鄂尔多斯盆地奥陶系岩溶古地貌天然气成藏研究

张廷 杨小春

摘要：鄂尔多斯盆地是我国第二大沉积盆地 ， 油气资源丰富 ， 勘探前景广阔 ， 是我国近 20 年来石油天然气储量、产量增长最快的盆地，目前已成为我国第一大油气生产盆地和第一大天然气产区。长庆油田通过 50 多年的攻关研究 ，创新发展了“陆相淡水湖盆页岩油、内陆坳陷湖盆大型三角洲、侏罗系古地貌油藏群、陆相致密砂岩气、奥陶系岩溶古地貌天然气”等 5 项油气地质认识，形成了“黄土塬三维地震勘探、低渗透致密油气层测井识别与評价、低渗—致密储层体积压裂”等三大技术系列，为保障国家能源资源安全做出重要贡献，同时对国内外其他类似盆地的勘探提供了重要经验与借鉴。

关键词：鄂尔多斯盆地;天然气;地质认识;技术创新;

在长庆油田跨越油气当量 6000×104t 之际，回顾其50年来在鄂尔多斯盆地油气勘探开发的科技历程，创新形成了独特的低渗透油气勘探开发理论体系与先进实用技术系列。早在 20 世纪 70 年代，从“构造找油”到侏罗系“古地貌控油”勘探思路的转变，相继发现了马岭、华池、元城等油田，迎来盆地第一个石油储量增长期。八九十年代，石油勘探层系由侏罗系转移至三叠系，在陆相湖盆三角洲成藏理论指导下，发现了安塞、靖安等亿吨级油田。以 70 年代末引入煤成气理论为起点，天然气勘探由盆地周边转向腹地，创新了碳酸盐岩岩溶古地貌、海相三角洲成藏认识，指导米脂、靖边、榆林等超千亿立方米气田的发现。进入 21 世纪，提出了三叠系多层系复合成藏、湖盆中部重力流复合控砂等重要地质认识，指导了西峰、姬塬、华庆等亿吨级大油田的发现;天然气勘探在上古生界大面积致密砂岩气成藏认识指导下发现了万亿立方米的整装苏里格气田。近年来，在加大非常规资源勘探背景下，创新了陆相淡水湖盆源内非常规页岩油规模富集的地质认识，新发现了 10 亿吨级的庆城页岩油大油田。

1.区域地质概况

鄂尔多斯盆地位于华北地台西部，面积约为37×104km2。根据现今构造发育特征可将其划分为伊盟隆起、西缘冲断带、天环坳陷、伊陕斜坡、晋西挠褶带和渭北隆起 6 个构造单元。它为一个大型多旋回克拉通盆地，在太古宙—古元古代形成的结晶基底之上，经历了中—新元古代拗拉谷、早古生代浅海台地、晚古生代近海平原、中生代内陆湖盆和新生代周边断陷五大沉积演化阶段。固结于古元古代末的结晶基底依次被中元古界长城系碎屑岩和蓟县系碳酸盐岩覆盖;中元古代末的蓟县运动使华北克拉通普遍上升，缺失青白口系，震旦系仅分布于华北克拉通西南缘。印支运动末期盆地再度隆升，延长组遭受长期侵蚀，形成沟谷纵横、残丘广布的古地貌，从而控制侏罗系原油成藏。

2.奥陶系岩溶古地貌天然气成藏认识

20 世纪 80 年代中晚期，在“古潜台”成藏认识指导下部署的陕参 1 井等多口探井喜获高产气流，证明盆地存在非构造控制的大型岩溶古地貌成岩圈闭，通过印模法、残厚法及地震模型识别技术，恢复了岩溶古地貌的区域分布格局及发育形态，提出了“古潜台含气、古潜沟遮挡”的成藏观点，并依此建立了岩溶古地貌成藏模式，指导发现了多个气藏，快速探明了靖边大气田。近年来，通过深化早期“古潜台”成藏认识，加大奥陶系海相碳酸盐岩沉积微相研究、岩溶古地貌精细刻画、成藏主控因素分析，创新发展了岩溶古地貌成藏认识，推动了海相碳酸盐岩勘探领域不断拓展。

（1）沉积微相是控制储层发育的物质基础。

下奥陶统马家沟组是鄂尔多斯盆地主要的海相碳酸盐岩含气层位。该沉积期，由于近南北向展布的中央古隆起对海水的分隔作用，加之沉积期气候干旱炎热，盆地东部凹陷区为蒸发岩盆地，围绕古隆起呈环带状发育膏云坪、含膏云坪及环陆泥云坪沉积。尤其在马家沟组马五段沉积期，含硬石膏白云岩坪在盆地中部靖边地区近南北向展布，分布面积近1.5×104km2，岩性以泥—细粉晶准同生白云岩为主，并普遍含石膏结核、石膏砂屑等易溶矿物，有利于形成溶蚀孔洞型储层。同时，由于含膏层段的成层性好，形成的储层段平面上分布连续、稳定，为鄂尔多斯盆地储层大面积分布奠定了物质基础。

（2）三大岩溶系统为风化壳储层的形成创造条件。

奥陶纪末期的加里东运动，导致盆地本部整体抬升，使奥陶系碳酸盐岩经历了约 1.5 亿年的风化淋滤，形成了沟壑纵横的古喀斯特地貌和古岩溶体系。受中央古隆起的影响，古地形西高东低，自西向东依次发育定边岩溶高地、靖边岩溶斜坡、绥德岩溶盆地三大古地貌单元。不同岩溶古地貌单元的岩溶作用及强度不同，储集性能存在差异。岩溶高地以垂直岩溶为主，发育垂直岩溶管道、落水洞等岩溶形态，储层非均质性强、局部高渗;岩溶盆地古地势较低，表现为沿沟槽对地层进行弱改造，整体储层致密，有效储层在岩溶残丘的斜坡部位局部分布;岩溶斜坡处于岩溶高地和岩溶盆地的过渡地带，岩溶以水平径流为主、排泄通畅，层状储层经改造后溶蚀孔洞发育，是风化壳储层最为发育部位。在岩溶古地貌和风化壳储层形成机理认识指导下，盆地碳酸盐岩勘探领域由岩溶斜坡不断向岩溶高地和岩溶盆地拓展。

（3）具有“垂向倒灌式、侧向运移式”两类成藏模式。

奥陶系天然气δ13C1值大部分介于-35‰～-31‰，普遍偏重，反映出煤成气的特征，表明气源来自上古生界石炭系—二叠系烃源岩。在不同古地貌单元具有不同的成藏模式，形成不同类型的气藏。岩溶斜坡和岩溶盆地部位，风化壳岩溶残丘发育，上古生界生成的天然气在异常高压作用下，沿古沟槽垂直倒灌进入奥陶系风化壳储层中聚集成藏，气层周边的泥岩或致密碳酸盐岩构成有效的岩性遮挡，形成大型地层—岩性气藏，如靖边地区马五1+2气藏;岩溶高地部位，岩溶残丘和古沟槽不发育，地层无明显切割，受台内滩相控制的白云岩储层分布稳定，天然气沿不整合面侧向运移，在上倾方向被东部较致密的碳酸盐岩封堵，形成岩性气藏，如靖边气田西侧马五4+5气藏，围绕靖边气田周边及盆地东部，精细刻画岩溶古地貌，落实含气富集区，提交新的优质储量。

结束语

中国在低渗透砂岩、海相碳酸盐岩、页岩油气等领域资源丰富，具有很大的勘探开发潜力，鄂尔多斯盆地下一步强化关键技术攻关，夯实长庆油田二次加快发展的资源基础，为保障国家能源安全做出更大的贡献，同时为国内相关领域的油气勘探提供借鉴。

参考文献

[1] 付金华，范立勇，刘新社，等.鄂尔多斯盆地天然气勘探新进展、前景展望和对策措施 [J]. 中国石油勘探，2019，24（4）：418-430.