Question

中国鄂尔多斯盆地

Answer 1

鄂尔多斯盆地面积达25×10⁴km²，在构造上位于华北克拉通西部，为一稳定沉降的多旋回矩形前陆盆地，沉积岩平均厚度5000m，在现今构造上表现为西低东高特点的大型单斜。鄂尔多斯盆地是我国最早研究盆地中心气的地区之一。现今仍是我国盆地中心气研究的典型实例之一。自1980年以来，中外有关专家先后认为鄂尔多斯盆地是中国最有希望首先发现盆地中心气的有利地区之一，目前已在该盆地就盆地中心气研究投入了大量工作，取得了丰硕的研究成果，认为该盆地与加拿大西部阿尔伯达盆地具有许多相似的地质特点，已在二叠系致密砂岩中找到一批气藏(张金川等，2005)。

(一)鄂尔多斯盆地古生界气源条件

上古生界气源岩为一套广覆型海陆交互相含煤岩系，岩石类型主要为煤系和泥岩，其次为灰岩，展布面积约18×10⁴km²。其中的煤层厚度一般为5～20m，盆地西缘和东北部厚度可达25～30m，暗色泥岩的厚度全区平均为60m，平均有机碳含量在1.30%～5.24%之间，母质以腐殖型为主，R_o从盆地东北部的0.5%～1.0%变化到盆地南部的2.5%。在盆地东部广大地区发育的浅海相灰岩，平均有机碳含量达到1%，也为不容忽视的气源岩(张金川等，2005)。

在天然气生成方面，上古生界有机质曾在侏罗纪－早白垩世时期达到生气高峰。至早白垩世末期，盆地抬升剥蚀，气源岩埋深变浅，一部分地区天然气生成的温度和压力条件降低，生气速度和强度明显降低，从盆地中心气成藏条件看，这无疑延长了盆地中心气藏的供气时间，有利于维持盆地中心气藏动态平衡过程。

鄂尔多斯盆地上古生界具有形成盆地中心气藏的基本地质条件，目前计算的总生气量在(319.45～871.21)×10¹²m³之间。其中，闵琪(1998)认为，鄂尔多斯盆地上古生界煤系气源岩的总产气量达到484×10¹²m³;冯汉强等(2001)提供的上古生界总生烃量数据为539.83×10¹²m³。

(二)鄂尔多斯盆地上古生界储层条件

鄂尔多斯盆地上古生界储层的形成和发育受特殊的沉积、构造和成岩作用条件控制。碎屑岩中高含量的岩屑使压实和压溶作用易于进行，几乎使原生孔隙丧失殆尽;化学性质较稳定矿物(如石英等)的高含量和较不稳定矿物的低含量限制了储层中次生孔隙的大量发育;在储层深埋过程中经受的高温高压作用又使残余的孔隙大量消亡，加之稳定的内陆克拉通条件又抑制了构造裂隙的规模发育。因此，碎屑岩储层的特征是一套低孔低渗的致密砂岩，大部分上古生界砂岩的孔隙度小于12%，一般值为4%～8%，渗透率普遍小于1×10^－3μm³。该套低孔渗型致密砂岩的累积厚度较大，其孔渗条件的区域性变化与构造倾斜配合，满足了盆地中心气成藏的储层条件(表5－5)。

表5－5鄂尔多斯盆地已发现气藏储集层特点表

(据文彩霞，2004)

(三)与阿尔伯达盆地类比

鄂尔多斯盆地和阿尔伯达盆地为两个大型的前陆盆地，均具有盆地中心气藏特点，但阿尔伯达盆地勘探程度较高，将两个盆地进行对比，有助于从地质特征上认识鄂尔多斯盆地的盆地中心气规律(张金川等，2005)。

(1)盆地构造格局:两盆地均位于古老结晶基底之上，在克拉通背景下具有前陆盆地特征，沉积盖层具有继承性发育特点。在它们的西侧为构造活动带或地槽区，向东为平缓抬升的斜坡并与稳定的地台或地盾相邻。两盆地的差异之处是阿尔伯达盆地后期构造稳定，而鄂尔多斯盆地在新生代时构造抬升，在周缘形成了一系列断陷盆地。两盆地形成后除在边缘有褶皱断裂发育外，盆地内部构造活动微弱，断层不发育，地层变形极轻。

(2)沉积盖层:两盆地均可划分为下部的海相碳酸盐岩和上部的海陆交互相碎屑岩两大层序，中间以区域性的不整合面分隔。鄂尔多斯盆地的上部层系地层分布时代较广，从石炭系一直延续至第四系。地层分布主要为海陆交互相(C－P₁)和陆相(P₂－K)碎屑岩，陆相沉积比例较大;下部层系的海相碳酸盐岩时代较早，为寒武系至奥陶系，加里东构造运动使大套地层缺失，包括志留系、泥盆系和部分石炭系，在不整合面之下形成了长期发育的风化壳。

阿尔伯达盆地的上、下层系分界为侏罗系不整合面，上部层系为侏罗系至新近系和古近系，延续时代较短，为海陆交互相碎屑岩，其中以海相占优势;下部层系发育时代较长，从寒武纪一直延续至三叠纪末，其中包括了泥盆系和石炭系的海相碳酸盐岩层，志留系虽大面积缺失但在盆地边缘仍有分布。内华达运动使上下层系之间形成了不整合关系。

两盆地的盆地中心气储层均为上部层系的碎屑岩储层(致密砂岩)。但鄂尔多斯盆地的储层物性普遍不如阿尔伯达盆地。

(3)油气源岩:两盆地均发育了三套烃源岩，以暗色泥岩和煤系地层作为主要的气源供应，但三套源岩又有较大差异。鄂尔多斯盆地的气源岩分别是中生界煤系和湖相暗色泥岩、石炭、二叠系海陆交互相煤层和暗色湖相泥页岩以及中新元古界－下古生界海相灰岩和泥页岩。阿尔伯达盆地三套气源岩则分别是下白垩统海相暗色泥岩、海陆交互相煤层以及上泥盆统海相灰岩和泥页岩。

(4)前人的类比结果(李振铎，2001;陈孟晋等，2001)表明，鄂尔多斯盆地与阿尔伯达盆地在盆地中心气成藏条件方面既有共同之处，又有差异特征(表5－6)。

表5－6鄂尔多斯与阿尔伯达盆地盆地中心气成藏地质条件类比表

(据张金川，2005)

(四)鄂尔多斯盆地上古生界盆地中心气藏特征

(1)盆地含气面积大、层位多。盆地内现今仍能生烃的面积达到18×10⁴km²，钱凯等(2001)推测，盆地中心气含气面积在8×10⁴km²左右，约占盆地面积的1/3。在盆地中部地区，每口井平均钻遇2～5个或更多个含气层;而在盆地东部(图5－27)，每口井平均钻遇8～10个含气层，最多达到13层(张金川等，2005)。

(2)地层压力异常。在鄂尔多斯盆地上古生界已发现的16个气层中，地层压力的变化趋势呈多样化，压力系数变化于0.78～1.2之间，一般为0.9～1.1，压力系数大于1者占75%，小于等于1者占25%，表明不同的位置分别出现了高异常、低异常和正常压力(图5－28)。

图5－27鄂尔多斯盆地东部气区下石盒子8段七层分布示意图 (据冯汉强等，2001)

(3)无底水和边水。盆地内储层的基本构造格架为简单的西倾单斜，呈区域性向东抬升。除伊盟隆起和西缘逆冲带以外，在盆地中部大面积含气区内基本上没有发现构造，但绝大多数探井钻遇气层，也没有发现气藏的底水或边水。同时，位于储层上倾方向的盆地东部露头区出现油苗显示，可推断为天然气上倾方向的泄漏区，构成了完整的气水倒置关系。据刘孝汉，王欣(1998)资料，盆地下石盒子组、山西组和太原组储层含气普遍，气层、含气层、气显示共占复查总层数的58.2%，纯干层占32.8%，水层和气水层占9%。气、水层分布与构造关系构成“气水倒置”，尤其在南北向上更为明显。

(4)气水分布。上古生界源岩的主要生烃期为侏罗纪至早白垩世，所生成的天然气受构造轮廓控制由低部位向高部位运移和聚集，在平面上表现为由南向北，使盆地中部和伊盟斜坡普遍含气，更向北的伊盟北部则普遍含水(图5－29和图5－30)。早白垩世末，盆地东部抬升，使东西方向上的气水分布进行了调整，由东向西从构造高部位向构造低部位依次出现了晋西一带的产水区、陕北斜坡东部的气水同出和斜坡中部的产气区，故从平面上看，含气区、气水过渡区和含水区分带明显。这些气、水、干层在纵向地层剖面上也表现出了由下向上的分布规律。最下部的太原组以干层为主，局部为水层;中部的山西组干层和水层较少而以含气为主;上覆的下石盒子组下部普遍以含气为主，上部含水层逐渐增多。此外，气、水层的分布还与沉积相带关系密切，在南北剖面上，河流三角洲体系中的主河道、河侵平原和冲积扇北端靠近物源区储层物性较好的部位以含水为主;向南在三角洲平原和三角洲前缘储层物性较差的相带则普遍含气，形成了区域上的气水倒置关系。

图5－28鄂尔多斯盆地上古生界压力分区图 (据张金亮，2002)

(5)老井重新求产后天然气产量大幅度增长，在36口被复查的老井中，最高的产气量达到了过去的5～7倍，最低的产幅增加也达到了原来的20%(李振铎，2001)，为盆地中心气产出特征的一种表现。

(6)在盆地中心气藏发育有利区范围内，依照盆地构造、源岩特征以及钻井等资料(闵琪等，1998;刘孝汉等，1998)所揭示的气水界面综合确定，盆地中心气藏顶面埋深在1000～3000m之间。根据闵琪等(1998)的资料估算，上古生界在盆地中心气藏发育有利区内的平均厚度为700m，平均埋深2300m，盆地中心气藏有利区范围主要依照盆地构造、气源岩特征以及气水分布关系确定，含气总面积达到102500km²。

图5－29鄂尔多斯盆地山西组南北向气水关系示意图 (据闵琪等，2001)

图5－30鄂尔多斯盆地盆地中心气分布模式图(东西向) (据张金亮，2002)