鄂尔多斯盆地上古生界碎屑岩硅质胶结物形成机制及其对储集层的影响

以石英次生加大边、孔隙充填式的石英晶体形式赋存的硅质矿物是鄂尔多斯盆地上古生界储集层 砂岩中最为重要的自生矿物之一,平均含量达3.8%,这在众多含油气盆地中是极少见的。对于鄂尔多斯盆地上 部地层如石千峰组和石盒子组来说,同期火山物质的蚀变是形成硅质胶结物的主要原因之一;山西组与上部地 层石千峰组和石盒子组相比,具较高的硅质胶结物含量且常与高岭石相伴生,同时砂岩中的长石含量很低,这 种现象说明,长石等易溶硅酸盐组分在有机酸的溶解下释放的硅提供了形成硅质胶结物的物质来源。早成岩期 相对浅埋深条件下形成的硅质胶结物增加了岩石的机械强度和抗压强度,对砂岩储集空间的保存具有积极意义, 因而应属于保持性成岩作用,对储集层的影响是中性-正面的。     

鄂尔多斯盆地上古生界致密砂岩气田储集层特征与成因*

鄂尔多斯盆地上古生界致密砂岩储集层普遍以低孔低渗为主要特征,但在低孔低渗的背景上发育相对优质储集层。应用偏光显微镜、恒速压汞等技术手段,从碎屑岩的粒度、碎屑组分、孔隙结构等分析入手,对比神木气田、榆林气田和苏里格气田3个大气田的储集层特点,并对致密砂岩中相对优质储集层的成因进行了分析。研究认为：高石英类矿物含量、适量的可溶性组分(包括长石、火山岩岩屑及凝灰质等）及残余少量粒间孔形成的酸性流体的渗流通道是形成相对优质储集层的必要条件;而较高含量的千枚岩屑、泥板岩等软组分,在上覆地层压力作用下被压实变形、充填孔隙,造成残余粒间孔全部丧失和酸性流体渗流通道的缺乏,因而形成低孔低渗的致密砂岩储集层。     

鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏

鄂尔多斯盆地上古生界烃源岩具有广覆式生烃特征;储集层在宏观上受沉积相带的控制,微观上受同沉积火山物质的影响;油气成藏经历了从异常高压向异常低压的演化,异常高压控制着油气的初次运移方向。根据包裹体均一温度及成份分析,油气成藏过程主要经历了常温常压、异常高温高压、次异常高温次高压和常温低压4个阶段。在此基础上,根据岩性圈闭与烃源岩的关系,将上古生界的成藏组合划分为源储互层式、近源式和远源式3种组合类型。     

鄂尔多斯盆地上古生界天然气的运移与聚集

通过对上古生界烃源岩天然排气史、天然气运移方向和沉积相带搌布等综合分析,可将上古生蜀天然气的运移聚集分为三叠纪－早白垩世利白垩世后两个阶段。在三叠纪－早白垩世阶段,天然气运移方向主要是向北,而在早白垩世后阶段,天然气主要是就近运移聚集而成藏,这一阶段是鄂尔多斯盆地上古生蜀天色乞重要的运移与聚集期,故上古生界煤成气藏的成藏期较晚。鄂尔多斯盆地北部和中部的靖边古三角洲是天然气聚集的有利地区,具有较好的     

鄂尔多斯盆地上古生界碎屑岩相对高渗储集层成因及分布*

鄂尔多斯盆地上古生界发育 “粒间孔型石英砂岩”、“溶孔型石英砂岩”、“粒间孔—溶孔复合型长石砂岩”3类相对高渗储集层。结合鄂尔多斯盆地地质背景,分析了该地区上古生界3类相对高渗储集层的岩石结构、组分与物性等基本特征,详细探讨了沉积环境、成岩作用、构造活动对鄂尔多斯盆地上古生界各类相对高渗储集层形成的控制机理,并在此基础上,依据与物源的距离、沉积相类型及砂体分布、孔隙类型、颗粒成分及粒度粗细、杂基成分及含量、储集层最大埋深、后期构造运动等因素,对主力勘探层系山西组二段和下石盒子组八段进行了储集层优劣分级综合评价,认为受高石英含量母岩控制的沉积体系、辫状河高能沉积相带和强溶蚀、弱压实的有利成岩相带分布区是鄂尔多斯盆地上古生界碎屑岩相对高渗储集层的主要发育区域。     

鄂尔多斯盆地上古生界煤层气与致密气联合优选区评价

鄂尔多斯盆地上古生界具有煤层气和致密砂岩气成藏的有利条件。上古生界煤层气与致密砂岩气具有相同的烃源岩,且煤层与致密储层垂向上相互叠置,为二者联合勘探开发奠定了地质基础。在综合考虑煤层气与致密砂岩气成藏地质条件的基础上,建立了鄂尔多斯盆地煤层气与致密砂岩气共同勘探选区的评价指标体系,包括煤层厚度、烃源岩热演化程度、生气强度以及致密储层厚度4个指标。依据建立的评价指标体系,对鄂尔多斯盆地内5个区块进行煤层气与致密砂岩气共同选区评价,评价结果为区块Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ为勘探目标区,主要分布在盆地的东西缘,煤层厚度大、烃源岩生气强度大,勘探前景好;区块Ⅰ和Ⅳ为勘探有利区,呈条带状分布在盆地的东北部和西北部,煤层气与致密砂岩气协同勘探潜力较大。     

鄂尔多斯盆地东南部上古生界储层岩石学特征

为弄清鄂尔多斯盆地东南部上古生界砂岩储层岩石学特征的差异性,通过大量岩石薄片、扫描电镜、阴极发光和X衍射等分析化验资料,对研究区上古生界主要产气层段砂岩储层的岩石类型、成分特征、平面分布等进行了详细研究。结果表明,盒8段和山1段是以岩屑砂岩和岩屑石英砂岩为主,少量石英砂岩,岩屑主要为千枚岩,其次为石英岩、燧石和变质砂岩;山2段和本溪组则以石英砂岩为主,其次为岩屑石英砂岩,少量岩屑砂岩,其岩屑主要为石英岩,其次为燧石和千枚岩;从盒8段—本溪组的砂岩中碳酸盐和硅质胶结物含量均有逐渐增加的趋势,而高岭石和绿泥石含量逐渐减少。受物源分异的影响,从东部→西部→南部砂岩成分成熟度依次降低。     

神府解家堡区上古生界致密砂岩储层特征及主控因素

神府解家堡区构造上位于鄂尔多斯盆地东缘晋西挠褶带,上古生界自下而上发育本1段、太2段、山2段和千5段等多套致密砂岩储集层.储层岩石类型以石英砂岩、岩屑石英砂岩、长石石英砂岩、岩屑砂岩和长石岩屑砂岩为主,自下而上储层石英含量呈递减、岩屑和长石含量呈递增趋势.储集空间类型以粒间溶孔、粒内溶孔、晶间孔和微裂缝为主,储层最大孔隙半径总体偏小,孔隙中值半径较小,排驱压力中等,储层孔隙以小孔—微孔为主.本溪组海相障壁—潮坪沉积、太原组浅水三角洲沉积、山西组三角洲沉积和石千峰组陆相辫状河沉积演化序列下,岩石成分成熟度和结构成熟度自下而上降低,储层空间展布呈层多而薄、砂—泥—煤岩交互特征.成岩作用类型以压实、胶结、溶蚀作用为主,局部发育高岭石化和微裂缝.以沉积相带、岩石类型和成岩作用类型作为3个控制端元,以孔隙度和渗透率为标准,上古生界致密砂岩储层可划分为4个大类和10个亚类,优势相和强溶蚀、弱胶结作用下的Ⅰ类储层孔隙度大于8%,渗透率大于0.5 mD,是最优质储层.     

鄂尔多斯盆地佳县-子洲地区上古生界储层特征

位于鄂尔多斯盆地的佳县-子洲地区是近期天然气勘探的重点区带之一，面积约9 000 km2 。区内上古生界石炭系至二叠系的太原组、山西组和下石盒子组是本区碎屑岩的主要勘探目的层系。对佳县-子洲地区碎屑岩储层特征综合研究表明，上古生界储层成因类型、岩石类型、储集空间类型多样，具有低孔低渗的特征。影响和控制储层发育的主要因素包括沉积作用、成岩作用和构造作用。沉积作用控制储集岩体的发育和分布，影响着储层的基本形态和所经历的成岩作用类型和强度，是控制储层发育的主导因素。成岩作用决定了储层内部储集空间特征和储集性能。沉积作用对储层的控制一方面表现在粒度和岩性的变化上，另一方面反映在沉积微相上。成岩作用对储层产生的不利因素主要为压实作用和胶结作用，有利因素主要为溶解作用和蚀变重结晶作用。模糊数学综合评判方法研究表明，太原组潮道砂体、山西组和下石盒子组三角洲河道砂体储集性能较好，区内镇川堡、大佛寺、佳县、子洲等区块是较好的勘探目标区。     

鄂尔多斯盆地中部上古生界砂（砾）岩储集层孔隙成因及控制因素*

鄂尔多斯盆地中部横山—靖边—安塞地区山西组和下石盒子组发育低孔低渗至特低孔特低渗砂（砾）岩储集层,其物性控制了气层产能的大小。文中通过对显微镜下的孔隙形态特征、易溶碎屑组分含量和孔隙结构特征3个方面的分析,提出山西组二段砂（砾）岩储集层主要发育原生孔隙,而下石盒子组八段砂（砾）岩储集层以溶孔为主。在研究区内储集层埋藏深度差异不大的情况下,砂（砾）岩原生孔隙的保存程度和溶孔的发育规模主要受粒径、碎屑组分、石英次生加大和有机酸来源的影响,粒径是山西组二段和下石盒子组八段储集层孔隙发育的基本影响因素,储集层渗透率大于0.2×10^-3 μm²的有利储集层均发育于中粗砂岩及以上粒级的砂（砾）岩中。山西组二段石英砂（砾）岩的强抗压性、缺少易溶碎屑组分是原生孔隙保存较多的主要原因,而丰富的硅质来源是原生孔隙减少的重要因素。对下石盒子组八段而言,易溶物质含量适中、有机酸来源丰富是岩屑砂（砾）岩溶孔发育的主要原因。进一步的研究表明,储集层的孔隙成因与孔隙结构之间有良好的相关性,原生孔隙储集层的孔隙结构要优于溶孔储集层,表现为在相同孔隙度时,前者的渗透率明显高于后者。     

鄂尔多斯盆地晚古生代以来构造-沉积演化与致密砂岩气成藏

鄂尔多斯盆地上古生界主要发育致密砂岩气藏,已发现地质储量超过5万亿m3,勘探潜力大。文中通过盆地构造演化史分析,结合包裹体测温、锆石U Pb定年、自生伊利石K Ar测年等分析方法,明确了晚古生代以来构造演化对上古生界致密砂岩气藏的控制作用。研究表明：石炭纪-二叠纪沉积古地形平缓,构造沉降缓慢,形成了大面积分布的煤系烃源岩和砂岩储层;三叠纪-中侏罗世快速沉降,压实作用及硅质胶结作用明显,水岩作用强,致密砂岩储层形成;晚侏罗世-早白垩世构造活动强烈,伴随构造热事件的发生,天然气大量生成并运聚成藏,致密气藏形成;早白垩世末-现今地层抬升剥蚀,天然气散失,低压气藏形成。     

鄂尔多斯东南部上古生界层序地层特征

鄂尔多斯东南部上古生界可区分出的三级层序界面类型包括区域不整合、构造体制转化面、区域海退面、河道下切面、区域(暴露面)、煤层、灰岩底界与地层叠置样式转化面.基于层序界面特征分析,上古生界本溪组至石盒子组可划分为2个二级层序,其中本溪组、太原组和山西组为1个二级层序(SS1),石盒子组整体划归为1个二级层序(SS2).每个二级层序由区域性的水进-水退旋回组成,为构造控制型层序.二级层序进一步划分为11个三级层序,即本溪组划分出2个三级层序(SQ1和SQ2)、太原组划分出1个三级层序(SQ3)、山西组划分出2个三级层序(SQ4和SQ5)、石盒子组划分出6个三级层序(SQ6-SQ11).其中SQ1-SQ5为海相及海陆交互相沉积层序,SQ6-SQ11为陆相湖盆沉积层序.基于层序地层特征分析,建立了鄂尔多斯盆地东南部地区层序充填模式,对于沉积体系演化、气藏形成及聚集研究都具有指导性意义.     

鄂尔多斯盆地大牛地气田上古生界沉积演化特征

鄂尔多斯盆地上古生界海陆变迁过程中其沉积演化特征决定了气田内储层成因类型,分布特征和分类评价。通过对大牛地地区太原组-山西组-下石盒子组岩芯观察,结合测井,地震等资料分析,综合确定太原组为滨浅海环境,下部发育碳酸盐岩斜坡体系,上部为障壁-潮坪-潟湖沉积体系;受北部物源区抬升影响,陆源推进和尚未完全褪去的海水影响,山西组为海陆过渡环境,发育潮控辫状三角洲沉积体系;伴随北部物源区逐渐抬升,陆相碎屑显著推进至研究区,下石盒子组底部形成陆相河流环境,发育辫状-曲流河沉积体系;大牛地上古生界整体呈陆进海退特征。由海向陆变迁过程中,太原组和山西组发育的煤层是研究区重要烃源岩;太原组上部障壁砂坝和潮道等砂体,山西组下部辫状河道,潮道和潮砂坝砂体和下石盒子组底部厚层叠置辫状-曲流河道砂体是研究区内上古生界重要的产气储层。     

同沉积期火山作用对鄂尔多斯盆地上古生界砂岩储层形成的意义

鄂尔多斯盆地上古生界主要为一套陆源碎屑沉积体系,其中广泛发育河流-三角洲相砂岩储集体,是该区上古生界天然气聚集成藏的主要场所。但由于陆源杂基的充填以及成岩压实作用、胶结作用的改造,大部分砂层储集性能都较差而无工业性储集意义。本文通过对鄂尔多斯盆地上古生界砂岩储层孔隙成因的分析,提出在局部层段集中分布的孔隙性砂岩,其孔隙主要为次生溶蚀成因。进一步的研究表明,由同沉积期火山作用形成的、分布于砂岩层中的火山碎屑组分的成岩溶蚀是次生溶孔形成的主要原因。因此,同沉积期火山作用控制了该区上古生界主要砂岩储层的发育和分布。中基性火山作用由于能提供较多的“易溶组分”,从而控制了次生溶孔发育的较高渗透性砂岩储层的分布; 而影响更为广泛的酸性火山作用则主要形成以蚀变高岭石晶间孔为主的低渗透性储层。