鄂尔多斯盆地上古生界天然气运移特征及成藏过程分析

2022-09-11

鄂尔多斯盆地是我国大型含油气田, 具有巨大的勘测和开发潜力, 因为上古生界具有形成大型气藏的基本石油地质条件。鄂尔多斯盆地的发展经历了四个阶段, 即早生古代陆表海、晚生古代滨海平原、中生代内陆盆湖和新生代周边断陷, 而上古生界致密化发生在晚三叠期。盆地的内部构造稳定, 样式不复杂且在不断的发育。在盆地的周围, 有配置良好的大型含气系统。

一、气藏的基本概况

在上个世纪90年代, 鄂尔多斯盆地背部上古生界的天然气勘测已经有了重大突破。作为中国重要的含油气田之一, 在2007年底, 鄂尔多斯盆地上古生界天然气探明储量将近占盆地天然气总探明储量多的4/5, 上古生界气藏有四套储盖组合:太原组灰岩和泥灰岩组合、山西组砂岩和泥岩互层、下石盒子组砂岩和上石盒子组泥质岩组合以及石千峰组砂岩和泥岩互层。

二、上古界天然气运移特征

上古界天然气的运移可分为两次, 即初次运移和二次运移。两次运移的时间、条件和方式等都略有不同, 因此它们的运移特征也不同。

1. 初次运移

初次运移大致可归结为3中机理:压实排烃、微裂缝排烃和扩散排烃。这三种机理在不同阶段有着不同的作用, 压实排烃主要应用在烃源岩浅埋阶段;微裂缝排烃在烃源岩深埋阶段起主导作用因为在这一阶段, 岩石压缩性较小, 流体排出受阻, 形成高压;而在晚侏罗世, 加上一些物理化学化学作用, 常常形成一场高压, 这是则需要微裂缝排烃和扩散排烃共同作用。

初次运移的方向是沿阻力最小的途径, 即从过剩高压区向低压区或正常高压区移动。煤系烃源岩是上古界烃源岩的主要构成成分, 其厚度大, 侧向过剩压力差与其他地方相比较小, 因此初次运移的方向以垂向为主。垂向运移又可分为4中排气组合方式:钟形, 气体向上运移;漏斗形, 气体向下运移;峰谷形, 气体由中上部及底部向中下部运移;双峰型, 气体由顶底部向中部运移。

2. 二次运移

对于二次运移, 争议还是很大的。其主要分歧是在成藏过程中储层致密化发生的时间、方法、通道和成藏地质条件。这些不同的因素所引起的地质特征也不同。

在我们的认知范围里, 地下环境中的油、气、水等都是从高势区移向低势区。二次运移中, 相对低势区为油气运移的方向。油气的富集区则在过剩压力低值区, 在高压区向盆地东北方向和周边地区狗剩压力逐渐降低。上古生界含气层系的区域盖层主要是覆有上石盒子组泥质岩类, 而上石盒子组对天然气运移起封闭作用。

天然气二次运移即可侧向运移也可上下运移。向下运移方式有两种, 一是在烃浓度差作用下的扩散运移;二是渗流运移。

三、成藏过程分析

气藏的成藏机理不同, 其形成的气藏类型也不同。有人认为上古界气藏属于深盆气藏;有人认为在盆地边缘以小型气藏为主, 在盆地内部以大型岩性气藏为主;也有人认为它属于构造气藏和致密砂岩气藏。

上古生界气藏与深盆气藏有很多相似的地方, 如含气量丰富、有致密的储层和异常压力等, 且上古生界气藏拥有深盆气藏的典型特征:盆地内部构造稳定, 宽而缓的西倾单斜构造有利于深盆气藏的形成;有较大规模的气田;有丰富的气源岩且较活跃;储集层属于低空低渗型致密结构。尽管这些都符合深盆气藏的形成特点, 但是它们的机理却不同。

天然气的成藏过程也可以分为4个阶段:第一阶段是三叠世纪-中侏罗世末, 为未成藏阶段, 主要由于晚三叠世末的有机质处于低成熟期, 生气增压不明显;第二阶段是中侏罗世-早白垩世末, 为源内成藏阶段, 这个时期的有机质处于高成熟期, 水热作用和生气作用较明显;第三阶段是早白垩世末抬升期, 为近源气藏, 在这一时期, 上古生界压力封存箱砂泥岩积聚了充足的力量, 烃源岩与非烃源岩的相互作用成为了成藏系统的阻隔层, 在负荷卸载裂缝的沟通下形成近源气藏;第四阶段是晚白垩世末至今, 这一时期是压力封存箱外成藏的关键时期, 也伴随着气藏的调整阶段, 形成石千峰组超低压气藏。

结论

鄂尔多斯盆地上古生界砂岩致密化虽然比大规模油气运移时期要早, 但是却缺乏天然气侧向运移的条件, 使天然气的运移方式以近距离垂向为主。不同时期、不同地区、不同层段的天然气成藏特征不同, 形成的成藏类型也不同。正确认识不同岩石组合的压力成因和不同的岩性, 可以更好地帮助我们划分成藏过程。

摘要：鄂尔多斯盆地是一个大型叠合盆地, 位于华北地台西缘。本文运用动态分析、综合研究方法等, 从鄂尔多斯盆地的构造、砂泥岩压实特征、烃源岩演化、成藏过程等多方面进行研究, 对上古生界天然气的运移特征和成藏过程进行分析。研究表明, 在晚三叠期上古生界砂岩发生了致密化。天然气的连续运移主要需要临界气柱高度, 而不均匀分布的高压泥质岩阻隔, 为垂向运移聚集成藏提供了便利条件。对于成藏过程分析, 发现是气体推动水体整体向高处的构造方位运移。

关键词：鄂尔多斯盆地,上古生界,运移特征,成藏过程