鄂尔多斯坳陷区中部大气田的形成条件

（一）中部奥陶系大气田

鄂尔多斯坳陷区中部大气田位于陕西省靖边—横山一带，向北可伸入伊克昭盟，向南达志丹、富县境内。含气区呈南北向展布，面积5×10⁴km²。属“古生古储”气田，目前已基本探明含气面积3781.1km²，基本探明地质储量2058.25×10⁸m³，形成了我国陆上整装的大气田。

1.大气田形成的地质背景

气田位于鄂尔多斯坳陷区的伊陕斜坡上。斜坡南北长400km，东西宽250km，以鼻状构造发育为特征。基底为太古宇和古元古界的变质岩系。其盖层经历了五大演化阶段，即中新元古代裂陷槽、早古生代浅海台地，晚古生代近海平原、中生代内陆盆地和新生代周边断坳。形成了下古生界碳酸盐岩建造、上古生界海陆过渡含煤建造及中新生代内陆河湖相碎屑岩建造。

2.气藏形成的4个演化阶段

根据坳陷区中部沉积、构造发育史，古岩溶发育史，烃源岩生、排烃史，沉积环境变迁史，运聚史和成岩、圈闭孕育史等五史研究，结合其成藏条件，按其时空配置关系，气藏形成可分为4个演化阶段（图4-2-14、4-2-15）。

（1）储集体形成阶段

奥陶系马五期，在古隆起的影响下，发育了蒸发潮坪沉积，由于地壳抬升，导致了层间岩溶，在区域东倾的古构造背景上，发育了巨型岩溶台地。

（2）圈闭形成阶段

海西旋回中晚期，奥陶系风化壳岩溶体，已由开放系统转为承压系统（石炭、二叠系沉积物进入成岩初期），古地貌圈闭已具雏形。

至二叠纪末期，R_o已达1.0%～1.2%，奥陶系埋深在3000余m，进入生烃峰值期。而上古生界烃源岩在靖边则刚刚成熟。随着石炭系埋深的增加，岩性被压实更加致密，使古地貌（地层）岩性圈闭逐渐趋于定型（图4-2-16）。

（3）天然气运聚成藏阶段

侏罗纪末期，由于盆地中部气田区处于圈闭的低力势场分布区范围，天然气由东南和西南的相对高势区向中部气田运聚。这时因压实作用增强，古地貌圈闭逐步完善，天然气藏基本形成。

（4）调整定型阶段

下白垩统沉积后，由于盆地西缘逆冲推覆，东部强烈抬升，在盆地中部形成现今西倾单斜面貌，致使气藏内部的流体进行了调整，靖边岩溶台地东缘的早期侵蚀沟谷和岩溶充填致密带，形成了侧向遮挡。这时气藏基本定型，加之西部天池上古生界生烃中心成熟较晚，至今仍有排烃作用，弥补了气藏在调整中的损失，形成现今气藏面貌。

3.气藏分布规律的5大特征：

根据资料分析，概括起来，气藏的分布规律，有如下5个特征：

图4-2-15 鄂尔多斯坳陷区奥陶系风化壳古地貌气藏演化模式图

图4-2-14 鄂尔多斯坳陷区中部奥陶系风化壳古地貌成藏模式

图4-2-17 鄂尔多斯坳陷区古生界生烃中心分布图

图4-2-16 中部地区古地貌与含气面积图

（1）奥陶系风化壳古地貌油藏，主要分布在隆坳变化的过渡带，石炭纪末为西隆东坳，三叠纪延长期以后，则形成北隆南坳，现今则为西倾斜坡，但气藏则始终分布在隆坳变化的过渡带，有利于天然气的生成、运聚和保存。

（2）两套气源岩，两个生烃中心的叠合区控制着气藏的分布（图4-2-17）。

①奥陶系碳酸盐岩烃源岩

盆地中有两个奥陶系生烃中心，一是现在中部气田主体部位（靖边-榆林-绥德）烃源岩厚475m，生烃强度10×10⁸～25×10⁸m³/km²，二是在盆地西南缘（庆阳-铜川），烃源岩厚400～900m，生烃强度5×10⁸～25×10⁸m³/km²。两者分布面积达18×10⁴km²。

这套烃源岩具有低丰度、过成熟的特点，中奥陶统有机碳0.05%～0.35%，平均0.19%（374块样），氯仿沥青“A”平均0.01%（104块样），总烃含量平均37.8×10^-6，碳酸盐岩有机质母质类型为Ⅱ₁型和Ⅰ型。R_o在靖边地区2.86%，西缘1.09%～1.25%。

②石炭二叠系烃源岩

主要分布在乌审旗-靖边-延安一带，生烃强度＞25×10⁸m³/km²，分布面积达10×10⁴km²。

这套烃源岩具有高丰度、高成熟的特点，煤层有机碳山西组为65.2%，太原组为62.9%，本溪组为72.5%。总烃含量山西组为2853×10^-6，太原组为3607×10^-6，本溪组为3988×10^-6。母质为高等植物，为Ⅲ型，个别为Ⅱ型。煤层厚10～20m，暗色泥岩厚100～210m，灰岩厚20～35m。R_o1.7%～2.5%。

大气田的分布范围正好与奥陶系及石炭-二叠系这两个生烃中心相叠合，为大气田提供了丰富的气源。

关于中部大气田的气源岩，长庆油田的研究成果显示，是以煤成气为主，并与奥陶系裂解气相混合的混合气。

天然气碳同位素数据见表4-2-1。

表4-2-1 天然气甲烷碳同位素数据表

根据长庆油田对天然气碳同位素的判别，典型的石炭、二叠系煤成气为-33.22‰，典型的奥陶系碳酸盐岩为-38.38‰。而上表从林1到陕21等8口井甲烷碳同位素平均为-33.61‰，故判别为是以煤成气为主的混合气。

（3）气藏分布在含膏云坪-藻泥云坪有利微相带

在中奥陶世马五期，盆地中部夹持于中央古隆起与陕北盐洼之间，由于含云坪与藻泥云坪微相的岩性组合，经古岩溶作用形成的溶蚀孔洞为主的储集空间，成为风化壳储集体的重要储集类型。在奥陶系马五期，纵向上可分为两种岩相，下部为蒸发潮坪，面积为2×10⁴km²，储集层厚60～80m，这是储层大面积分布的格架，上部为潮间云坪和潮上含膏云坪，面积1.5×10⁴km²，是形成良好储集层最有利的微相带（图4-2-18）。

图4-2-18 鄂尔多斯坳陷区奥陶纪马家沟期马五时岩相古地理图

图4-2-19 鄂尔多斯坳陷区中部勘探目标评价图

储集层有效厚度一般为4～6m，薄者3m，最厚可达17.1m。

储集岩性为细粉晶白云岩，储集空间主要为溶蚀孔（洞）。储集类型有3种：裂缝-溶孔型、孔隙型和裂缝-微孔型。储集性能：白云岩孔隙度0.35%～19.8%，单层平均3.5%～8%，在气田中区最好，平均5.7%，渗透率0.041×10^-3～数百×10^-3μm²，一般1×10^-3μm²，气田中区平均5.82×10^-3μm²。

（4）气藏分布在风化壳发育带

加里东期奥陶系地下水侵蚀基准面不仅控制着地下水位的升降，同时还控制着风化壳厚度及岩溶形态，据研究，该区存在着垂直岩溶带，水平岩溶带和深部岩溶带。而垂直岩溶带是孔洞型岩溶储层的主要发育段，也是主力气层的分布层位。水平岩溶带是晶间孔——裂缝型岩溶储层的主要发育段。而深部岩溶带，则因为接近风化壳底部，岩溶作用弱。风化壳发育深度，控制气藏的底界。在靖边岩溶台地、其发育深度一般为30～70m。总之，本区风化壳白云岩储层是多期形成的，即：早表生期，是加里东抬升期、海西浅埋藏期和印支及以后的深埋藏期。现今形态是岩溶作用叠加的结果。

（5）巨型岩溶台地，是天然气富集的区带

岩溶台地内，正向古地貌单元储集空间发育，天然气相对富集，勘探实践证明，正向古地貌工业气井总比率为55.5%，而负向古地貌单元，仅为3.5%（图4-2-19）。

总之，中部大气田奥陶系在西倾的大斜坡背景上，古岩溶台地与生烃中心的叠合配置，处在潮坪的有利相带上，有古地貌圈闭和地层岩性圈闭，有石炭系铝土岩优质盖层，有溶沟充填（石炭系泥质层）封堵，有潮坪东侧的盐洼地层区域封堵等有利条件才形成盆地中部大气田。

（二）陕99井区二叠系岩性气藏

陕99井区是以鼻隆为背景的岩性上倾尖灭气藏（图4-2-20），产层为二叠系下石盒子组底部含砾石英粗砂岩，气层井段3361.8～3775.5m，厚13.7m，经测试，无阻流量日产气45.63×10⁴m³。

从平面图看出，该气藏为鼻状隆起，岩性上倾尖灭气藏，圈闭面积100km²。

该地区烃源岩为山西组的煤和暗色泥岩，煤层厚4.4m，暗色泥岩厚33.8m，该气藏紧邻南部志丹-富县生气中心，生烃强度高达24×10⁸m³/km²。由于陕99井区气藏处于气低势区，故以横向运移为主，气层下面紧邻山西组Ⅰ级烃源层，当然也有垂向运移。

从平面图亦可看出，储集岩性变化较大，砂岩横向往上倾方向变为泥岩，形成封堵层，加之本区水型为CaCl₂型，处于水动力承压区，所以保存条件较好。

储集层为三角洲前缘多期河口沙坝叠置的浅灰色含砾石英粗砂岩，其中石英碎屑占99%，胶结物含量＜10%，泥质含量5.21%，孔隙度平均9.5%，渗透率平均0.8×10^-3μm²。储集空间为粒间溶孔、铸模孔、晶间孔及微裂缝。

封盖层：直接盖层是厚7.4m的纯泥岩及厚6.6m的含粉砂泥岩和含泥粉砂岩，共厚14m，封盖压力达15.10MPa，上倾方向泥岩发育形成侧向遮挡。

总之，该气藏紧邻生气中心，砂层厚度大，物性较好，有利相带和宽缓鼻隆相配置，地下水保存条件好，所以有利于高产气藏的形成。