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杭锦旗地区上古生界天然气富集规律与成藏机理研究

刘栋  
【摘要】:杭锦旗地区位于鄂尔多斯盆地北部,以泊尔江海子断裂为界,北部构造上隶属于伊盟隆起,南部属于伊陕斜坡。杭锦旗地区资源潜力大,勘探程度低,近年来在勘探上取得了一定的突破,是鄂尔多斯盆地上古生界天然气勘探开发重要接替区。在勘探过程中,发现几乎每口井都产水、断裂南北不同区域主力产层不同等现象,对上古生界气水分布控制因素、天然气富集规律及成藏机理认识不清,制约了进一步勘探开发的开展。论文在总结前人已有研究成果的基础上,运用石油地质学、成藏动力学等相关理论技术,对研究区天然气富集规律及控制因素、异常压力与天然气成藏关系、成藏机理等进行了研究。取得的主要成果如下:(1)通过对全区各小层圈闭类型研究,以泊尔江海子断裂为界,断裂以北发育多种圈闭类型,包含岩性圈闭、岩性-断层圈闭、背斜圈闭、不整合圈闭等,以岩性圈闭为主;断裂以南鼻状构造、断裂不发育,除H1-3层出现构造-岩性圈闭外,基本均为侧向致密层或岩性尖灭形成的岩性圈闭。(2)研究区欠压实整体发育,纵向上,自上而下欠压实从石千峰组开始发育,至上石盒子组达到最大,下石盒子组开始依次逐渐降低,向下到山西组、太原组消失,部分井盒1段消失;整体上从西南往北东,欠压实发育的起始层位有降低的趋势(从石千峰组顶部发育到石千峰组中下部才开始发育),欠压实向下消失的层位逐渐抬升(从太原组开始消失到山西组顶部消失);平面上,各层位自西南向东北欠压实程度逐渐减弱,泊尔江海子断裂带区域为欠压实弱发育区。(3)异常压力的发育主要受沉积、构造、断裂等因素的影响,沉积(砂地比、沉积速率)控制着欠压实不同程度发育与平面展布;宏观上构造抬升对全区异常压力有一定泄压作用,尤其是研究区东北部,泄压最严重;断裂对异常压力的泄压主要体现在泊尔江海子断裂上盘,影响范围约在200-300m。(4)在总结全区气水层特征基础上,利用电阻率差异法、交汇图版法、多元判别分析等方法对气水层进行有效识别,识别率较高,建立适合本区的气水识别标准,气水识别效果较好;利用产水特征与地层水化学参数,将本区地层水分为窜层水、凝析水、透镜体水、边底水、气层滞留水等5种类型,并建立了不同地层水的判识标准与分布模式。(5)杭锦旗地区不同区域、层位的气水分布规律有所差异:断裂以南上部地层水多,气主要分布在下部地层,且多分布在侧向、上倾方向存在岩性或物性变化遮挡的区域;断裂以北气主要分布在上部地层,下部地层主要为水层,气层主要分布在构造脊、局部背斜高点等高点发育为背景的圈闭;泊尔江海子断裂整体含气性不好,气水伴生普遍,气往往分布在圈闭的顶部小范围内。(6)断裂南北气层的输导体系、运移动力、圈闭类型、保存条件及主控因素均存在明显差异。通过断裂南北天然气富集规律分析,发现断裂以北盒2、3段为富集层段,构造脊与局部构造高点背景下的有效圈闭为天然气有利富集区,低砂地比及垂向过剩压力高值区是天然气得以富集成藏的保证;断裂以南盒1段为富集层段,河道边部、低砂地比及侧向、上倾方向存在致密层、岩性尖灭遮挡的区域为天然气富集区,盒2、3段在下伏砂地叠置且发育微裂缝的区域为天然气富集区;断裂带气柱高度小,整体含气性较差,仅在小范围封闭性相对好的区域富集。(7)由于圈闭有效性、运移动力与输导体系、封盖条件的差异性等,本区天然气具有分区、分层差异性成藏机理:断裂以北,天然气大部分来自南部,少量来自北部自源型气源供给,输导体系以砂岩—断裂—不整合面型输导为主,经南部砂体、泊尔江海子断裂、不整合面向盒1段优势输导砂岩运移,再经砂岩—断裂输导体系进入上覆盒2、3段聚集成藏,断裂以北构造抬升强烈区(北东向)封盖能力弱,天然气向浅层的石千峰组、刘家沟组逸散明显;断裂带,天然气来自断裂以南,运移通道主要为砂体—断裂型,由南部砂岩经断层运移至断裂带附近各层位砂体内,在断裂带构造、构造‐岩性气藏内成藏,垂向封闭条件差,能封闭的气柱高度有限,天然气向上部石千峰组、刘家沟组逸散明显;断裂以南,天然气来自下伏山西组、太原组,输导体系以砂岩型为主,西南角存在砂岩—断裂输导,运移动力以源储压差为主,浮力作用次之,垂向保存条件好,天然气向上逸散较少。(8)依据不同区域、不同层位天然气富集规律、成藏主控因素、成藏机理建立了本区断裂南北差异性成藏模式;考虑圈闭类型、富集规律、成藏主控因素等进行了不同小层有利勘探区预测。


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