鄂尔多斯盆地西部下古生界风化壳优质储集层发育规律及成因机制: 以桃2区块马家沟组马五1-4亚段为例*

鄂尔多斯盆地下古生界马家沟组顶部遭受长期风化剥蚀,形成了以膏云岩为主的风化壳岩溶储集层。盆地西部包括桃2区块在内的马家沟组马五_1-4亚段以(含)膏云岩、白云岩和灰云岩互层发育为主。借助岩心观察、偏光显微分析和扫描电镜超微分析,识别出多层成层分布的(含)膏云岩;通过对硬石膏、白云石和方解石等矿物的物理和化学性质对比研究,认为(含)膏云岩的膏模孔、扩溶膏模孔及与之伴生的胀缩微裂缝为主要储集空间,孔隙大小具有明显的自限性,受硬石膏结核和石膏晶体大小的制约;岩性((含)膏云岩)和沉积微相(潮上带(含)膏云坪)是储集层形成的先天物质基础和环境条件,并导致(含)膏云岩储集层的层控分布特征;4期溶蚀作用过程中,硬石膏晶体和结核的组构选择性溶蚀和阶段性充填,是储集层形成的关键过程;储集层为层状相控、受岩溶作用影响,但岩溶地貌对储集层分布不再有决定性控制作用。(含)膏云岩发育区分散流的弥散性渗透溶蚀是大洞大缝不发育的主要原因。“层状相控岩溶作用岩性气藏”观点的提出将促使研究区下古生界从“岩溶古地貌气藏”向“相控岩性气藏”勘探的深刻转变。     

鄂尔多斯盆地西部奥陶系风化壳岩溶作用模式

鄂尔多斯盆地下古生界马家沟组顶部遭受长期风化剥蚀,形成了以膏云岩为主的风化壳岩溶储层。通过偏光显微和超微扫描电镜深入观察了（含）膏云岩的孔隙类型及充填规律,分析了其岩溶作用特点,研究了以膏云岩为主的岩溶作用特征与传统碳酸盐岩岩溶作用特征的区别,探讨了膏云岩发育区的岩溶作用模式。结果表明:硬石膏结核和石膏晶体以其强亲水性和远高于白云石、方解石的溶解度,极易率先吸水发生溶解形成组构选择性溶蚀孔隙,导致膏云岩层蜂窝状溶孔的形成。硬石膏的高溶解度和力学不稳定性使得研究区以膏云岩、白云岩和灰云岩互层的风化壳储层以膏模孔、扩溶膏模孔及与之伴生的胀缩微裂缝为主要储集空间,孔隙大小具有明显的自限性。岩性—（含）膏云岩和沉积微相—海平面低位期潮上带（含）膏云坪沉积是储层形成的先天物质基础和环境条件,并因此直接导致（含）膏云岩储层的成层分布特征。表层膏云岩首先遭受淡水淋滤形成蜂窝状溶孔,多层成层分布膏云岩这种独特的物理化学性质使风化壳内的岩溶水以弥散性渗透为主,这是膏云岩发育区岩溶作用特征和模式与碳酸盐岩产生重要差异的根本原因。     

鄂尔多斯盆地马家沟组碳酸盐岩-膏盐岩共生体系沉积微相与沉积模式

碳酸盐岩-膏盐岩共生体系是化学沉积分异作用形成的岩石共生组合,对其进行微相分析和沉积模式构建,有利于揭示蒸发环境下的沉积学信息,对油气勘探具有指导意义。依据鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组大量钻井、岩心资料,开展岩石宏观、微观观察,识别沉积微相,分析沉积序列,构建沉积模式。结果表明:马家沟组碳酸盐岩-膏盐岩共生体系可划分出10类微相(MFT1-MFT10):盐岩、膏岩、含膏云岩、纹层状微粉晶云岩、颗粒云岩、粉—细晶白云岩、微生物云岩、生物扰动(灰)云岩、纹层状微晶灰岩、微晶颗粒灰岩;共生体系发育4类微相组合:(1)潮间上带—潮上带白云岩-含膏云岩-泥云岩组合;(2)潮间下带膏岩-藻云岩-白云岩组合;(3)潮下带纹层状灰岩-搅动灰岩-扰动灰岩组合;(4)潟湖内层状膏岩-团块状膏岩-盐岩组合。马家沟组为浅盆蒸发成盐,低海平面蒸发成盐,高海平面发育碳酸盐岩,海平面反复波动形成巨厚碳酸盐岩—膏盐岩共生组合。     

延安地区奥陶系马家沟组上组合膏盐岩成盐沉积演化模式研究

延安地区经过十余年油气勘探,在奥陶系马家沟组获得了一系列的突破,其中马家沟组上组合是天然气勘探的重要层位,该区是奥陶系碳酸盐岩- 膏盐岩共生体系的主要沉积区,其中马家沟组上组合马五43- 马五32膏盐沉积是海退蒸发环境的典型代表。本文基于延安气田奥陶系天然气勘探的最新进展,利用现场岩心观察、实验分析、钻井及测井资料,根据沉积构造、膏盐岩发育规模、岩性组合方式等,对研究区奥陶系马家沟组上组合膏盐岩的地质特征进行了详细的阐述,系统地总结了研究区马家沟组上组合膏盐岩的沉积背景及沉积相、建立了沉积演化模式,为延安气田膏盐岩研究提供基础资料。研究表明,在西高东低的沉积格局背景下,地层充填呈西薄东厚,南薄北厚的特点;自西南向东北依次为膏质白云岩- 膏岩- 盐岩沉积区;垂向发育三种岩石类型组合：Ⅰ型膏质白云岩- 硬石膏结核白云岩- 膏质白云岩- 泥云岩组合,Ⅱ型膏岩- 硬石膏结核白云岩- 膏质白云岩- 泥云岩组合,Ⅲ型盐岩- 膏岩- 硬石膏结核白云岩- 膏质白云岩组合;沉积环境为相对安静且低能的潟湖沉积模式。沉积环境演化为极强蒸发盐化→蒸发膏化→相对开放。研究成果为鄂尔多斯盆地其他地区奥陶系膏盐岩地质研究提供借鉴,对延安气田油气勘探具有重要指导意义。     

鄂尔多斯盆地膏质白云岩有利储层的成因及演化

膏质白云岩是鄂尔多斯盆地中东部下古生界马家沟组M5₁最有利储层,影响膏质白云岩储层性质的最大因素在于溶蚀作用。本文在已有的研究基础上,应用岩心资料及阴极发光、地球化学等方法,测定M5₁膏质白云岩及其特殊的示底构造的化学成分,并分析其成因模式。岩心、薄片以及物性资料显示:石膏溶蚀形成的大量膏模孔及伴生的次生孔是储层的主要储集空间,示底构造规模性出现于膏质云岩中。阴极发光、常微量元素分析结果显示:示底构造上部充填埋藏期方解石;下部充填碎屑白云石,与示底构造外围的准同生期泥-粉晶白云石具有相近的地球化学特征,与深部埋藏期形成的细-中晶白云石差异明显。示底构造的演化是膏质白云岩有利储层形成的重要依据,本文依据化学离子平衡原理,对不同成岩阶段发生的溶蚀作用、填充作用进行离子间相互置换的重演,分析得知不稳定的化学组成是石膏易被溶蚀的内在原因,石膏的规模性溶蚀是膏质云岩有利储层形成的关键。     

陕北奥陶系含钾盆地的形成及其演化

华北奥陶系马家沟组是一套海相碳酸盐岩夹蒸发岩建造,可分成6个岩性段,其中马一段、马三段和马五段为蒸发岩段。古构造和古地理是控制蒸发岩盆地的主要因素。华北含膏盆地是受深大断裂控制的大型克拉通盆地,陕北盐盆是含膏盆地内受同沉积断裂控制的断陷盆地,含钾盆地则是盏盆内的次级凹陷。蒸发岩盆地的周边存在一系列古陆或水下隆起,使水体循环受到限制,有利于蒸发岩的形成。蒸发岩沉积具有多旋回性和多韵律性的特点,以马五段的蒸发强度最强,含钾沉积仅见于该段的第六亚段。蒸发岩盆地具有明显的继承性,各时期的沉积中心基本一致,但面积却有所变化,马一期的含膏盆地和含盐盆地面积较大,马三期达到最大,至马五期缩小。     

鄂尔多斯盆地东部地区早奥陶世马家沟期沉积模式探讨

上奥陶统马家沟组为鄂尔多斯盆地东部最重要储集层,目前关于该区早奥陶世马家沟期沉积模式及岩相古地理存在较大争议.本次研究运用现代岩相古地理分析方法,以钻探成果资料与微量元素分析、镜下鉴定等分析化验资料为依据,重建了其沉积模式.指出马一、三、五亚期为海退期,盆地东部与外海隔离,气候干热,主要发育膏盐湖与含膏云坪的沉积组合;马二、四亚期为海侵期,发育开阔海、局限海与云灰坪沉积组合.并结合岩相古地理特征,以低海平面时期和高海平面时期分别建立鄂尔多斯盆地东部早奥陶世马家沟期沉积模式.     

鄂尔多斯盆地下奥陶统马家沟组障壁潟湖沉积相模式及有利储层分布规律

依据鄂尔多斯盆地古构造古地理背景、古水动力以及古气候条件,结合单井沉积相分析建立了马家沟组障壁潟湖沉积相模式,该模式分三个阶段即与海侵期相对应的以灰岩沉积为主的障壁潟湖沉积阶段(阶段Ⅰ)、与海退相对应的以灰岩夹蒸发岩沉积为主的障壁咸化潟湖沉积阶段(阶段Ⅱ)和与低海平面期对应的以膏岩盐沉积为主的障壁膏盐湖沉积阶段(阶段Ⅲ...     

鄂尔多斯盆地中南部马五1-2亚段岩相古地理特征及其对储层的影响

为探讨岩相古地理环境对储层的影响,以鄂尔多斯盆地中南部马五_1-2亚段为例,综合利用岩芯观察及薄片鉴定、多矿物测井解释模型以及单因素分析多因素综合作图法等多种方法,对研究区岩相、岩相古地理特征进行了研究,并结合测井解释储层厚度的分布特征及实际天然气产量数据分析了岩相古地理环境对储层分布的影响。分析结果表明,研究区马五_1-2亚段岩石类型主要包括白云岩（泥晶白云岩、膏盐溶蚀角砾白云岩、溶蚀角砾泥晶白云岩、溶蚀角砾含灰粉晶白云岩、灰云岩、含膏云岩、含泥含灰云岩、泥云岩）、石灰岩（云灰岩、含泥云灰岩）以及部分蒸发岩（石膏岩、盐岩）。岩相古地理环境以蒸发台地和局限台地亚相为主,蒸发台地亚相包括云坪和含膏云坪微相,局限台地亚相包括膏盐湖、膏湖和含膏湖微相。岩相古地理环境在一定程度上影响储层分布,蒸发台地亚相中的云坪微相、含膏云坪微相以及局限台地亚相中的部分含膏湖微相、膏湖微相均是储层发育的有利区域。     

鄂尔多斯盆地奥陶纪马家沟期岩相古地理演化与成钾意义

本次研究主要依据龙探1井、镇钾1井等8口基干井,通过岩心观察、测井解释、镜下薄片鉴定、沉积微相分析,结合区域构造资料并参考前人研究成果,对鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组沉积相进行了识别和划分,编制或修编了鄂尔多斯盆地马家沟一期至马家沟六期各时期的岩相古地理图。研究结果表明:鄂尔多斯盆地马家沟组主要发育碳酸盐岩台地相,包含开阔台地和局限蒸发台地两种亚相,与成盐成钾密切相关的局限蒸发台地可进一步划分为云坪、盐湖、膏湖、淡化泻湖等微相;平面上,马家沟组一段—六段主要发育陆(隆)、云坪、盐湖、膏湖、开阔台地及浅滩6个古地理单元,每个古地理单元在各段的分布情况有所不同。在半封闭的构造格局、华北古陆表海为主的预备卤水补给方式和奥陶纪极端干旱的古气候条件共同作用下,使有利成钾区最终定位在鄂尔多斯盆地东部盐坳绥德地区。     

鄂尔多斯盆地南部下奥陶统马家沟组沉积特征

依据鄂尔多斯盆地南部早奥陶世古构造、古地理、古水动力以及古气候背景,结合单井、野外露头沉积相分析等认为,秦岭海槽和中央古隆起的存在和演化控制盆地南部马家沟组沉积特征及演化。(1)平面上根据中央古隆起的障壁作用将其分为两大沉积区,西南区和东北区。西南区发育盆地—斜坡—台地边缘相,东北区为障壁潟湖沉积环境;(2)东北区马家沟组由"三云三灰"六段组成,马一、马三、马五段为白云岩、石膏和石盐组成的蒸发岩系,马二、马四、马六段为石灰岩夹白云岩的碳酸盐岩序列,在纵向上构成蒸发岩与碳酸盐岩间互的旋回性沉积。在此基础上进一步建立了马家沟组障壁潟湖沉积模式,该模式具有两个主要特征:(1)中央古隆起作为障壁控制秦岭海与潟湖之间的海水沟通;(2)依据海平面升降旋回将该模式动态地分为三个阶段,即与海侵期相对应的以石灰岩沉积为主的障壁潟湖沉积阶段(阶段Ⅰ)、与海退期相对应的以石灰岩夹蒸发岩沉积为主的障壁咸化潟湖沉积阶段(阶段Ⅱ)和与低海平面期对应的以膏盐岩沉积为主的障壁膏盐湖沉积阶段(阶段Ⅲ)。     

西藏比洛错一带布曲组中段膏盐地层的地质特征

比洛错一带出露的布曲组中含多层石膏,是藏北羌塘盆地中重要的含膏盐地层,膏盐的累计厚度达284.73 m,可以直接开发利用。布曲组中的生物碎屑灰岩和钙质泥岩层中产大量的双壳类和腕足类化石,时代为中侏罗世巴通期。该岩石组合特征可与雁石坪地区的布曲组进行对比。首次在该地层中发现海相辐鳍鱼亚纲类化石(A ctinoptoryg ii),丰富了藏北羌塘盆地侏罗纪古生物研究的内容。     

鄂尔多斯盆地古隆起东北侧马五41储层膏模孔类型及充填过程分析

利用岩芯和薄片资料,通过薄片孔隙描述、铸体薄片图像分析等方法,在对研究区马五₄1储层孔隙类型划分的基础上,详细划分了膏模孔充填类型,并对其充填过程进行了阐述。研究结果表明,研究区马五₄1储层主要发育溶蚀孔（膏模孔和其他溶孔）、晶间孔、晶间溶孔、微裂缝4种类型的孔隙,且以膏模孔为主。通过镜下薄片对膏模孔内不同充填物观察发现,充填物主要为白云石、方解石、硬石膏,其中半充填的膏模孔中主要充填物为白云岩粉砂、白云岩粉砂+石英、白云岩粉砂+铁白云石3种类型,而全充填的膏模孔中主要充填物为白云岩粉砂+方解石、白云岩粉砂+石英+方解石、白云岩粉砂+硬石膏3种类型。综合分析认为膏模孔是含膏云岩中石膏等易溶晶体溶蚀后,晶体轮廓保留而形成的,首先裸露风化壳期先充填白云岩粉砂和深灰色方解石,其次深埋藏期充填自生石英、白色亮晶方解石、铁白云石及硬石膏。     

鄂尔多斯盆地东部马家沟组含钾蒸发岩系沉积机制及保存条件

鄂尔多斯盆地中央古隆起东侧奥陶系是海相固体钾盐矿的重要靶区。本文在岩心、测井和地震等资料的基础上,开展了该地区马家沟组中组合(马五~5~马五~(10)亚段)的沉积微相、蒸发岩分布、蒸发岩形成机制和保存条件研究。结果表明:马家沟组中组合总体为局限台地环境,可进一步划分出潮坪、潮缘滩、外潟湖、内潟湖等沉积微相,各微相沿古隆起呈环带状展布,内潟湖是含钾蒸发岩的主要形成环境;内潟湖沉积具有明显的旋回性,马五~6、马五~8、马五~(10)时期为海退蒸发环境,以蒸发岩和白云岩为主,马五~5、马五~7、马五~9时期为海侵环境,以灰岩为主;海退期,向心浓缩作用形成了大型米脂蒸发盐盆,进一步在"深水成盐"机制下沉积了大量厚层含钾蒸发岩系;岩溶地貌与含钾蒸发岩系分布的关系表明含钾蒸发岩系主体分布于岩溶盆地内幕。印支期岩溶作用的强度和深度分析进一步显示古岩溶作用在岩溶盆地范围内基本未破坏到马家沟组中组合的含钾蒸发岩系,具备了钾盐矿的沉积和保存条件。     

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马家沟组储层类型成因及其主控因素

鄂尔多斯盆地大牛地地区奥陶系马家沟组油气勘探持续获得突破,实践表明马五段整体含气,但储层类型多,成因复杂。为系统归纳该段储层成因类型,通过岩心观察、薄片鉴定、阴极发光薄片观察、全岩X射线衍射分析、碳氧同位素分析等方法,对储集空间类型和储层发育主控因素进行了研究。结果表明,研究区马家沟组储层发育晶间孔、晶间溶孔、微裂缝、残余粒间孔和粒内溶孔等。储层发育的有利沉积相为局限台地藻云坪和蒸发台地膏云坪,并受回流渗透白云石化机制控制。表生岩溶作用对马五₅亚段储层无明显控制作用。研究区储层根据成因可分为四种类型:膏溶型储层、弱改造破裂型云岩储层、粉晶白云岩储层和同生溶蚀颗粒型储层。膏溶型储层和粉晶白云岩储层是主要的储层类型,膏溶型储层与沉积环境盐度和表生期岩溶作用有关,主要发育膏模孔;粉晶白云岩储层主要受海平面下降期的回流渗透白云石化控制,以晶间孔为主。以上四类储层成因类型的认识,对下一步鄂尔多斯盆地马五段的优质储层预测具有指导意义。     

鄂尔多斯盆地南缘下奥陶统马家沟组马六段成藏潜力分析

鄂尔多斯盆地下奥陶统马家沟组马六段在盆地南缘广泛分布,从北向南厚度增大。岩性为含藻石灰岩、云斑灰岩、粉晶白云岩和颗粒白云岩。从早奥陶世华北地台南缘大地构造背景出发,分析了鄂尔多斯盆地南缘下奥陶统马家沟组马六段的沉积环境和沉积模式。综合露头剖面与井下岩心分析资料及岩性组合特征,探讨了马六段成藏要素及其空间配置关系,指出马六段以局限洼地和白云质石灰岩台坪沉积为主,局部层段发育礁滩相沉积,经后期成岩白云岩化可形成有效的白云岩储层,与上覆富含泥质的平凉组共同形成上生下储型成藏组合,具有一定的资源潜力。     

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。     

苏里格气田东区奥陶系马家沟上组合储层特征及主控因素分析

奥陶系顶部马家沟上组合(马五1—马五4)风化壳储层是苏里格气田东区下古生界主要产气储层,其中马五1+2及马五41是该区块的主力产气层。在前人研究成果的基础上,通过岩心观察、室内薄片分析及扫描电镜、阴极发光等测试分析认为:苏里格气田东区马家沟上组合储层岩石类型以含膏粉晶-泥粉晶白云岩为主,储集空间以膏模孔+溶缝为主;储层受沉积、成岩、岩溶古地貌及构造共同控制,沉积-成岩是白云岩储层的主控因素,有利沉积相是储层发育的基础,成岩作用决定了最终储层空间的形成,构造对储层主要起到沟通渗滤作用,而岩溶古地貌从宏观上控制着储集空间的发育程度和天然气储集保存状况。     

鄂尔多斯盆地中部前石炭纪岩溶古地貌恢复

鄂尔多斯盆地中部以碳酸盐岩为主夹蒸发岩的奥陶系马家沟组,经130余百万年的风化剥蚀及淋滤作用,风化壳古岩溶发育。在认识研究古地质图的基础上,选取马家沟组五段四亚段一小层底部的凝灰岩为标志层,完成了盆地中部前石炭纪岩溶古地貌图。自西向东,研究区可划分为四个岩溶古地貌单元或区块:岩溶高地、岩溶台地(坪)、岩溶盆地、岩溶台地与岩溶沟槽相间区块。岩溶高地地层向西翘倾,岩溶剥蚀面自西向东地层由老到新呈有序分布,西北角有7口井的地层已剥蚀至马五41以下,最西缘陕56井残顶已为马五7地层。岩溶台地是现今马家沟组天然气的主产区,地势相对较低且平缓,并在多个小层发育岩溶溶洞建造岩。