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。     

鄂尔多斯盆地高桥构造平缓地区奥陶系碳酸盐岩岩溶古地貌特征与储层分布

鄂尔多斯盆地高桥地区构造平缓,奥陶系顶部碳酸盐岩岩溶古地貌以岩溶潜台发育,而岩溶高地和岩溶斜坡发育局限为特征,岩溶斜坡区和岩溶潜台的东部沟槽区为储层发育区。本文综合利用大量岩心、薄片资料观察、物性实验数据和钻井、测井、地震等资料对高桥地区马家沟组顶的古岩溶识别标志进行了分析,恢复了岩溶古地貌,对岩溶古地貌类型(单元)进行了划分并分析其与储层的关系。高桥地区地层学标志,岩石学标志,矿物学标志,古岩溶发育的形迹说明奥陶系马家沟顶存在沉积间断、古岩溶作用已经是不容置疑的事实;按古风化壳出露层位,结合地震相追踪成果,落实沟槽分布,编制该区前石炭纪古地质图,运用古地质图法、印模法和残厚法恢复高桥岩溶古地貌,编制出岩溶古地貌图。根据岩溶古地貌,按岩溶单元划分为岩溶高地、岩溶斜坡和岩溶潜台三个二级地貌(类型)单元,岩溶高地可进一步分为岩溶台地、溶洼(洼地)2种三级微地貌类型。岩溶潜台进一步可划分为岩溶台地、溶洼、溶丘(残丘)、沟槽4种三级微地貌类型。高桥处于构造平缓地区,岩溶高地、岩溶斜坡区发育局限,大范围为岩溶潜台区且潜台区东侧沟槽(主沟槽、次沟槽)比较发育。岩溶高地整体储集性较东部岩溶斜坡区及岩溶潜台区差。岩溶斜坡区发育两套岩溶系统,储层条件相对较好,成藏要素配套较好,是下一步勘探开发的有利区域之一。岩溶潜台区总体岩溶作用减弱,储层发育程度变弱,东部沟槽区,因沟槽的存在,加强了垂向岩溶作用深度,间接增加侧向溶蚀作用,岩溶作用变好,储层发育程度增加,加上裂缝的影响,可以形成相对较好的储层。     

鄂尔多斯盆地东部太原组古岩溶特征

鄂尔多斯盆地下二叠统太原组为碳酸盐与陆源碎屑混合沉积,主要由灰岩、岩屑石英砂岩、泥岩和煤岩组成。太原组沉积时期鄂尔多斯盆地东部为碳酸盐与陆源碎屑混合沉积的陆表海潮坪沉积体系和三角洲沉积体系。北部发育三角洲前缘沉积。南部发育碳酸盐潮下带—潮间带及陆源碎屑潮下带。太原组中普遍发育冲刷充填现象,说明短期的沉积间断发生频繁。太原组中岩溶角砾岩发育,主要为镶嵌状角砾岩,见到少量裂缝角砾岩和紊乱角砾岩。太原组中的岩溶形成于同生期,没有形成岩溶地貌。与现代碳酸盐沉积物相比,太原组灰岩具有较高的Mn和Fe含量,明显低的Sr含量和δ18O值。这是由于埋藏作用和淡水淋滤所引起的,低的Sr含量和δ18O值主要由淡水淋滤所致。与大多数地质学家研究得出的二叠纪生物和非生物成因的方解石的δ13C值相比较,太原组方解石的δ13C值无明显差异。宏观和微观特征均说明太原组存在古岩溶。岩溶作用使得灰岩的储集性能在一定程度上得到了改善。     

鄂尔多斯盆地东部奥陶系风化壳岩溶古地貌特征及综合地质模型

密切结合勘探实际,以钻井、测井等地质资料为主要依据,以鄂尔多斯盆地东部奥陶系风化壳为对象,以多学科的地质理论与技术方法为指导,结合盆地构造演化,通过对奥陶系不整合侵蚀面上下地层组合情况的深入分析,把印模法与残厚法结果有机结合,深入探讨了奥陶系风化壳古地貌恢复的方法思路及其古地貌发育特征,探索了古地貌恢复的新方法--综合法,建立了解释和恢复古地貌单元属性的综合地质模型。研究结果表明：盆地东部奥陶系侵蚀不整合面上下的地层组合可以分别被划分为上薄下薄、上厚下厚、上厚下薄、上薄下厚4种基本型式以及上次厚下次薄、上次薄下次薄、上次薄下次厚、上次厚下次厚等8种子模型;相应的古地貌解释包括了岩溶高地、岩溶斜坡、岩溶盆地3个二级古地貌单元以及残丘、台地、残台、阶坪、沟谷、浅洼、深洼等11个三级古地貌单元。岩溶高地出现于研究区西南角,分布局限;岩溶斜坡占据了研究区的大部分,其主力地貌单元为斜坡台地与斜坡阶坪;岩溶盆地位于研究区东部,其主力地貌单元为盆地浅洼。     

鄂尔多斯地区马家沟组层序岩相古地理特征

依据野外露头、岩心观察、测井等资料综合分析将鄂尔多斯地区马家沟组划分为6个三级层序和12个体系域,在此基础上对马家沟组层序地层学特征进行分析,采用体系域压缩法编制了层序岩相古地理图。结果表明:盆地沉积演化受西南缘祁连海和东部华北海共同影响,两者在OSQ4(奥陶系马家沟组第4个层序,下同)期完全贯通,西南缘具陆缘海沉积特征,东部为陆表海沉积。OSQ1、OSQ2、OSQ3、OSQ5海侵体系域局限台地发育,高位期局部形成膏盐岩湖;OSQ4、OSQ6海侵、高位期均为开阔台地相,西南缘高位期发育台地边缘滩和台地边缘生物礁。OSQ1、OSQ3、OSQ5高位体系域白云岩及OSQ6高位体系域西南缘生物礁和颗粒滩可成为重要的油气储集体,OSQ3、OSQ5高位体系域发育的膏盐岩形成了2套重要的区域盖层。     

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组溶斑形成机理

鄂尔多斯盆地中部气田奥陶系马家沟组属蒸发边缘海相地层,其风化壳是中部气田的主要产气层段。该层中广泛发育毫米级、厘米级的溶斑,这些溶斑的产状、大小、成分以及溶孔内的充填物十分复杂,有的具多期充填,充填物为石膏、石英、方解石、白云石、高岭石、黄铁矿等多种矿物。溶斑中下半部残留的岩石经溶蚀后的白云石晶粒形成的渗流砂示底构造十分明显。研究表明,溶斑的形成不仅具有适宜的岩相古地理环境和其复杂的生成演化史,而且与原始沉积以及不同地史阶段的岩溶作用相关。     

鄂尔多斯盆地奥陶系古地貌、古沟槽模式的修正及其地质意义

鄂尔多斯盆地奥陶系古沟槽的早期模式是在早期古地貌基础上建立的,它指导了早期对盆地中部的奥陶系油气勘探;但随着油气勘探程度的提高,原模式因南北向主沟槽的展布特征不明而严重制约了气田的东扩勘探。修正后的古沟槽现今模式更符合岩溶古地貌的发育规律,它进一步明确了盆地古地貌中台地和沟槽的展布特征,解决了原先的地势东倾与主沟槽展布方向不协调的矛盾。新的古沟槽模式的应用,论证了地质综合研究与天然气勘探的关系,它可使气田东侧的天然气勘探开发沿预测的区块继续向东延伸。指出一个正确的地质模式,只有结合生产实践,不断修正完善,才能在勘探实践中发挥其指导作用。     

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)。     

鄂尔多斯盆地志丹-甘泉地区奥陶系风化壳古地貌恢复

受加里东运动影响,鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组发育大规模风化壳岩溶作用,形成了以靖边气田为代表的大型古地貌气藏。古岩溶对储层的形成、演化和分布具有重要意义,其发育受多种因素影响,其中古地貌形态是控制古岩溶发育程度的关键。为了寻找有利勘探开发目标,必须进行古地貌恢复。在区域构造背景和地层展布的基础上,通过对马家沟组钻井小层的精细划分与对比及地震剖面的精细解释,综合利用古地质图法、残余厚度法和印模法并结合铝土岩厚度分布及古沟槽识别结果,恢复出研究区奥陶系风化壳古地貌分布格局。结果表明,研究区西北部表现为古岩溶高地,中部大部分地区表现为古岩溶斜坡,东部主要古岩溶洼地;近北东东向展布的古沟槽影响储层的形成、发育和天然气的富集。岩溶斜坡中残丘地带及古沟槽两侧是天然气富集有利区,工业气流井多分布于此;岩溶洼地、古沟槽地带由于缺少优质储层不利于天然气聚集,这些区域大多数钻井试气无产能或产气量极低。     

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。     

Depositional model of the lower-middle Ordovician Majiagou Formation in Daniudi Gas Field,Ordos Basin

Carbonate rocks are the important Paleozoic oil and gas reservoirs in the Ordos Basin. Based on the comprehensive analyses of core and thin section and logging data,the depositional subfacies,including evaporation platform,open platform and confined platform,were identified in the lower-middle Ordovician Majiagou Formation of the Daniudi Gas Field in the Ordos Basin. The characteristics of different depositional subfacies were analyzed in detail,and the depositional model of the lower-middle Majiagou Formation in the Daniudi Gas Field controlled by sea level fluctuation was established. The sea level was relatively low during the depositional period of the Members 1-3 of the Majiagou Formation,resulting in the development of evaporation platform. The saline lake of the Members 1 and 3 of the Majiagou Formation was mainly distributed in the southeast with the gypseous lake around it. The sea level rose slightly during the depositional period of the Member 2 of the Majiagou Formation,and subsequently muddy-dolomitic flat and gypseous-dolomitic flat developed in the entire study area from bottom to top. The open platform was developed in the Member 4 of the Majiagou Formation when the sea level reached the maximum,and uniformly distributed lime flat and overlying dolomitic-lime flat covered the whole area in the platform. The confined platform predominated the Member 5 of the Majiagou Formation during the regression-transgression-regression. In the Member 5 of the Majiagou Formation,the dolomitic flat of the 7th-10th sub-members covered the whole area,the large extent of muddy-dolomitic flat expanded from northwest to southeast in the 6th sub-member,and the lime flat of the 5th sub-member was developed in the central part with the scattered dolomitic flat around it.