（油气田开发工程专业论文）鄂尔多斯盆地奥陶系陕231井区马五41储层特征研究.pdf

s t u d yo n t h er e s e r v o i rc h a r a c t e r i s t i c so ft h eo r d o v i c i a n m a 5 4 1m e m b e ro ft h eb l o c ks h a a n 2 3 1i no r d o sb a s i n a b s t r a c t j i n b i a ng a s f i e l dw a st h ee a r l i e s ta n dt h em o s ts u c c e s s f u lt od e v e l o pi nal a r g es c a l ei n o r d o sb a s i n a st h eg r e a t e s tt i m eo fg a s o i ld e v e l o p m e n to ft h eo r d o sb a s i ni sc o m i n gu p ， i t su r g e n tf o rj i n b i a ng a s f i e l dt os t a b i l i z ea n de x t e n dt h ep r o d u c t i o n t h em a 5 4 1 m e m b e ro f o r d o v i c i a ni st h eo n eo ft h em a i np r o d u c i n gr e s e r v o i r si nt h en o r t h e r nj i n b i a ng a sf i e l d ，o r d o s b a s i n ，s oi ti ss i g n i f i c a n tt os t u d ya n de v a l u a t et h er e s e r v o i rc h a r a c t e r t h eo b j e c to ft h i sp a p e ri st h es h a n 2 31b l o c ko fj i n b i a ng a sf i e l di no r d o sb a s i n ，o n t h eb a s i so fp r e v i o u ss t u d i e s ，g u i d e db yt h er e l a t i v et h e o r i e so fc a r b o n a t es e d i m e n t o l o g y , r e s e r v o i rg e o l o g ya n dd i a g e n i cm e t a m o r p h i s m ，a n db yt h em e a n so fg e o l o g i c a ls t u d y , c o r e d e s c r i p t i o na n dl a b o r a t o r yt e s t i n g ，t h ep r o p e r t i e s ，l a t e r a ld i s t r i b u t i o n ，t h es e d i m e n t a r y c h a r a c t e r so ft h er e s e r v o i ra n dd i a g e n i cm e t a m o r p h i s mh a v eb e e nf u l l ys t u d i e d s h a n 2 31b l o c ki sl o c a t e di nt h en o r t h w e s t e r np a r to fj i n b i a np e l e o p l a t f o r m ，w h i c hi s h i 曲i nt h en o r t h e a s ta n dl o wi nt h es o u t h w e s t k a r s t i f i c a t i o nh a dt h ei m p o r t a n ti m p a c to nt h e m a 5 4 1 m e m b e r , d u et ot h ed e n u d a t i o nt h en o r t h w e s t e ml o s ts t r a t ao fs h a n 2 31b l o c km a d ei t u n c o n f o r m a b l et ot h en e o p a l e o z o i cc a r b o n i f e r o u ss y s t e m ，n o th a v i n gb e e ne r o d e nb yt h e p a l e o g u t t e rt ot h em a 5 4 1m e m b e r , t h en o r t h w e s t e m z o n ei st h ek e yf a c t o ro fd o m i n a t i n gt h e k a r s t i f i c a t i o no fs h a n 2 31b l o c k f r o mt h el o s ts t r a t al i n et h em a 5 4 1 m e m b e rh a st h e s o u t h e a s t w a r dt h i c k e n i n gt e n d e n c y , a n di t g o e ss t e a d y r e l a t i n gt ot h ek a r s t i f i c a t i o n ，t h e p h y s i c a lp r o p e r t i e so ft h er e s e r v o i ra r eg e t t i n gw o r s eg r a d u a l l yf r o mt h el o s ts t r a t al i n et ot h e s o u t h e a s t i td e v e l o p e dt h r e em i c r o f a c i e s ：t h es u p r a t i d a lg y p s e d o l o m i t eg r o u n d ，t h es u p r a t i d a l g y p s e o u s - d o l o m i t eg r o u n da n di n t e r t i d a l d o l o m i t eg r o u n di nt h es h a n 2 31b l o c k t h e s u p r a t i d a lg y p s e - d o l o m i t eg r o u n do ft h em a 5 4 1m e m b e ri s t h em o s tf a v o r a b l ef a c i e s ，t h e s u p r a t i d a lg y p s e o u s - d o l o m i t eg r o u n d i st h es e c o n d b a s e do nt h ep r e e x i s t i n gd a t at h e p r o d u c i n gp a yi sd i s t r i b u t e di nt h em a 5 4 nm e m b e r t h e r ea r es e p a r a t en o r t h e a s t - t r e n d i n ge l l e c h e l o nn o s e s h a p e du p l i f t si nt h es h a n 2 31b l o c k t h e r e f o r e ，t h eg a sa b u n d a n c ez o n e so ft h e s h a n 2 31b l o c ka r ei n f l u e n c e db ys e v e r a lf a c t o r ss u c ha st h ef o r m a t i o nt h i c k n e s so ft h em a 5 4 1 8 m e m b e r , t h ef a v o r a b l es t r u c t u r e ，t h ep h y s i c a lp r o p e r t i e s ，a n ds e d i m e n t a r yf a c i e s ，g e n e r a l l yt h e m o s tf a v o r a b l ez o n e sa r ed i s t r i b u t e db i n d i n g l ya l o n gt h el o s ts t r a t al i n e 1 0 c a lc h a n g e so ft h e g a sa b u n d a n c ez o n e sh a v eb e e ni n f l u e n c e db yt h ef a c t o r ss u c ha st h ef o r r n a t i o nt h i c k n e s so f t h em a 5 4 伯m e m b e r , t h et o ps t r u c t u r a lp o i n t sa n dt h ep h y s i c a lp r o p e r t i e s k e yw o r d s ：j i n b i a ng a s f i e l d ，t h em a 5 4 1m e m b e r , s e d i m e n t a r yf a c i e s ，d i a g e n i c m e t a m o r p h i s m ，r e s e r v o i re v a l u a t i o n i i 西北大学学位论文知识产权声明书 本人完全了解西北大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。学校 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许 论文被查阅和借阅。本人授权西北大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所等机构将本学位论 文收录到中国学位论文全文数据库或其它相关数据库。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名： 毯盔；进 指导教师 尹年a , 97 日 2 。少年6 赂日 西北大学学位论文独创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西 北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的 同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 袁e 。 学位论文作者签名： 狼六埘 乙。一夕年月7 日 西北大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 选题依据( 研究意义) 经过多年的重点勘探开发，长庆靖边气田的勘探工作取得了具有战略意义的成果。 靖边气田自1 9 8 9 年6 月第一口区域探井一陕参1 井在奥陶系下古生界碳酸盐岩气藏获 得工业气流以来，经过十几年的勘探开发，原气田探明面积内大部分地质储量已经动用。 为了确保靖边气田的生产能力，长庆油田公司在靖边气田的外围开展了以奥陶系下统马 家沟组马五段为目的层的扩边研究和井位部署。 从目前靖边气田西北部的勘探开发情况来看，西北部区域在奥陶系地层的沉积和成 岩过程中，因一直处于较高的构造部位，沉积地层较薄；同时在构造抬升的风化期地层 剥蚀和沟槽切割严重，导致奥陶系顶面的马五1 + 2 残余地层厚度薄。作为靖边下古气田 产能区域和产能层位的重要补充，进行陕2 3 1 井区马五4 1 的储层评价研究，对于认识此 区域和层位的储集层地质特征和天然气富集规律和对储层进行综合评价以及有利含气 区预测，将具有重要的现实意义。 1 2 国内外研究现状 全世界油气资源已探明储量中碳酸盐岩油气藏储量约占5 0 ，产量占6 0 以上 ( r o e h lpo ，1 9 8 5 ) 。碳酸盐岩盆地中已发现数百个大型油气田。近年来，我国的鄂尔多 斯盆地、塔里木盆地、渤海湾盆地、四川盆地碳酸盐岩储层中相继发现了大中型油气田。 研究表明：我国海相碳酸盐岩层系油气资源量大于3 0 0 x 1 0 8t 油当量，是今后勘探和开 发的主力油气藏之一。 中外学者( r o e h lpo19 8 5 ，m i c h e lth2 0 0 3 ，a l ia s g h a rt a g h a v i2 0 0 6 ，e h r e n b e r g sn 2 0 0 6 ，硒c kw i e r z b i c k i2 0 0 6 ，王英华1 9 9 2 ，王宝清1 9 9 5 ，张可银1 9 9 6 ，蔡春芳 1 9 9 7 ，戴金星1 9 9 7 ，1 9 9 9 ，2 0 0 3 ，包洪平1 9 9 9 ，周兴熙2 0 0 0 ，吕修祥2 0 0 0 ，张明禄 2 0 0 1 ，张抗2 0 0 1 ，2 0 0 3 ，翟光明2 0 0 2 ，吴孔友2 0 0 2 ，李启明2 0 0 2 ，林忠民2 0 0 2 ，拜 文华2 0 0 2 ，付锁堂2 0 0 2 ，周玉琦2 0 0 3 ，李振宏2 0 0 3 ，肖玉茹2 0 0 3 ，窦立荣2 0 0 3 ， 赵靖舟2 0 0 4 ，赵宗举2 0 0 4 ，傅广2 0 0 5 ，赵文智2 0 0 5 ，范嘉松2 0 0 5 ，蔡正旗2 0 0 5 ， 赵俊兴2 0 0 5 ，杨宁2 0 0 6 ，吕修祥2 0 0 6 ，朱光有2 0 0 6 ，郑雅丽2 0 0 6 ，夏日元2 0 0 6 ， 付金华2 0 0 6 ，邹才能2 0 0 7 ，于炳松2 0 0 7 ，马永生2 0 0 7 ，罗平2 0 0 8 ) 主要以碳酸盐沉 第一章绪论 积学及岩石学、岩溶地质学和地貌学、碳酸盐岩储层地球化学、碳酸盐岩层序地层学、 碳酸盐岩储层地质学、油气藏工程等多个学科领域的新理论和新方法为指导，采用多种 技术手段，充分发挥多学科协同优势，系统研究碳酸盐岩沉积、成岩和演化；碳酸盐岩 油气藏形成条件；成藏期与成藏史；不整合面及其油气运聚特征；断裂和不整合面对古 岩溶的控制作用；储层分布规律及非均质性与裂缝溶洞、古地貌和微构造关系；碳酸盐 岩油气藏主控制因素及勘探开发潜力等内容，取得较大进展及突破。归纳起来，主要有 以下几个方面：( 1 ) 从地层、地貌、岩石矿物、地球化学等方面提出了碳酸盐岩储层的 宏观和微观鉴别标志，开展了碳酸盐岩储层形成机理研究，定性及半定量化论述各种成 岩作用对储层的影响，总结了已发现碳酸盐岩油气藏的发育特征。( 2 ) 地球化学、沉积 学、地层学研究相互交叉，侧重于对不整合面( 风化壳古岩溶) 的研究，讨论碳酸盐岩层 序地层划分方法。( 3 ) 通过对包裹体研究，确定成藏期，恢复成藏史。( 4 ) 用碳酸盐沉 积学、碳酸盐成岩作用、地球化学等学科的基础理论和实验分析手段，开展了气源鉴别、 储集体时空演化等方面定性研究。( 5 ) 认识到了古岩溶对决定大型储渗空间和碳酸盐岩 储集体形成和分布的控制作用和地质意义。( 6 ) 从地质、钻井、录井、测井、开发动态 等方面对碳酸盐岩储层特征进行了表征性的描述。( 7 ) 进行了碳酸盐岩储层测井、地震 响应特征的分析及储层孔洞缝的分析研究和半定量化描述。( 8 ) 系统总结了国内外碳酸 盐岩油气田的形成和分布特征，明确了国内海相碳酸盐岩大中型油气田形成和分布的主 控因素：广布高效的优质烃源岩是控制大中型岩性地层油气田形成的物质基础；古 隆起及斜坡带控制有利储层、岩性地层圈闭的发育和油气聚集；大型不整合面控制储 层改造、输导通道和大型地层油气藏的形成和分布；礁滩高能相带控制有利储集体和 岩性圈闭油气藏的形成和分布；次生溶蚀淋滤带控制高孔渗岩性圈闭储集体的发育和 分布；断裂裂缝发育带控制碳酸盐岩岩性地层油气田的分布和富集；晚期有效岩性 地层圈闭和保存条件控制大中型次生岩性地层油气藏的形成和分布。 鄂尔多斯盆地靖边气田位于中央古隆起东北部，是一个与奥陶系海相碳酸盐岩有关 的风化壳型气田。自靖边气田发现以来，众多科研工作者( 覃建雄1 9 9 3 ，李道燧1 9 9 4 ， 郝石生1 9 9 6 ，陈志远1 9 9 8 ，陈方鸿1 9 9 9 ，夏日元，1 9 9 9 ，马振芳2 0 0 0 ，张宗林2 0 0 0 ， 2 0 0 6 ，2 0 0 7 ，何自新，2 0 0 1 ，2 0 0 3 ，2 0 0 5 ，徐世琦2 0 0 1 ，李贤庆2 0 0 1 ，2 0 0 2 ，赵俊兴 2 0 0 1 ，2 0 0 5 ，付锁堂，2 0 0 2 ，陈安定2 0 0 2 ，拜文华2 0 0 2 ，解国爱2 0 0 3 ，邸领军2 0 0 3 ， 侯方浩2 0 0 3 ，李瑞2 0 0 3 ，王道富2 0 0 5 ，杨华2 0 0 5 ，王东旭2 0 0 5 ，付金华2 0 0 5 ，代 金友2 0 0 5 ，2 0 0 6 ，李中锋2 0 0 5 ，程付启2 0 0 5 ，王雪莲，2 0 0 5 李安琪2 0 0 6 ，赵继承2 0 0 6 ， 2 西北大学硕士学位论文 郭刚2 0 0 6 ，谢传礼2 0 0 6 ，林家善2 0 0 7 ，乔琳，2 0 0 7 ，顾岱鸿2 0 0 7 ) 通过多学科联合攻 关，在该气田混合气的实质；含气系统特征；地层水与水溶气的地球化学特征；奥陶系 马五1 - 4 亚段白云岩成因；成岩后生变化及孔隙演化；聚集条件及运聚动平衡；古岩溶 盆地岩溶作用模式：古地貌恢复及沟槽识别；古地貌与微构造对气藏控制作用；古岩溶 地貌及天然气富集特征；相对富水区控制因素及气水分布模式；马五段碳酸盐岩层序地 层研究；碳酸盐岩低渗透气藏压力系统划分；气井定产试验和压力递减规律分析；地层 压力监测等方面取得了一系列研究成果。 大家普遍认为靖边气田储层非均质性强、气藏埋藏深、含气面积大、单井产量差异 大。气藏主要受岩溶古地貌形态与古沟槽网络控制，主力产气层为奥陶系马家沟组五段 的马五l + 2 与马五4 1 层，储集空间由岩溶作用形成的孔、洞、缝组成，受沉积微相与岩 溶发育带控制，具有成层分布的特征。区域构造特征是控制相对富水区分布的基本条件， 储层的非均质性决定其具体的分布形式。区域构造特征、现今埋藏条件下的小幅度构造、 储层的非均质性和构造反转前后的气排水形式等是影响气水分布的主要因素。目前气田 已进入稳产阶段，由于地层压力的逐渐衰竭，部分气井产能已显著降低，目前正面临产 量递减，急需寻找稳产接替区。 虽然在碳酸盐岩油气藏及靖边气田研究中取得众多成果，但以现代沉积学原理为基 础，应用高分辨率层序地层学，在恢复区域古地貌的基础上，建立完善的地层格架是发 展趋势；建立碳酸盐岩综合评价体系及储层综合分类评价标准，是碳酸盐岩油气藏目前 的热点及难点；通过评价，查明高效储层分布主控因素，筛选开发有利区和开发潜力评 价具有重大现实意义。 1 3 主要研究内容及研究思路 1 3 1 主要研究内容 本次研究工区位于靖边气田西北部陕2 3 1 井区，目的层位为马五4 1 小层。研究区范 围为：东至g 0 8 1 3 井，南至乌2 6 5 井，西至陕2 3 3 井，北至陕2 3 7 井，研究区东西宽 为3 1 k m ，南北长3 5 k m ，面积为1 0 8 5 k m 2 。 通过收集、整理陕2 3 1 井区内马五4 1 储层的钻井、录井、测井、试气及生产动态等 资料，研究马五4 1 储层沉积环境及沉积相，圈定有利沉积相带区；对马五4 1 储层的岩性、 物性进行分析和研究，结合气井生产动态资料，通过静态、动态资料的分析，对该区的 储层特征进行综合研究、评价。具体包括：马五4 1 构造研究；马五4 1 储层平面展布及气 3 第一章绪论 藏剖面情况：马五4 1 储层沉积相研究：马五4 1 储层岩性、物性及成岩作用研究；马五4 1 储层孔隙类型及孔隙结构研究；马五4 1 储层综合评价及有利区预测。 1 3 2 研究思路 ( 1 ) 较为系统和全面地认识和掌握目前已有的研究成果，包括盆地的区域地质条件、 沉积构造背景和盆地沉积演化史等，靖边下古气田及本次研究区的勘探开发现状、研究 程度及成果。 ( 2 ) 根据测井曲线和小层划分结果，重构研究区的研究层段的顶底面构造特征，结 合测井解释结果，对研究层段的地层展布情况进行研究 ( 3 ) 通过岩心观察、岩矿鉴定、沉积构造及测井曲线等标志，建立研究区的沉积微 相特征，并进一步通过纵、横向剖面对比和追踪，确定不同沉积微相的空间展布特征， 同时对研究区的岩性和物性进行研究。 查阅相关参考文献、资料收集与调研 l i ， i 岩心观察与描述 电性资料标定与研究 样品测试与分析 i l r1 小层精细划分与对比构造特征以及古地貌研究 i 小层沉积微相划分 j ，j 【微观孔隙结构研究 非均质性研究 成岩作用期次研究l 岩石相、成岩相和沉积相综合分析研究 i 储层分类、评价 i 有利区带预测 图1 研究方法流程 ( 4 ) 在铸体薄片鉴定、压汞曲线分析等多种测试资料综合分析的基础上，研究碳酸 盐岩储层成岩作用和孔隙演化，包括成岩作用标志识别和类型划分，成岩环境与成岩阶 4 西北大学硕士学位论文 段划分，成岩相划分及其展布特征，评价各种沉积作用和成岩作用对储集物性的影响。 分小层描述成岩作用和成岩后生作用在纵、横方向上的变化，对储层孔隙结构、孔隙类 型、孔喉演化及分布特征进行深入定量化的描述分析。 ( 5 ) 通过储集层沉积相及各项系数的综合对比研究，确定储集层综合评价分类的主 要指标，分层建立碳酸盐岩储层分类标准；以重点气层组为单元，依据综合评价分类指 标，分类评价储层，并绘制储层平面展布图。 ( 6 ) 以静态研究为主，结合动态生产资料，预测天然气产能有利富集区块。 在工作中注重邻井与邻区资料及各区块之间的对比，注重以静态研究与动态研究相 结合，区域资料与单井资料相结合，地质研究与地球物理研究相结合的方法，拓宽研究 的深度与广度。 1 4 主要工作量 本论文完成的主要工作包括以下几个方面：( 见表1 ) 表1 工作量统计表 类别 项目 完成情况 岩心孔隙度分析 1 2 口 岩心渗透率分析 1 2 口 基础资料 单井生产测井等相关资料 6 4 口 岩心观察描述 1 2 口 铸体薄片磨制与鉴定2 0 块 扫描电镜分析5 块 分析测试 阴极发光分析 3 块 压汞分析1 8 块 单井沉积相柱状图5 张 连井剖面图6 张 地层等厚图 3 张 气层等厚图 1 张 构造图4 张 主要完成图件 孔隙度平面分布图1 张 渗透率平面分布图 l 张 含气饱和度平面分布图l 张 沉积相平面分布图1 张 储层类型平面分布图 1 张 有利区半囱分布图1 张 ( 1 ) 查阅国内外相关文献、报告8 0 多篇，对鄂尔多斯盆地马家沟组的地层展布、 构造及构造史、沉积相、成岩机理、孔隙特征、风化壳、储层、含油气性等诸多方面作 5 第一章绪论 了大量的了解和知识储备，并结合碳酸盐的成岩机理、沉积模式、成藏条件等最新理论 进行类比研究，从而确定了自己的研究思路。 ( 2 ) 观察描述研究区相关层位岩心1 2 口，累计上百米，拍摄照片3 0 多张。收集 测井曲线、无阻流量等相关资料6 4 口，收集化验分析样品1 2 口。 ( 3 ) 对所收集的样品作了铸体薄片、压汞、扫描电镜、阴极射线等试验分析，并 结合测井解释结果、分层数据等相关资料进行了研究区目的层构造、沉积相、成岩作用、 孔隙特征等综合研究，编制相关图件近3 0 张，对其储层特征进行了表述，划分了储层 等级，预测了天然气富集有利区。 1 5 取得的主要成果及认识 在以测井资料解释、岩心观察、试验分析为主，并结合如扫描电镜、阴极发光、无 阻流量等其它资料的基础上，对储层的岩石类型、孔隙特征、储层物性及非均质性、储 层展布特征、天然气富集规律等进行系统研究和评价，主要得出以下成果与认识： ( 1 ) 陕2 3 1 井区马五4 1 地层构造为东高西低、北高南低，在其西北部有地层缺失， 其地层厚度沿地层缺失线向东整体上逐步递增，起初增加幅度快，反映到构造上为一窄 长的斜坡带，继续向东，地层厚度趋于稳定，缓慢增加，反映在构造上为宽广的台地。 ( 2 ) 通过测井解释数据和岩心分析数据得出：沿地层缺失线经斜坡带过渡至台地 区，物性总体较好，说明此区域剥蚀、岩溶程度深，孔隙较发育，储集条件好；继续向 东，物性总体上逐步变差，变化幅度快，说明其岩溶程度迅速变差，储集条件差。根据 测井解释成果做出马五4 1 气层等厚图发现：在斜坡与台地间的条形过渡带上气层平均最 厚，向东西两侧总体上逐步减薄。说明地层整体构造、岩溶作用是天然气富集主体带的 主控因素。 ( 3 ) 通过平面沉积相展布规律和单井相纵向特征研究发现：陕2 3 1 井区平面上沿 马五4 1 地层缺失线从西向东由潮上膏云坪一潮上含膏云坪一潮间云坪相过渡，海平面暴 露指数逐步降低，古构造逐步降低；陕2 3 1 并区纵向从马五4 1 a 小段到马五4 小段，沿 潮上膏云坪潮上含膏云坪一潮间云坪相趋势过渡、物性逐步变差；马五4 1 a 沉积微相 为潮上含膏云坪及膏云坪相；马五4 1 b 沉积微相为潮上含膏云坪、膏云坪和潮间云坪相； 膏云坪为储层第一有利相带，含膏云坪储层为第二有利相带。 ( 4 ) 铸体薄片分析、扫描电镜、高压压汞试验等诸多测试表明：陕2 3 1 马五4 h 主 要孔隙类型为晶间溶孔、溶孔，缝状孔隙及膏模孔，马五4 1 b 主要为缝状孔隙、晶间孔、 晶间溶孔及膏模孔。马五4 h 的溶孔和膏模孔的平均孔径几乎都是马五4 1 b 段的2 0 倍。在 6 西北大学硕士学位论文 马五4 t m 中，裂缝与广泛发育的且平均孔径很大的溶孔和膏模孔共同构成了天然气网络 渗流通道，这对马五4 i l l 天然气的高效生产提供了重要保证；按储集类型将研究区储层 分为四大类，晶间孔一裂缝一溶孔( 洞) 复合型储层是本区最好的储层。 7 第二章区域地质概况 第二章区域地质概况 鄂尔多斯盆地是一个大型的克拉通盆地，位列我国第二大沉积盆地，横跨陕、甘、 宁、蒙、晋五省区，东邻吕梁，南接秦岭，西与六盘、贺兰为邻，北与阴山接壤，盆地 面积2 5 1 0 4 k m 2 。其结晶基底由太古界和下元古界的变质岩组成，基底的顶面形态为东 高西低、北高南低，呈不对称状。结晶基底的构造形态控制着沉积盖层及区域构造形态。 上覆地层由陆内裂谷型的中上元古界、海相下古生界、海陆过渡相上古生界下部，陆相 的上古生界上部和中生界及第四系黄土共同组成( 周进高，2 0 0 4 年) 。 从总体上看，盆地在纵向上是一个台缘坳陷型、内坳陷型盆地的多旋回叠合盆地。 虽经多次地壳运动，但均未发生强烈的褶皱断裂，盆地主体断层不发育，主要表现为整 体沉降。古生界、中生界蕴藏着丰富的石油天然气资源。经过3 0 余年的勘探与开发， 鄂尔多斯盆地正在崛起，日益成为我国重要的石油天然气能源基地。近年来，在继续注 重靖边气田中区的勘探和开发工作的基础上，对靖边气田中区的东部和北部也进行了扩 边勘探和开发，因此，深入和全面研究扩边区域的储层特征就成为当务之急。 2 1 1 区域地质发展概况 根据区域内地层构造、沉积等诸多特征以及前人研究成果，鄂尔多斯划分为六个不 同的构造演化旋回。由于鄂尔多斯叠合盆地构造演化的多阶段性，造就了多套烃源岩、 多套储集层系、多套储盖组合，具有勘探层系多、勘探领域广的特点( 杨华，2 0 0 6 年) 。 ( 1 ) 早古生代沉积特征 早古生代，鄂尔多斯地区南北为加里东地槽所控制，东西为残存的裂陷所夹持，形 成北高南低、中间高东西两侧低的古地貌背景。早古生代沉积了4 0 0 - - - - 1 0 0 0 m 厚的浅海 台地相碳酸盐岩，而其南缘和西缘濒临秦祁海域，沉积了厚达4 5 0 0 m 碳酸盐岩、海相碎 屑岩和浊积岩，形成向秦祁海域倾斜的广海陆架区。 鄂尔多斯地区奥陶纪经历了三次大的海侵海退。盆地区域地质构造演化研究表明， 早奥陶世，鄂尔多斯古陆南部贯通范围扩大，仅吕梁、渭北、贺兰地区为海域，在原先 裂谷体系的基础上形成西缘的“l 形沉积带和东南缘的反“l 沉积带；至马家沟期， 这两个沉积带进一步扩大并连为一体，使鄂尔多斯古陆退至伊盟北部。平凉期再度海退， 鄂尔多斯古陆随之扩大。至背锅山期，阿拉善古陆、鄂尔多斯古陆，吕梁古陆连为体， 8 西北大学硕士学位论文 拉开了加里东地壳运动的前凑。 在上述古地理的背景上，鄂尔多斯地区早古生代沉积演化经历了四大期次，即苏峪 口一徐庄期以混合沉积为特征，发育陆源碎屑岩及云坪；张夏一亮家山期以浅水碳酸盐 台地清水沉积为主，沉积物以高能的颗粒组份为特征，反映出规模较大的潮下浅滩及滩 间海沉积；马家沟期颤抖性地壳运动加剧，鄂尔多斯海域时而扩大时而紧缩，表现在沉 积上，马1 、3 、5 段以蒸发台地膏、盐、白云岩发育，马2 、4 、6 段以局限海低能石灰 岩沉积为主；平凉一背锅山期，随着华北地台隆起，海水撤出鄂尔多斯本部，在其西南 缘以深水斜坡为特征，发育碳酸盐重力流。其南缘为开阔台地碳酸盐沉积( 何自新、杨 奕华，2 0 0 4 年) 。 加里东运动使鄂尔多斯盆地整体抬升，经受1 3 0 m a 的风化剥蚀，导致奥陶系顶面 形成准平原化的古岩溶地貌，盆地中部靖边一带分布有南北走向的宽阔潜台，在上覆石 炭系煤系铁铝土岩的封盖和东侧奥陶系岩膏层的侧向遮挡双重作用下，古潜台成为天然 气运移聚集的大面积隐蔽圈闭( 李德生，2 0 0 4 年) ，形成了碳酸盐含气系统。鄂尔多斯 盆地奥陶系马家沟组碳酸盐岩中裂缝非常发育( 李国蓉，1 9 9 7 年) ，对储层的改善起到 重要的作用。 ( 2 ) 加里东至海西早期 加里东旋回晚期，秦、祁海槽发生褶皱，同时鄂尔多斯地台及贺兰坳拉槽整体抬升 遭受侵蚀。除地台西缘及南缘发生轻微褶皱外，地台内部仅表现为整体抬升，地台上缺 失上奥陶统下石炭统。沉积间断达1 3 0 m a 。 ( 3 ) 中晚石炭世一二叠系早期沉积特征 海西旋回中期，鄂尔多斯地台又发生沉降，进入海陆过渡发育阶段。石炭系底部为 一套铁铝土层，代表一亿多年的风化产物。地台东部冗积了克拉通内稳定型含煤地层。 中部为南北向古陆( 中央古隆起) ，将祁连、华北海分开。西部沉降幅度大，东部沉降幅 度小。晚石炭海侵范围扩大，祁连、华北海联为一体。地台西部上石炭统太原组厚1 2 8 4 4 5 米，东部厚5 0 1 0 0 米，中部厚仅2 0 一5 0 米，地层明显向中部隆起区超覆。早二叠世早期 海水开始退出，地台各地沉降幅度趋于一致，山西组一般厚5 0 1 0 0 米，为沼泽煤系沉 积间夹浅海相石灰岩，表现出海陆交互环境。 盆地上古生界从本溪组、太原组到山西组煤系地层中煤层累计厚度一般为1 0 - 3 0 m ，有机碳含量高达7 0 8 - - 8 3 2 ，是大面积煤成气生成的烃源岩基础( 付金华等， 2 0 0 8 年) 。圈闭靠压实构造及上侵方向的岩性遮挡，储集体以砂岩为主。( 李德生，2 0 0 4 9 第二章区域地质概况 年) ( 4 ) 二叠系早期一晚三叠世沉积特征 至早二叠世晚期，地台开始转入内陆河流、三角洲、湖泊等陆相沉积。古气候由潮 湿转为干旱。这一时期不仅沉积了陆相上二叠统的上石盒子组、石千峰组，而且也沉积 了下三叠统及中、上三叠统。 晚三叠世盆地古面貌：西部为隆坳相间的雁列构造格局，北部为南倾斜坡，形成大 型内陆淡水湖泊，沉积厚度8 0 0 , - - - 1 0 0 0 米。南部主要为厚1 0 0 0 1 4 0 0 米左右的湖相沉积。 整个湖盆向东南开口。 上三叠统延长组形成一套以深湖相泥岩为烃源岩的砂岩含油系统，储渗条件靠裂缝 及浊沸石次生孔隙改善，圈闭靠压实构造，遮挡靠岩性在上倾方向的侧变。 ( 5 ) 印支一燕山期鄂尔多斯盆地形成 印支旋回使鄂尔多斯地台再次整体抬升，遭受侵蚀。形成了沟谷纵横的丘陵地貌， 发育了早侏罗世大型河流相沉积。燕山旋回中期，盆地西部受到推挤使盆地坳陷部位逐 渐向东迁移。而盆地东部却逐渐抬升，从而逐渐与华北盆地分离，成为独立的鄂尔多斯 盆地，盆地西部同时发生冲断，并在推挤作用下隆起，形成了与六盘山盆地分隔的“古 陆梁 。 中生界地层自三叠系至侏罗白恶系均比较发育，主要为大型内陆河湖相沉积，累计 厚度一般在1 7 0 0 - - 3 2 0 0 米。在下侏罗统延安组地层形成了一套以延长组深湖相泥岩为 主要烃源岩、延安组煤层为辅助烃源岩的砂岩含油系统。 ( 6 ) 喜山期最终形成现今构造面貌 喜山期盆地周缘发生断陷，盆地均衡上升为高原，遭受剥蚀，多数地区缺乏第三系 地层。 2 2 中央古隆起 南北分别与渭北隆起和伊盟隆起为界、东部以乌审旗吴旗志丹黄龙一线与陕北凹 陷相接，西以定边南北一线与天环凹陷为邻的地质单元，因其为长期发展的隆起构造， 而且位于盆地中部，故称中央古隆起( 帅燕华，2 0 0 1 年) 。中央古隆起的发现揭示了盆 地古生代的构造格局，陕北气区的形成与中央古隆起有着密切关系( 安作相，1 9 9 8 年) 。 鄂尔多斯盆地中央古隆起主要形成于早古生代，祁连海槽的由西向东的推挤和秦岭 海槽由南向北的推挤是形成中央古隆起的主要原因( 任文军等，1 9 9 9 年) ( 黄建松等， 2 0 0 5 年) 。它分布于定边一庆阳环县一带，走向近南北向，南端向东拐到富县，平面 1 0 西北大学硕士学位论文 上呈“l ”形展布，古隆起横剖面形态特征西陡东缓。奥陶纪中央古隆起的形成与演化不 仅控制了鄂尔多斯盆地古地貌、古构造以及沉积环境与岩相的展布，对下古生界烃源岩 的分布和天然气的聚集都起到重要作用( 侯方浩等，2 0 0 3 ) 。同时由于重力分异作用， 在盆地的中东部、古隆起的东北侧，榆林、绥德、延川一带形成陕北凹陷。晚二叠世以 后中央古隆起消失( 邓昆，2 0 0 8 年) 。 中央古隆起西侧较陡，岩溶古地貌为岩溶斜坡。地表岩溶作用较弱，风化壳发育深 度较薄，风化壳岩性为中奥陶平凉组灰岩和浊积碎屑岩为主。 中央古隆起南侧至秦岭海槽方向为缓倾斜的末端变陡的缓坡沉积模式( 董兆雄， 2 0 0 2 年) 。末端发育浊积岩沉积。岩溶古地貌为岩溶台地，地层以平凉组为主，岩性主 要为灰岩。 中央古隆起东侧、北侧为陆棚沉积模式，岩溶古地貌以岩溶阶地、鞍地为主，地层 主要为马五段白云岩。在裸露环境下，大气水中c 0 2 作用使白云岩的溶解性明显比灰 岩要低，化学风化的强度相对较弱，以发育组构选择性溶孔为主。若风化晚期风化壳恰 好是膏云坪、含膏云坪等有利沉积层，次生溶孔会较发育；若风化壳是岩性致密均一的 泥云坪沉积层，则储集性就相对较差( 夏明军，2 0 0 7 ) 。在陕北凹陷中心膏岩发育，向 外变为潮间云坪，潮上泥云坪或萨布哈。由于古隆起的屏障作用，在其内侧受海侵强度 的影响，当海侵较强时，为云坪开阔海相沉积，当海侵强时则古陆范围较小，在海侵最 强的马四期，则为水下高地。海退时可出露海面，故使米脂坳陷处于阶段性闭塞状态， 早奥陶世成为碳酸盐岩一膏盐岩间互发育的主体地区。 2 3 现今格局 盆地现今构造形态总体为个东翼宽缓、西翼陡窄的不对称南北向矩形盆地。盆地 边缘断裂、褶皱较为发育，而盆地内部构造相对简单，地层平缓，一般倾角不足l o 。 盆地现今构造格架始于燕山运动中期，发展完善于喜玛拉雅运动。早白垩世未，盆 地东部开始抬升，形成东高西低的古地貌，其构造面貌呈现南北隆升、东抬西冲，盆地 内部是西倾的斜坡与其西侧的天环向斜相接连的特征。盆地边缘深部构造活跃，盖层内 部的深部构造趋于稳定，盖层构造不太发育。 根据现今构造及演化历史，区域构造可划分为六个一级构造单元( 图2 ) 。 ( 1 ) 伊盟隆起位于盆地北部，总体形态北高南低，面积约4 3 x 1 0 4 k m 2 。全区基底 隆起高，沉积盖层薄，一般小于千米，局部出露变质岩。自古生代以来常以陆地面貌出 现，并且与庆阳古陆、吕梁古陆、阿拉善古陆一起影响着鄂尔多斯盆地的发展和演化。 第二章区域地质概况 在奥陶纪马五期以伊盟古陆出现，与中 央古隆起南北对峙一起影响着靖边气 田的沉积体系。 ( 2 ) 渭北隆起南接渭河地堑，北 抵长武一宜君一黄龙一线，西至陇县一 歧山一线，东接晋西挠褶带，范围约 1 8 1 0 4 k m 2 。 ( 3 ) 晋西挠褶带东与吕梁隆起相 接，西与陕北斜坡为邻，北抵准格尔旗、 南达吉县，范围2 3 x 1 0 9 k m 2 。该带在中 晚元古代一古生代一直相对隆起。 ( 4 ) 陕北斜坡位于天环凹陷和晋 西挠褶带之间、伊盟隆起和渭北隆起之 间，北起乌审旗、鄂托克前旗、伊金霍 洛旗，南至正宁、黄陵，西达环县、宁 椭苍，o o 晷t u 一，。多群 一揩 融妇谚爿 捺芝誉羔箩 。 篷遂r , ：- - s 嵩、。翼一羔? 警。l 营瓣 图2 研究区位置示意图 县，东到黄河，南北长约4 0 0 k m ，东西宽约2 5 0 k m 。作为鄂尔多斯盆地的主体部分，其 构造为西倾单斜，倾角一般小于l o 。地势平缓、构造稳定，集中了鄂尔多斯盆地主要的 油气资源。陕2 3 1 井区位于陕北斜坡的中上部，中央古隆起位于其西南角，陕北凹陷位 于其中东部。 ( 5 ) 天环坳陷西临西缘逆冲构造带，东接陕北斜坡，北达内蒙千里山东麓，南抵 渭北小秦岭构造带北侧，范围3 2 x 1 0 4 k i n 2 。天环坳陷一直处于西部活动带和东部稳定地 块的过渡地带，油气储量较为丰富。 ( 6 ) 西缘逆冲带位于贺兰山、六盘山以东，天环坳陷以西，北起桌子山，南达平 凉的狭长地带，范围2 5 x l o q a - n 2 。 1 2 西北大学硕士学位论文 第三章研究区构造特征与储层展布 靖边气田现今构造面貌奠基于侏罗纪末燕山中期构造运动，发展和完善于喜马拉雅 运动。其总体构造面貌为一区域性西倾大单斜，坡降7 - - 一1 0 m k m 。地层走向近南北，局 部略有偏转。 古岩溶成因与海平面的相对升降及构造运动密切相关( 陈学时，2 0 0 4 年) ，靖边气 田位于中央古隆起和陕北凹陷之间的岩溶古潜台上，储集层类型为下古生界奥陶系古风 化壳型，是一套炎热干旱条件下的蒸发相碳酸盐岩一白云质灰岩、白云岩夹石膏岩的地 层。盆地古构造西高东低，其西部沉积小于东部沉积，并在加里东旋回晚期，秦、祁海 槽发生褶皱，鄂尔多斯地台及贺兰坳拉槽整体抬升遭受侵蚀。 陕2 3 1 井区位于靖边气田的西北部，本次研究工区位于靖边气田中区西北部陕2 3 1 井区，目的层位为马五4 1 。研究区范围为：东至g 0 8 1 3 井，南至乌2 6 5 井，西至陕2 3 3 井，北至陕2 3 7 井，研究区东西宽为3 1 k i n ，南北长3 5 k i n ，面积为1 0 8 5 k m 2 。陕2 3 1 井 区西部剥蚀严重，致使其西北部分地区马五4 1 地层缺失，使下覆地层与石炭系直接呈不 整合接触，风化壳发育，有利于上古煤系天然气从侧向、垂向运移至陕2 3 1 井区马五i 1 地层；有利于下古油系天然气由南向北从周围致密地层向马五4 1 风化壳附近运移。 3 1地层划分 中奥陶世，鄂尔多斯盆地中部和东部沉积了一套碳酸盐岩为主夹蒸发岩的地层，称 之为马家沟组。该组沉积后晚加里东运动使盆地抬升为陆，直至晚石炭世才又接受沉积， 沉积中断达1 3 亿年以上，马家沟组项部遭受到不同程度的剥蚀。 长庆靖边气田奥陶系马家沟组属华北海型沉积，马家沟组沉积期经历了三次海进、 海退旋回，依据古生物特征、沉积旋回性和区域性标志层，在纵向上将马家沟组从下往 上划分为六个岩性段：马一至马六岩性段。地层可划分为“三云三灰”六段，其中马一、 三、五段以白云岩、膏盐岩为主，马二、四、六段以灰岩为主。马六段( 又称峰峰组) ， 盆地内分布局限。 1 3 第三章研究区构造特征与储层展布 表2 靖边气田北部陕2 3 1 并区奥陶系马五段地层划分表 标志气层 系统组段亚段小层厚度( m )气层号 层组 中 统 峰峰组0 - - 7 马五1 1 0 1 1 3 l 马五1 2 0 - - - 9 0 2 上部 马五1 气层 马五1 3 0 - 6 43 组 马五1 4 0 - 7 4k l4 奥 马家沟 马五2 马五2 1 0 - - 9 45 中部 陶 组马五段 马五2 2 0 - - 8 1 k 2 6 气层 下马五3 1 o 1 1 6 7组 系 统层厚层厚4 6 - - 马五3马五3 2 0 1 6 4 2 0 0 1 3 l m 马五3 3 0 1 9 08 下部 9 0 0 m 马五4 1 0 2 2 o k 3 9 气层 马五。马五4 29 3 1 6 5 1 0组 马五4 3 7 4 2 2 6 马五5 1 5 4 1 8 6 马五5 马五5 2 8 2 2 4 2 在前人多年研究结果的基础上，结合研究区实际情况，自上而下对各层段特征描述 如下： 3 1 1 马六段 相当于华北地区的峰峰组。因受晚加里东期运动，盆地整体抬升遭受剥蚀，故马六 段仅在盆地中部有零星分布。根据目前的资料来看，陕2 3 1 井区整体抬升后几乎遭受全 面剥蚀，目前仅在其东侧的苏东5 0 一4 9 、陕1 9 0 和陕1 9 2 共3 口井中发现有局部残余， 平均残余厚度4 2 m ，在陕1 9 0 井残余厚度最大值为7 m 。 奥陶系马家沟组马六段或马五段马五l 亚段顶界与上伏中石炭统本溪组的界线，也 是奥陶系与石炭系的界线，由于下奥陶统未期，鄂尔多斯随同华北陆缘海整体抬升，使 盆地本部缺失奥陶系中上统、志留系、泥盆系及下石炭统，中奥陶统马家沟组也遭受了 近1 3 亿年的不同程度的剥蚀，剥蚀强度从盆地西北向东南方逐渐减弱。剥蚀结果造成 马五顶面地形凹凸不