文章编号:1000-2634(2005)02-0017-05鄂尔多斯盆地大牛地复式气田基本地质特征3曹忠辉(中国石化华北分公司勘探开发研究院,河南郑州450006)摘要:大牛地气田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北部,主要含气层位为石炭系太原组、二叠系山西组和下石盒子组。
气田具有石炭系太原组和二叠系山西组二套烃源岩,源岩类型有煤层、暗色泥岩和灰岩;气田具有石炭系太原组障壁砂坝、二叠系山西组三角洲平原分流河道砂和下石盒子组河流相河道砂三套储集体,储集体为低孔、低渗、致密性储层;上石盒子组沉积的湖相厚层泥岩为气田区域盖层,局部盖层有太原组、山西组、下石盒子组沉积的泥质岩,具有多封盖体系;生储盖组合有下生上储式和自生自储式;气田主要发育岩性圈闭;各种的地质特征表明大牛气田为一典型的复式气田。
关键词:鄂尔多斯盆地;大牛地;复式气田;地质特征中图分类号:TE112.323 文献标识码:A 大牛地气田位于内蒙古自治区伊克昭盟伊金霍洛旗、乌审旗和陕西省榆林市交界处,构造位置位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北部[1](图1)。
图1 气田位置图大牛地气田钻遇地层有第四系、白垩系、侏罗系、三叠系、二叠系、石炭系和奥陶系,在该套地层中发育奥陶系上马家沟组、石炭系太原组、二叠系山西组和下石盒子组4套气层。
在本区大牛地气田主要指的是石炭系太原组、二叠系山西组和下石盒子组气层。
1 区域地质鄂尔多斯盆地是一个长期稳定发育的大型克拉通叠合盆地[2],可分为5个原型盆地发展阶段,即中晚元古代以浅海碎屑岩和碳酸盐岩发育为主的裂陷槽盆地,早古生代以陆表海碳酸盐岩沉积为主的复合型克拉通坳陷盆地,晚古生代到中三叠世以滨海碳酸盐岩逐渐过渡为碎屑岩台地的联合型克拉通坳陷盆地,晚三叠世到白垩纪的大型内陆湖泊、河流沉积的坳陷盆地,以及新生代内陆河湖断陷充填型周缘断陷盆地。
5个原型盆地有不同的沉积体系和沉积特征,形成了三套含油气体系,即下古生界寒武2奥陶系海相碳酸盐岩含油气体系、上古生界石炭系2二叠系海陆交互相含煤碎屑岩含油气体系和中生界内陆湖泊相碎屑岩含油气体系,整个鄂尔多斯盆地为一个典型的复式含油气系统。
本文所论及的大牛地气田为上古生界石炭系—二叠系海陆交互相含煤碎屑岩含油气体系。
2 复式烃源大牛地气田存在石炭系太原组和二叠系山西组第27卷 第2期 西南石油学院学报 Vol .27 No .2 2005年 4月 Journal of South west Petr oleu m I nstitute Ap r 2005 3收稿日期:2004-03-09作者简介:曹忠辉(1968-),男(汉族),河南新野人,工程师,从事气田勘探开发研究工作。
两套烃源岩。
石炭系太原组岩性主要为深灰色、黑色泥岩、炭质泥岩、煤层与灰白色细-粗砂岩互层,局部夹灰岩透镜体。
二叠系山西组岩性主要为灰色中-粗粒砂岩、砂砾岩、砾岩与黑色、深灰色泥岩、黑色炭质泥岩互层,下部含煤层、煤线。
石炭系太原组和二叠系山西组烃源岩类型有煤层、暗色泥岩和灰岩。
煤层在气田内广泛分布,太原组煤层厚度在5～30m,山西组煤层厚度在4～12m。
煤层有机炭含量53.480%～63.130%,沥青“A”含量0.6469%～0.8519%,总烃含量2406.60～3219.63ppm,为良好烃源岩(表1)。
暗色泥岩在全区大量发育,太原组暗色泥岩厚度在15～25m,山西组暗色泥岩厚度在35～70m。
暗色泥岩有机炭含量1.920%～2.090%,沥青“A”含量0.0706%～0.6330%,总烃含量195.84～227.20ppm,为良好烃源岩(表1)。
灰岩只在太原组局部发育,厚度在0～12m,灰岩有机炭含量1.520%,沥青“A”含量0.0879%,总烃含量418.04ppm,为良好烃源岩(表1)。
据以往研究[3](杨俊杰、裴锡古等,1996年)证实,煤和暗色泥岩的干酪根类型为Ⅲ型,且两者相比,煤层和暗色泥岩不论在性质还是在成烃数量及机理上均比较相似,煤层甚至在某些性质上比泥岩干酪根偏好。
同时,在单位有机质所特有的吸咐烃、溶解烃数量的对比上也看不出煤层具有明显的弱势。
由此据有机质丰度推算,煤层应属本区上古生界天然气生成中贡献最大的烃源岩,次之为暗色泥岩,最后为太原组灰岩。
表1 上古生界烃源岩有机质丰度及转化系数表层位岩性有机碳/%沥青“A”/%总烃/ppm沥青“A”/总有机碳总烃/总有机碳山西组煤岩53.4800.64692406.60 1.210.45泥岩 1.9200.6330195.84 3.45 1.02太原组煤岩63.1300.85193219.63 1.350.51泥岩 2.0900.0706227.20 3.88 1.09碳酸盐岩1.5200.0879418.04 5.78 1.903 复式储集体复式储集体是指多种原岩在多种地质作用下形成的多类型的储集空间。
大牛地气田具有石炭系太原组、二叠系山西组和下石盒子组三套储集体,纵向跨度在250～330m。
具有碎屑岩和碳酸盐岩两大类岩性,其中以碎屑岩为主。
孔隙类型有残余原生粒间孔、溶蚀孔、高岭石晶间孔、复合粒间孔和微裂缝,为典型的复式储集体。
由于气田主要储集岩为碎屑岩,故下面主要论述碎屑岩储层的基本特征。
3.1 岩矿特征(1)下石盒子组储集岩岩性主要为石英砂岩,次之为岩屑砂岩,少量的次长石岩屑砂岩和极少量的纯石英砂岩(图2)。
碎屑颗粒含量在60%～95%,平均85.42%,碎屑粒度主要分布在0.25～1. 00mm,部分分布在1.00～4mm,少量的分布在0.1～0.25,主要为中2粗粒砂岩,部分为砾岩、砂砾岩,少量的细砂岩;其中石英含量在61%～91%,平均为79.16%,长石含量在1%～13%,平均为2.75%,岩屑含量在8%～36%,平均为18.09%;颗粒分选中等或好,磨圆主要为次棱角状,部分为次棱角2次圆状。
填隙物含量在5%～40%,平均为14.58%;填隙物中杂基主要为泥质,含量在1%～35%,平均为9.98%;胶结物有高岭石、方解石和石英,方解石含量一般在1%～5%,局部含量在10%～40%,少量的高岭石和石英。
岩石为颗粒支撑,孔隙式胶结,颗粒以点2线接触为主。
(2)山西组储集岩岩性主要为石英砂岩,次之为岩屑砂岩,还有部分的次长石岩屑砂岩和极少量纯石英砂岩(图2)。
碎屑颗粒含量在62%～98%,平均88.10%,碎屑粒度主要分布在0.25～1.00 mm,部分分布在1.00～6mm,少量的分布在0.1～0.25,主要为中2粗粒砂岩;部分砾岩、砂砾岩,少量的细砂岩;其中石英含量在44%～92%,平均为74.37%,长石含量在0～11%,平均为2.96%,岩屑含量在8%～53%,平均为22.67%;颗粒分选中等或好,磨圆主要为次棱角状,部分为次棱角2次圆状。
填隙物含量在2%～38%,平均为11.90%;填隙物中杂基为泥质,含量在0～35%,平均为8.34%;胶结物有高岭石、方解石、石英、菱铁矿、白云石,方解石含量一般在1%～8%,局部含量在10%～32%,少量的高岭石、菱铁矿、白云石和石英。
岩石为颗粒支撑,孔隙式胶结,颗粒以点2线接触为主。
(3)太原组储集岩岩性主要为纯石英砂岩和极少量的石英砂岩(图2)。
碎屑颗粒含量在77%～81西南石油学院学报 2005年92.5%,平均89.26%,碎屑粒度主要分布在0.25～2.00mm ,部分分布在2.00～4mm ,主要为中2粗粒砂岩,部分含砾粗砂岩;其中石英含量在88%～97%,平均为93.95%,长石含量在0～3%,平均为0.74%,岩屑含量在3%～11%,平均为5.32%;颗粒分选中等或好,磨圆主要呈次圆状,部分次棱角。
填隙物含量在7.5%～23%,平均为10.74%;填隙物中杂基为泥质,含量在1%～10%,平均为4.28%;胶结物有方解石、石英、褐铁矿、白云石,方解石含量一般在1%～3%,局部含量在10%,少量的高岭石、褐铁矿、白云石和石英。
岩石为颗粒支撑,孔隙式胶结,颗粒以线接触。
由以上分析可见,下石盒子组与山西组储集岩岩矿特征相近,而与太原组岩矿特征差别较大,这主要是由于不同沉积环境造成。
在大牛地气田,太原组储集岩为滨海障壁砂坝沉积,而山西组与下石盒子组为河流2三角洲沉积,其中山西组处于三角洲平原亚相,下石盒子组处于河流相,造成太原组储集层砂岩在成份成熟度和结构成熟度上均好于山西组和下石盒子组储集体砂岩。
图2 储层岩性成份分类图3.2 孔隙类型大牛地气田孔隙类型有残余原生粒间孔、溶蚀孔、高岭石晶间孔、复合粒间孔和微裂缝。
(1)残余原生粒间孔。
是在压实后保存的原生粒间孔基础上经石英次生加大后保留的孔隙。
这类孔隙主要分布在石英砂岩和纯石英砂岩之中。
(2)溶蚀孔。
溶蚀孔又可分为两种类型:粒内溶蚀孔—是由火成岩、变质岩、沉积岩等岩屑选择性溶解而形成,孔隙形状不规则,分布不均,大小不等。
这类孔隙主要分布在岩屑石英砂岩和石英砂岩。
粘土矿物溶蚀孔—是由分布在孔隙间的高岭石、伊利石、伊蒙混层等粘土矿物颗粒被溶蚀而形成的不规则的孔隙。
(3)高岭石晶间孔。
是高岭石集合体间的微小孔隙,此类孔隙微小,一般孔径在3～10μm ,但孔隙连通性好。
(4)复合粒间孔。
是粒间的粘土矿物或可溶性颗粒被溶解,使原来的粒间孔扩大,构成原生与次生共同组合形成的粒间孔隙。
(5)微裂缝。
微裂缝由构造应力产生,主要为显微构造微裂缝,多数只能在显微镜下可见。
微裂缝对岩石孔隙有沟通作用,对岩石渗透性的改善有较大作用。
山西组、下石盒子组储层孔隙类型主要为复合粒间孔、残余原生粒间孔和溶蚀孔;太原组储层孔隙类型主要为残余原生粒间孔、复合粒间孔。
3.3 物性特征气田石炭系太原组、二叠系山西组、下石盒子组含天然气砂岩储层主要为低孔、低渗、致密性储层,孔隙度、渗透率变化很大,非均质性较强。
(1)下石盒子组储层孔隙度主要分布在2%～12%,最小值为0.52%,最大值为15.96%,平均为7.05%;渗透率主要分布在0.08～0.64×10-3μm 2,最小值为0.001×10-3μm 2,最大值为3.24×10-3μm 2,平均为0.32×10-3μm 2(表3)。
(2)山西组储层孔隙度主要分布在2%～8%,最小值为0.50%,最大值为21.41%,平均值为6.67%;渗透率主要分布在0.08～1.25×10-3μm 2,最小值为0.001×10-3μm 2,最大值为3.8970×10-3μm 2,平均为0.5100×10-3μm 2(表3)。
(3)太原组储层孔隙度主要分布在6%～10%,最小值为2.00%,最大值为12.30%,平均值为7.89%;渗透率主要分布在0.08～1.25×10-3μm 2,最小值为0.0340×10-3μm 2,最大值为5.74×10-3μm 2,平均为0.4584×10-3μm 2(表3)。