鄂尔多斯盆地上古生界与川西坳陷上三叠统致密气藏成藏条件对比分析

姬 江

(西安石油大学地球科学与工程学院，陕西 西安 710065)

田晓东

(中石油大港油田分公司勘探开发研究院，天津 300280)

王 娟，杨 敏

(西安石油大学地球科学与工程学院，陕西 西安 710065)

鄂尔多斯盆地上古生界与川西坳陷上三叠统致密气藏成藏条件对比分析

姬 江

(西安石油大学地球科学与工程学院，陕西 西安 710065)

田晓东

(中石油大港油田分公司勘探开发研究院，天津 300280)

王 娟，杨 敏

(西安石油大学地球科学与工程学院，陕西 西安 710065)

对鄂尔多斯盆地上古生界与川西坳陷上三叠统致密气藏烃源岩、储集层、盖层等成藏要素的地质特征及成藏特征进行了对比分析。对比结果表明，鄂尔多斯盆地上古生界与川西坳陷上三叠统致密气藏成藏条件有很多相似之处，但两者的成藏特征却在着一定的差异。鄂尔多斯盆地上古生界气藏以岩性圈闭为主，圈闭类型单一；多种成藏条件共同作用形成了其区域性的气水倒置关系；温度下降和天然气散失是气藏低压的重要原因。川西坳陷上三叠统气藏以构造、地层、岩性圈闭为主，类型相对复杂；气藏异常高压是由印支期的欠压实作用、燕山期的烃源岩生气作用和喜马拉雅期的构造挤压作用共同作用所产生的结果，其中喜马拉雅期的构造挤压作用是最关键的因素。

鄂尔多斯；上古生界；川西；上三叠统；致密气；成藏条件

致密砂岩气是指孔隙度小于10%、原地渗透率小于0.1×10-3μm2或空气渗透率小于1×10-3μm2、孔喉半径小于1μm、含气饱和度小于60%的砂岩中储集的天然气，一般无自然工业产量，但在采取一定技术措施后，可以获得工业天然气产量[1]。我国早在1971年就发现了川西中坝致密砂气田，然后相继发现了鄂尔多斯盆地上古生界、四川盆地志留系等致密砂岩气藏。初步研究表明，在鄂尔多斯、四川、吐哈、松辽、准格尔、塔里木和渤海湾盆地，致密砂岩气有利勘探面积超过27×104km2，资源量超过12×1012m3[2]。鄂尔多斯盆地上古生界与川西坳陷上三叠统须家河组是目前国内最为典型的致密砂岩气藏，笔者对上述盆地致密气藏的成藏条件、成藏特征进行了对比分析，为致密砂岩气藏勘探与开发提供参考。

1 气藏基本状况

鄂尔多斯盆地上古生界致密砂岩气分布于下石盒子组和山西组，平面上主要分布于伊陕斜坡及其附近。资源评价结果表明[3]，鄂尔多斯盆地天然气总资源量为15.16×1012m3，其中致密气资源量为10.37×1012m3，约占天然气总资源量的68%。苏里格、乌审旗、大牛地、神木等4个气田是目前为止探明储量超过千亿立方米的致密气田，致密气累计地质储量约为3.53×1012m3，占盆地已发现天然气总地质储量的84%，这说明鄂尔多斯盆地具有丰富的致密气资源。

川西坳陷在大地构造上位于龙门山逆掩推覆带与上扬子地台之间，经历了印支、燕山、喜山多期构造运动作用，始终处于受盆缘山系隆升与挤压控制的被动沉降环境[4]。川西坳陷主要分布于三叠系中，最有利的勘探区为前陆深坳陷部位，资源量达3.6×1012m3。川西坳陷上三叠统成藏要素和成藏地质作用，将其划分为下部和上部2个成藏组合。下部成藏组合为马鞍塘子组、小塘子组+须二段(生)-须二段(储)-须三段(盖)；上部成藏组合为须三段+须四段(生)-须四段(储)-须五段(盖)。

2 成藏条件

1)烃源岩条件对比 川西坳陷上三叠统发育多套海陆交互相暗色泥岩、炭质泥岩及煤层，是一套优质的煤成气源岩，具有厚度大、分布广、有机质丰度高、有机质类型好和成熟度高的特点[5]。烃源岩演化史分析表明，上三叠统烃源岩普遍进入生烃高峰期，烃源岩条件非常优越。与川西坳陷相比，鄂尔多斯盆地上古生界烃源岩类型也是以海陆交互相的煤系和暗色泥岩为主，但川西坳陷的次要烃源岩为碳质泥岩，而鄂尔多斯盆地上古生界为海相石灰岩[6-7]。鄂尔多斯盆地上古生界的煤层厚度相对川西坳陷较厚，而泥岩则较薄。2个盆地的烃源岩有机碳含量均较高(鄂尔多斯盆地上古生界稍高)，有机质类型均以腐殖型母质为主，两者的有机质成熟度(以镜质体反射率表征)相差不大，表明鄂尔多斯盆地上古生界与川西坳陷都经历了多期构造运动，均具有较高的热演化程度(见表1)。

表1 鄂尔多斯盆地上古生界与川西坳陷烃源岩条件对比表

2)储集层特征 ①川西坳陷上三叠统。川西坳陷上三叠统主要发育有三角洲沉积体系和冲积扇-辫状河三角洲沉积体系。储集层主要为滨湖、三角洲前缘相的中细砂岩，其中须二段与须四段储层条件最好。上三叠统砂岩储层总体上具低孔隙度(2.5%～9%)、低渗透率((0.01～0.5)×10-3μm2)、高含水饱和度、小喉道、非均质性强的特征，不同层系、不同地区和局部构造储层物性差异较大[4]。主要发育粒间孔-粒内孔-裂缝、粒内孔-杂基孔-裂缝和杂基孔3类储集空间组合。②鄂尔多斯盆地上古生界。鄂尔多斯盆地上古生界的山西组-下石盒子组发育河流-三角洲沉积体系、本溪组-太原组发育潮坪-障壁岛沉积体系。研究区储集层主要为山西组-石盒子组发育的多条三角洲分流河道砂体，北部边缘隆起为主要物源区，沉积物北粗南细。盆地内自北向南发育有4个沉积相带，即洪积扇-冲积平原、三角洲平原、三角洲前缘和浅湖相带[8]。盆地上古生界储层整体为低孔低渗的致密砂岩储层，孔隙度为4%～12%，渗透率为(0.1～2)×10-3μm2，主要发育粒间孔型、粒间孔-溶孔型、溶孔-粒间孔型、晶间孔-溶孔型、晶间孔-微孔型5类储集空间组合。

3)盖层 ①鄂尔多斯盆地上古生界。鄂尔多斯盆地上古生界石盒子组和石千峰组发育有分布稳定的河漫湖湘泥质岩，是一套在湖泊沉积环境中形成的、以泥岩和粉砂质泥岩为主的细粒碎屑岩沉积，厚度一般为50～120m，构成了上古生界气藏的区域性盖层。湖泊相泥质岩具有分布面积广、地层厚度大、横向连续性好及岩性纯等特点。泥质岩具有物性封闭和压力封闭双重作用，是理想的区域性盖层，上古生界气藏受该区域性盖层的控制。气藏上覆泥岩及上倾方向的致密泥岩为上古生界提供了良好的直接盖层及侧向封堵条件，单层厚5～20m，具有分布范围和规模较小、横向上连续性差和岩性不纯等特点，封闭能力较差，仅起到一定的直接封盖和侧向遮挡作用[9]。②川西坳陷上三叠统。川西坳陷上三叠统盖层较发育，区域性的间接盖层主要为侏罗系多层次发育的湖相泥页岩，而直接盖层为须三段、须五段和须六段于湖泛期和高位早期广泛发育的湖泊-沼泽相泥岩，具有厚度大、突破压力高和分布稳定等特点。

3 成藏特征

1)气水分布关系 鄂尔多斯盆地上古生界气藏水体主要分布在构造底部位的有限区域内，呈边、底水形式存在，气层连通性差，原始地层压力反映同一气层分属多个压力系统，其压力-深度关系无规律性。研究区内上倾方向没有统一的气水界面，天然气主要分布在下倾方向的储层中，向上倾方向逐渐变为气水过渡带和含水区，部分区域呈现出明显的气水倒置特征。

由于川西坳陷斜坡高部位未发现常规气藏和饱含水带，说明川西坳陷的气水分布并不呈现上倾部位饱含水、下倾部位饱含气、过渡带气水同出的模式[9]。因此，川西坳陷并不存在典型的气水关系倒置特征。

图1 鄂尔多斯盆地上古生界及川西坳陷上三叠统气藏压力与深度关系图

2)压力分布 杨华等[10]对鄂尔多斯盆地上古生界石盒子-山西组压力分布进行了研究，认为上古生界总体以低压和异常低压为主，局部常压(见图1(a))。导致其成为负压气藏的原因有2个方面：①由于地层抬升和地温梯度降低的双重作用，温度大幅度降低引起压力降低；②由于烃源岩生气停止，补给量不足以弥补散失量引起的压力降低。温度下降和天然气散失数量足以使地层压力降至静水压力之下，则超压气藏就演变成了现今的负压气藏。

川西坳陷上三叠统普遍具有异常高压(见图1(b))，压力系数为1.94～2.03。川西前陆盆地上三叠统的异常高压与所处的区域构造位置、埋藏深度有密切关系，其形成是由早期生烃增压和后期构造挤压2种主要机制共同决定的[11]。

3)圈闭类型 川西前陆在其地质历史发展过程中，经历了印支期、燕山期和喜山期3次大的构造运动，形成了古构造、今构造、叠合构造以及多种复合圈闭[12](如断层-背斜、断层-岩性、构造-岩性、构造-成岩等)，几乎没有单一成因的简单圈闭。鄂尔多斯盆地上古生界除西缘冲断带和伊盟隆起发育与断层和褶皱有关的构造圈闭外，还发育多条南北向展布的三角洲平原分流河道储集砂体，而砂体两侧沉积了河流间湾的泥质砂岩或含砂质泥岩，在砂体东侧的上倾方向形成了遮挡，从而形成了近南北向的大型岩性圈闭。

4 结 语

鄂尔多斯盆地上古生界与川西坳陷上三叠统气藏的成藏条件有很多相似的地方，但也存在的一定的差异。2个研究对象均是以海陆交互相的煤系和暗色泥岩为主，但后者的次要烃源岩为碳质泥岩，而前者为海相石灰岩。鄂尔多斯盆地上古生界气藏整体构造稳定，沉积物北粗南细，储层物性自南向北逐渐变好，圈闭类型相对单一，以岩性圈闭为主，温度下降和天然气散失是造成气藏异常低压的主要原因，且局部存在区域性的气水倒置关系。川西坳陷上三叠统气藏构造演化强烈，沉积厚度西厚东薄，圈闭类型以构造、地层和岩性圈闭为主，相对复杂，喜马拉雅期的构造挤压作用是造成气藏普遍高压的关键因素，不存在气水倒置现象。

[1]邹才能.非常规油气地质[M].北京:地质出版社,2011.

[2]戴金星,陈践发,钟宁宁,等.中国大气田及其气源[M].北京:科学出版社,2003.

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[编辑] 李启栋

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

TE122

A

1673-1409(2012)12-N044-03