鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组储渗空间类型与形成机制

文章从受组构控制角度总结出鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组存在着４类储渗空间，通过岩石学、地球化学特征的研究，认为与盐膏溶蚀有关的缝孔洞是同生期暴露大气水作用的产物，白云岩中与白云石溶蚀有关的缝孔洞则是同生期大气水与海水混合作用的结果。文章还进一步建立了各类储渗空间的形成演化模式，提出了它们的有利发育区段。     

鄂尔多斯盆地南部奥陶系马家沟组白云岩特征及成因机理分析

宏观与微观结合并以地球化学分析为主要手段,研究认为:鄂尔多斯盆地南部奥陶系马家沟组存在准同生白云岩化、渗透回流及混合水白云岩化、埋藏白云岩化和热液白云岩化4种白云岩化成因。准同生白云岩主要发育于马一、三、五段,由常规蒸发泵白云岩化形成;渗透回流及混合水白云岩由富镁盐水下渗白云岩化以及富镁盐水混同大气淡水对先成碳酸盐岩进行白云岩化共同作用形成;埋藏白云岩为大气降水溶蚀古陆老硅铝质岩石形成的盐水下渗和海(湖)水沿溶蚀孔洞下渗这两种白云岩化叠加形成的;热液白云岩为热液在粗晶粒白云岩孔隙或构造裂缝中溶蚀碳酸盐岩,过饱和后晶出。     

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组马五段白云岩的同位素地球化学特征

鄂尔多斯盆地中央气田奥陶系马家沟组马五段白云岩是重要的油气储集层,多年来,马家沟组白云岩的成因问题一直是地质研究者讨论的热点话题.对马五段白云岩的C、O、Sr同位素地球化学资料的分析表明,孔洞充填的白云石(含鞍状白云石)和白云岩的δ13C、δ18O值极其近似,且白云岩的δ18OPDB值比奥陶纪海水值要偏负1.752‰～4.395‰(平均2.911‰);成岩流体(水)的占δ18OSMOW平均值为+8‰,比当时海水值偏正;87Sr/86Sr比值比奥陶纪海水87Sr/86Sr比值要高.从C、O同位素数据上看,形成白云岩和沉淀于孔洞中的白云石(含鞍状白云石)的流体为同源流体;造成白云岩的δ18O值偏负的原因主要是埋藏条件的"温度效应";87Sr/86Sr比值偏高可能是交代流体来自或流经了富含放射成因Sr的铝硅酸盐基底或硅质碎屑岩.这些特征表明马五段白云岩很可能形成于埋藏环境.     

鄂尔多斯盆地东南部宜川—黄龙地区奥陶系风化壳储层发育特征

综合利用地震、测井和岩心等资料,对鄂尔多斯盆地东南部宜川—黄龙地区奥陶系碳酸盐岩储层进行了分析,认为该区具岩溶储层标志特征。岩心分析测试表明:该区风化壳储层岩石类型为含膏白云岩及次生灰岩;储集空间为白云岩溶蚀孔洞、次生灰岩相对孤立溶孔和裂缝;储层整体较为致密,孔隙度为0.30%~11.54%,平均值为3.90%,渗透率为(0.002~15.450)×10~(-3)μm~2,平均值为0.710×10~(-3)μm~2。储层形成受顺层岩溶作用影响,综合古地貌、沉积相、裂缝等条件认为,宜川古潜台西侧区域为古地貌较高部位,顺层岩溶储层较为发育,是后期勘探开发的有利区。     

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组五段岩相古地理及有利区带预测

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组五段自上而下分为马五1至马五1010个亚段,其中马五1+2、马五4、马五6、马五8、马五10等亚段处于相对海退期,以发育膏盐沉积为特征,马五3、马五5、马五7、马五9等亚段处于相对海进期,以发育灰岩沉积为特征。综合露头剖面、钻井岩心及岩石薄片的观察,结合测井、地震解释及单因素综合方法,在马五段中识别出16种典型的沉积微相序,建立了相应海进期和海退期沉积模式。勾画出古隆起东侧马五段中组合(马五5—马五10亚段)台内颗粒滩分布。恢复了盆地马家沟组五段内10个亚段的岩相古地理。预测了马家沟组上组合(马五1—马五4亚段)风化壳岩溶储层及中组合白云岩储层发育有利相带的平面分布。     

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组五段中组合中下段成藏特征

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组五段中组合中下段为该盆地天然气勘探新发现层系。主要发育膏溶孔型和晶间孔型白云岩储层,其空间分布主要受沉积环境控制。综合分析表明,中组合中下段的气源为上古生界煤型气与下古生界海相烃源气的混源气,但以煤型气为主。加里东末期,由于盆地整体抬升造成古隆起地区马家沟组五段遭受强烈剥蚀,致使其东侧中组合中下段储层与上古生界煤系烃源岩直接接触,且海退沉积旋回中的局部洼陷也能提供一定的烃源,从而构成了良好的源-储配置关系。两类白云岩储层中,由于膏溶孔或晶间孔发育,因此物性明显好于周围白云岩体,空间上可形成岩性圈闭,当上古生界煤系烃源及下古生界海相烃源运移至中组合中下段圈闭内,即可聚集成藏。整体上这种气藏具有"多层系叠合,混源成藏"的特点。     

鄂尔多斯盆地东南部奥陶系马家沟组碳酸盐岩中黄铁矿成因

鄂尔多斯盆地东南部广泛发育黄铁矿,通过对黄铁矿的矿物学特征、元素组成、硫同位素等的分析,讨论和揭示了该黄铁矿的成因。岩石矿物学研究结果显示黄铁矿具有多种赋存形式,呈零星或集合体充填于膏溶孔和溶蚀孔洞中,或与层状硬石膏相伴生;硫同位素地球化学分析结果显示,黄铁矿的δ34S值介于10. 50‰～24. 00‰之间,平均值为17. 33‰。盆地东南部具备薄层硬石膏、高温驱动和充足的烃类气体等热化学硫酸盐还原作用发生的条件,结合其产状证据认为黄铁矿形成于热化学硫酸盐还原作用。黄铁矿出现的地层中Fe含量较高,介于3 387. 50×10~(-6)～23 112. 50×10~(-6)之间,平均值为13 233. 33×10~(-6),为黄铁矿的形成提供了物质来源。盆地东南部多产低含H2S天然气,研究认为黄铁矿的形成是造成该地区H2S含量较低的主要原因。     

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟群块状白云岩的包体研究

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟群的块状白云岩，按晶粒结构可分为细硝糖状白云岩（晶粒大小为０．０１－０．１ｍｍ）和粗砂糖状白云岩（晶粒大小为０．０５－０．２５ｍｍ）。包体分析为块状白云岩的成因研究提供了最直接的信息，细砂糖状白云岩的主体白云石中液态包体不发育，但孔隙充填方解石中的包体发育，由２４个孔隙充填方解石中的包体测出均一温度为４９－７４℃，测算的包体形成深度的最大值为１７２ｍ。由此可以推断，其主体白     

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组豹皮灰岩特征及其成因

在野外剖面观察与勘测的基础上,应用岩石薄片鉴定、地球化学分析和包裹体测温等方法,开展了鄂尔多斯盆地马家沟组沉积与成岩序列、碳酸盐岩岩相及地球化学特征研究,并分析和探讨了马四段和马六段豹皮灰岩的特征及其成因。鄂尔多斯盆地南部金粟山剖面马六段B亚段可划分为3个准层序组,其中下部2个准层序组以豹皮灰岩为主,且自下向上云斑的连续性及白云化程度呈现增强的趋势。云斑由有序度较高的自形-半自形白云石构成,具有相对较高的δ¹³C值和相对较低的 δ¹⁸O 及 ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 值,贫Fe、Mn等元素,包裹体均一温度及盐度较高。研究结果表明,鄂尔多斯盆地马四段和马六段的豹皮灰岩主要形成于埋藏阶段,是低海平面期渗入生物钻孔的蒸发海水在埋深和地温增加过程中白云化作用的结果。     

鄂尔多斯盆地宜君—富县地区马家沟组顶部岩溶古地貌特征

在岩心观察、薄片鉴定及地震分析基础上, 开展马家沟组岩溶地质及其地球物理响应分析, 综合运用印模法和残余厚度法恢复马家沟组顶部岩溶古地貌形态.研究表明研究区马家沟组顶部发育岩溶洼地、岩溶斜坡及岩溶高地3种古地貌单元, 马家沟组岩溶古地貌具有"一高地、两斜坡、两洼地"的特点, 岩溶洼地地层保存基本完整, 岩溶高地普遍缺失马五3段及以上地层, 而岩溶斜坡的地层缺失情况介于岩溶洼地和岩溶高地之间.     

鄂尔多斯盆地中东部奥陶系马五_4亚段沉积演化及岩相古地理

综合野外露头及钻井岩心、薄片观察,总结了鄂尔多斯盆地中东部奥陶系马五4亚段沉积微相类型及纵向微相序结构类型。并选取膏盐岩累计厚度及膏盐岩累计厚度/地层厚度等单因素,以单因素分析多因素综合作图法理论为指导,对马五43、马五42、马五41b、马五41a等4个小层进行深入研究。分析结果表明,马五4亚段沉积时期处于一个干旱炎热、海平面相对较低的沉积环境,其内部存在隆洼相间的古沉积格局,从马五43沉积时期至马五41沉积时期,相对海平面逐渐上升,海水含盐度逐渐降低,这些是控制各小层沉积微相发育和空间分布的重要因素。     

鄂尔多斯盆地中奥陶统马家沟组沉积环境模式

中奥陶统马家沟组是鄂尔多斯盆地的主要天然气储集层之一。奥陶纪由于西边贺兰裂谷和南面秦岭裂谷发生扩张裂离,在盆地西缘和南缘产生裂谷肩翘升,形成 L 形隆起带。在均衡补偿作用下,隆起带东侧伴生一西缓东陡不对称的(内)陆架盆地。研究建立的东西向穿越(内)陆架盆地中心的沉积模式表明:当高海平面时期,L形隆起带沉没于海平面之下,(内)陆架盆地海水环境正常,气候湿润,石灰岩沉积遍及整个盆地;包括隆起带上,仅(内)陆架盆地风暴浪基面之下中心位置有少量灰质白云岩和白云岩沉积。低海平面时期,气候干旱,L 形隆起带接近或有时出露海平面之上,(内)陆架盆地海水补给主要来自东方,(内)陆架盆地处于半局限和局限环境,盆地中心沉积了硬石膏岩和白云岩,盆缘硬石膏岩白云岩坪为白云岩沉积区。极低海平面时期,气候极为干旱,L 形隆起带成为剥蚀区,(内)陆架盆地仅能从东面获得少量已浓缩的海水补给,盆地海水中 CaSO_4和 NaC1高度浓缩,盆地中心沉积石盐岩,盆缘白云岩硬石膏岩坪则沉积硬石膏岩,夹石盐岩和白云岩。L 形隆起带以西毗邻贺兰海槽陡斜坡带,发育各类重力流碳酸盐岩沉积环境,海槽内沉积碳酸盐和硅质碎屑混积型浊积岩。L 形隆起带以南,即渭北隆起地区,整个马家沟期发育为末端变陡的缓坡沉积环境。     

鄂尔多斯盆地南部马家沟组成岩作用特征

通过对研究区16口钻井15条剖面数百片岩石薄片的详细鉴定,结合沉积史和区域地质特征,综合分析了主要目的层马家沟组的成岩作用类型及其特征。马家沟组储层的岩石类型主要为石灰岩和白云岩。石灰岩类型多样,主要有泥晶—微晶灰岩、微晶—亮晶颗粒灰岩及云斑灰岩等;白云岩以泥晶—微晶白云岩为主。主要的建设性成岩作用为白云石化作用和溶蚀作用;不利的成岩作用主要有重结晶、压实压溶、去白云石化、膏化等作用。在此基础上,进一步分析了鄂尔多斯盆地南部的成岩作用演化序列。     

鄂尔多斯盆地苏里格气田中奥陶统马家沟组五段凝块石类型与古盐度初步分析

微生物碳酸盐岩是近年来地学界研究的一个热点,其时空分布非常广泛,并可形成重要的油气储集层。在鄂尔多斯盆地北部苏里格气田的中奥陶统马家沟组马五1+2段和马五4段,笔者分别发现了非钙化微生物成因的凝块石微生物岩。依据显微结构,将凝块石划分为蠕虫状凝块石、网状凝块石和房室孔洞状凝块石3种类型。通过与基里巴斯现代超盐湖微生物碳酸盐形成环境的对比,推测在华北地台云坪广布、坪中有湖的大背景下,凝块石是在相对海平面上升、盐度大约在60‰~149‰之间的条件下形成的,而含石膏结核碳酸盐岩是在相对海平面下降、盐度达到149‰以上的条件下形成的。进一步研究发现,蠕虫状凝块石泥粉晶白云岩的白云石晶间孔和溶蚀孔非常发育,网状凝块石和房室孔洞状凝块石的溶蚀残余孔较发育,推测凝块石微生物岩具有较好的物性,是未来油气勘探的重要目标岩性之一。     

鄂尔多斯盆地中奥陶统马家沟组海相碳酸盐岩储集层特征*

探讨了鄂尔多斯盆地中奥陶统马家沟组海相碳酸盐岩储集层岩石物理相特征及储集层分类方法。应用露头、岩心、薄片分析及储集层物性测试及压汞实验方法开展了碳酸盐岩储集层岩性、孔隙结构及物性研究,应用储集层流动带指标FZI开展了储集层岩石物理相特征及储集层分类方法研究。马家沟组碳酸盐岩储集层岩石类型主要为岩溶角砾泥晶—粉晶白云岩、膏盐溶蚀角砾泥晶—粉晶白云岩、含膏盐或膏盐质白云岩、粉晶—细晶白云岩、残余结构中晶—细晶及粗晶—中晶白云岩、次生灰岩、泥晶灰岩及白云岩,发育洞穴、溶洞、孔隙及裂缝4种储集空间,主要发育晶间孔型、裂缝型、裂缝—晶间孔型、裂缝—晶间孔—溶洞型4类储渗类型。依据流动带指标将储集层划分为6类岩石物理相及24类亚相,据此将储集层分为5类7亚类：一类储集层是天然气赋存的优质储集层,主要分布于马五₁、马五₄及马五₆段;二、三类储集层是马家沟组主要储集层类型,以孔隙为主的二₁、三₁类储集层主要分布于马五₁—马五₆段,以裂缝为主的二₂、三₂类储集层主要分布于马四段;四类储集层物性差,见于各段;五类为非储集层。研究结果表明,基于岩石物理相的储集层研究方法是揭示碳酸盐岩储集层特征及开展储集层定量分类与评价的有效途径。     

鄂尔多斯盆地中东部奥陶系马家沟组沉积相演化模式研究

通过野外露头、岩心和薄片观察,结合测井资料,综合古气候、古沉积格局分析,系统地总结了鄂尔多斯盆地中东部奥陶系马家沟组沉积微相类型,并建立了沉积相演化模式。研究表明:(1)鄂尔多斯盆地中东部马家沟期具有"隆洼相间型"和"平底锅型"两种古沉积格局并存的特征;(2)主要发育9种微相类型,根据不同海平面高度的沉积微相平面组合类型,可将一个完整的海侵—海退旋回细分为海侵初期、中期和末期,海退初期、中期和末期等6个演化阶段;(3)古气候、古沉积格局和海平面升降变化共同控制了马家沟组生储盖分布,指出位于海侵期的东部隆起带及邻近区域发育的颗粒滩和白云岩坪,具有良好的成藏条件,有望成为一个碳酸盐岩勘探新领域。     

基于沉积微相的野外露头剖面准层序分析——以鄂尔多斯盆地奥陶系临汾晋王坟剖面马家沟组为例

鄂尔多斯盆地奥陶系为广泛的陆表海碳酸盐岩沉积,其东部马家沟组岩相特征、岩石组合类型和旋回性丰富多样。通过对本区临汾晋王坟剖面的奥陶系马家沟组地层进行精细测量,笔者从剖面的沉积特征入手,进行沉积环境和沉积微相的分析,并以沉积微相的纵向演变规律为基础,结合准层序向上变浅的本质特征,识别划分野外露头剖面的准层序。研究区马家沟组共识别出32个准层序,可分为两种类型:准层序类型Ⅰ跨越若干微环境,相变向上为浅;准层序类型Ⅱ沉积于同一个微环境,向上有层厚的渐变趋势。两种类型准层序的形成取决于沉积物供给、短周期海平面升降和地层沉降三者之间的关系和相互作用。研究区内的准层序类型Ⅰ发育广泛,较为常见,类型Ⅱ则发育较少。     

鄂尔多斯盆地南部马家沟组孔隙类型及其演化

经数百片岩心薄片观察和扫描电镜分析认为,鄂尔多斯盆地南部马家沟组发育微缝、晶间缝、溶缝、破裂缝以及微孔、粒间孔、晶间孔、晶间溶孔、溶孔和溶洞等多种储集空间类型,其中晶间孔和晶间溶孔是主要的孔隙类型。在孔隙演化过程中白云石化、去膏化和溶蚀作用对形成孔隙有利,而胶结作用、岩溶压实作用、膏化作用及去白云石化作用使孔隙消失,为破坏性成岩作用。低重结晶及中等重结晶作用有利于孔隙的形成,但强重结晶作用不利于孔隙的形成。据盆地南部马家沟组碳酸盐岩经历的成岩环境、成岩阶段及相应成岩作用特征,将其孔隙演化分成早期原生孔隙形成与减少、中期和晚期次生孔隙形成及充填三个阶段。从演化过程来看,中期表生成岩阶段及晚期深埋藏成岩阶段对有效储集空间的最终形成具有决定意义。     

鄂尔多斯盆地大牛地气田奥陶系马家沟组中下组合沉积模式*

碳酸盐岩是鄂尔多斯盆地古生代重要的油气储集层。综合利用岩心、薄片和测井资料,在鄂尔多斯盆地大牛地气田奥陶系马家沟组中下组合识别出蒸发台地、开阔台地和局限台地沉积亚相类型,详细分析了不同沉积亚相特征,建立受海平面升降控制的大牛地气田马家沟组中下组合沉积模式。马一段至马三段沉积时期海平面较低,沉积了蒸发台地相,其中马一段和马三段的盐湖微相主要分布于东南部,膏湖微相分布于盐湖外围,而马二段海平面略有上升,随之沉积了覆盖全区的泥云坪微相和膏云坪微相;马四段形成于最大海泛期,沉积开阔台地相,自下而上依次形成覆盖全区、稳定分布的灰坪微相和云灰坪微相;马五段形成于海退—海侵—海退过程,主体沉积局限台地相,马五_7-10亚段的云坪微相覆盖全区,马五₆亚段自西北往东南发育大面积的泥云坪微相,马五₅亚段中部以灰坪微相为主,云坪微相围绕灰坪分散分布。