鄂尔多斯叠合盆地天然气聚集与勘探
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作者编者:何发岐//王付斌//张威//杨艺|
出版社中国石化
ISBN9787511476210
出版时间2024-08
装帧其他
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定价189元
货号32240322
上书时间2024-11-28
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商品详情
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作者简介
教授级高工，中国石化华北油气分公司副总经理、总地质师，从事油气地质勘查科研及管理工作近30年，出版专著3部、译文集1部、发表论文30余篇，获省部级以上奖励8次，任中石化科学技术委员会委员、《石油实验地质》等期刊编委。
目录
绪 论 1
第一节 叠合盆地及相关概念 1
一、叠合盆地的定义 1
二、叠合盆地的油气地质特征与分类 3
三、叠合盆地含油气系统 4
第二节 鄂尔多斯盆地叠合演化与油气聚集 6
一、鄂尔多斯盆地多期构造演化 6
二、鄂尔多斯盆地油气聚集 8
第三节 鄂尔多斯盆地天然气勘探历程 11
一、早期天然气探索阶段（1989 年之前） 11
二、下古生界勘探重大突破阶段（1989—1995 年） 12
三、上古生界勘探突破与快速发展阶段（1996—2012 年） 12
四、上下古生界勘探稳步发展阶段（2013—2016 年） 13
五、全盆立体勘探与新领域拓展阶段（2017 年至今） 14
第一章 中新元古—古生界原型盆地叠合与中新生代演化与改造 16
第一节 大地构造背景及其演化 16
一、基底特征 16
二、盆地构造演化背景 20
三、含油气盆地沉积演化 22
第二节 构造—地层层序及沉积充填特征 23
一、构造层序划分 24
二、关键层序界面构造特征 26
三、中新生代构造活动对前期叠合盆地的改造 30
四、沉积充填过程 35
五、岩浆与构造事件 38
第三节 原型盆地演化过程 42
一、中—新元古代原型盆地特征 42
二、寒武纪原型盆地特征 43
三、奥陶纪原型盆地特征 47
四、石炭—二叠纪原型盆地特征 51
第二章 古生界成藏要素叠置关系与气藏类型 54
第一节 烃源岩叠置分布特征及生烃潜力 54
一、上古生界煤系烃源岩 54
二、奥陶系烃源岩 57
三、寒武系潜在烃源岩 67
四、长城系烃源岩 69
第二节 储层空间叠置与分布特征 72
一、石炭—二叠系储层 72
二、寒武—奥陶系储层 77
三、长城—蓟县系致密石英砂岩—白云岩储层 88
第三节 天然气输导及聚集 93
一、天然气成因及气源对比 93
二、天然气输导体系 98
三、鄂尔多斯盆地天然气运聚模式 103
第四节 天然气成藏组合及气藏类型 106
一、成藏要素差异叠置特征 106
二、天然气成藏组合 113
三、气藏类型及分布 115
第三章 盆地北缘构造过渡带杭锦旗地区成藏组合与勘探 118
第一节 盆地北缘多期构造叠加与天然气聚集 118
一、盆地北部地质结构与构造演化 118
二、源—储组合及分布 124
三、构造叠置关系与天然气差异聚集 126
第二节 南部斜坡区地层—岩性气藏分布与勘探评价技术 130
一、油气地质特征与成藏模式 130
二、圈闭特征与勘探开发一体化评价技术 137
第三节 北部隆起区复合气藏分布与勘探评价技术 148
一、砂体叠置样式与圈闭发育特征 149
二、成藏模式与主控因素 153
三、勘探开发一体化评价技术 155
第四章 伊陕斜坡北部大牛地气田成藏组合与勘探 165
第一节 古生界演化过程及成藏组合 166
一、古生界演化过程及其沉积充填配置 166
二、上古生界储层砂体叠置样式与圈闭类型 173
三、下古生界碳酸盐岩气藏成藏组合 177
第二节 资源潜力再认识 178
一、下古生界烃源岩资源潜力再评价 179
二、下古生界风化壳岩溶储层与断控岩溶储层的复合 182
第三节 上古生界致密砂岩气藏单砂体精细描述技术 186
一、上古生界储层基本特征 186
二、单砂体描述技术 189
第四节 下古生界碳酸盐岩岩溶储层评价技术 195
一、加里东期不整合岩溶作用 196
二、中小尺度岩溶储层预测技术 203
三、碳酸盐岩岩溶气藏成藏模式 210
第五章 伊陕斜坡南部富县地区成藏组合与勘探 213
第一节 富县地区古生界成藏组合 214
一、构造沉积演化与储层形成 214
二、烃源岩特征 216
三、断裂特征 219
四、成藏组合 220
第二节 上古生界沉积相特征及气藏分布 221
一、地层发育特征 221
二、沉积相识别与划分 222
三、沉积体系划分 232
四、富县地区上古生界天然气成藏地质条件分析与控制因素 235
五、富县区块上古生界天然气成藏模式及分布规律 238
第三节 下古生界碳酸盐岩岩溶气藏分布规律 239
一、碳酸盐岩储层特征 239
二、古岩溶发育特征 246
三、成藏主控因素 257
第六章 盆地南缘构造过渡带镇泾—彬长地区成藏组合与勘探 260
第一节 中新元古—古生界成藏要素叠合特征 262
一、镇原古凸起演化的地质结构 263
二、镇原古凸起演化控制下的烃源岩发育 264
三、镇原古凸起的发育控制圈闭叠合 266
四、盖层发育特征 276
五、生储盖组合特征 277
第二节 气藏分布特征与勘探潜力评价 279
一、镇泾区块中新元古界气藏特征及潜力评价 279
二、彬长区块下古生界气藏勘探潜力评价 280
三、上古界气藏分布特征与勘探潜力评价 283
第三节 气藏勘探评价技术 286
一、储层地球物理特征 287
二、贝叶斯随机反演砂体厚度刻画技术 288
三、高频衰减含气砂岩预测及有利区带优选技术 291
第七章 盆地西缘构造过渡带成藏组合与勘探 293
第一节 中新元古—古生界成藏要素叠合特征 296
一、烃源岩发育特征 296
二、储层发育特征 301
三、盖层特征与生储盖组合 305
四、圈闭特征 306
第二节 气藏分布特征与勘探潜力评价 308
一、盆地西缘上古生界气藏分布特征 310
二、盆地西缘下古生界气藏分布特征 318
三、麻黄山西—定北地区古生界天然气勘探潜力评价 325
第八章 资源潜力与勘探方向 330
第一节 资源潜力分析 330
一、上古生界煤系烃源岩资源潜力分析 330
二、下古生界奥陶系烃源岩资源潜力分析 332
三、中元古界—寒武系烃源岩资源潜力分析 334
四、含油气系统分析 335
第二节 区带划分与评价 340
一、区带划分原则与流程 340
二、区带划分方案 340
三、区带分类与命名 344
四、区带评价及典型的案例 347
第三节 勘探方向 353
一、勘探领域分析 353
二、勘探潜力评价及目标优选 356
三、勘探方向及建议 357
参考文献 360
内容摘要
本书从鄂尔多斯盆地构造沉积演化出发，阐明了中元古代以来多期构造迭加及沉积分异控制下天然气成藏条件的差异分布特征，重新评价了盆地天然气资源潜力，提出了大中型气田分布规律与勘探方向；重点聚焦盆地南、北缘构造过渡带古生界多类型圈闭分布与天然气富集规律，提出盆缘过渡带天然气差异化成藏新认识，系统总结了盆地北缘上古生界“连续-非连续过渡带”成藏机理及下古生界碳酸盐岩大型不整合面控藏模式；针对不同类型气藏建立了物探-地质一体化评价技术及配套工程工艺技术。
精彩内容
我有幸参加过塔里木盆地、四川盆地和鄂尔多斯盆地的油气勘探开发工作，也参加了“八五”以来一些国家重点科技攻关、国家重大专项研究。随着研究工作的深入和勘探开发工作的突破，深感盆地基础地质研究对中国石油天然气工业的发展具有极端的重要性。油气勘探开发证明没有沉积盆地就没有油气，同时证明不同沉积盆地类型含油气丰度差别很大，高效勘探必须建立在对盆地细致理解的基础上并采取针对性的技术方针。因此，研究沉积盆地的分类方法、探索盆地类型与油气富集之间的关系已成为石油地质领域的重要研究课题。从中国大地构造特征及其地球动力学的演变历史研究来看，自显生宙以来，中国沉积盆地的形成和演化分为三个阶段，它们在空间上又常常叠合在一起。以区域性不整合面为界，不同阶段盆地是单一的原型盆地，沉积充填及其三维结构控制了生储盖组合，不整合上下的盆地叠加改造、继承变动过程控制了油气的生成、演化、 运移、聚集、调整，导致我国含油气盆地在叠合的基础上具有多层结构，在长期演化过程中，经历过多次构造变革，烃源岩种类多，油气经历了多期运移、聚集乃至破坏，油气藏的分布状态复杂。这种复杂的叠合结构特征及其独特的油气聚集过程研究，指导了西部盆地油气勘探开发取得重要进展，促进了塔里木盆地、准噶尔盆地油气探明储量快速增长。1983年，在塔里木盆地第三次资源评价座谈会后不久，盆地北部沙雅隆起沙参二井油气从海相地层中喷涌而出，揭示了中新生代前陆盆地之下的海相克拉通领域的巨大潜力。这个里程碑式的突破，展示了塔里木叠合盆地的未来，引导国家石油工业“稳定东部、发展西部”战略的形成。叠合盆地的研究，指导了盆地克拉通台盆和南北两侧前陆区分头展开，油气双收，在克拉通超深层8000m找到了具有商业价值的油气田，在库车前陆盆地山前复杂构造带建起了万亿立方米的天然气供给地。
中部四川盆地、鄂尔多斯盆地在21世纪的天然气发展也得益于对原型盆地细分构造和沉积充填演化、叠合特征的认识。四川盆地是世界上最早开采利用天然气的地方，是中国天然气工业的摇篮，至2019年底油气总产量为6569×108m3，总剩余可采资源量达136404×108m3，成为超级油气盆地，其发展历程也十分曲折。四川盆地西北部的中坝气田的发现代表了川西前陆盆地须家河组致密砂岩气取得了重大突破。中坝气田由两个主力气藏组成：1972年12月，在中三叠统雷口坡组三段碳酸盐岩气藏发现并探明储量86.3×108m3；1973年1月，在上三叠统须家河组二段砂岩气藏发现并探明储量100×108m3。根据须二段5口取芯井1435个孔隙度样品统计结果，孔隙度为0.08%~16.63%，平均值为6.20%；根据1319个样品渗透率统计结果，最大值为22.230×10-3μm2，最小值小于0.001×10-3μm2，平均值为0.080×10-3μm2，故储集层基质物性差，属于低孔低渗的致密砂岩储集层。1973年8月投入试采，至2005年底，累计产气72.81×108m3，采出程度72.81%。中坝气田须二段气藏树立了四川盆地乃至全国最先开发高采出度的致密砂岩气藏的标杆，在致密砂岩气勘探开发上具有方向性的启蒙作用。但从中坝气田发现到孝泉—新场气田等众多大中型致密砂岩气田2200×108m3规模探明储量形成过去了近40年。我国深层碳酸盐岩气藏的第一个突破是老关庙气田二叠系茅口组气藏。1978年6月上旬，在四川盆地元坝气田和龙岗气田投产近40年后，对关基井茅口组7053.57~7175.00m井段进行裸眼测试，获得4.88×104m3/d的工业气流，回顾四川盆地近70年的油气勘探开发历程，有一条重要的启示，每一次新的重大发现，都有赖于地质认识飞跃和勘探技术突破。
21世纪初中国石油工业重组后，中国石化出于自身发展的需要加强资源基础，扩大资源范围，开展国内海相油气领域的探索，首先展开南方海相战略侦察。尽管从传统的理论观点来看矿权区块并不被大家看好，但中国石化从整个南方海相领域的广度出发，因地制宜，从更完整的时空分析四川盆地，立足扎实的地层基础，坚持科技创新，确立了川东北作为突破目标区，在把握四川叠合盆地这一大型超压多层系含油气盆地的特殊性后，从石油天然气地质学出发，深入研究原型盆地，创新海相碳酸盐岩天然气成藏理论，针对已有气藏一般低孔、低渗、高温、高压、含硫、有水的特点，持续开展甜点区优选，确定生物礁型储层，发现了普光气田，引领了盆地常规气快速增储上产，形成了复杂构造的地球物理勘探技术，以深层、超深层优快钻完井为核心，完善超深高温含硫气藏安全清洁高效开发、净化处理配套技术，支撑了长江流域清洁能源工业的发展。
在普光、元坝气田碳酸盐岩超大气田方向性重大突破基础上，研究原型盆地，进一
步强化研究的整体性和系统性，发现现今盆地边界与地史阶段原型盆地差异很大，抓住海相克拉通盆地深水陆棚优质页岩关键参数耦合规律的研究，在四川盆地东南缘川东高陡褶皱带包鸾—焦石坝首先实现中国涪陵志留系龙马溪组页岩气方向性的重大突破。
四川盆地的致密砂岩气、页岩气、碳酸盐岩万亿立方米大气田和超深层气藏的勘探开发，均在全国首次取得方向性的重大突破，从而引领了中国天然气勘探开发，开辟了4个新领域。每个领域的快速大发展都是通过开展原始的构造沉积格局恢复，预测盆地边缘区油气成藏要素及其组合实现的，都离不开原型盆地及其叠合关系的研究。
再以鄂尔多斯盆地为例，它是我国最早发现并命名石油的地方，我国陆上的第一口石油钻井——延a井，位于盆地中南部延长县。到20世纪90年代初，我们把目标放在中生界三叠—侏罗系石油领域，其成果和认识是裹足不前的。尽管前期的勘探探索是积极的，但研究基础不充分，相关技术能力不匹配，导致油田“低产、低效”“井井有油，井井不流”，被称为“磨刀石”，给鄂尔多斯盆地致密天然气勘探戴上了紧箍咒。地质矿产部华北石油地质局（华北油气分公司的前身）在榆林北部的伊bd井下古生界奥陶系风化壳内部首次见到4层良好的气测异常，试气只获得低产天然气流，证实盆地北部下古生界奥陶系海相碳酸盐岩具有十分广阔的天然气勘探开发前景，但资金不足、技术不匹配，无法在盆地发展历史上建立里程碑。回顾鄂尔多斯盆地天然气勘探开发历史，盆地天然气首次发现是在西缘冲断带的刘家庄构造刘庆a井，于1969年5月在石炭—二叠系获得日产天然气5.7864×104m3，随后，地矿部第三石油普查勘探大队于1977年在北部伊盟隆起什股壕构造伊深a井，日产油0.84t，日产气1×104m3。鉴于资料基础，缺乏对盆地整体认识的条件，历经了一个较长的历史阶段没有新的大突破。再者盆地区域构造为西倾单斜，到20世纪90年代初尚未发现面积大于50km2、幅度大于150m的构造圈闭，这种特点必然把寻找大气田的目标寄托在地层和岩性圈闭上，区域性不整合上下成为目标指向。1989年6月，陕参a井在下古生界碳酸盐岩天然气勘探获得高产工业气流，极大地挑起了我们对克拉通领域资源潜力的浓厚兴趣，推动了深层盆地类型的研究和勘探，使得鄂尔多斯盆地成为国内最大的油气产出地质单元，也在“初步认识了叠合克拉通盆地的石油地质特征及油气藏形成的特殊规律”的基础上，“为我国叠合克拉通盆地的油气勘探初步开拓了一条路子”。长庆油田在坚持“主探下古、兼探上古”过程中，90%以上的井在上古生界碎屑岩也见到好的含气显示，立即着手整体研究盆地中东部4条近南北向河流三角洲复合砂体富集高产规律，在此基础上，确立了“立足上古、兼探下”的指导思想，随即甩开，确定了盆地范围内四大重点目标。创造性地提出“广覆式生烃、大面积充注、
孔缝网状疏导、近距离运聚”的致密气成藏理论，并按照“整体研究、整体勘探、整体部署、分步实施”的思路，探明了中国陆上最大的苏里格气田，仅2000—2001年两年内就累计探明储量6025×108m3。在鄂尔多斯盆地东部按照多层系叠合成藏模式“整体部署、立体勘探”的思路，进一步扩大资源阵地，而且在盆地南部、西部甩开，不断突破，展示出第二个超级盆地的态势。
华北油气分公司的前身是地质矿产部华北石油地质局，其在鄂尔多斯盆地勘探开发的历史上，特别是在20世纪代表国家队寻找油气的普查勘探过程中，形成了一系列的认识，完成了侦察兵的光荣使命。在后续企业化生产经营油气资源的过程中，由于拥有的矿权区块范围狭小，盆地整体性基础研究工作弱化，勘探开发工作的衔接不规范，各阶段基础研究由于专业技术结构不合理形成欠账，以致矿权区外成果呈连片状态，区内（特别是南部的）新领域甚至属于盆地范围内的重点层系的突破仍然是白纸一张。
“十二五”末，天然气勘探主要集中在盆地北部上古生界，建成了大牛地气田，其总体呈北东高、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，在局部范围内呈“箱型”，受上石盒子组区域盖层物性和异常压力的双重封盖作用，工业气藏的发育被严格限制在该箱体内。随后，在杭锦旗、定北等区块多井试获工业气流，发现了储量，但一直无法建产，大量的钻井导致资金沉淀，企业经营亏损严重。天然气接替压力巨大，在盆地西部、南部发现宁东、红河、泾河、洛河油田。宁东油田处于盆地西缘复杂构造带和天环坳陷结合部位，构造特征东部稳定西部断裂发育，河流相与河湖三角洲平原相沉积，油藏为边底水发育、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、泾河油田处于盆地南部，局部发育小型低幅度鼻状隆起，总体为北东高、西南低的平缓单斜，发育扇三角洲和辫状河三角洲沉积，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，提交了规模储量，然而成藏模式不明确，油藏描述不准确，石油勘探开发陷入低谷。
加大勘探开发力度，走理论技术创新之路，支撑高质量的天然气快速增储上产既是新时代中国石化党组的要求，也是企业发展的需要，目标是让全体员工共享发展果实。 “十三五”期间，在集团公司大力支持下设立的“鄂尔多斯盆地大中型天然气勘探目标与关键技术”等科技攻关项目群，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：2019年9月，中国石化对外宣布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，“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9722×108m3，累计建产20.5×108m3，2020年产气量超过15×108m3。以此为基础总结差异化成藏，“鄂尔多斯盆地盆缘过渡带成藏规律与勘探技术”获得中国石化科技进步一等奖。在下古生界复杂海相碳酸盐岩领域提出区域不整合风化壳岩溶与断层控制的断溶作用叠合控藏，实现商业发现，形成了大牛地和富县2个千亿立方米天然气规模储量接替阵地。彬县—长武区块风险井长探a井实现南部物源区成藏体系天然气的突破，创新中生界断缝体油藏理论，推动致密油勘探取得新进展，实现了古生界、中生界多层系油气勘探有效拓展。科研生产相结合发现一个普遍的现象，这些分布局限的区块中不同时代地层中油气藏呈纵向叠置特点，源—藏对比研究多是复式含油气系统的局部纵向叠合，叠合盆地中叠合成藏模式成为“整体部署、立体勘探”的基础。
“十三五”期间，股份公司油田勘探开发事业部强化区带评价，围绕勘探潜力论证组织编制不同盆地成藏区带评价标准，为鄂尔多斯盆地理顺勘探思路提供了技术指导。在大牛地上古生界碎屑岩领域进一步细分层系，开展单砂体、单期河道描述，利用大量开发井、测录井资料和开发动态数据重新建立油气藏剖面，进而进行复盘性质的模拟研究，对比气田周边优质开发工程示范相关指标，我们认识到不同类型油气田勘探圈闭描述技术与相应的工程技术方案的结合必须走地质工程一体化道路。特别是在鄂尔多斯盆地致密砂岩油气藏勘探过程中，对圈闭关键要素之一——储层内部构型的研究是决定开发效益的关键基础。提高井型、井网与圈闭内“甜点”的匹配度，根据控制含气性的单砂体的构型设计井眼轨迹，能够提高油气层钻遇率，提高井控储量。不仅如此，精细地质建模及其油气藏叠合关系的研究又是解决单层储量丰度不够，推进难动用储量提高动用程度的手段。同样，上古生界气藏与下古生界碳酸盐岩气藏的叠置关系研究可以提高层间接替部署质量，提高一次井网控制程度。总之，能通过提高开发指标提高勘探储量质量和价值。我们在有限的矿权区发展必须走这条地质研究的技术路线。本部著作的技术思路和架构就是这方面的经验梗概。
根据不同区块、不同层面的勘探认识程度，我们在盆地原型演化研究的基础上，按照复合含油气系统（或成藏系统）梳理，在深度解剖不同气藏叠合特点的基础上尝试通过由点到面的联系来反映我们的研究成果，以期能为盆地整体的油气藏勘探开发提供启示，能对不同领域的认识进行完善，能对西部大庆的培育做出我们些微的贡献。
本书是在华北油气分公司“十三五”的勘探开发及科研成果的基础上，按照主要领导培养科研团队能力的要求组织的成果总结，在各章节撰写基础上，何发岐、王付斌、 张威、杨艺一起讨论统稿定稿。各章执笔人如下：绪论，何发岐、张威、李彦华；第一章，何发岐、杨艺；第二章，安川、张威、郭利果、邓杰、李春堂；第三章，张威、安川、王善明、范玲玲；第四章，贾会冲、刘四洪、李春堂、唐明远；第五章，齐荣、高辉、杨飞、杜伟维；第六章，李宇翔、邓杰、黎小伟；第七章，郭利果、焦红社；第八章，陆骋、郭利果、王保战。科技管理部王建亮、徐兵威，油气勘探管理部金东民、张茹等同志倾注了大量心血，参加了整个过程的管理、讨论，编写过程中华北油气分公司勘探开发研究院许多同志提供了基础图件，对此一并表示感谢。鉴于研究深度不够、专著的编写人员普遍年轻，加之时间仓促，挂一漏万在所难免，望读者不吝赐教。
在本书的撰写过程中，参阅了许多重要的区域性图件、资料，有些资料的出处无法查证，没能完全标注，在此一并表示谢意和歉意。
何发岐
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