鄂爾多斯盆地東部本溪組氣藏地質特征

閆于成

摘要：本文通過查閱鄂爾多斯盆地東部地區的一些相關文獻，從地層、沉積、生儲蓋、分布及富集控制因素等方面對盆地東部本溪組的氣藏地質特征進行了簡要的介紹。主要目的是想要對盆地東部本溪組的地質特征能有一個比較直觀的了解，對氣藏的分布和富集規律較為整體的把握。

關鍵詞：鄂爾多斯；上古生界；本溪組；地質特征

前言

鄂爾多斯盆地是迄今為止所發現的上古生界天然氣最富集的一個含油盆地，已發現了榆林、米脂、子洲、神木、大牛地等多個具有工業氣流的氣田，是目前西氣東輸的主要氣源地之一。盆地東部上古生界的本溪組和山西組地層，在近年來的勘探中表現出良好的前景， 尤其是在本溪組頂部的本 1 段和山西組底部的山 2 段，天然氣富集高產，儲量面積大，豐度高，是上古生界主要勘探的目的層之一。本文通過對地層、沉積、生儲蓋、氣藏及分布特征等方面的描述，主要目的是想要對盆地東部本溪組的地質特征能有一個比較直觀的了解，對氣藏的分布和富集規律較為整體的把握。

1 地層特征

鄂爾多斯盆地上古生界自下而上發育了石炭系-二疊系的本溪組、太原組、山西組、下石盒子組、上石盒子組和石千峰組 6 套地層， 總沉積厚度約 700m[1]。本溪組不整合覆蓋奧陶系風化殼之上，頂部以穩定的 9#煤層與太原組區分，底部為分布廣泛的鐵鋁質巖層，中間主要為灰黑色泥巖和砂巖互層。沉積旋回以反旋回為主，內部存在小的正韻律。以沉積旋回的變化是劃分地層的基礎，可以將本溪組自下而上劃分為兩個層段：本 2 段和本 1 段，這是目前被普遍接受的劃分方案。

本 1 段屬于晉祠段，主要石油砂、煤層與泥巖構成的多組沉積旋回，潮道砂體與瀉湖泥坪交互疊置，反映多次海侵和海退。更加細致的可將其自上而下劃分為 9#煤層、吳家峪灰巖層（扒樓溝）、晉祠砂巖層。

本 2 段主要是灰色泥巖、灰色粉砂巖及煤層。底部為鐵鋁巖層， 上部為畔溝灰巖（張家溝）。早些時期也將鐵鋁巖層定為湖田段，畔溝灰巖定為畔溝段。由于這兩套地層較為致密，通常認為其是下部奧陶系風化殼的蓋層。

2 沉積特征

2.1 沉積背景

在奧陶世末期，加里東運動使得鄂爾多斯南部大陸邊緣板塊與北秦嶺地質體發生碰撞，造成的盆地的東南部沉降帶褶皺隆起，并經歷了長達 1.4 億 a 的沉積和風化剝蝕，最終導致盆地東南部缺失了晚奧陶—早石炭世的地層沉積，直到晚石炭紀晚期，盆地東北部才緩慢沉降并接受沉積[2]。此時的盆地被“L”狀中央古隆起分割為東西兩個海域，東部地區被華北海自東侵入，發育海相和海陸過渡相沉積。由于本溪組是直接在奧陶系的侵蝕風化殼之上接受沉積的，所有古地貌對地層厚度的影響比較大，沉積具有填平補齊的特征，低洼部位地層厚， 高地部位薄，地層厚度整體上呈現西薄東厚。

2.2 沉積相特征

鄂爾多斯盆地東部石炭系本溪組主要為一套海陸過渡環境下的障壁島海岸沉積體系。沉積相類型主要為障壁島、瀉湖、潮坪相。

（1） 障壁島相

障壁島是平行海岸分布的一種高出水面的狹長形砂體，是近岸地區潮汐、波浪作用攜帶沉積物中的砂體到海岸附近堆積而成的。障壁島沉積是研究區本溪組最主要的沉積類型之一，也是最主要有利儲集相類型，主要發育在綏德、清澗、延川、延長、宜州等地。沉積物以淺灰—灰白色砂巖為主，礫巖較少，且主要發育在障壁島靠海一側； 顆粒磨圓較好，分選好；遺跡化石豐富，生物多見光鹽性生物；浪成波痕、波狀層理、沙紋層理及低角度交錯層理發育，沉積序列通常為逆粒序；測井相上表象高自然伽馬、高聲波時差。

（2） 瀉湖相

瀉湖是指被障壁島所遮欄的淺水盆地。瀉湖沉積在研究區本溪組分布廣泛，主要沿子長—延安—宜州以西的地區發育，沉積物以灰黑—深灰色泥巖、碳質泥巖、薄煤層為主，夾有少量灰白色細—粉砂巖， 局部地區有薄層灰巖；泥質巖類多見植物化石；沉積構造主要以水平層理為主，斜層理不發育；測井相上表象低自然伽馬、低自然點位、低聲波時差。

（3） 潮坪相

潮坪指具有明顯的周期性潮汐作用的、坡度極緩的海岸區帶，根據巖性又分為砂坪、混合坪、泥坪。研究區本溪組潮坪沉積主要在李家岔—安塞—甘泉—富縣發育。砂坪沉積物以灰白色細砂巖、淺灰色粉砂巖為主；顆粒分選中等，磨圓差；發育砂紋交錯層理和變形層理， 可見蟲孔構造；測井曲線自然伽瑪多呈中、高幅值的箱狀。泥坪沉積物主要為厚的泥質，包括泥巖、粉砂質泥巖和頁巖，局部夾薄層透鏡狀粉砂巖及煤層；沉積構造以水平紋層為主；泥質物中生物擾動現象強烈，常見足跡、爬痕及蟲孔構造；自然伽馬曲線基本為低幅值齒狀， 在薄砂或煤層時，自然伽馬則呈現高幅值尖峰[2]。

3 生儲蓋特征

3.1 烴源巖特征

本溪組氣藏的烴源巖主要為層內高度發育的煤系暗色泥巖和本 1 段頂部的煤層（9#煤層），有機質豐度高，類型以腐殖型（III型）為主，夾有混合腐殖腐泥型（II2 型）。鏡質體反射率 Ro>1.7%，最高熱解峰溫 Tmax 平均值大于 480℃，屬于高—過成熟演化階段[3]。

3.2 儲層特征

本溪組儲集層主要是以灰色細粒的石英砂巖為主的“晉祠砂巖”，巖石碎屑主要礦物以石英為主，平均含量高達 80%以上，長石和碎屑含量低；顆粒的分選較好，磨圓中等，為次圓狀；填隙物平均含量在10%左右，主要為方解石、白云石、硅質、菱鐵礦、高嶺石以及少量云母；雜基含量較低；顆粒支撐，點或線接觸；膠結物膠結類型以孔隙式膠結為主；孔隙類型以次生孔隙和微裂縫為主，孔隙度0.9%～11%，平均 4.2%，滲透率平均不到 2%?？梢哉J為本溪組儲層為中低孔、低滲致密型砂巖儲層。

另外，近些年的實際生產發現，廣泛分布在本溪組底部的鐵鋁質泥巖，也可以作為天然氣儲集層來看待。這套泥巖在鄂爾多斯盆地東部地區本溪組底部普遍發育，連續性較好，厚度 2～20m，總體上在北西—南東向上逐漸變厚。由于該套巖層直接覆蓋于奧陶系風化殼之上且較為致密，所以通常認為它是奧陶系風化殼的蓋層，但在實際生產中發現，該巖層含氣特征明顯，下部發育的微裂縫作為滲流通道，溝通鐵鋁質泥巖儲層和風化殼地層，使得風化殼地層的天然氣通過微裂縫運移到鐵鋁質泥巖，充注其中。頂部的煤層氣和自生氣也為其提供了豐富的氣藏來源。

3.3 蓋層特征

上古生界石盒子組及石千峰組的泥質巖層，累積厚度 110～190m， 分布穩定，且橫向連續性好，是上古生界良好的區域蓋層。本溪組的直接蓋層為太原組的海相石灰巖，厚度約 10～40m，分布穩定。同時， 本溪組自身致密性較好，地層平緩，斷裂構造不發育，對天然氣的溢散也具有一定的阻礙作用。

4 氣藏類型及分布特征

鄂爾多斯盆地東部上古生界本溪組氣源主要來自其內部高度發育的煤系暗色泥巖和煤層，以煤系氣為主，混有少量的油型氣。屬于自生自儲型氣藏。在垂向上，本溪組的氣藏主要分布在上部的本 1 段的砂巖儲層中，在本 2 底部的鐵鋁質泥巖微裂縫中，儲存有少量的天然氣。在橫向上，研究區東部的氣藏受障壁島砂壩的控制，呈南北向條帶狀展布；研究區中、西部的氣藏則主要富集在潮坪砂體中，雖然這些砂體在橫向上連續性較差，規模小，但由于厚度大且近氣源，所以砂體普遍含氣，這便造成了盆地東部本溪組的氣藏體現出“小而肥” 的特征。

結論

（1） 本溪組地層厚度受奧陶系古地貌控制，自東向西逐漸變厚， 沉積環境屬于近岸的障壁島沉積相，發育障壁島、瀉湖、潮坪亞相沉積。

（2） 本溪組氣藏的氣源主要來自氣內部高度發育的煤系地層， 成熟度高；儲層主要是層內的中低孔、低滲致密型砂巖儲層，儲集空間以次生孔隙和微裂縫為主；蓋層主要太原組的海相石灰巖。

（3） 本溪組氣藏主要為自生自儲的巖性氣藏，以干氣為主，氣藏的分布嚴格受砂體分布的控制，東部地區南北向條帶狀展布，中西部地區多呈“小而肥”特征散布。

參考文獻：

[1] 于波.鄂爾多斯東南部上古生界層序地層特征[J].西北地質，2016，49（1）：93-95.

[2] 王鈺婷. 鄂爾多斯盆地東南部長 7儲層特征研究[J]. 云南化工，2018，45（04）：74.

[3] 秦華衛，何秉濤，李俊鹿，孟賽. 鄂爾多斯盆地三疊系超低透砂巖成藏機理研究[J].云南化工，2018，45（06）：180-181.