鄂尔多斯盆地马家沟组成藏条件及资源潜力评价

鄂尔多斯盆地马家沟组成藏条件及资源潜力评价
戚家振;过敏;李永双
【摘要】鄂尔多斯盆地马家沟组碳酸盐岩烃源岩吸附能力相对较弱,具有良好的排烃能力.马1段,马3段以及马5段具有膏岩,盐岩沉积分布,盆地东部受到马五段厚
层状膏盐层的阻隔,导致来自碳酸盐烃源岩的气源在盐下形成自生自储的碳酸盐岩
气藏.奥陶系发育了三类碳酸盐岩储层,第一种组合是风化壳溶孔型储层,第二种是中、下组合白云岩晶间孔储层,第三种是盆地南部台缘礁滩相带储层.研究区源储配置良好,易形成大面积气藏,烃源岩和储层是控制油气成藏的关键因素.南缘研究区碳酸盐岩具有良好的资源前景,是今后勘探研究的重点.
【期刊名称】《石油化工应用》
【年(卷),期】2015(034)003
【总页数】4页(P78-81)
【关键词】马家沟组;碳酸盐烃源岩;储层;资源评价
【作者】戚家振;过敏;李永双
【作者单位】成都理工大学能源学院,四川成都610059;成都理工大学能源学院,四
川成都610059;成都理工大学地质调查研究院,四川成都610059;成都理工大学能
源学院,四川成都610059
【正文语种】中文
【中图分类】TE122.22
鄂尔多斯盆地马家沟组位于陕北坳陷内，可分为下马家沟组和上马家沟组（包括峰峰组）。

早奥陶世马家沟组沉积期开始出现海进和海退，这导致了马家沟组底层呈现明显的旋回性沉积特征［1］，因此前人将其划分了6个层段（O1m1～
O1m6）。

下马家沟组的分布范围比较广泛，除开乌兰格尔凸起以外，都有不同厚度的沉积。

在鄂尔多斯盆地东缘下部岩性为灰色和黄灰色的薄层状粉晶白云岩，泥晶白云岩。

在底部夹数层砾岩。

上部是深灰色白云岩并且夹带石灰岩。

南部的厚度一般不超过100 m，位于盆地西部的下马家沟底部，从北到南超覆缺失，厚度逐
渐变小。

南缘地区的下奥陶统上部厚度达到552 m～744 m，可划分为上马家沟组，峰峰组和石马坪组。

近年来，鄂尔多斯盆地的东部即靖边气田的东部下奥陶统马5段的高盐洼地厚层
膏盐下勘探取得了新的进展，镇川1井，龙探1井，铺2井和榆9井等都产出一
些低产气流，并且是异常高压储层。

镇川1的压力系数达到1.51，铺2达到1.33，与鄂尔多斯盆地其他地区的下古生界和其上古生界及中生界不同，显示出东部盐下为自生自储的异常高压系统。

1.1 腐泥型烃源岩残余有机碳的恢复系数较高
碳酸盐岩沉积物的胶结成岩强烈，在生烃门限的碳酸盐岩烃源岩一般受到压实作用和胶结作用，这就使其形成致密碳酸盐岩。

烃源岩从生烃门限开始演化到高成熟阶段或者是过成熟阶段时，有机质发生裂解产生的气态烃与凝析油气在排烃或者是取样以及在实验过程中都会损失，实验过程分析的可溶有机质含量会很低，一般只有几个ppm。

从鄂尔多斯盆地西缘奥陶系低成熟样品热模拟结果可以看到，腐泥型烃源岩有机质的原始产烃率为350 m3/t～450 m3/tToc（见图1）。

根据有机碳质量平衡原理分析，对烃源岩残余有机碳进行恢复，系数大约为1.5到1.8。

将残余有机碳含量下限值0.25%恢复到成熟初期的有机碳含量约0.4%～0.5%，和泥质烃源岩的有机
碳含量下限值基本上保持一致。

1.2 碳酸盐烃源岩吸附天然气的能力相对较弱
烃源岩有机质产生的烃类，在一定程度上必须满足烃源岩本身的矿物吸附与微小孔隙的束缚，这样才能排出多余的烃类。

因此，当烃源岩产生的气量一定时，其吸附气量越大就会导致排烃量相应的减少。

而烃源岩吸附气量与烃源岩自身矿物组成，有机碳的含量有关，地层温度与压力等因素也会对其造成影响。

碳酸盐烃源岩在过成熟阶段时，其吸附烃组成主要是气态烃以及沥青“A”和沥青“C”中的少量液
态烃。

本次研究通过灌装岩屑-酸解烃法，残余气饱和度法以及全烃地化分析法对
马家沟组典型的一些井分析得出，每吨烃源岩的吸附烃总量为0.33 kg～0.52 kg （见表1）。

综上所述，鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组碳酸盐烃源岩在地层条件下，每吨烃源岩的吸附气量（标准状态）变化范围大约为0.3 m3～0.9 m3。

对于腐泥型烃源岩而言，在高成熟阶段或者过成熟阶段残余有机碳为0.08%到0.16%的生气量就可以
满足自身吸附。

1.3 盆地东部马家沟组的盐下碳酸盐岩储层发现油型气
鄂尔多斯盆地东部地区在早奥陶世马家沟期发生了3次明显海进－海退，沉积环
境主要受海平面升降控制（黄丽梅等，2012）［2］。

而鄂尔多斯盆地在马家沟组沉积期间，祁连海的海水向东侵入，由于古隆起的阻隔，在中东部边侧盆地的补给十分有限，在受到古气候干旱炎热，盆地内蒸发量大，这就导致了海水的含盐度持续升高，造成陆棚盆地坳陷中心沉积了硬石膏岩，还有盐岩以及少量的白云岩，形成了含有白云岩的硬石膏岩和盐岩盆地。

夏明军等［3］（2007）也针对鄂尔多斯盆地东部奥陶系盐下储层及成藏进行过研究，并提出鄂尔多斯盆地东部盐下主要有马57，马59，马4上，马21以及马22等5个储集层。

作者针对马家沟组膏岩，盐岩层的沉积分布研究发现，其层位主要分布于马1段，
马3段以及马5段，总厚度可达200 m～300 m。

盆地东部受到马5段厚层状膏
盐层的阻隔，位于上古生界的煤成气难以向下运聚，并且在东部地区缺乏像平凉组的奥陶系泥质烃源岩，这就导致如果在盐下形成碳酸盐自生自储气藏，其气源只能来自于碳酸盐岩烃源岩。

经测试同处于盐岩分布之下的附近的镇川1井、铺2井
为异常高压，镇川1井压力系数高达1.51，铺2井为1.33，有别于盆地其他地区的下古生界地，位于上面的上古生界以及中生界，这都显示出盐下为自生自储的异常高压成藏系统。

目前，盆地东部钻穿马56盐层以下的探井近30口，钻入马三盐层以下的探井22口，其中龙探1井在奥陶系盐下马57白云岩储层中试气获得了低产天然气，盟5井马4段日产天然气4.8 m3，莲1井马3段日产气442 m3，镇川1井、榆9井、地鄂1井、地鄂4井、地鄂5井、地鄂6井、地鄂8井等在马2、马3、马4均
见气测异常，气可点燃。

1.4 高成熟碳酸盐岩烃源岩有机碳含量低于0.2%的难以形成工业气层
由于下古生界烃源岩的生烃高峰较早，天然气在储层中聚集成藏后，在很长时间内需要浓度盖层的封闭。

而碳酸盐岩烃源岩作为浓度盖层所必须的基本条件就是天然气浓度要大于临近储层中的天然气浓度。

根据马家沟组地层温度与地层压力，可以估算出储层孔隙度为4%，含气饱和度为45%（纯气层的含气饱和度为60%～75%，气水同产层的含气饱和度为35%～55%）的天然气浓度大约为4.8 m3/m3，相当于1 m3碳酸盐岩烃源岩中残余有机碳含量为0.2%的总生气量（见图2）。

以上初步估算说明，在高演化阶段的碳酸盐岩烃源岩中，烃源岩有机碳含量偏低，虽然可以通过分子扩散方式或水溶方式排烃，但是难以在储层中形成有效聚集（含气饱和度不能达到产气层的标准）。

另一方面，烃源岩有机碳含量偏低不能形成有效的浓度盖层。

因此，从烃源岩的分子方式进行有效扩排烃与碳酸盐岩储层中聚集天然气的保存两个方面看，有机碳含量下限不能低于0.2%。

综合分析，认为鄂尔
多斯盆地高-过成熟海相碳酸盐气源岩的残余有机碳含量下限值取0.25%。

奥陶系发育了三类碳酸盐岩储层，第一种组合是风化壳溶孔型储层，该储层主要分布在盆地中东部马五13和马五41两个小层中，这一区域刚好处于岩溶斜坡，加上马五1+2地层含膏，有利于风化壳膏溶孔白云岩储层发育。

第二种是中、下组合白云岩晶间孔储层，该储层主要分布在中央古隆起以及其东侧奥陶系中组合（马5段5亚段－10亚段）及下组合（马4段）地层中。

第三种是盆地南部台缘礁滩相带储层，也就是平凉组和马6段，平凉组和马6段分布都比较局限，发育白云岩晶间孔和晶间溶孔。

源储配置良好，易形成大面积气藏，烃源岩和储层是控制油气成藏的关键因素。

（1）古隆起、古隆起周边及东侧下古生界碳酸盐岩与上古广泛分布的煤系烃源岩不整合接触形成有效配置，天然气近距离运移成藏，源储输导和储层是形成不整合顶部碳酸盐岩气藏的关键。

（2）渭北隆起南缘，煤系烃源岩不发育，烃源岩主要下古的泥岩和碳酸岩石，油气成藏的关键是有利相带发育的烃源岩和储层。

马6段礁滩储层形成有效的岩性圈闭；中、上奥陶统烃源岩生成的烃类就近向马6段白云岩储层中运聚成藏。

中央古隆起上可能形成以煤系烃源为主的寒武系白云岩气藏。

南缘研究区碳酸盐岩具有良好的资源前景，根据盆地南缘区域构造单元、烃源岩分布、岩溶古地貌、礁滩相储层及盖层分布特征等共划分出5个天然气成藏区带。

A区：位于盆地南缘渭北隆起北部及伊陕斜坡南部过渡带的富县-宜川地区，面积为20 192 km2；烃源岩以上古为主，下古为辅，储层以马五13和马五41溶孔型为主，成藏组合类型属于风化壳白云岩溶孔型。

B区：位于中央古隆起东侧的正宁-铜川-黄陵地区，面积为10 843 km2；上古煤系烃源岩为主，次要为马家沟和寒武系泥质碳酸盐岩烃源岩，储层主要为奥陶系中
组合（马5段5亚段-10亚段）及下组合（马4段），成藏组合为中、下组合风化壳白云岩晶间孔型。

C区：位于中央古隆起西侧的陇县-平凉以北地区，分布面积为13 443 km2烃源岩为上古煤系烃源岩及平凉组泥质烃源岩与碳酸盐岩烃源岩，储层为马家沟组白云岩；成藏组合类型为内幕型白云岩。

D区：位于中央古隆起南翼的长武-淳化地区，分布面积为11 009 km2；烃源岩主要为下古生界平凉组与马家沟组台地斜坡及陆棚相得碳酸盐烃源岩；储层为平凉组和马6段礁滩相灰岩及白云岩；成藏组合类型为台缘礁滩型。

E区：位于中央古隆起的庆阳-西峰地区，分布面积为11 043 km2；烃源岩为上古煤系烃源岩，储层寒武系白云岩晶间孔和溶孔储层，成藏组合类型为内幕型及风化壳白云岩。

（1）研究区碳酸盐岩烃源岩吸附天然气的能力较弱，每吨烃源岩的吸附气量（标准状态）变化范围大约0.3 m3～0.9 m3，烃的排出量较大。

（2）高成熟碳酸盐岩烃源岩有机碳含量低于0.2%的难以形成工业气层，鄂尔多斯盆地高-过成熟海相碳酸盐气源岩的残余有机碳含量下限值取0.25%。

（3）研究区源储配置关系良好，易形成大面积气藏，其中烃源岩和储层是控制油气成藏的关键因素。

（4）鄂尔多斯盆地南缘研究区具有良好的天然气资源前景，必须重点开发研究。

【相关文献】
［1］刘燕，付金华，李建明.鄂尔多斯盆地东部奥陶系马家沟组白云岩成因机理分析［J］.石油天然气学报，2011，33（11）：46－50.
［2］黄丽梅，李建明，黄正良，等.鄂尔多斯盆地东部地区早奥陶世马家沟期沉积模式探讨［J］.新疆地质，2012，30（1）：80－84.
［3］夏明军，郑聪斌，戴金星，等.鄂尔多斯盆地东部奥陶系盐下储层及成藏条件分析［J］.天然气地球科学，2007，18（2）：204－208.。