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  中国石油勘探  2022, Vol. 27 Issue (5): 1-12  DOI:10.3969/j.issn.1672-7703.2022.05.001
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引用本文 

何发岐, 张宇, 王付斌, 张茹, 张威, 齐荣, 安川, 黎小伟, 邓杰. 鄂尔多斯盆地中国石化“十三五”油气勘探进展与新领域[J]. 中国石油勘探, 2022, 27(5): 1-12. DOI: 10.3969/j.issn.1672-7703.2022.05.001.
He Faqi, Zhang Yu, Wang Fubin, Zhang Ru, Zhang Wei, Qi Rong, An Chuan, Li Xiaowei, Deng Jie. Petroleum exploration progress and new field of Sinopec in Ordos Basin during the 13th Five-Year Plan period[J]. China Petroleum Exploration, 2022, 27(5): 1-12. DOI: 10.3969/j.issn.1672-7703.2022.05.001.

基金项目

中国石油化工股份有限公司重点科技项目"鄂尔多斯盆地大中型气田目标评价及勘探关键技术"(P17009), "鄂尔多斯盆地元古-下古生界目标评价与关键技术" (P20043)

第一作者简介

何发岐(1967-),男,陕西扶风人,博士,2002年毕业于中国地质大学(武汉),教授级高级工程师,现主要从事石油地质综合研究及油气勘探开发方面的工作。地址:河南省郑州市陇海西路199号,邮政编码:450006。E-mail:hefq.hbsj@sinopec.com

文章历史

收稿日期:2022-01-21
修改日期:2022-08-24
鄂尔多斯盆地中国石化“十三五”油气勘探进展与新领域
何发岐1, 张宇2, 王付斌1, 张茹1, 张威3, 齐荣3, 安川3, 黎小伟1, 邓杰3     
1. 中国石化华北油气分公司;
2. 中国石化油田勘探开发事业部;
3. 中国石化华北油气分公司勘探开发研究院
摘要: “十三五”初期,鄂尔多斯盆地中国石化华北油气分公司矿权区油气勘探面临的难题是盆地天然气储量动用难度大、石油成藏认识不清、资源接替阵地不明朗。5年期间,通过加强盆地整体性构造、沉积演化研究,分析成藏要素差异配置,创新盆地北部过渡带上古生界天然气差异聚集认识,攻关形成盆缘复杂含水气藏勘探开发技术,发现东胜气田;在重新处理解释三维地震资料基础上建立盆地南部过渡带中生界致密砂岩断缝体成藏认识,通过断缝体油藏“六定”描述,评价出中生界致密油新的甜点类型;利用大面积三维地震资料重新处理,发现盆地北部海相碳酸盐岩断缝控制岩溶储层,提出下古生界大型不整合碳酸盐岩岩溶成储成藏模式,开展复杂碳酸盐岩岩溶储层识别预测与选区评价,进而加强盆地南部下古生界碳酸盐岩勘探,形成两个千亿立方米接替目标。在总结油气勘探成果基础上,形成盆地大范围发育走滑断裂体系、岩溶储层受断裂控制等地质认识。综合分析认为:“十四五”期间,盆地深部海相碳酸盐岩风化壳岩溶之下多期活动走滑断裂控制的岩溶带、盆地周缘复杂致密碎屑岩成藏区是重要的勘探方向和领域。
关键词: 勘探进展    断控岩溶    断缝体    华北油气分公司    鄂尔多斯盆地    
Petroleum exploration progress and new field of Sinopec in Ordos Basin during the 13th Five-Year Plan period
He Faqi1 , Zhang Yu2 , Wang Fubin1 , Zhang Ru1 , Zhang Wei3 , Qi Rong3 , An Chuan3 , Li Xiaowei1 , Deng Jie3     
1. Sinopec North China Oil & Gas Company;
2. Department of Oilfield Exploration & Development, Sinopec;
3. Research Institute of Exploration and Development, Sinopec North China Oil & Gas Company
Abstract: In the early 13th Five-Year Plan period, petroleum exploration of Sinopec North China Oil & Gas Company in Ordos Basin was faced with challenges in producing natural gas reserves, unclear understanding of oil accumulation law, and uncertain resource replacement fields. In the past five years, by strengthening the integral structure and sedimentary evolution study in the basin, the differential configuration of hydrocarbon accumulation elements was analyzed, understanding of gas differential accumulation in the Upper Paleozoic in the transitional zone at the northern basin margin was innovatively formed, and the exploration and development technology for complex water-bearing gas reservoir in basin margin was developed, which supported to discover Dongsheng Gas Field; Based on the reprocessing and interpretation of 3D seismic data, hydrocarbon accumulation in the Mesozoic tight sandstone fault-fracture body in the transitional zone at the southern basin margin was identified, and new "sweet point" types of the Mesozoic tight oil were evaluated by using "six-determination" description method of fault-fracture body oil reservoir; The fault-fracture controlled karst reservoir in marine carbonate rocks was discovered by large-area 3D seismic data reprocessing, and the reservoir development and hydrocarbon accumulation pattern in large unconformity carbonate karst reservoirs in the Lower Paleozoic was proposed. After identifying and predicting the distribution of carbonate karst reservoirs, favorable zones were selected and evaluated, and carbonate exploration in the Paleozoic in the southern basin was strengthened, which supported to prove two gas replacement fields with reserve of hundred billion cubic meter level. Finally, petroleum exploration results were summarized and geological understanding was formed that the strike-slip fault system is widely developed in the basin and karst reservoirs are controlled by faults. The comprehensive analysis indicates that the karst zones controlled by multi-stage active strike-slip faults below the deep marine carbonate weathering crust and the complex tight clastic reservoir in the peripheral basin are major exploration prospects and fields during the 14th Five-Year Plan period.
Key words: exploration progress    fault-controlled karst    fault-fracture body    Sinopec North China Oil & Gas Company    Ordos Basin    
0 引言

中国石化华北油气分公司(简称华北油气分公司)在鄂尔多斯盆地油气勘探开发区块所处位置大多在盆地边缘复杂构造带,地表环境多为沙漠、山地、黄土塬,地下构造沉积条件复杂且资源品位低,油气勘探面临诸多严峻挑战:盆地北部杭锦旗区块构造活动持续活跃,远离上古生界大型生气中心,早期研究认为其难以形成大型气田;盆地南部由于沉积构造演化差异性,以岩性油藏提交储量没能支撑相应的稳产,动用情况不明,采出程度低,开发效果差;下古生界海相碳酸盐岩领域成藏条件复杂,资源潜力不明,发展形势严峻。“十三五”伊始,从盆地整体着眼,深化过渡带特征研究;重新梳理盆地北部构造沉积演化与成藏史,划分成藏区带;深化差异成藏认识,探明千亿立方米级致密砂岩气田;深化盆地边缘油藏类型和油气富集主控因素认识,建立断缝体油藏成藏模式,完善致密油富集理论;立足全盆地,加强不整合碳酸盐岩岩溶成藏认识,发现断裂控制岩溶储层的发育,在大牛地气田、富县区块下古生界取得天然气突破,形成规模储量接替阵地。本文总结了勘探思路转变之后在鄂尔多斯盆地取得的新认识、新成果、新技术,并提出下一步勘探方向。

1 地质背景 1.1 盆地构造及沉积背景

鄂尔多斯盆地为多期演化盆地,主要经历加里东、海西、印支、燕山和喜马拉雅等多期构造运动旋回[1],形成了早古生代克拉通浅海台地相碳酸盐岩、晚古生代克拉通内坳陷盆地滨海平原相碎屑岩、中生代内陆坳陷盆地湖泊相碎屑岩叠置发育,孕育3套基础成藏层系,形成了碳酸盐岩岩溶气藏、大面积分布的河流相致密砂岩气藏、河流湖泊交互的砂岩油藏,经历叠加改造后表现为复杂的成藏体系,总体呈现出“满盆气、半盆油、纵向三层楼”。早—中寒武世盆地表现为区域伸展,形成北部乌兰格尔隆起、中西部靖边鞍状隆起和东部吕梁隆起,除隆起外其他区域为海相沉积环境[2];晚寒武世—早奥陶世盆地南北拉伸向南北挤压过渡,至中奥陶世马家沟组沉积期,南北挤压占主导地位,盆内发生坳陷,以碳酸盐岩沉积为主;晚奥陶世,盆地南、北洋向下俯冲形成对挤,华北板块整体抬升,海水退出全区,沉积中断,缺失志留系、泥盆系及部分石炭系,同时碳酸盐岩地层长期暴露地表,遭受大气淡水淋滤,形成岩溶储层;直至中石炭世重新开始沉积,晚石炭世晚期,盆地中央发育古隆起,分割东、西两侧的华北海和祁连海;早二叠世盆地周缘海槽不再拉张,进入消减期,晚二叠世华北地台整体抬升,盆地演变为内陆湖盆,以河流—三角洲—湖泊相沉积为主,沉积环境转变为大陆体系;早—中三叠世,盆地继承二叠纪的古构造格局和沉积特点,发育河流相、沼泽相砂泥岩沉积;晚三叠世,秦岭—祁连海槽关闭,板块缝合带开始碰撞造山,秦岭以北地区山前构造活动频繁,盆地西南缘强烈变形,形成褶皱及断裂,北西向走滑断裂发生活动,沉积环境以湖泊—三角洲为主,三叠纪末盆地整体不均匀抬升,延长组顶部遭受差异剥蚀。

1.2 区域概况

华北油气分公司矿权区块主要分布在鄂尔多斯盆地一级构造单元结合部位,北部的大牛地、杭锦旗、定北等区块构造上位于伊陕斜坡、伊盟隆起、天环坳陷,南部的富县、彬长、镇泾、麻黄山西等区块横跨伊陕斜坡、天环坳陷、渭北隆起(图 1左)。天然气主要分布在古生界奥陶系马家沟组及二叠系太原组、山西组、下石盒子组,石油主要分布在中生界三叠系延长组和侏罗系延安组(图 1右)。

图 1 华北油气分公司在鄂尔多斯盆地主要矿权区块分布(左)及太古宇—新生界综合柱状图(右) Fig. 1 Distribution of the main exploration blocks of Sinopec North China Oil & Gas Company (left) and comprehensive stratigraphic column of the Archaeozoic-Cenozoic in Ordos Basin (right)

“十三五”之前,天然气勘探主要集中在盆地北部上古生界,发现了大牛地、柳杨堡等气田。大牛地气田构造总体呈东北高、西南低的平缓单斜,上古生界含气层位自下而上为上石炭统太原组、下二叠统山西组和下石盒子组,是一套完整的海相潮坪—近海三角洲—陆相辫状河沉积层序,在局部范围内形态呈“箱形”,受上石盒子组区域盖层物性和异常压力的双重封盖作用[3],工业气藏的发育被严格限制在该箱体内。随后,在盆地西部、南部发现宁东、红河、泾河、洛河等油田。宁东油田构造特征为东部稳定、西部断裂发育,发育河流相与河湖三角洲平原相沉积,为边底水发育、低幅度背斜的岩性—构造油藏,具有“双向排烃、近源成藏、优储控富”的成藏模式。红河油田局部发育小型低幅度鼻状隆起,总体为东北高、西南低的平缓单斜,发育扇三角洲相和辫状河三角洲相沉积,以岩性油藏为主,沉积微相和断裂及伴生裂缝共同控制储层“甜点”与油气分布,断裂和微裂缝对改善储层具有极大的作用,油气富集主要受控于有利砂体、裂缝发育区和优质烃源岩,富集模式为“源、相、缝控”型,已提交规模储量,然而成藏模式不清,油藏描述不准,石油勘探开发陷入低谷。

2 “十三五”油气勘探成果

在此期间依托项目“鄂尔多斯盆地大中型气田目标评价及勘探关键技术”,加强致密碎屑岩、海相碳酸盐岩领域攻关探索,自大牛地区块向北分区分类战略展开杭锦旗探区,向南加大盆地南部区块接替战略目标探索力度,向下加强奥陶系不整合碳酸盐岩岩溶储层风险勘探,效果显著。在鄂尔多斯盆地建成一个千亿立方米级气田;下古生界复杂碳酸盐岩领域实现商业发现,形成两个千亿立方米天然气规模储量接替阵地;创新中生界断缝体油藏理论,推进致密油勘探展开,石油勘探取得新进展,实现了古生界、中生界多层系油气勘探有效拓展。

2.1 创新盆缘过渡带差异成藏认识,落实万亿立方米阵地,探明千亿立方米储量,建成东胜气田 2.1.1 发现鄂尔多斯盆地北缘致密砂岩气田——东胜气田

华北油气分公司在鄂尔多斯盆地北缘油气勘探始于20世纪50年代,勘探历程可划为4个阶段。(1)早期初探以油为主。(2)20世纪70年代末开始以构造圈闭勘探为主,取得什股壕构造伊深1井的突破,但未在面上扩大,一直到20世纪末仍处于停滞状态。(3)之后沿着泊尔江海子断裂登记两个区块(约1×104km2)开展勘探评价。1999年在断裂北侧什股壕构造南翼部署锦评1井,评价什股壕构造含气范围,在下石盒子组获得低产气流,仅提交控制储量20.73×108m3。2004年之后在岩性圈闭“近源成藏”模式指导下,重心转向断裂以南的煤系烃源岩发育区,锦21井、锦25井等钻遇工业气流,验证了断裂以南伊陕斜坡向伊盟隆起过渡部位河道砂岩复合体构成的大型岩性圈闭的含气性。同时认识到在泊尔江海子断裂以北地区下石盒子组盒2+3段发育大中型构造—岩性复合气藏,提交天然气探明储量163×108m3。(4)2012年以来重点评价泊尔江海子断裂以南大型岩性气藏,沿断裂带方向按照大型河道展布规律部署11口探井,普遍含气,发现锦58井、锦86井等一批工业气流井,接着评价什股壕区带和十里加汗区带控制储量,进行产能建设,皆以失败告终。该区多轮勘探完成探井上百口,有效井偏少,地质规律认识不清,又逢国际原油价格下跌,近万平方千米的矿权区高产液、储量难动用成为建成大型气田的障碍[4]

2019年9月,在鄂尔多斯盆地北缘杭锦旗区块发现千亿立方米级大气田——东胜气田,成为中国石化在鄂尔多斯盆地继大牛地气田之后第二个千亿立方米级大气田[5],终于圆了几代勘探工作者60多年科技攻关和勘探开发梦,“十三五”提交上古生界天然气探明储量1311×108m3、控制储量6185×108m3、三级天然气储量9722×108 m3,累计建产20.5×108m3 /a,2021年产气量超过19×108m3

2.1.2 盆缘过渡带差异化成藏认识填补盆地复杂构造带勘探领域研究空白

鄂尔多斯盆内上古生界具有“广覆式生烃、大面积充注、孔缝输导、近距离运聚”的成藏特征[6-7]。盆地北缘天然气基本成藏条件在平面上具有明显过渡带特点,纵向上层内、层间气水关系复杂。杭锦旗不同区带构造、沉积演化的差异是导致构造特征、烃源岩分布、储层品质、输导能力及封堵条件等关键成藏要素的配置关系不一致的内在原因。创新开展盆缘过渡带成藏机理研究,揭示盆缘天然气“近源优先、断砂输导、调整定型、单砂控富”准连续—非连续差异成藏规律。盆地北缘从构造高部位局部含气到大面积砂岩含气、从气水过渡带到万亿立方米规模储量叠置区,勘探认识逐渐深化;从北部隆起带到南部斜坡带,再到分区带展开勘探,勘探阵地逐渐明确;从构造找气到源内大型岩性气藏,再到多类型气藏,勘探目标逐渐清晰。研究证实,石炭系—二叠系具备大型气田形成条件[8-13]

在构造近东西向展布基础上,结合南北向河道发育特征将杭锦旗区块划分为6个成藏区带,自西向东分别是新召区带、公卡汉区带、独贵加汗区带、什股壕区带、十里加汗区带和阿镇区带(图 2)。对不同区带源储配置、圈闭类型、成藏主控因素进行对比,明确天然气成藏条件的差异特征。

图 2 鄂尔多斯盆地北缘杭锦旗不同区带分布图 Fig. 2 Division of hydrocarbon accumulation zones in Hangjinqi block in the northern Ordos Basin

西部新召区带圈闭类型以岩性圈闭为主[14-15],烃源岩厚度大、成熟度高,储层为低渗—特低渗,烃源岩与储层的配置关系控制天然气成藏,辫状河河道中石英砂形成的心滩是控制天然气富集的主要因素。中部独贵加汗区带圈闭类型以地层岩性复合圈闭为主,中—粗砂岩和上倾方向地层尖灭封堵控制天然气富集。东南部十里加汗区带烃源岩厚度大、成熟度较低,储层连续性好,物性较好,圈闭类型以岩性圈闭、构造—岩性复合圈闭为主。东北部的什股壕区带烃源岩不发育,砂体厚度大,圈闭类型以构造—岩性复合圈闭、构造圈闭为主,构造为控制天然气富集的主要因素,其次为储层物性条件(表 1)。

表 1 鄂尔多斯盆地杭锦旗地区主要区带成藏要素配置关系表 Table 1 Configuration of hydrocarbon accumulation elements in the main gas plays in Hangjinqi block in Ordos Basin

近年来在泊尔江海子断裂—三眼井断裂带南、北分别建立了“源储共生、近源成藏”和“双源供气、圈闭控藏”的成藏模式,形成了“源储配置最优化”的选区思路,重点持续评价泊尔江海子断裂以南大型岩性气藏,培育成纵向多层、横向连片的6000×108m3规模储量阵地[16],评价出独贵加汗、新召两个千亿立方米优质储量区,实现了从“气水过渡带”到“天然气差异富集带”认识的转变[17],进而形成了“十四五”勘探以储量升级动用为基础的精细勘探工作思路和部署,开发分类评价、分区接替,预计2025年产量逐步达到30×108m3

2.1.3 盆缘复杂含水气藏开发技术支撑勘探持续扩大

在“单砂控富”认识的基础上,攻关地震地质一体化复杂含水气藏甜点识别,在近源强充注区致密岩性气藏刻画心滩、在逸散区低饱和度构造—岩性气藏强化预测含气性、在远源成藏区精细刻画小型边底水岩性—构造气藏。以少井高产为目标,勘探开发一体化部署,地质工程一体化设计,实现复杂含水气藏的规模有效开发。一是利用“混合井型+丛式井组+小井眼”立体开发方式,一次井网储量动用程度为81%;二是差异化储层改造,连通型高能心滩储层采用大规模多簇压裂、分散型低能心滩储层采用适度规模密切割+穿层压裂的改造措施,单口水平井平均产量提升32%。其中JPH-489井通过“一井双滩钻井”与“分段多簇混合水压裂”,试获无阻流量105×104m3 /d高产气流。地质工程一体化使得10×108m3产能建设投资降低至30亿元以内,支持近万亿立方米储量的升级动用,极大地解放了效益勘探阵地。

2.2 精细描述盆内走滑断裂,建立断缝体油藏成藏模式,完善致密油成藏富集理论

鄂尔多斯盆地早期勘探就对断层及其裂缝控制油藏有认识[18-20],但缺少高精度三维地震资料,盆地内部断裂描述不清,断裂如何控制油气聚集认识有限。“十三五”期间,开展三维地震资料再处理,在盆地内识别出大量的低级序断裂进行组合,描述一系列垂向断距不大、平面几何样式多变的走滑断裂带,获得盆内断裂发育特征、控藏等方面的新认识。在此基础上提出了致密储层断缝体成藏模式,以此为指导,重新认识油藏富集规律,强化断缝对储层改造、油气富集的控制作用研究,获得多个勘探突破,储量动用找到新甜点。

2.2.1 建立断缝体油藏成藏认识,完善致密油成藏富集理论 2.2.1.1 断缝体油藏成藏认识

鄂尔多斯盆地南缘中生界延长组发育湖泊—三角洲沉积体系,形成大面积展布的河道砂层复合体[21],普遍发育NE向和SW向两组区域性断裂,致密碎屑岩中发育的断裂及其伴生的局部脆性破碎带,组合成断层—裂缝系统,成为致密低渗储层重要的成藏渗流通道和储集空间,其上部及侧面均有非渗透泥质岩、致密层等封挡,称之为“断缝体圈闭”。断裂有效沟通烃源岩,石油沿断裂垂向或侧向运移进入高渗的断缝体,形成断缝体油藏[22]。断缝体成藏认识使得勘探由“找优质储层”扩大到“找断缝发育带”,明确断缝体油藏成为油气富集高产目标(图 3)。

图 3 鄂尔多斯盆地南缘断缝体油藏模式图 Fig. 3 Oil accumulation pattern in fault-fracture body in the southern Ordos Basin
2.2.1.2 断缝体控制储量甜点分布

三维地震资料重新处理发现盆地南部区块中生界断裂普遍发育,它们是断缝体发育的基本骨架,沿断裂带在镇泾、彬长区块部署油井取得新发现。镇泾区块HH208井长9段提交预测储量429×104t;HH204井、泾1井长7段实现工业油流突破,落实圈闭资源量800×104t;彬长区块泾河75井长8段及泾河55井长8段、长6段均获高产工业油流,提交预测储量740×104t、控制储量612×104t,落实圈闭资源量2400×104t,证实该类型油藏具有良好勘探开发潜力。2020年彬长区块早胜断裂带上部署的两口井均钻遇150m以上宽度的断裂带,其中JH2P9井自然投产,日产油30t,累计产油超过1.2×104t;JH2P43井射孔投产,稳定日产油8.7t。断缝体油藏效益开发初获成功。

2.2.1.3 断缝体控制油气富集

断缝体是致密油有利区带。延长组长7段页岩大规模生烃,形成超压,超压驱动石油一方面沿着页岩层理缝向高点运移,另一方面沿着断裂向围岩运移。沿着层理缝运移的石油能够在页岩减薄带、页岩厚层孤岛带聚集下来,一旦这些区带有断裂与致密砂岩储层沟通,石油就能够高效运聚到致密砂岩中,形成有利聚集区,红河油田和彬长泾河2井区油藏均由该模式形成。

断缝体是致密油高产的一种重要甜点类型。走滑断裂形成的滑动破碎带及诱导裂缝带是断缝体油藏的主要储集空间。通过对钻遇裂缝条数和破碎带储量的关系分析,油井钻遇裂缝条数越多、裂缝宽度越大,控制的破碎带储量越大,油井初期产量、累计产量越高(图 4图 5)。

图 4 JH2P43井延长组长81亚段水平段综合成果图 Fig. 4 Comprehensive well interpretation result of the first sub member of the eighth member of Yanchang Formation of horizontal section in Well JH2P43
图 5 JH2P43井产油曲线 Fig. 5 Oil production curve in Well JH2P43
2.2.2 断缝体油藏勘探开发关键技术

断缝体油藏与裂缝型油藏不同,描述难度大、钻井易漏失、储层保护难度大,采用地震、地质、工程一体化思路,利用复杂地表多方法组合静校正、高分辨率振幅频率补偿、宽方位角度域偏移成像等处理技术,提高了资料的保真性和分辨率;基于盆地应力场分析和断层发育期次研究,利用分频相干、分角度曲率、边缘检测、最大似然等属性优化分析技术和井—震结合下的镂空、属性特征值差异分析技术,实现断缝体空间展布特征的精细刻画,创新形成断缝体“六定”(定响应、定级别、定期次、定模式、定组合、定规模)精细描述技术;明确了“源、储、缝、构”的四元控富“甜点区”模式,形成了差异化井型井网部署和准天然能量开发技术,配套了低密度低伤害储保型钻完井入井液体系及强力链防漏堵漏工程工艺技术。

2.3 提出大型不整合碳酸盐岩岩溶储层形成新模式,扩大盆地勘探新领域

鄂尔多斯盆地下古生界广泛发育的碳酸盐岩风化壳岩溶储层与上覆的石炭系—二叠系碎屑岩,组成不整合生储运聚系统。盆地中部靖边气田从20世纪80年代发现以来,对风化壳岩溶储层认识逐渐完善。大牛地气田位于靖边气田东北侧,经过三维地震资料重新处理发现,走滑断裂控制的岩溶与风化壳岩溶是盆地下古生界复杂岩性碳酸盐岩岩溶储层形成的两种模式。在这个认识指导下相继取得突破发现,明确两个规模储量接替阵地。

通过奥陶系岩溶气藏开发先导试验,油气成藏认识取得新突破。大牛地区块下古生界气藏分布受岩溶储层控制,优质储层主要为裂缝—孔洞型。原先认为该区块下古生界主要勘探目标为奥陶系马家沟组上部白云岩储层,资源量仅为650×108m3。“十三五”以来,根据风险探井大深1井勘探成果,将马家沟组自上而下划分为上组合(马五1亚段—马五5亚段)、中组合(马五6亚段—马四段)、下组合(马三段—马一段)3套含气层系,3套层系均发育岩溶储层,并发现了下古生界良好的烃源岩,生烃强度可达31×104m3 /km2,构成重要的成藏要素。根据岩溶古地貌,结合现今构造特征把区块下古生界划分为尔林兔高地、石板太斜坡、小壕兔低凸和察汗淖阶地4个成藏区带(图 6)。在位于区块西南部的小壕兔低凸区带部署了岩溶气藏开发先导试验,DK13-FP14井等试验井均钻遇裂缝型、缝洞型储层。向下加深马四段等新层位勘探力度,多口井钻遇溶洞发生失返性漏失,证实为优质储层,储层的纵向发育和含气性不再限于原来认识的风化壳段,“十三五”资源评价资源量增加到3733×108m3,大牛地区块增储稳产有了新的接替领域。从开发先导试验实施情况来看,单井产量高、稳产效果好,其中勘探开发一体化部署的大1-505井在马五6+7亚段测试获得天然气无阻流量6.08×104m3 /d,大1-530井在马五5亚段、马五7亚段测试获得天然气日产量4.3×104m3, 实现了上—中组合产能新突破,多口探井在马四段见到良好显示,试气获得低产气流。

图 6 大牛地区块岩溶古地貌及成藏区带图 Fig. 6 Karst paleogeomorphology and hydrocarbon accumulation zones in Daniudi block ①小壕兔低凸区带;②石板太斜坡区带;③察汗淖阶地区带;④尔林兔高地区带

富县区块下古生界碳酸盐岩岩溶气藏勘探取得商业发现。奥陶系马家沟组马五段含膏云坪发育,加里东期—海西期抬升接受大气淡水淋滤,岩溶残丘、岩溶沟槽发育,西南部抬升强烈,剥蚀厚度大,马五3亚段出露,向东北部马六段轻微剥蚀,优质储层主要为溶蚀孔洞型含膏云岩和溶蚀孔洞+孔隙型白云岩。富县区块西北部接靖边气田,下古生界天然气大范围成藏,古岩溶残丘和断裂带是气藏富集高产的主控因素。纵向普遍含气,新富11井等多口井均在马五段获工业气流,在马二段见到良好显示,气柱高度达180m,其中新富11井测试日产气5.58×104m3,落实有利含气面积395km2,新增天然气预测储量245×108m3,2020年以东北部为重点,升级控制储量368×108m3

3 区域地质认识 3.1 盆地大范围发育多期走滑断裂体系

受资料限制,过去认为鄂尔多斯盆地边缘构造复杂,盆地内部尤其是伊陕斜坡为稳定单倾的大斜坡,但是开展大牛地、富县、镇泾、彬长等区块三维地震资料精细解释发现均发育走滑断裂,产状具有区域一致性,油气聚集与之相关。本文主要解析盆地南缘镇泾区块走滑断裂体系特征。根据几何学特征,平面上该区块主要发育NW、NE、SN向3组断裂,各组断层在平面上交切分布(图 7)。剖面上断裂直立高陡产出,断距小、不易识别,组合样式为向下部逐渐收敛的复合“Y”形或花状构造(图 8)。NW向玉都断裂呈线状延伸,是镇泾区块主干断层,NW向断裂并非简单的单一断面,而是具有复杂断裂带结构的叠加型走滑断层,平面上多段式复合、纵向上多层叠加发育。

图 7 镇泾区块基底(左)和延长组长7段底(右)断裂分布图 Fig. 7 Fault distribution of basement (left) and base Chang 7 member (right) in Zhenjing block
图 8 镇泾区块三维地震断裂解释剖面图(剖面位置见图 7右 Fig. 8 3D seismic fault interpretation profile in Zhenjing block (section location is in right of Fig. 7)
3.2 盆内走滑断裂与盆缘断裂具有联动性

鄂尔多斯盆地内部发育的断裂与盆缘断裂具有较好的联动性关系。新生代晚期,盆地西缘冲断带原有的断裂被改造,形成正谊关—宗别立、青铜峡—吴忠、中卫—中宁、海原—环县、固原等近于等间距分布的弧形构造带[23-24],是明显具有走滑性质的EW向断裂[25]。其中,正谊关—宗别立断裂向东与盆地北部杭锦旗区块内部发育的三眼井断裂、乌兰吉林庙断裂、泊尔江海子断裂3条断裂组成的断裂体系构成伊盟隆起与伊陕斜坡的边界,表现出明显的走滑性质[26],这一空间展布及断裂性质的一致性说明盆内北部局部构造明显受控于区域构造。另外,麻黄山西地区发育大量EW向走滑断层,与紧邻同向的中卫—中宁断裂密切相关。盆地西南缘断裂经历了多期次活动,与之相应的是通过对镇泾区块发育的NW向玉都断裂活动期次的分析,发现该断裂同样具有多期活动、垂向叠置发育特征(图 9),显示出盆缘断裂的活动历史在盆内断裂分层活动中具有很好传导作用。

图 9 镇泾区块古生代—新生代断裂构造演化剖面图(剖面位置见图 7右 Fig. 9 Structural evolution section of fault in the Paleozoic-Cenozoic in Zhenjing block (section location is in right of Fig. 7)
3.3 岩溶储层受断裂控制

早白垩世是下古生界天然气运移聚集成藏的主要时期[27],不整合面下碳酸盐岩岩溶储层与太原组碳质泥岩直接接触,为上古生界天然气侧向运移创造了有利条件。平面上,盆地中东部前石炭纪岩溶古地貌表现为向东倾伏的半环状阶地,优质储层及规模油气聚集沿半环状阶地发育[28]。纵向上,断裂发育带与储层有关,马五6+7亚段、马五10亚段、马四段发育岩溶现象是因为早期断裂活动为表生期大气淡水向下运移提供了良好的通道,扩展了岩溶发育空间:一方面促使断裂两侧溶蚀孔隙发育,形成沿裂缝孔隙发育带;另一方面向下扩展了岩溶深度。对中—下组合碳酸盐岩来说,根据断裂影响的深度可以预测岩溶储层发育的深度,具有“断控岩溶”特征(图 10)。

图 10 鄂尔多斯盆地下古生界不整合碳酸盐岩岩溶成藏模式图 Fig. 10 Hydrocarbon accumulation pattern of unconformity carbonate karst reservoir in the Lower Paleozoic in Ordos Basin
4 盆地范围内增储领域 4.1 过渡带、深层断溶体是天然气勘探的重要方向

继续深化盆地北部过渡带研究,按照“稳定独贵、扩大新召、重新评价什股壕、释放十里加汗、拓展阿镇”思路,持续开展气藏分类精细描述,查明气水关系,实现盆缘复杂含水气藏高效勘探和滚动开发,“十四五”期间预期新增天然气探明储量2000×108m3,奠定2025年东胜气田30×108m3资源基础。强化盆地南部物源区过渡带区域地质研究,深化成藏要素和富集规律认识,加大勘探评价力度,力争“十四五”末培育形成千亿立方米接替新阵地,带动盆地东、西两侧过渡带的发现。

盆地内部稳定构造带走滑断裂体系是海相深层油气勘探突破的重要领域[29],加大下古生界碳酸盐岩断溶和风化壳岩溶新层勘探力度,整体探明,预计新增天然气探明储量2000×108m3,夯实层系接替基础,实现大牛地气田30×108m3 /a稳产15年。加快突破盆地南部区域,立足下古生界岩溶领域整体评价,兼顾上古生界,深化高产富集规律研究,启动开发先导试验,培育千亿立方米接替阵地,预期上、下古生界新增天然气探明储量2000×108m3,由此带动周边领域向深层挺进。

4.2 断缝体是中生界石油研究和勘探重要类型与方向

以鄂尔多斯盆地南部中生界断缝体油藏、岩性油藏、构造—岩性油藏3种油藏类型为主要勘探对象,重新认识油藏富集规律,战略展开彬长、镇泾、富县、麻黄山西等区块,实现储量升级和扩边增储,预期新增石油探明储量4000×104t。以经济效益为中心持续深化地质工程一体化,坚持“先试验、后推广”,做优新区增量,盘活老区存量,探索合作经营模式,实现“十四五”末规模产量效益开发。

5 结论

(1)油气成藏理论认识和勘探开发技术的进展,推动了鄂尔多斯盆地致密碎屑岩、海相碳酸盐岩领域取得重要的油气突破,发现东胜气田,实现走出大牛地区块战略构想,培育千亿立方米接替目标,实现勘探阵地拓展,工程工艺形成配套技术,实现油气产量增长,为中长期勘探提供技术储备。

(2)鄂尔多斯盆地北部过渡带上古生界天然气差异聚集、盆地南部中生界断缝体油藏理论的创新,完善了盆地整体致密、低渗、特低渗油气藏成藏理论;盆地下古生界大型不整合碳酸盐岩岩溶成储成藏新认识,在实现规模储量提交的基础上带动盆地向深部实现重大突破。多层系立体勘探的开展,拓宽了盆地勘探领域。

(3)“十四五”期间,深化盆地北部过渡带上古生界地质研究,持续开展北部分类评价、分区接替扩大天然气上产,培育盆地南部物源区新区接替新阵地;加大下古生界碳酸盐岩断溶和风化壳岩溶新层勘探力度,夯实储量接替阵地,实现天然气产量稳中有升;完善中生界多种油藏类型研究,加深认识油藏富集规律,提高采出程度实现石油效益开发,为鄂尔多斯超级盆地研究贡献智慧。

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