肖 暉,趙靖舟,熊濤，吳偉濤，米敬奎，劉素彤

(1.西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065； 2.西安石油大學(xué) 陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710065；3.中國(guó)石油 長(zhǎng)慶油田分公司 第五采油廠(chǎng)，陜西 西安 710200； 4.中國(guó)石油 勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083)

中、晚奧陶世，鄂爾多斯西部位于中央古隆起西側(cè)，是華北地臺(tái)的西部邊緣，西入賀蘭海槽，也是祁連海域所能波及的最東邊界。研究區(qū)位于現(xiàn)今鄂爾多斯盆地古隆起西側(cè)斜坡、天環(huán)坳陷北部，面積約3×104km2(圖1)。2010年于斜坡位置完鉆余探1井，在奧陶系克里摩里組試氣獲3.46×104m3/d天然氣流，重新燃起了盆地西部海相碳酸鹽巖油氣勘探的熱潮[1]。油氣成藏是石油地質(zhì)學(xué)研究的核心，而成藏年代、油氣成因及來(lái)源是建立勘探目標(biāo)區(qū)成藏模式的關(guān)鍵[2]。目前，有關(guān)鄂爾多斯古隆起西側(cè)天然氣成藏模式,普遍認(rèn)為是源自上古生界煤系烴源巖，形成上生下儲(chǔ)型氣藏[3-4]，以往研究受限于樣品數(shù)量和分布，對(duì)該地區(qū)奧陶系烴源巖的評(píng)價(jià)還不夠全面，限制了對(duì)天然氣成藏模式的整體認(rèn)識(shí)。本文在前人研究的基礎(chǔ)上[5-11]，通過(guò)對(duì)古隆起西側(cè)斜坡區(qū)典型鉆井奧陶系有效烴源巖評(píng)價(jià)，并從宏觀和微觀角度對(duì)奧陶系天然氣成藏期次和演化進(jìn)行詳細(xì)研究，論證該地區(qū)天然氣成藏模式，以期對(duì)盆地中央古隆起西側(cè)斜坡區(qū)天然氣勘探選區(qū)提供依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)內(nèi)鉆井揭示奧陶系包括下奧陶統(tǒng)三道坎組(O1s)、中奧陶統(tǒng)桌子山組(O2zh)、克里摩里組(O2k)和上奧陶統(tǒng)烏拉力克組(O3w)以及拉什仲組(O3l)。早奧陶世，鄂爾多斯西緣和南緣經(jīng)歷了從被動(dòng)陸緣緩坡臺(tái)地向中—晚奧陶世主動(dòng)陸緣弱鑲邊臺(tái)地的演化[8-9]。奧陶系三道坎組對(duì)應(yīng)于盆地南緣和中東部華北海沉積體系馬家溝組馬一—馬三段，主要以混積陸棚、濱岸及潮緣沉積為主，巖性為砂巖和灰?guī)r不等厚互層，厚度0～50 m。桌子山組對(duì)應(yīng)馬家溝組馬四—馬五段沉積，以開(kāi)闊臺(tái)地相厚層灰?guī)r和鮞?；?guī)r為主，厚度達(dá)50～800 m?？死锬锝M與馬六段相對(duì)應(yīng)，主要為臺(tái)地邊緣斜坡相，巖性主要為灰?guī)r、夾薄層白云巖、黑色頁(yè)巖、泥灰?guī)r，其中粒屑灰?guī)r和碎屑流成因的鈣質(zhì)角礫巖，因后期溶蝕作用形成縫洞體系，為奧陶系天然氣主要產(chǎn)層[4]。中-晚奧陶世，賀蘭海槽擴(kuò)張，海平面上升，烏拉力克組主要發(fā)育斜坡-深水沉積，其巖性主要為灰泥巖類(lèi)，其中暗色泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度高，多在0.3%以上[1]，厚度0～400 m，與盆地西南部的平?jīng)鼋M相對(duì)應(yīng)，中東部則處于抬升剝蝕地區(qū)。晚奧陶世拉什仲組，沉積環(huán)境繼承烏拉力克組，隨著海退作用的發(fā)生，導(dǎo)致沉積范圍減少，地層厚度自西向東逐漸減薄。

圖1 鄂爾多斯盆地中央古隆起西側(cè)位置及奧陶系綜合柱狀圖Fig.1 Location of the west frank of the central paleo-uplift and comprehensive stratigraphic column of the Ordovician in Ordos Basin

研究區(qū)奧陶系克里摩里組頂面構(gòu)造特征整體為東西走向，東高西低，南北兩側(cè)低、中間高的鞍狀特點(diǎn)，海拔高差最大超過(guò)600 m。目前已發(fā)現(xiàn)的氣藏除天1井氣藏外，氣藏圈閉類(lèi)型均為巖性圈閉，主要含氣層位為克里磨里組頂部，圈閉類(lèi)型主要為巖溶縫洞型和灘相透鏡體兩類(lèi)(表1)。氣藏頂面距離奧陶系頂部的厚度主要集中在18～120 m，氣藏主要分布在中央古隆起西側(cè)的臺(tái)緣淺灘及臺(tái)緣斜坡帶高部位，氣藏天然氣碳同位素顯示出典型煤成氣特征(δ13C1在-35.4‰～-33.29‰，δ13C2在-27.28‰～-21.43‰)[3]；余探1井氣藏頂面距離奧陶系頂部的厚度在222～265m，處于克里磨里組臺(tái)緣斜坡低部位，氣藏天然氣碳同位素顯示出油型氣特征(δ13C1在-38.92‰～-38.20‰，δ13C2在-28.3‰～-27.17‰)[6]。研究區(qū)斜坡低部位是否存在源于奧陶系內(nèi)部烴源巖氣藏，首要問(wèn)題在于斜坡區(qū)奧陶系內(nèi)部有效烴源巖評(píng)價(jià)和生烴潛力。

2 奧陶系烴源巖評(píng)價(jià)

2.1 烴源巖有機(jī)地球化學(xué)特征及評(píng)價(jià)

中上奧陶統(tǒng)臺(tái)緣斜坡帶上的11口鉆井347塊烴源巖樣品的分析表明(表2;圖1)，烴源巖干酪根無(wú)定形組分含量占到90.6%，鏡質(zhì)組含量為6.65%，殼質(zhì)組和惰質(zhì)組含量很少，干酪根δ13C值分布在-26‰～-31‰，干酪根類(lèi)型以Ⅰ型為主，Ⅱ1型次之；烴源巖Tmax和Rob值都表明有機(jī)質(zhì)經(jīng)歷了主要生烴過(guò)程，已到達(dá)高成熟晚期階段，因此有機(jī)質(zhì)豐度(TOC)差異就成為評(píng)價(jià)該地區(qū)烴源巖生烴潛力的重要指標(biāo)。

目前對(duì)海相碳酸鹽巖有效烴源巖有機(jī)碳下限認(rèn)識(shí)具不同觀點(diǎn)。有學(xué)者根據(jù)世界海相大油氣田統(tǒng)計(jì)結(jié)果，認(rèn)為有效烴源巖TOC值一般大于0.5%[13-14]，也有學(xué)者通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)西部主要海相油氣田烴源巖模擬分析后認(rèn)為，氣源巖有機(jī)碳含量工業(yè)下限約為0.25%～0.30%[15-16]?？讘c芬等(2006)[17]通過(guò)對(duì)鄂爾多斯西南平?jīng)鼋M低熱演化樣品模擬實(shí)驗(yàn)分析，認(rèn)為當(dāng)Ro值大于2%時(shí)，TOC含量小于0.13%的樣品生烴能力有限(生烴潛力S1+S2為17.4mg/g)，當(dāng)樣品總有機(jī)碳TOC含量大于0.3%時(shí)，生氣量明顯增高(S1+S2為215.8mg/g)。綜合分析認(rèn)為鄂爾多斯西北部海相碳酸鹽巖烴源巖TOC下限值取0.3%，泥巖TOC下限值取0.4%較為合適。根據(jù)鉆井烴源巖實(shí)測(cè)TOC統(tǒng)計(jì)(表2)，從拉什仲組到克里摩里組，泥灰?guī)rTOC含量平均值分別在0.24%,0.33%和0.39%，其中有效烴源巖樣品數(shù)比例分別占到14.3%，25.7%和30.8%；泥質(zhì)巖類(lèi)TOC含量平均值分別在0.36%，0.51%和0.65%，有效烴源巖樣品數(shù)比例分別為27.6%，43.3%和50.0%。綜合評(píng)價(jià)烏拉力克組、克里磨里組烴源巖為較好烴源巖；拉什仲組有效烴源巖樣品比例較低，綜合分析評(píng)價(jià)為較差烴源巖。該評(píng)價(jià)結(jié)論也與灰黑色筆石頁(yè)巖分布特征[8]，克里摩里組頂部到烏拉力克組，再到拉什仲組沉積期海平面不斷降低，沉積環(huán)境逐漸過(guò)渡到有氧環(huán)境，有機(jī)質(zhì)豐度逐漸變差的規(guī)律的相符。

表1 鄂爾多斯盆地中央古隆起西側(cè)氣藏圈閉特征及碳同位素?cái)?shù)據(jù)對(duì)比Table 1 Geological characteristics of traps and carbon isotopic composition of gasin the westflank of the central paleo-uplift,Ordos Basin

表2 鄂爾多斯盆地中央古隆起西側(cè)奧陶系烴源巖發(fā)育特征Table 2 Organic characteristics of the Ordovician source rocks in the west flank of the central paleo-uplift,Ordos Basin

*TOC：最小值～最大值/平均值(樣品數(shù))

2.2 有效烴源巖厚度的確定

由于研究區(qū)烴源巖TOC實(shí)測(cè)樣品數(shù)量有限，層位分布不均勻，為了更加全面反映有效烴源巖厚度展布特征，利用測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)縱向信息分辨率高的特點(diǎn)，建立起測(cè)井資料與烴源巖TOC含量間的定量關(guān)系模型，計(jì)算出烴源巖段有效烴源巖厚度值[18]。利用鄂29、余探1、余探2等8口TOC實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)較多的鉆井與不同系列測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行擬合，選用相關(guān)系數(shù)大于0.7的GR，AC，DEN三條曲線(xiàn)結(jié)合RT數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸，獲得理論TOC計(jì)算公式，對(duì)這8口鉆井有效烴源巖厚度進(jìn)行確定。

烴源巖連井剖面顯示(圖2，剖面線(xiàn)位置見(jiàn)圖1)，有效烴源巖層段主要分布在克里摩里組上部和烏拉力克組泥質(zhì)含量較高的層段。其中，烏拉力克組有效烴源巖累計(jì)厚度大，可達(dá)12～40 m，單層厚度多在7～20 m，尤其以頂部烴源巖最為發(fā)育，連續(xù)性好；克里磨里組有效烴源巖累計(jì)厚度在7～14 m，單層厚度集中在5～8 m，連續(xù)性較差。位于斜坡低部位的余探1井和棋探1井烏拉力克組和克里磨里組有效烴源巖累計(jì)厚度分別達(dá)到50.2 m和54.7 m。采用如下公式對(duì)這兩口井烴源巖生烴強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算：

Q=HρCK

(1)

式中：Q為生氣強(qiáng)度，108m3/km2；H為氣源巖厚度，m；ρ為氣源巖密度，108t/km3；C為有效TOC平均值，%；K為生烴率，mL/g。其中，氣源巖密度統(tǒng)一取值2.65 g/cm3；生氣率根據(jù)油田資料取值225 mL/g。兩口井奧陶系烴源巖生氣強(qiáng)度達(dá)(14.0～15.5)×108m3/km2，證實(shí)具有較好的生烴潛力。

3 天然氣成藏過(guò)程

3.1 儲(chǔ)層瀝青特征及來(lái)源

已有研究表明,在鄂爾多斯盆地古隆起周邊及西部地區(qū)奧陶系巖心中普遍含有瀝青[19]。通過(guò)巖心及薄片觀察，瀝青集中賦存于溶蝕孔洞和裂縫中，多數(shù)呈半充填特征(圖3a，b)；薄片中瀝青主要沿微裂縫、壓溶縫分布(圖3c，d)以及在溶孔和晶間孔中充填[12]。瀝青的發(fā)育表明奧陶系在地質(zhì)歷史時(shí)期曾發(fā)生過(guò)液態(tài)烴運(yùn)移和聚集過(guò)程。高含量的瀝青多集中在溶蝕縫洞非常發(fā)育的層段，表明這些溶蝕孔隙和裂縫對(duì)液態(tài)烴運(yùn)移起到很好的疏導(dǎo)作用。研究區(qū)內(nèi)多口鉆井儲(chǔ)層段發(fā)現(xiàn)瀝青，預(yù)示鄂爾多斯古隆起西側(cè)斜坡曾發(fā)生過(guò)較大規(guī)模的油氣運(yùn)聚過(guò)程。

已檢測(cè)出的萜烷化合物有三環(huán)萜烷、四環(huán)萜烷及五環(huán)三萜烷等。三環(huán)萜烷碳數(shù)分布在C19—C24，主要為C20，C21和C23三環(huán)萜烷，鄂29井、蘇359井樣品中以C21為主峰，且C21>C23。有學(xué)者認(rèn)為三環(huán)萜烷可能來(lái)源于某些藻類(lèi)[20]，這一認(rèn)識(shí)與劉大錳等(2000)[21]對(duì)蝦蛄熱模擬研究結(jié)論類(lèi)似，這表明有機(jī)質(zhì)主要為水生動(dòng)物生源。樣品中大量出現(xiàn)規(guī)則甾烷、重排甾烷、孕甾烷和升孕甾烷(圖4)。鄂29井、蘇359井中C27，C28和C29甾烷呈倒“L”型分布，C27/C29比值介于0.3～0.5，表明低等生源有機(jī)質(zhì)占優(yōu)勢(shì)[22]。甾烷C29ααα20S/(20S+20R)主要介于0.4～0.5，而甾烷C29αββ/(ααα+αββ)主要在0.3～0.5，反映樣品有機(jī)質(zhì)成熟度較高，接近或達(dá)到異構(gòu)化終點(diǎn)。這些參數(shù)均顯示出腐泥型有機(jī)質(zhì)特征[22]，可進(jìn)一步確認(rèn)奧陶系儲(chǔ)層瀝青主要來(lái)自海相烴源巖。

圖3 鄂爾多斯盆地中央古隆起西側(cè)奧陶系碳酸鹽巖巖心和薄片中的瀝青與烴類(lèi)包裹體特征Fig.3 Characteristics of bitumen and hydrocarbon inclusions in cores and thin sections from the Ordovician carbonates in thewest flank of the central paleo-uplift,Ordos Basin a.鄂29井，桌子山組，埋深4 253.2 m，褐灰色含灰細(xì)粉晶云巖，溶蝕孔洞內(nèi)部分充填黑褐色瀝青，巖心照片；b.余3井，桌子山組，褐灰色粉晶灰?guī)r，埋深4 333.1 m，溶蝕孔洞內(nèi)部分充填黑褐色瀝青，巖心照片；c.棋探1井，克里摩里組，埋深4 554.5 m，泥晶灰?guī)r微裂縫內(nèi)充填深褐色瀝青，透射單偏光；d.余探2井，克里摩里組，埋深3 995.6 m，細(xì)粉晶灰?guī)r溶孔充填方解石發(fā)育大量的瀝青質(zhì)和液烴包裹體，透射單偏光；e.余探2井，克里摩里組，埋深4 008.2 m，溶蝕裂隙充填方解石發(fā)育大量的瀝青包裹體和少量的鹽水包裹體，透射單偏光；f.余3井，克里摩里組，埋深4 143 m，巖溶角礫間方解石中成線(xiàn)形分布的液烴包裹體和伴生鹽水包裹體，透射單偏光；g.余探2井，克里摩里組，埋深3 996.1 m，方解石晶粒中發(fā)育的液烴包 裹體、含氣液烴包裹體，透射單偏光；h.余3井，克里摩里組，埋深4 142.8 m，方解石脈中氣液烴包裹體及伴生鹽水包裹體，透射單偏光

圖4 鄂爾多斯盆地中央古隆起西側(cè)奧陶系儲(chǔ)層瀝青萜烷和甾烷質(zhì)量色譜Fig.4 Terpene and sterane mass chromatogram of asphalt from the Ordovician reservoir in thewest flank of the central paleo-uplift,Ordos Basina.鄂29井克里磨里組泥巖(埋深4 112.3 m)抽提物(m/z=191);b.鄂29井克里磨里組泥巖(埋深4 112.3 m)抽提物(m/z=217);c.蘇359井烏拉力克組泥巖(埋深3 986.5 m)抽提物(m/z=191);d.蘇359井烏拉力克組泥巖(埋深3 986.5 m)抽提物(m/z=217)

3.2 烴類(lèi)包裹體及成藏期次

流體包裹體是地層中記錄地質(zhì)歷史時(shí)期成藏流體活動(dòng)的直接載體，通過(guò)對(duì)烴類(lèi)包裹體的系統(tǒng)研究，可以明確揭示油氣成藏期次和成藏流體特征[23-24]。本次研究流體包裹體樣品采自余探1井、余探2井、余3井、鄂29井和惠探1井，層位主要為克里摩里組頂部，樣品深度在3 968～4 226 m。巖性主要為粉晶級(jí)以上灰?guī)r及含脈灰?guī)r。

包裹體薄片鏡下觀察顯示烴類(lèi)包裹體極其發(fā)育，主要包括液態(tài)烴、瀝青質(zhì)和氣液兩相烴類(lèi)包裹體。烴類(lèi)包裹體在巖石中賦存產(chǎn)狀主要有3種：①溶蝕孔洞和微裂隙賦存液烴、氣液烴包裹體。其中液烴包裹體多呈它形、半自形特征，大小在8～20 μm，單偏光下多呈褐色、棕褐色(圖3d，e)，氣液烴包裹體自形居多，大小在7～18 μm，氣液比主要在10%～25%；其次發(fā)育少量瀝青質(zhì)包裹體，包裹體因發(fā)生過(guò)破裂而多呈不規(guī)則形狀，發(fā)深褐色，透光性差，激光拉曼譜峰位置主要有1 339，1 368，1 603 cm-1等，表明其成分主要為固體碳。②晚期亮晶方解石脈中發(fā)育的氣液烴包裹體(圖3g，h)。氣液包裹體氣液比多在20～45%，氣烴包裹體較為少見(jiàn)。利用激光拉曼技術(shù)對(duì)氣液兩相氣烴包裹體進(jìn)行成分鑒定，氣液烴包裹體液相部分幾乎全部為H2O，占液相總含量的99%；氣相部分主要為有機(jī)CH4，占?xì)庀嗫偝煞值?3.3%～100%。③鈣質(zhì)巖溶角礫間方解石中主要發(fā)育液烴和少量含烴鹽水包裹體(圖3f)。

對(duì)以上3種產(chǎn)狀的烴類(lèi)包裹體進(jìn)行均一化溫度測(cè)定，測(cè)定對(duì)象選擇同期伴生鹽水包裹體和含烴鹽水包裹體。流體包裹體測(cè)溫結(jié)果顯示(圖5)，溶蝕孔縫充填方解石包裹體均一化溫度較為寬泛在123～167 ℃，明顯可分別兩個(gè)峰值，分別在130～142 ℃和152～162 ℃；晚期亮晶方解石脈體包裹體均一化溫度在144～173 ℃，集中分布在152～168 ℃；鈣質(zhì)角礫間方解石膠結(jié)物中包裹體均一化溫度在118～142 ℃。綜合這三種產(chǎn)狀流體包裹體測(cè)溫結(jié)果，均一化溫度分布區(qū)間、形態(tài)與第一種產(chǎn)狀的流體包裹體測(cè)溫結(jié)果大體類(lèi)似，主要分為122～142 ℃和154～168 ℃兩個(gè)峰值溫度區(qū)間。

埋藏?zé)嵫莼坊謴?fù)以余探1井地質(zhì)模型為基準(zhǔn)，現(xiàn)今地溫梯度取28 ℃/km，以天深1井最大古地溫梯度36～41 ℃/km作為中生代晚期古地溫場(chǎng)約束條件[25]，應(yīng)用聲波時(shí)差法求得余探1井早白堊世末抬升剝蝕量大約在960 m，利用Basinmod4.0軟件對(duì)余探1井埋藏?zé)嵫莼愤M(jìn)行Easy%Ro反演。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合流體包裹體均一化溫度結(jié)果，恢復(fù)出鄂爾多斯西北部油氣成藏期次可分為兩期(圖6)：Ⅰ期為均一化溫度峰值在122～142 ℃，以液烴包裹體為主，對(duì)應(yīng)于中侏羅世源自?shī)W陶系烴源巖烴類(lèi)成藏過(guò)程，形成古油藏；Ⅱ期為均一化溫度峰值在154～168 ℃，以氣液烴包裹體為主，對(duì)應(yīng)于侏羅世末—早白堊世天然氣成藏過(guò)程。

圖5 鄂爾多斯盆地中央古隆起西側(cè)奧陶系流體包裹體均一化溫度統(tǒng)計(jì)直方圖Fig.5 Histogram showing homogenization temperature of inclusions from the Ordovician in the west flankof the central paleo-uplift,Ordos Basina.溶蝕孔縫充填方解石中的包裹體；b.方解石脈中的包裹體；c.鈣質(zhì)角礫間方解石膠結(jié)物中的包裹體；d.所有包裹體

圖6 鄂爾多斯中央古隆起西側(cè)中-上奧陶統(tǒng)埋藏-熱演化史Fig.6 Burial-thermal history of the Middle-Upper Ordovician in the west flank of the central paleo-uplift,Ordos Basin

研究區(qū)發(fā)育上、下古生界兩套氣源巖，因此對(duì)于Ⅱ期氣液烴包裹體既有可能記錄了古油藏裂解生成的天然氣，也有可能捕獲來(lái)源于上古生界煤系地層熱裂解成因天然氣。本次研究嘗試對(duì)宿主礦物烴類(lèi)包裹體進(jìn)行氣烴碳同位素分析，探討晚期油氣成藏流體特征。

3.3 烴類(lèi)包裹體甲烷碳同位素

包裹體流體地球化學(xué)性質(zhì)被廣泛應(yīng)用于油氣源對(duì)比研究[26-29]。本次研究樣品來(lái)自3口井4塊灰?guī)r樣品，方解石晶粒取自溶蝕孔洞中，樣品深度在3 987～4 260 m，層位來(lái)自桌子山組和克里摩里組含氣層段，距離奧陶系頂面距離在120～200 m，由于上覆有100多米的泥巖蓋層，受上古生界天然氣影響相對(duì)較小。

本次實(shí)驗(yàn)采用包裹體機(jī)械破碎法獲取釋放氣體并同時(shí)測(cè)試碳同位素?cái)?shù)值，測(cè)試單位為中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，詳細(xì)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)條件見(jiàn)文獻(xiàn)[30]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示(表3)，包裹體氣烴成分中主要為甲烷，含量占到98%～99%以上，由于乙烷以上氣烴成分含量很少，本次測(cè)試結(jié)果主要為甲烷碳同位素值，每個(gè)樣品同時(shí)測(cè)試兩次，兩次分析誤差在5‰以?xún)?nèi)。包裹體氣烴甲烷碳同位素在-40.29‰～-36.52‰，平均值在-38.84‰，乙烷碳同位素只測(cè)得的一個(gè)數(shù)值為-31.67‰。從氣體碳同位素平均值上看，δ13C1值為-38.84‰整體反映了油型氣特征，這個(gè)結(jié)果也與余探1井天然氣甲烷碳同位素值相近(表1)，可以證實(shí)氣烴包裹體成分主要來(lái)自油型氣，即古油藏?zé)崃呀獬梢蛱烊粴?，這一認(rèn)識(shí)也與前人研究結(jié)論類(lèi)似[29]。

4 奧陶系氣藏成藏模式

4.1 儲(chǔ)蓋發(fā)育特征

目前盆地古隆起西側(cè)奧陶系天然氣主要聚集在克里磨里組。巖相古地理特征研究表明[8]，研究區(qū)由東向西，依次發(fā)育臺(tái)地邊緣淺灘、臺(tái)地邊緣斜坡和廣海陸棚沉積環(huán)境。臺(tái)地邊緣淺灘緊鄰古隆起西側(cè)，沉積物以亮晶顆?；?guī)r、灰泥質(zhì)顆?；?guī)r為主，顆粒主要為沙屑、藻屑和少量生屑，厚層灰?guī)r為晚期的溶蝕創(chuàng)造了有力條件。加里東晚期-早海西期克里磨里組頂部地層遭受長(zhǎng)期風(fēng)化淋濾作用，顆粒間經(jīng)膠結(jié)作用形成亮晶方解石，同時(shí)形成大量晶間孔和晶間溶孔，沿著地層傾向順層溶蝕，形成灘狀透鏡體儲(chǔ)層。亮晶顆?；?guī)r與上部石炭系底部煤系地層、上奧陶統(tǒng)泥質(zhì)巖形成儲(chǔ)蓋組合，有利于天然氣藏后期保存，鄂19井、蘇360井奧陶系氣藏便屬于此類(lèi)型(圖7)。臺(tái)地邊緣斜坡帶以中—薄層灰泥石灰?guī)r和中—薄層泥巖、泥頁(yè)巖不等厚互層為主。深水相灰泥巖和泥頁(yè)巖中，還大量發(fā)育塊狀碎屑流沉積，并在斜坡—斜坡角處大堆積[8]。由于碎屑流鈣質(zhì)角礫和圍巖結(jié)構(gòu)的差異，加里東晚期構(gòu)造抬升剝蝕風(fēng)化期地下水優(yōu)先溶解鈣質(zhì)角礫，形成順層狀的巖溶洞穴[31]，晚期洞穴垮塌，形成溶蝕縫洞型儲(chǔ)集體。該類(lèi)儲(chǔ)集體主要發(fā)育在斜坡低部位，上覆200～300 m厚層泥質(zhì)蓋層，受剝蝕區(qū)風(fēng)化淋濾作用的影響較小，易于天然氣藏后期保存，如余探1、余探2井奧陶系氣藏(圖7)。

表3 鄂爾多斯盆地中央古隆起西側(cè)奧陶系氣烴包裹體中的有機(jī)成分及碳同位素地球化學(xué)特征Table 3 Organic components and carbon isotopic composition of gaseous hydrocarbon inclusions fromthe Ordovician in the west flank of the central paleo-uplift,Ordos Basin

4.2 天然氣成藏模式

中侏羅世，奧陶系烴源巖開(kāi)始大量生烴，生成的烴類(lèi)沿碳酸鹽巖溶蝕縫洞及顆?；?guī)r儲(chǔ)層運(yùn)移，并在其中形成古油藏，儲(chǔ)層瀝青和早期液烴、瀝青質(zhì)包裹體記錄了古油藏運(yùn)移、充注過(guò)程；晚侏羅世—早白堊世，古油藏發(fā)生二次裂解生氣，同時(shí)上古生界煤系烴源巖達(dá)到生氣高峰。由于克里磨里組剝蝕區(qū)上古生界烴源巖生烴動(dòng)力足[普遍在(16～20)×108m3/km2]、充注強(qiáng)度大，因此靠近斜坡高部位儲(chǔ)層普遍形成煤成氣氣藏，即上生下儲(chǔ)型氣藏類(lèi)型?？死锬ダ锝M斜坡低部位，奧陶系烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高，生烴動(dòng)力相對(duì)增強(qiáng)，遠(yuǎn)離奧陶系頂部風(fēng)化殼，晚期氣烴包裹體碳同位素證實(shí)，曾大規(guī)模發(fā)生過(guò)油型氣運(yùn)移和充注過(guò)程。源自烏拉力克組和克里磨里組有效烴源巖生成的天然氣就近進(jìn)入巖溶縫洞體儲(chǔ)層，形成自生自?xún)?chǔ)型氣藏。由于該時(shí)期地層整體為向西傾斜，天然氣向東短距離運(yùn)移，受上傾方向泥質(zhì)巖類(lèi)遮擋，有利于氣藏保存(圖7)。

自生自?xún)?chǔ)型氣藏成藏關(guān)鍵條件在于奧陶系有效烴源巖分布及其與碳酸鹽巖巖溶縫洞型儲(chǔ)層的配置關(guān)系。由于目前新鉆井主要分布在斜坡部位，很難完整預(yù)測(cè)有效烴源巖的平面分布范圍，但從現(xiàn)有鉆井有效烴源巖分布情況來(lái)看，斜坡區(qū)余探1井—鄂29井、鄂26—棋探1井范圍內(nèi)中上奧陶統(tǒng)有效烴源巖厚度大，具有較好的生烴潛力，沿著該區(qū)帶在斜坡低部位尋找?guī)r溶縫洞體，是尋找該類(lèi)氣藏的有利勘探目標(biāo)。

圖7 鄂爾多斯中央古隆起西側(cè)奧陶系天然氣成藏模式示意圖Fig.7 Gas accumulation patterns of the Ordovician reservoir in the west flank of the central paleo-uplift,Ordos Basin

5 結(jié)論

1) 鄂爾多斯盆地古隆起西側(cè)中上奧陶統(tǒng)臺(tái)緣斜坡帶烴源巖較為發(fā)育，干酪根類(lèi)型以Ⅰ型為主，Ⅱ1型次之，烴源巖Tmax和Rob值都表明有機(jī)質(zhì)經(jīng)歷了主要生烴過(guò)程，已到達(dá)高成熟晚期生干氣階段。烏拉力克組和克里磨里組有機(jī)質(zhì)TOC含量較高，泥灰?guī)rTOC含量平均值分別在0.33%和0.39%，其中有效烴源巖樣品數(shù)比例分別占到25.7%和30.8%；泥質(zhì)巖類(lèi)TOC含量平均值分別在0.51%和0.65%，有效烴源巖樣品數(shù)比例分別為43.3%和50.0%，綜合評(píng)價(jià)為較好烴源巖。

2) 按照海相碳酸鹽巖烴源巖TOC含量下限值取0.3%，泥巖TOC下限值取0.4%進(jìn)行計(jì)算，中-上奧陶統(tǒng)臺(tái)緣斜坡烏拉力克組有效烴源巖累計(jì)厚度大，可達(dá)12～40 m，連續(xù)性較好；克里磨里組有效烴源巖累計(jì)厚度在7～14m，連續(xù)性相對(duì)較差。局部烴源巖厚層發(fā)育區(qū)，生氣強(qiáng)度在(14.0～15.5)×108m3/km2，具有較好的生烴潛力。

3) 從宏觀及微觀兩個(gè)角度，對(duì)奧陶系儲(chǔ)層內(nèi)瀝青地球化學(xué)特征、烴類(lèi)包裹體特征及均一化溫度、氣烴包裹體碳同位素等開(kāi)展詳細(xì)研究工作，認(rèn)為奧陶系儲(chǔ)層主要經(jīng)歷兩期成藏過(guò)程，早期為中侏羅世，奧陶系烴源巖生烴形成古油藏，晚期為晚侏羅世—早白堊世，古油藏發(fā)生裂解形成油型氣。晚期氣烴包裹體甲烷碳同位素平均值在-38.84‰，證實(shí)后期具有油型氣充注過(guò)程。

4) 克里磨里組在斜坡低部位大量發(fā)育碎屑鈣質(zhì)角礫巖，與上覆奧陶系有效烴源巖近距離接觸，遠(yuǎn)離奧陶系頂面風(fēng)化殼，能夠形成自生自?xún)?chǔ)型氣藏類(lèi)型，如余探1氣藏。沿臺(tái)緣斜坡帶低部位尋找溶蝕縫洞體，是尋找該類(lèi)氣藏的有利勘探目標(biāo)區(qū)。

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