西坳陷上三疊統氣藏壓力與深度關系圖

2)壓力分布 楊華等[10]對鄂爾多斯盆地上古生界石盒子-山西組壓力分布進行了研究，認為上古生界總體以低壓和異常低壓為主，局部常壓(見圖1(a))。導致其成為負壓氣藏的原因有2個方面：①由于地層抬升和地溫梯度降低的雙重作用，溫度大幅度降低引起壓力降低；②由于烴源巖生氣停止，補給量不足以彌補散失量引起的壓力降低。溫度下降和天然氣散失數量足以使地層壓力降至靜水壓力之下，則超壓氣藏就演變成了現今的負壓氣藏。

川西坳陷上三疊統普遍具有異常高壓(見圖1(b))，壓力系數為1.94～2.03。川西前陸盆地上三疊統的異常高壓與所處的區域構造位置、埋藏深度有密切關系，其形成是由早期生烴增壓和后期構造擠壓2種主要機制共同決定的[11]。

3)圈閉類型 川西前陸在其地質歷史發展過程中，經歷了印支期、燕山期和喜山期3次大的構造運動，形成了古構造、今構造、疊合構造以及多種復合圈閉[12](如斷層-背斜、斷層-巖性、構造-巖性、構造-成巖等)，幾乎沒有單一成因的簡單圈閉。鄂爾多斯盆地上古生界除西緣沖斷帶和伊盟隆起發育與斷層和褶皺有關的構造圈閉外，還發育多條南北向展布的三角洲平原分流河道儲集砂體，而砂體兩側沉積了河流間灣的泥質砂巖或含砂質泥巖，在砂體東側的上傾方向形成了遮擋，從而形成了近南北向的大型巖性圈閉。

4 結 語

鄂爾多斯盆地上古生界與川西坳陷上三疊統氣藏的成藏條件有很多相似的地方，但也存在的一定的差異。2個研究對象均是以海陸交互相的煤系和暗色泥巖為主，但后者的次要烴源巖為碳質泥巖，而前者為海相石灰巖。鄂爾多斯盆地上古生界氣藏整體構造穩定，沉積物北粗南細，儲層物性自南向北逐漸變好，圈閉類型相對單一，以巖性圈閉為主，溫度下降和天然氣散失是造成氣藏異常低壓的主要原因，且局部存在區域性的氣水倒置關系。川西坳陷上三疊統氣藏構造演化強烈，沉積厚度西厚東薄，圈閉類型以構造、地層和巖性圈閉為主，相對復雜，喜馬拉雅期的構造擠壓作用是造成氣藏普遍高壓的關鍵因素，不存在氣水倒置現象。

[1]鄒才能.非常規油氣地質[M].北京:地質出版社,2011.

[2]戴金星,陳踐發,鐘寧寧,等.中國大氣田及其氣源[M].北京:科學出版社,2003.

[3]劉新社,席勝利,付金華.鄂爾多斯盆地上古生界天然氣生成[J].天然氣工業,2000,20(6): 19-23.

[4]曹烈,安鳳山,王信,等.川西坳陷須家河組氣藏與古構造關系[J].石油與天然氣地質,2005,26(2):224-229.

[5]鄒才能,陶士振,朱如凱,等.連續型氣藏及其大氣區形成機制與分布——以四川盆地上三疊統須家河組煤系大氣區為例[J].石油勘探與開發,2009,36(3):307-319.

[6]劉銳娥,孫粉錦,張滿郎,等.鄂爾多斯盆地北部上古生界儲集巖的化學分類及儲集性評價[J].天然氣地球科學,2003,14(3):196-199.

[7]魏紅紅,彭惠群,李靜群,等.鄂爾多斯盆地石炭-二疊系沉積特征與儲集條件[J].石油與天然氣地質,1998,19(2):136-141.

[8]楊華,張文正,李劍鋒,等.鄂爾多斯盆地北部上古生界天然氣的地球化學研究[J].沉積學報,2004,22(增刊):39-44.

[9]王金琪.早聚晚藏川西坳陷天然氣基本特征[J].天然氣工業，2001,21(1):5-12.

[10]楊華,付金華,魏新善.鄂爾多斯盆地成藏特征[J].天然氣工業,2005,25(4):5-8.

[11]趙玲軍,張金川,蒲軍,等.川西坳陷高壓異常與深盆氣成藏[J].西北油氣勘探,2005,17(3): 1-6.

[12]謝繼容,張健,李國輝,等.四川盆地須家河組氣藏成藏特點及勘探前景[J].西南石油大學學報(自然科學版),2008,30(6):40-44.

[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.12.014

TE122

A

1673-1409(2012)12-N044-03