第33卷第1期2021年2月
岩性油气藏
LITHOLOGIC RESERVOIRS
V ol.33No.1
Feb.2021
文章编号：1673-8926（2021）01-0121-10DOI：10.12108/yxyqc.20210112
引用：高计县，孙文举，吴鹏，等.鄂尔多斯盆地东北缘神府区块上古生界致密砂岩成藏特征.岩性油气藏，2021，33（1）：121-130. Cite：GAO J X，SUN W J，WU P，et al.Accumulation characteristics of Upper Paleozoic tight sandstone in Shenfu block，northeastern margin of Ordos Basin.Lithologic Reservoirs，2021，33（1）：121-130.
鄂尔多斯盆地东北缘神府区块上古生界
致密砂岩成藏特征
高计县1，孙文举1，吴鹏1，段长江2
（1.中联煤层气有限责任公司，北京100016；2.中海油能源发展股份有限公司
工程技术分公司，天津300457）
摘要：为进一步拓展鄂尔多斯盆地东缘致密气勘探前景，在区域烃源岩、储层、盖层和运移输导体系分
析基础上，结合流体包裹体测试，开展了神府区块石炭系—二叠系（C—P）致密气成藏条件研究。结果
表明：主力煤层厚度较大且分布稳定，较大的生烃强度构成成藏的基本条件；储层整体呈现低孔低渗特征，以残余粒间孔和粒内溶孔为主要储集空间；C—P内部广泛发育的泥岩具备良好的封盖能力；流体
包裹体均一温度指示1期持续性成藏；可划分出源内、近源和远源等3种储盖组合模式。不同层位源
储配置的差异控制着不同成藏模式的形成。该研究成果进一步拓展了鄂尔多斯盆地油气勘探开发前景，为研究区及类似致密气田勘探提供了理论基础。
关键词：致密砂岩；成藏规律；主控因素；上古生界；鄂尔多斯盆地东北缘
中图分类号：TE122.3+1文献标志码：A
Accumulation characteristics of Upper Paleozoic tight sandstone
in Shenfu block，northeastern margin of Ordos Basin
GAO Jixian1，SUN Wenju1，WU Peng1，DUAN Changjiang2
（1.China United Coalbed Methane Corp.Ltd.，Beijing100016，China；2.Engineering Technology Branch，
CNOOC Energy Development Co.，Ltd.，Tianjin300457，China）
Abstract：In order to further expand the exploration degree of tight gas in the eastern margin of Ordos Basin，based on the analysis of regional source rock，reservoir，caprock and hydrocarbon transport system，combined with fluid inclusion test，the tight gas accumulation conditions of Carboniferous-Permian in Shenfu block were studied.The results show that the main coal seams are thick and stable，and the better hydrocarbon generation inten-sity constitutes the basic conditions for accumulation.The reservoir is characterized by low porosity and low per‐meability，with residual intergranular pores and intragranular dissolved pores as the main reservoir space.The mudstone widely developed in Carboniferous-Permian has good sealing capacity.The homogenization tempera‐t
ure of fluid inclusions indicates the first stage of continuous reservoir formation，and three reservoir-cap assem‐blage models，namely，within source，near source and far source，can be divided.The difference of source reser‐收稿日期：2020-08-06；修回日期：2020-09-16；网络发表日期：2020-11-19
基金项目：国家科技重大专项“临兴—神府地区煤系地层煤层气、致密气、页岩气合采示范工程”（编号：2016ZX05066）和中海石油（中国）有限公司重点科技项目“鄂尔多斯盆地东缘致密气成藏机理与控制因素分析”（编号：CNOOC-KJ135ZDXMLTD14）联合资助作者简介：高计县（1984—），男，博士，高级工程师，主要从事非常规油气勘探开发方面的研究工作。地址：（100016）北京市朝阳区酒仙桥路乙21号。Email：****************。
122岩性油气藏voir configuration in different layers controls the formation of different accumulation models.The related achievements and understanding further expand the prospect of petroleum exploration and development in Ordos Basin ，and provide a theoretical basis for oil and gas exploration in the study area and similar tight gas fields.Key words ：tight sandstone reservoir ；accumulation law ；controlling factor ；Upper Paleozoic ；northeastern margin of Ordos Basin
0引言
致密砂岩气藏通常是指覆压基质渗透率小于或等于0.1mD 的砂岩气层，单井一般无自然产能或自然产能低于工业气流下限，但在一定经济条件和技术措施下可以获得工业天然气产量［1-5］。近年来，围绕鄂尔多斯盆地致密砂岩气田的勘探开发，先后形成了岩性气藏、深盆气藏和连续型天然气聚集理论［5-7］；明确了鄂尔多斯盆地在石炭系—二叠系（C —P ）煤系烃源岩广覆式生烃，河流—三角洲相多期砂体叠合发育、广泛分布及源储有利配置，是盆地内部大面积含气和形成大型致密气田的重要因素［7-12］。邹才能等［2］首次提出了连续型油气藏的概念，并将其定义为低孔渗储集体系中油气运聚条件相似，流体饱和度不均匀的非圈闭油气藏。连续型气藏的关键特征是“浮力不是成藏主要动力”和“大规模储层普遍含气”。在上述理论指导下，先后发现了苏里格和大牛地等大型致密气田，有效促进了
鄂尔多斯盆地致密砂岩气藏的有效勘探开发［4-5］。
随着油气勘探开发的深入，盆地东缘的临兴等
区块取得了较好的勘探开发进展［6，10，13］
。神府区块位于临兴区块北部，上古生界也发现了多套致密砂岩气藏［13］，但与邻区和盆地内部致密气田对比，其气层发育层位、单井平均钻遇气层厚度和单井平均试气产量等均具有显著差异。这些差异是如何形成的，其成藏模式是否具有特殊性，特别是烃源岩和致密砂岩气储盖条件和输导特征等，尚未开展详细研究。通过对神府区块影响致密砂岩气富集成藏的烃源岩、储层、盖层和输导体系等4个主要
因素进行系统研究，结合区域埋藏史，探讨致密砂岩气富集成藏模式，以期为后续勘探开发部署提供指导。
1区域地质特征
神府区块构造上位于鄂尔多斯盆地东北缘伊陕斜坡和晋西挠褶带过渡带，西侧紧邻神木和大牛地两大千亿方大气田［14］（图1）。整体呈北东—南西
图1研究区地理位置及地质构造图
Fig.1Location and geologic structure of the study area
（a ）区域位置图
（b ）地质构造图N
乌海
杭锦旗
磑口
苏里格
神木
乌审旗
鄂托克前旗
银川
托克前旗
定边靖边
榆林米脂子洲
鄂尔多斯
达拉特旗起
伊
盟
隆
延安
宜川
环县
庆阳
固原
正宁
陇县
永寿铜川
起
渭
北隆石楼
离石坡
伊
陕
斜
西缘石英砂岩
冲
断带
天
环坳陷西
带
晋
挠褶0
50
100km
5
10km
神府区块
X-11
X-09
X-19
X-04
X-17
X-15
X-05
X-13
田家寨低幅背斜构造带
海拔/m
200
-200
-400-800
-1000
上古生界气田
下古生界气田
研究区
断裂
构造单元界限
地名
井位
N
第33卷第1期
高计县等：鄂尔多斯盆地东北缘神府区块上古生界致密砂岩成藏特征2021年123
向单斜构造特征，中部发育田家寨低幅背斜构造，
构造形态自深至浅具有较好的继承性。
研究区上古生界沉积演化呈现由海陆过渡相向陆相过渡，其中上石炭统本溪组和下二叠统太原组发育海相障壁岛—潮坪沉积体系，下二叠统山西组主体为三角洲沉积体系，中二叠统石盒子组为河流—三角洲沉积体系，上二叠统石千峰组转变为陆相河流沉积体系（图2）。本溪组沉积微相类型主要有潮汐水道、砂坪、混合坪、泥坪、障壁砂坝、潟湖泥
炭沼泽等。其中潮汐水道是优势相，砂体厚度大，呈近南北向展布，砂坪相薄层砂体大面积连片分布。太原组和山西组均处于海盆向内陆转化的过渡期，沉积环境由滨浅海转变为陆相三角洲体系，微相类型以近南北向展布的水下分流河道、水下分流间湾、分流河道和分流间湾为主。石盒子组发育三角洲平原河道砂体，是整个二叠系砂体最发育的层段。石千峰组以陆相河流沉积为主，主要发育辫
状河沉积［5，14-16］
。
图2神府区块地层划分综合柱状图
Fig.2
Stratigraphic lithologic characteristics of Upper Paleozoic in Shenfu block
系三叠
系二
叠
系
石炭系
奥陶
系统下统上统中统下
统
中统组刘
家沟
组
石千峰
组上石盒子组
下石盒子组山
西组
太原组
本溪组
马
家沟组
段下段1段2段3段4段5段1段2段3段4段5段
6段7段8上段8下段1段2段
1段
2段
1段
2段
上段
岩性剖面
泥地比远源储盖组合
近源储盖组合
源内
储盖组合
相对海平面
沉积
环境
辫状河
河流三角洲
三角洲
障壁
潮
坪
—
0.780
0.875
0.850
0.2
0.40.6
0.8
降升
含砾砂岩
砂岩
泥质砂岩
灰岩
铝土质泥岩
砂质泥岩
煤层
泥灰岩
泥岩
白云岩
Al Al
124岩性油气藏
2致密气成藏条件
鄂尔多斯盆地东北缘神府区块上古生界自本溪组至石千峰组均钻遇气层，但气层钻遇率大于50%的层段集中分布在本溪组、太原组和山西组含煤地层中，石盒子组和石千峰组仅在局部井区钻遇气层。相较邻近的临兴等区块，神府区块气层厚度薄，单井钻遇气层平均厚度29.6m （表1）。其中在山2段、盒8段、太2段和本1段钻遇气层的井数
明显高于其他层位。在单层气层厚度方面，盒8段明显高于其他层段，在统计中将其分为上、下共2段。此外，千5段、盒4段、本2段、山2段和太2段厚度也相对较大，均在5m 以上。在气层钻遇率方面，以山2段、本1段、盒8段较高，说明研究区在海陆过渡相的障壁—潮坪砂体和河流相砂体均有发育，均具有勘探开发潜力。
表1神府区块各层段气层钻遇率统计
Table 1Drill-in rate of gas layers in Shenfu block
2.1
烃源岩特征
研究区烃源岩包括本溪组、太原组和山西组的煤层和暗炭质泥岩，其中本溪组顶部8+9号煤和
山西组下部4+5号煤是研究区的主力烃源岩［17-21］。
已钻井钻探结果显示，2套主力煤层厚度较大，展布
稳定。其中8+9号煤层厚度为8.2～24.3m ，平均为13.4m ［图3（a ）］。煤层厚度在研究区西北部最厚，达20m 以上，在南部和中部平均在14m 以上，
图3神府区块8+9号煤厚度（a ）、成熟度和生烃强度（b ）等值线图
Fig.3
Contour map of thickness （a ），maturity and hydrocarbon generation intensity （b ）
of No.8+9coal seams in Shenfu block
N 0
5
10km
田家寨
孤山
栏杆堡解家堡
田家寨
孤山
栏杆堡
解家堡
24
20
18
16
14
14
12
12
1414
14
12
20
14
16
14
生烃强度等值线/（m 3·km -2）16
18
12
8
12
10
8
64
1.4
1.3
1.2
1.1
10
1.0
1.1
1.01.0
0.9
0.7
0.8
（a ）
（b ）
20
1.0
12N
5
10km
成熟度等值线/%厚度等值线/m
井位地名
第33卷第1期
高计县等：鄂尔多斯盆地东北缘神府区块上古生界致密砂岩成藏特征2021年125
提供了较好的烃源岩条件。
烃源岩生气强度是指单位面积烃源岩中有机质在当前热演化程度下，所生成的天然气体积［21］。鄂尔多斯盆地东缘上古生界煤系有机质均以Ⅲ型为主，属于气源岩范畴，生气强度即可视为生烃强度［22-24］。将烃源岩成熟度作为衡量生烃强度的主要指标之一，选取主力烃源岩8+9号煤65个样品的R o ，max （最大镜质体反射率）值作为成熟度的主要评价参数。神府区块R o ，max 值为0.60%～1.52%，平均为0.94%。根据苏里格、大牛地、神木等气田的测试参数，自盆地中心至盆地边缘随着埋深变浅，R o ，max 值呈递减趋势（表2）。平面分布上，R o ，max 值与埋深呈正相关关系，自北东至南西随埋深增加而变大。
表2
鄂尔多斯盆地主力烃源岩8+9号煤埋深
及R o ，max 值统计
Table 2Depth and R o ，max of No.8+9coal seams
in Ordos Basin
烃源岩的生烃能力评价主要应用盆地模拟法、
温度模拟法和物质平衡法等多种手段［21］。盆地模
拟法定量计算某个地区阶段生烃强度时，需要以该区块烃源岩生烃率或可类比的数据作为依据。本文采用李剑锋［25］对鄂尔多斯盆地上古生界煤层的热模拟实验成果，结合前述的研究区煤层厚度和有机质
热演化程度等数据，采用其烃源岩生烃强度（D ）来进行计算
D =106H ρC R g
（1）
式中：H 为烃源岩厚度，m ；ρ为烃源岩密度，t /m 3；C 为烃源岩残余总有机碳质量分数，%；R g 为不同演化阶段的产气率，依据最大镜质体反射率估算而来，m 3/（t ·TOC ）。
式（1）可以转换为
D =H ρC K R o,max
（2）
式中：K 为R o ，max 与R g 的相关系数
［25］
。结果表明，生烃强度为（4～20）亿m 3/km 2，平面
分布上以中部田家寨为高值中心区［24］［图3（b ）］。在R o ，max 小于1时，生烃强度与煤层厚度关联性更高。当R o ，max 大于1时，其他参数影响较大。2.2储层特征
2.2.1岩心和薄片特征
研究区上古生界致密砂岩储层岩石类型主要有石英砂岩、岩屑石英砂岩、长石石英砂岩、岩屑砂岩和长石岩屑砂岩（图4）。其中本溪组和太原组石英含量高，石盒子组和石千峰组石英含量减少，长石
图4神府区块铸体薄片照片
（a ）石英砂岩，颗粒间缝合接触，X-17井，本1段，2104.83m ；（b ）岩屑石英砂岩，颗粒间为线接触，岩屑溶蚀发育，X-19井，太2段，2133.11m ；（c ）岩屑石英砂岩，岩屑溶蚀发育，杂基充填，X-15井，太1段，2053.55m ；（d ）长石石英砂岩，颗粒间线接触—缝合接触，长石溶蚀孔发育，X-05井，山2段，2000.51m ；（e ）岩屑砂岩，岩屑含量高，X-09井，山1段，1752.80m ；（f ）长石岩屑砂岩，
长石和岩屑溶蚀现象发育，X-11井，盒8段，1640.50m
Fig.4Photos of thin sections in Shenfu
block
0.5mm
300μm
100μm
400μm
400μm
100μm
（a ）
（b ）
（c ）
（d ）
（e ）
（f ）