鄂尔多斯盆地伊盟隆起上古生界天然气成藏条件.pdf

3 O 2 O 1 1年 2月 石油勘探与开发 PETR0I EUM EXPL0RAT1 0N AND DEVELoPM ENT V0 1 ． 38 NO． 1 文 章 编 号 1 0 0 0 0 7 4 7 2 0 1 1 0 1 0 0 3 0 1 0 鄂尔多斯盆地伊盟隆起上古生界天然气成藏条件 王 明健 ，何登发 。 ，包洪平。 ，鲁人 齐 ，桂 宝玲 1 ． 中国地质 大学 北京 能源学 院； 2 ． 海相储集 层演化与油气富集机理教育部 重点 实验 室； 3 ． 中国石油长庆 油田勘探 开发研究院 基金项 目国家 自然科 学基金 项 目 4 0 7 3 9 9 0 6 ； 国家重点基础研 究发展规 划 9 7 3 项 目 2 0 0 6 C B 2 0 2 3 0 0 摘要 利 用含 油气 系统 的概念 与方法研究伊盟隆起上古 生界天 然气成藏要素及成藏作 用， 总结其成藏模 式。伊 盟隆起上 古生界天然气主要来 自隆起南部及乌审旗地 区的太原组和 山西组烃 源岩 ； 山西组和 下石 盒子组冲积 扇相辫状 水道砂体 、 河流相河道砂坝砂体及三角洲平原亚相分流 河道砂体 为最 有利储 集县 ； 上石 盒子 组和 石千峰 组辱县 泥岩构 成 区域 性盖 层 ， 另有众 多局部盖层； 生 、 储 、 盖层具有 良好的组合关系， 形 成 自生 自储式 隆起 南部 和下 生上储 式 隆起南部 、 北部 生 储盖组合 。天然 气主要通过优势输导砂体、 不整合 面、 断层和裂缝组成的输导体系 向北部运 移； 隆起北部地 区以局部构造 圈闭、 远源成藏为主 ， 而南部地 区以岩性 圈闭、 近 源成 葳为主。图 l 1表 3参 1 8 关键词 伊盟隆起 ； 上古生界 ； 成藏地质要 素；运移 ；圈闭；成藏模式 中图分类号 TE l 2 2 ． 2 文献标识码 A Up pe r Pa l a e o z o i c g a s a c c u mu l a t i o n s o f t he Yi me n g u pl i f t ，Or d o s Ba s i n W a n g Mi n g j i a n “，He De n g f a ～，Ba o Ho n g p i n g 。 ，Lu Re n q i 。 ，Gu i Ba o l i n g 1 ．S c h o o l o f E n e r g y Re s o u r c e s ，C h i n a Un i v e r s i t y o f Ge o s c i e n c e s B e i j i n g ， Be i j i n g 1 0 0 0 8 3 ，C h i n a； 2 ．Mi n i s t r y o f Ed u c a t i o n Ke y L a b o r a t o r y o f M a r i n e R e s e r v o i r E v o l u t i o n a n d Hy d r o c a r b o n Ac c u mu l a t i o n Me c h a n i s m， B e ij i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a ； 3 ．Re s e a r c h I n s t i t u t e o f Ex p l o r a t i o n a n d De v e l o p me n t ，P e t r o C h i n a C h a n g q i n g C h l f i e l d C o mp a n y，Xi ’ a n 7 1 0 0 1 8 ，C h i n a Abs t r a c t Thi s pa pe r a n a l y z e s t he Uppe r Pa l a e oz oi c ga s a c c u m u l a t i o ns a nd c o ndi t i on s of t h e s t ud y a r e a by us i n g t he d e f i n i t i o n a n d me t h o d o f p e t r o l e u m s y s t e m ，a n d s u mma r i z e s t h e n a t u r a l g a s a c c u mu l a t i o n p a t t e r n ． Th e Up p e r Pa l a e o z o i c na t ur a l g a s i n t he Yi m e n g up l i f t i s ma i n l y f r om s ou r c e r oc ks of Ta i y ua n a nd Sh an xi Fo r ma t i on s i n t he s ou t he r n p a r t a nd W u s h e n q i a r e a ．Br a i d e d c h a n n e l s a n d b o d i e s o f a l l u v i a l f a n ，r i v e r c h a n n e l s a n d b o d i e s a n d d i s t r i b u t a r y c h a n n e l s a n d b o d i e s o f d e l t a p l a i n i n t he Sha nx i a n d l owe r S hi he z i For ma t i ons a r e t he mos t f a vo r a b l e r e s e r v oi r s ． The t h i c k mud s t o ne l a ye r s o f t he up pe r Shi he z i an d Sh i q i a nf e n g Fo r ma t i o ns whi c h c ov e r t he who l e r e g i on c o ns t i t ut e t h e r e gi on a l s e a l r oc k，a n d t h e r e a r e a l s o ma ny l oc al s e a l r oc ks ． Oi l s o ur c e，r e s e r v oi r a nd s e a l r oc ks f or m a g oo d r e l a t i on s hi p i n t i me a nd s p a c e a nd t he y f or m t wo t y pe s o f a s s e mbl a ge whi c h a r e t he s e l f ge ne r at i n g a nd s e 1 f _ pr e s e r vi ng a s s e mb l a g e i n t he s o ut he r n p a r t o f t he Yi m e ng u pl i f t a n d t he l o we r - ge ne r a t i n g a nd u pp e r _ p r e s e r v i ng a s s e mb l a g e i n t he s o ut h e r n a nd n or t h e r n p a r t s ． Na t ur a l g a s mi g r a t e d t o t h e n o r t h t h r ou g h t h e mi g r a t i o n p a t h wa y s c omp os e d by a d v a n t a g e o u s s a nd b o dy，u n c o n f o r mi t y，f a ul t s a n d c r a c k s ．St r uc t u r a l t r a p s a n d t h e d i s t a l a c c u mul a t i on p a t t e r n d o mi n a t e i n t h e n o r t he r n p a r t ， wh i l e t h e s o ut he r n p a r t i s c h a r a c t e r i z e d b y l i t h o l o gi c t r a p s a n d t h e pr ox i ma l a c c u mul a t i o n p a t t e r n ． Ke y wo r dsYi me ng up l i f t ；Up pe r Pal a e o z o i c ；g e o l o gi c a c c umul a t i on e l e me n t；mi gr a t i on；t r ap；a c c umu l a t i on pa t t e r n 0引言 伊盟 隆 起 位 于 鄂 尔 多 斯 大 型 克 拉 通 叠 合 盆 地 北 部 ， 该 区西部与秦祁活动带相接 ， 北部与阴山活动带相 邻 ， 在大地构造属性上处于 中国东部稳定 区与西部活 动带之间的结合部位。近年来 ， 伊盟 隆起 天然气勘探 呈现 良好态势， 已在上古生界发现多个小型天然气藏， 该 区被认为是鄂尔多斯盆地 天然气勘探 、 开发的有利 后 备接 替 区 。 许多学者运用不同的方法、 从不同的角度对鄂尔多 斯盆地或伊盟隆起部分区块上古生界天然气成藏要素和 条件进行了研究口 ， 这些研究成果深化了对伊盟隆起天 然气成藏条件 的认识 ， 有效 指导 了该 区的油 气勘 探 。然 而这些研究或是针对整个鄂尔多斯盆地 ， 或仅限于伊盟 隆起的某一个区块， 迄今为止对整个伊盟隆起上古生界 仍未开展过系统的天然气地质研究 ， 对其天然气成藏特 征与分布规律认识尚不够全面深入， 制约了该 区天然气 的进一 步勘探 。笔者 在前 人研 究 成果基 础 上 ， 以含油 气 系统的概念与方法为指导， 结合勘探实例， 对伊盟隆起上 古生界天然气成藏的地质要素和地质作用进行深入分 析 ， 研究其成藏条件 、 成藏模式和勘探潜力。 1区域地质背景 伊盟隆起现今 的构造格局呈北 高南低、 东高西低 3 8 石油勘探 与开 发 油气勘探 审 旗 地 区上 古 生 界 烃 源 岩 所 生 成 的 大 量 天 然 气 经 由 断 层 、 裂 缝 、 不 整 合 面 以 及 大 面 积 分 布 的下 石 盒 子 组 盒 段 砂 体 向伊 盟 隆 起 北 部 地 区 长 距 离 运 移 。在 这 种成藏模式 下天然气 具有 远距 离侧 向运 移为 主 、 垂 向运移 为辅 、 早期 中侏罗世 源外成藏 的特点 ， 根据 此种 成 藏 模 式 推 测 天 然 气 应 主 要 聚 集 在 下 石 盒 子 组 和 上 石 盒 子 组 等 较 浅 层 位 ， 在 下 石 盒 子 组 中 已 发 现 数 量 较 多 的天 然 气 藏 ， 而 上 石 盒 子 组 则 有 待 勘 探 的 进 一 步 证 实 。 3 ． 4 ． 2近 源成藏模 式 南部地 区 伊盟 隆起南 部 地 区邻 近 生 烃 中 心 ， 区 内构 造 运 动 微弱， 局部构造和断层不太发育 ， 下部烃源岩生成的天 然 气通 过断层 和裂缝 等 输导 体 系 向上 部 和周 围储集 层 运移。在这种成藏模式下天然气具有短距离垂 向运移 为 主 、 侧 向 运 移 为 辅 、 晚期 早 白垩 世 源 内 成 藏 的特 点 ， 据此推测天然气应主要 聚集在 山西组和下石盒子 组 等较 深层位 ， 这 与现今 勘探结 果 一致 。 4结论 伊盟隆起上古生界烃源岩主要为上石炭统太原组 和下二 叠统 山西 组暗色 泥 岩 、 炭 质泥 岩 与煤 层 。 有 机 质 类 型主要为腐 殖型， 已普 遍进入成 熟高成熟 阶段 。 隆起南部和北部烃源岩特征 明显不 同 南部 地区烃源 岩厚度大 ， 成熟度高 ， 生烃潜力 大； 而北部地区烃源岩 厚度 小且成 熟 度 相 对 较 低 ， 要 形 成 规 模 气 藏 需 要 南 部 地 区以及 乌审旗 生烃 中心 的天然 气供 给 。 伊 盟 隆起上 古生 界有 利 储集 层 为 山西 组 和 下石 盒 子组 的 冲积扇 相 辫 状 水 道 砂 体 、 河 流 相 的 河 道 砂 坝 砂 体及三角洲平原亚相 的分流河道砂体 。南 、 北部储集 物性差异较大 ， 由北向南储集物性变 差， 储集层整体上 以低孔、 低渗为特征 。伊盟隆起上古生界 的输导体 系 主要 由优势输导砂体、 不整合 面、 断层和裂缝 4个输导 要素组成 ， 其 中优势输导砂体和不整合面是天然气侧 向运 移 的主要 通 道 ， 而垂 向运 移 主要 通 过 断 层 和裂 缝 进行 。 伊盟隆起上古生界生储盖组合划分为 自生 自储式 和下生上储式两种 。其 中南部地区常见 由山西组烃源 岩 、 山西组储集岩及上覆泥质岩所组成 的 自生 自储 式 和 由太 原组 烃 源 岩 、 山西 组 储集 岩 与 上覆 泥 岩 盖 层 构 成的下生上储式生储盖组合 ； 伊 盟隆起北部地 区主要 发育 由山西 组 烃 源 岩 、 下 石 盒 子 组储 集 岩 与 上 覆 泥 岩 盖层所组成 的下生上储式生储盖组合 。 伊盟隆起南部和北部地 区上古生界天然气圈闭类 型和成藏模式不同 北部地区以局部构造圈闭、 远源成 藏为 主 ， 而南 部 地 区则 以岩 性圈 闭 、 近 源成 藏为 主 。 参考文献 [ 1 ] 胡安平 ，李剑 ， 张文正 ， 等．鄂尔多斯盆地上 、 下古生界和中生 界 天然气地 球化 学 特 征及 成 因 类 型对 比[ J ] ． 中国科 学 D辑 ， 2 0 0 7，3 7 A0 2 1 5 7 1 6 6 ． Hu An p i n g， L i J i a n， Z h a n g W e n z h e n g， a t a 1 ． Ge o c h e mi c a l c h a r a c t e r i s t i c s ，f o r m a t i o n t y p e s a n d c o mp a r a t i v e o f t h e Up p e r ， L o we r P a l e o z o i c a n d C e n o z o i c ， Or d o s B a s i n [ J ] ．S c i e n c e i n Ch i n a S e r i e s D，2 0 0 7，3 7 A0 2 1 5 7 一 l 6 6 ． E 2 ] 姜生玲 ， 张金川 I，郑兆惠，等．鄂 尔多斯盆地杭 锦旗地 区两 种类 型天然 气 资 源量 计 算 [ J ] ．石 油 天 然 气 学 报 ，2 0 0 7 ，2 9 3 2 1 7 2 1 9 ． J i a n g S h e n g l i n g， Z h a n g J i n c h u a n， Zh e n g Zh a oh u i ， e t a 1 ． Ca l c ul a t i o n o f t wo g a s r e s o u r c e i n Ha n g j i n q i a r e a，Or d o s Ba s i n E J ] ．J o u r n a l o f Oi l a n d Ga s Te c h n o l o g y ，2 0 0 7 ，2 9 3 2 1 7 - 2 1 9 ． E 3 ] 张水 昌，米敬奎 ，刘柳红 ， 等．中 国致密砂 岩煤成气藏 地质特征 及成藏过程 以鄂尔多斯盆地上古生界与 四川 I 盆地须家河组气 藏 为例E J ] ．石油勘探与开发 ， 2 0 0 9 ，3 6 3 3 2 0 3 3 0 ． Z h a n g Sh u i c h a n g，Mi J i n g k u i ，Li u Li u h o n g，e t a 1 ． Ge o l o g i c a l f e a t u r e s a n d f o r ma t i o n o f c o a l f or m e d t i g h t s a nd s t o ne g a s p o ol s i n Ch i n aCa s e s f r o m U p p e r P a l e o z oic g a s p o o l s，Or d o s Ba s i n a n d X u j i a h e F o r ma t i o n g a s p o o l s ，S i c h u a n B a s i n[ J ] ． P e t r o l e u m Ex p l o r a t i o n a n d De v e l o p me n t ，2 0 0 9，3 6 3 3 2 0 3 3 0． [ 4 ] 喻建 ， 杨亚娟 ，杜金 良．鄂尔多斯盆地 晚三叠世延长组 湖侵 期沉 积特征_ J ] ．石油勘探与开发 ， 2 O 1 O ，3 7 2 1 8 卜1 8 7 ． Yu J i a n，Ya n g Ya j u a n，Du J i n l i a n g ． S e d i me n t a t i o n d u r i n g t h e t r a ns g r e s s i o n p e r i o d i n La t e Tr i a s s i c Ya n c h a n g Fo r ma t i o n，Or d os B a s i n [ J ] ．P e t r o l e u m Ex p l o r a t i o n a n d D e v e l o p me n t ，2 0 1 0 ，3 7 2 1 8l 1 8 7 ． [ 5 ] 袁京素 ，李仲东 ，过敏 ， 等．鄂尔多斯盆地杭 锦旗地 区上古生界 异常压力特征及形成机理E J ] ．中国石油勘探 ， 2 0 0 8 4 1 8 2 1 ． Yu a n J i n g s u，Li Zh o n g d o n g，Gu o M i n，e t a 1 ．Ch a r a c t e r i s t i c s a n d f o r ma t i o n me c h a n i s m o f Upp e r Pa l e o z o i c a b n or m a l p r e s s u r e i n Ha n g j i n q i Ar e a o f Or d o s B a s i n [ J ] ．C h i n a P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n ， 2 0 0 8 4 1 8 21 ． E 6 3 季汉成 ，翁庆萍 ， 杨潇．鄂尔多斯 盆地安塞神木地 区山西组 成 岩与沉 积 相 耦 合 关 系 [ J ] ．石 油 勘 探 与 开 发 ，2 0 0 9 ，3 6 6 7 O9 7 1 7 ． J i Ha n c he n g，W e n g Qi n g p i n g，Ya n g Xi a o ．Co u p l i n g o f d i a g e n e s i s a n d s e d i me n t a r y f a c i e s o f Sh a nx i Fo r ma t i o n i n An’ s a i Sh e n m u． Or d o s B a s i n [ J ] ．P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p me n t ， 2 0 0 9 ， 3 6 6 7 09 - 7 1 7 ． 2 O 1 1年 2月 王 明健 等 鄂尔 多斯 盆地 伊盟隆起上古生界天然气成藏条件 3 9 [ 7 ] [ 8 ] E g ] [ 1 0 ] [ 1 1 ] [ 1 2 ] [ 1 3 ] 吉利 明，李剑峰 ， 宋之光．鄂尔多斯盆地延 长组葡萄藻 的石油地 质意义[ J ] ．石油勘探与开发 ，2 0 0 9 ， 3 6 2 1 5 6 1 6 5 ． J i Limi n g， I i J i a n f e n g， S o n g Z h i gu a n g ． Pe t r o l e u m g e o l o g i c a l s i g n i f i c a nc e o f Bo t r y o c o c c u s i n Tr i a s s i c Ya n c ha n g Fo r ma t i o n， Or d o s B a s i n [ J ] ．P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n a n d De v e l o p me n t ，2 0 0 9 ， 3 6 2 1 5 6 1 6 5 ． 丁晓琪 ，张哨楠 ，周文 ， 等．鄂尔多斯盆 地北部上 古生界致 密砂 岩 储层 特征及 其成因探讨 [ J ] ．石油与天然气地质 ， 2 0 0 7 ， 2 8 4 4 9 2 - 4 9 6 ． Di n g Xi a o q i ，Zh a n g Sh a o na n， Z ho u W e n， e t a 1 ． Ch a r a c t e r i s t i c s a n d g e ne s i s o f t h e Up p e r Pa l e o z o i c t i g h t s a n ds t o n e r e s e r v o i r s i n t h e n o r t h e r n Or d o s b a s i n [ J ] ．Oi l Ga s Ge o l o g y ，2 0 0 7 ，2 8 4 4 9 2 4 9 6 ． 李明瑞 ， 窦伟坦 ，蔺宏斌 ，等．鄂 尔多斯盆地东 部上古生 界致密 岩性气藏成藏模式[ J ] ．石油勘探 与开发 ， 2 0 0 9 ，3 6 1 5 6 6 1 ． I i M i n g r u i ， Do u W e i t a n，Li n Ho n g b i n， e t a 1 ． M o d e l f or t i g h t l i t h o l o g i c ga s a c c u mu l a t i o n i n U p p e r Pa l a e o z o i c ， e a s t o f Or d o s B a s i n [ J ] ．P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p me n t ，2 0 0 9 ，3 6 1 5 6 6 1 ． 宫色 ，张文正 ， 彭平安 ，等．应用 包裹体信息 探讨鄂 尔多斯盆地 上古生界天然气藏 的成 藏后 的气藏 改造作 用[ J ] ．中 国科学 D 辑 ，2 0 07，3 7 A0 2 1 4 1 1 4 8 ． Go n g Se ， Z h a n g W e n z h e n g， P e n g P i n g’ a n， e t a 1 ． Re s e a r c h o n g a s r e s e r v o i r t r a ns f o r ma t i o n e f f e c t o f Up p e r P a l e o z o i c i n Or d o s B a s i n a f t e r a c c u mu l a t i o n [ J ] ．S c i e n c e i n C h i n a S e r i e s D，2 0 0 7 ， 3 7 A0 2 1 4 1 1 4 8 ． 费琪．成油体系分析与模拟[ M] ．北京 高等教育 出版社 ，2 0 0 1 ． F e i Q i ． An a l y s i s a n d s i mu l a t i o n o f p e t r o l e u m s y s t e m [ M ] ． B e i j i n g C h i n a Hi g h e r E d u c a t i o n P r e s s ， 2 0 0 1 ． 米敬 奎，肖贤明 ，刘德汉，等．利用包裹 体信息研 究鄂尔 多斯盆 地上古 生 界深 盆气 的运 移规 律 E J ] ．石 油 学报 ，2 0 0 3 ，2 4 5 46 5 1 ． Mi J i n g k u i ．Xi a o Xia n mi n g，I ． i u De h a n，e t a 1 ．S t u d y o n Up p e r P a l e o z o i c d e e p b a s i n g a s mi g r a t i o n i n Or d o s u s i n g i n c l u s i o n i n f o r ma t i o n [ J ] ．Ac t a P e t r o l e i S in i c a ， 2 0 0 3 ，2 4 5 4 6 5 1 ． 甘华 军 ， 米敬奎 ，肖贤明 ， 等．鄂尔 多斯盆地 中北 部上古 生界气 田天然气气 源与运 聚研究 [ J ] ．石油 天然气 学报 ，2 0 0 7 ，2 9 1 1 6 2 2 ． O a n Hu a j u n ，Mi J i n g k u i ，X i a o Xi a n mi n g ，e t a 1 ．On n a t u r a l g a s s o u r c e a n d m i g r a t i o n a c c u mu l a t ion o f Up p e r Pa l a e o z o i c g a s f i e l d i n t h e mid n o r t h o f O r d o s B a s i n[ J ] ．J o u r n a l o f Oi l a n d G a s Te c h n ol o g y，2 0 0 7，2 9 1 1 6 2 2 ． [ 1 4 ] 刘全有 ， 刘 文汇，徐永 昌，等．苏里格 气 田天然气 运移和气源 分 [ 1 5 ] [ 1 6 ] [ 1 7 ] [ 1 8 ] 析[ J ] ．天然气地球科学 ， 2 0 0 7 ，1 8 5 6 9 7 7 0 2 ． Li u Qu a n y o u，Li u W e nh u i ，Xu Yo n g c h a n g，e t a 1 ．Ge o c h e mi s t r y o f n a t u r a l g a s a n d c r u d e c o mp u t a t i o n o f g a s g e n e r a t e d c o n t r ib u t i o n f o r v a r i o u s s o u r c e r o c k s i n S u l i g e g a s f i e l d[ J ] ． Na t u r a l Ga s Ge o s c i e n c e，2 0 0 7，1 8 5 6 9 7 - 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