摘要：鄂爾多斯盆地東部下奧陶統(tǒng)發(fā)育優(yōu)質(zhì)膏鹽巖區(qū)域蓋層，分析其下的烴源巖特征和儲(chǔ)集條件，對(duì)于選擇有利勘探區(qū)帶和降低勘探風(fēng)險(xiǎn)都具有重要意義。通過(guò)對(duì)鹽下烴源巖特征、生烴潛力、儲(chǔ)層特征及分布規(guī)律的分析，得出以下認(rèn)識(shí)：垂向上下奧陶統(tǒng)馬家溝組五段、一段烴源巖質(zhì)量最好;平面上膏鹽湖沉積微相有機(jī)質(zhì)豐度最高(0.26%)、局限海次之(O.24%)、開(kāi)闊海第三(0.235%)、含膏云坪最低(0.2%);相同沉積微相在不同層段有機(jī)質(zhì)豐度有差別，其原因可能與烴源巖泥質(zhì)含量有關(guān);有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以腐泥型和偏腐泥混合型為主，成熟度較高(VRo>2%)，主體已進(jìn)入過(guò)成熟階段;白云巖為主要儲(chǔ)集體，儲(chǔ)層物性較差，儲(chǔ)集空間以晶間孔和晶間溶孔為主，也有溶解縫和構(gòu)造縫。結(jié)論認(rèn)為：奧陶系膏鹽巖發(fā)育層段，天然氣成藏潛力以馬五段最高、馬一段次之、馬三段最低;無(wú)膏鹽巖發(fā)育層段，馬二段成藏潛力好于馬四段。

　　關(guān)鍵詞：鄂爾多斯盆地;早奧陶世;鹽膏層;烴源巖;儲(chǔ)集層;成藏潛力;有機(jī)質(zhì)豐度;沉積微相

　　鄂爾多斯盆地在早古生代屬于華北地臺(tái)，為陸緣海盆地。晚加里東-早海西期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使中央古隆起抬升遭受剝蝕，形成大面積分布的優(yōu)質(zhì)碳酸鹽巖風(fēng)化殼儲(chǔ)層。在該套儲(chǔ)集層中發(fā)現(xiàn)了靖邊大氣田，其天然氣為來(lái)源于奧陶系的油型氣與來(lái)自上古生界的煤型氣混合形成[1～3]。

　　盆地東部下奧陶統(tǒng)馬家溝組發(fā)育大面積的厚層膏鹽巖。盡管奧陶系碳酸鹽巖烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度較低。但是母質(zhì)類(lèi)型好、熱演化程度高[4]，況且賦存有大量瀝青、見(jiàn)有機(jī)包裹體[5～6]，所以是有效的氣源巖。奧陶系鹽下主要為白云巖儲(chǔ)層，儲(chǔ)集空間以晶間孔、晶間溶孔、膏鹽晶?？?、針狀溶孔、斑狀溶孔為主，并有成巖縫、構(gòu)造縫、巖溶縫伴生嘲。對(duì)鹽下烴源巖質(zhì)量、儲(chǔ)層發(fā)育特征和源儲(chǔ)配置關(guān)系的研究，是確定該區(qū)天然氣成藏潛力的重要依據(jù)。

　　1 鹽下碳酸鹽巖烴源巖特征

　　1.1 烴源巖發(fā)育環(huán)境

　　鄂爾多斯盆地東部奧陶紀(jì)馬家溝期經(jīng)歷頻繁的海進(jìn)和海退，馬一段、馬三段、馬五段為海退期沉積形成，馬二段、馬四段為海進(jìn)期的產(chǎn)物。在海退時(shí)期形成的膏鹽湖沉積環(huán)境水體淺、光照強(qiáng)、鹽度高、溶氧量低，盡管生物種類(lèi)少，但由于有機(jī)質(zhì)類(lèi)型和保存條件好，產(chǎn)能并不低，有利于有機(jī)質(zhì)的富集和保存。海進(jìn)期海平面上升，盆地東部絕大部分處于海平面之下，先期的膏鹽湖此時(shí)在潮下或潮間低能環(huán)境。隨著淡水補(bǔ)給量的增加，沉積水體鹽度逐漸恢復(fù)到正常海水的水平，主要的沉積環(huán)境為開(kāi)闊海、云灰坪和局限海。其中開(kāi)闊海保存的沉積有機(jī)質(zhì)豐度低、富氧貧氫、類(lèi)型差[7];局限海水動(dòng)力條件較弱、含鹽度較高，處于還原條件，利于有機(jī)質(zhì)保存。

　　1.2 有機(jī)質(zhì)豐度特征

　　鄂爾多斯盆地下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖有機(jī)質(zhì)豐度總體偏低。統(tǒng)計(jì)了下奧陶統(tǒng)599個(gè)碳酸鹽巖烴源巖有機(jī)碳含量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)TOC介于0.01%～2.11%，平均值為0.26%。但沉積環(huán)境不同可導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)含量特征的差異，所以筆者將有機(jī)質(zhì)豐度特征分段考慮，同時(shí)計(jì)算出大于某一豐度(TOC=0.3%)的頻率值和平均值。

　　從表1中可見(jiàn)，各段有機(jī)質(zhì)平均含量的大小順序依次為：馬五段(0.31%)>馬二段(0.25%)>馬一段(0.24%)>馬四段(0.22%)>馬三段(0.21%);TOC大于0.3%的平均值各段分別為：馬五段(0.67%)>馬二段(0.48%)>馬四段(0.46%)>馬一段(0.4%)>馬三段(0.39%);TOC大于0.3%的頻率各段分別為：馬五段(25.4%)>馬一段(23.1%)>馬二段(17.5%)>馬三段(13%)>馬四段(12%)。下奧陶統(tǒng)各段TOC指數(shù)顯示烴源巖質(zhì)量由好變差的順序?yàn)椋厚R五段>馬一段>馬二段>馬四段>馬三段。

　　1.3 有機(jī)質(zhì)豐度與沉積環(huán)境的關(guān)系

　　將各段不同沉積微相的有機(jī)質(zhì)豐度特征列于表2，從中可見(jiàn)：馬五段膏鹽湖和局限海有機(jī)質(zhì)豐度最高，均為0.35%;而含膏云坪微相較低，僅為0.22%;在馬四段，沉積環(huán)境差異導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)豐度不同的現(xiàn)象較明顯，局限海有機(jī)質(zhì)豐度明顯比開(kāi)闊海高，兩者分別為0.25%和0.22%;馬三段盡管形成于水體相對(duì)封閉的環(huán)境，但是各微相有機(jī)質(zhì)豐度均很低;馬二段與馬四段類(lèi)似，即局限臺(tái)地比開(kāi)闊臺(tái)地有機(jī)質(zhì)豐度略高，云灰坪有機(jī)碳含量為0.26%，開(kāi)闊海為0.25%;馬一段云灰坪和膏鹽湖有機(jī)碳含量較高，分別為0.29%和0.24%。

　　若考慮數(shù)據(jù)少的沉積微相有機(jī)碳豐度特征不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)的意義，可以發(fā)現(xiàn)各微相有機(jī)質(zhì)豐度具有如下特征：膏鹽湖有機(jī)質(zhì)豐度最高(0.26%)、局限海次之(0.24%)、開(kāi)闊海第三(0.235%)、含膏云坪最低(0.2%);相同微相在不同層段有機(jī)質(zhì)豐度不同，例如同為膏鹽湖和局限海，馬三段有機(jī)質(zhì)豐度要比馬一段和馬五段低很多，其原因可能與泥質(zhì)含量有關(guān)。例如，龍?zhí)?井馬一段白云質(zhì)泥巖和石膏質(zhì)泥巖總厚度為12m，占地層厚度的17.4%;馬三段對(duì)應(yīng)巖性總厚度僅為6m，占地層總厚度3.9%。

　　1.4 有機(jī)質(zhì)類(lèi)型特征

　　根據(jù)有機(jī)質(zhì)顯微組分特征可以確定有機(jī)質(zhì)的類(lèi)型。這種方法確定的類(lèi)型偏重于對(duì)有機(jī)質(zhì)來(lái)源的判斷。筆者將顯微組分劃分為3部分：無(wú)定形+殼質(zhì)組;鏡質(zhì)組;惰質(zhì)組。其中在寒武系和奧陶系無(wú)定形組分的含量均大于80%。以這3部分為端元，作出劃分有機(jī)質(zhì)類(lèi)型的三角圖(圖1)。

　　從圖1中可見(jiàn)。二疊系有機(jī)質(zhì)鏡質(zhì)組含量很高(80%)，為特征明顯的腐殖型有機(jī)質(zhì);寒武系和奧陶系有機(jī)質(zhì)顯微組分主要集中于端元1，是特征明顯的腐泥型和混合型有機(jī)質(zhì)。

　　研究區(qū)氯仿瀝青“A”組成特征見(jiàn)表3。從表3中可見(jiàn)，各層位族組分中飽和烴的含量有明顯優(yōu)勢(shì)，均超過(guò)35%;芳烴和瀝青質(zhì)相對(duì)較少，均低于10%;飽芳比(飽和烴/芳烴)較高，均大于3。根據(jù)氯仿瀝青“A”組成劃分有機(jī)質(zhì)類(lèi)型標(biāo)準(zhǔn)[8]，將研究區(qū)古生界有機(jī)質(zhì)劃分為偏腐殖混合型和偏腐泥混合型2種類(lèi)型，而鹽下地層有機(jī)質(zhì)為偏腐泥混合型，明顯好于上古生界。

　　奧陶系干酪根δ13C值92.98%分布在-26‰～32‰。范圍內(nèi)，7.02%分布在-24‰～-26‰范圍，可見(jiàn)有機(jī)質(zhì)類(lèi)型腐泥型為主，混合型很少。這與干酪根生源構(gòu)成主要是由水生浮游生物和藻類(lèi)轉(zhuǎn)化而來(lái)一致。陜參1井下奧陶統(tǒng)鹽下干酪根δ13C為27.8‰，據(jù)此推斷鹽下有機(jī)質(zhì)類(lèi)型主體為腐泥型。

　　綜合有機(jī)質(zhì)顯微組分、氯仿瀝青“A”和干酪根碳同位素等特征，認(rèn)為鹽下烴源巖有機(jī)質(zhì)類(lèi)型較好。此外，研究區(qū)在馬五段、馬三段發(fā)現(xiàn)自生黃鐵礦、烴源巖Pr/Ph小于0.7，說(shuō)明沉積有機(jī)質(zhì)的保存環(huán)境為高鹽且還原環(huán)境。

　　1.5 有機(jī)質(zhì)成熟度

　　下奧陶統(tǒng)海相碳酸鹽巖缺乏陸源鏡質(zhì)組，故常用等效鏡質(zhì)組反射率(VRo)來(lái)確定其熱演化程度。研究區(qū)下古生界等效鏡質(zhì)體反射率全部大于1.8%，絕大部分大于2.0%，說(shuō)明烴源巖全部熱演化至高過(guò)成熟階段，大部分演化至過(guò)成熟階段。此外，龍?zhí)?井83%的烴源巖樣品，其Tmax>450℃(圖2)，也反映出有機(jī)質(zhì)高熱演化程度的特征。

　　1.6 烴源巖生烴潛量

　　利用測(cè)井資料計(jì)算鹽下烴源巖有機(jī)碳的含量，TOC>0.3%為有效烴源巖。結(jié)果表明：有效烴源巖的厚度介于35～150m;膏鹽巖發(fā)育層段，馬五段厚度最大，為10～60m;無(wú)膏鹽巖層段，馬四段厚度(10～40m)較馬二段(5～15m)大;平面上，烴源巖厚度高值區(qū)與沉積中心匹配。

　　元素平衡法計(jì)算鹽下烴源巖的生烴強(qiáng)度為(1～6)×108m3/km2，生氣量達(dá)37×1012m3，可為中小型氣藏提供充足的氣源。

　　2 鹽下儲(chǔ)層特征及天然氣成藏潛力

　　2.1 儲(chǔ)層特征

　　鹽下儲(chǔ)層巖性主要有細(xì)粉晶云巖、粉晶云巖、細(xì)晶云巖和含膏含鹽泥晶云巖儲(chǔ)集巖等4類(lèi)[9]。其中，白云巖為層狀、似層狀粉晶云巖、細(xì)晶云巖，分布廣、厚度大;而泥晶和微晶白云巖較少見(jiàn)。儲(chǔ)層孔隙度為0.1%～14.9%，平均為2.08%;滲透率為0.001～34.25mD，平均為0.904mD。馬三段儲(chǔ)層物性最好，孔隙度分布范圍為0.29%～9.7%，平均為3.74%，滲透率范圍為0.007～34.35mD，平均為8.795mD;馬四段儲(chǔ)層物性最差，孔隙度分布于0.13%～6.75%，平均為1.02%，滲透率范圍為0.001～7.43mD，平均為0.23mD。儲(chǔ)集空間主要為晶間孔和晶間溶孔(圖3)，這2種孔隙類(lèi)型在白云巖基質(zhì)孔隙中有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。此外，白云巖中溶蝕作用也非常發(fā)育，致使溶解縫和構(gòu)造縫都較常見(jiàn)，且大多充填瀝青質(zhì)。

　　2.2 天然氣成藏潛力

　　馬家溝組膏鹽巖分布廣泛，垂向上主要分布在馬一、馬三、馬五段。其中，馬一段厚度為10～50m，馬三段厚度為10～120m，馬五段厚度介于20～200m，馬家溝組總厚度為40～370m。平面上，膏鹽巖分布以龍?zhí)?井、米1井、榆9井為中心，向四周厚度減薄。總體上，分布面積5×104km2左右的膏鹽巖構(gòu)成馬家溝組及其之下地層的優(yōu)質(zhì)蓋層。通過(guò)對(duì)烴源巖、儲(chǔ)層特征的分析，并結(jié)合目的層位于鹽下這一地質(zhì)背景，認(rèn)為：膏鹽巖發(fā)育層段，成藏潛力以馬五段最高、馬一段次之、馬三段最低;無(wú)膏鹽巖發(fā)育層段，馬二段成藏潛力好于馬四段。在馬一、馬三、馬五段膏鹽巖之下，發(fā)育鼻狀鹽隆、斷裂一巖性、地層尖滅、透鏡體等多種類(lèi)型圈閉[6]，其中的大型圈閉具有較高勘探價(jià)值。

　　3 結(jié)論

　　1)鄂爾多斯盆地東部膏鹽巖廣布，面積近5×104km2，鹽下烴源巖生氣量達(dá)37×1012m3，生氣強(qiáng)度可達(dá)6×108m3/km2，可以為中小型氣田提供充足氣源。

　　2) 鹽下烴源巖垂向和平面有機(jī)質(zhì)豐度特征差異明顯。垂向上馬五段烴源巖質(zhì)量最好，馬一段次之，馬二、馬四、馬三段依次降低;平面上膏鹽湖有機(jī)質(zhì)豐度最高，局限海次之，開(kāi)闊海第三，含膏云坪最低。相同沉積微相在不同層段有機(jī)質(zhì)豐度不同，其原因可能與泥質(zhì)含量有關(guān)。

　　3) 有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以腐泥型和偏腐泥混合型為主，反映其具有較好的生烴潛力;成熟度普遍較高(VRo>2.0%)，烴源巖產(chǎn)物基本全部為氣態(tài)烴。鹽下儲(chǔ)層以白云巖為主。物性較差，孔隙度和滲透率一般較低，儲(chǔ)集空間主要為晶間孔、晶間溶孔和溶蝕縫等。

　　4) 綜合分析生儲(chǔ)蓋組合特征認(rèn)為，天然氣成藏潛力在膏鹽巖發(fā)育層段中，以馬五段最高、馬一段次之、馬三段最低，無(wú)膏鹽巖發(fā)育層段，馬二段成藏潛力高于馬四段。

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　　(本文作者：苗忠英1 陳?ài)`發(fā)1 張晨1 史基安2 邵毅2 戰(zhàn)沙3 1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;2.中國(guó)科學(xué)院油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院)