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1、鄂尔多斯盆地东南部上古生界层序地层格架及含气砂体沉积演化特征 于兴河 王香增 王念喜 单新 周进松 韩小琴 李亚龙 杜永慧 赵晨帆 中国地质大学(北京)能源学院 陕西延长石油(集团)有限责任公司 摘 要： 鄂尔多斯盆地长期存在“南油北气”的固有认识, 晚古生代早期砂体不发育与分布规律不清的认识, 长期制约了盆地东南部天然气勘探开发的步伐。因此, 加强盆地东南部上古生界煤系含气地层地质方面的研究、尤其是层序地层与储集砂体成因研究, 对进一步增储上产具有重要理论与实践意义。作者采用 Vail经典层序地层理论与方法, 对鄂尔多斯盆地东南部上古生界进行层序地层研究:首先对层序界面进行识别, 以岩性、旋
2、回和沉积特征变化作为识别依据, 并提出二级层序界面上下岩性组合变化巨大、二级界面之上叠置的低位砂厚度巨大的观点, 共将本溪组石盒子组划分为 3 个二级层序, 11 个三级层序;其次根据层序内部砂体堆积、迁移样式对体系域进行了划分。通过大量钻井的层序单元追踪对比与岩心精细描述, 重点分析层序格架内主要含气层段本溪组、山西组及盒 8 段储集砂体的空间叠置关系, 结合不同时期基准面旋回变化及其形成机制对其进行探讨, 认为优势含气层段储集层中本 2 段具有障壁迁移、毯式连通, 山 2 段具有低位控砂、面线连通, 山 1 段具有侧向迁移、接触式连通, 盒8 段具有迁摆叠置、多向连通的特点。关键词： 鄂尔
3、多斯盆地; 上古生界; 层序地层; 煤系含气地层; 低位聚砂; 作者简介：于兴河, 男, 1958 年生, 中国地质大学 (北京) 教授, 博士生导师, 主要研究方向为沉积学、储集层表征建模及油气地质。E-mail:。收稿日期：2017-06-14基金：国家自然科学基金项目 (编号:41072084) 资助Sequence stratigraphic framework and sedimentary evolution characteristics of gas-bearing sandbody in the Upper Paleozoic in southeastern Ordos Ba
4、sinYu Xinghe Wang Xiangzeng Wang Nianxi Shan Xin Zhou Jinsong Han Xiaoqin Li Yalong Du Yonghui Zhao Chenfan School of Energy Resources, China University of Geosciences (Beijing) ; Shaanxi Yanchang Oil (Group) Company Limited; Abstract： The traditional idea of hydrocarbon distribution “oil exists in
5、south and gas in north” of Ordos Basin prevailed for a long time, which is contradiction with the latest study.The recognition on lackof sandbodies in the Upper Paleozoic and weak geological research had been constrained the exploration and exploitation in the southeastern Ordos Basin.Therefore, str
6、engthening geological research on the Benxi Formation to Xiashihezi Formation (coal-bearing strata of the Upper Paleozoic) , especially the study of sequence stratigraphy and reservoir sandbody genesis has an important theoretical and practical significance.This paper study sequence stratigraphy of
7、the Upper Paleozoic in the southeastern Ordos based on the theory and method of Vails classical sedimentary sequence theory.First of all, identifying the sequence boundary based on lithologic characteristics, cycle, and change of depositional characteristics.This paper pointed out that the upper and
8、 lower lithological assemblages of the secondary sequence boundary are greatly changed, and the lowstand sandbodies thickness on the secondary boundary is significant.The Benxi Formation to Shihezi Formation was divided into 3 two-order sequence and 11 three-order sequence.Secondly, system tracts in
9、 sequence were also divided according different stacking patterns and different migration style.The spatial superposition relationship of the sandbody in the Benxi Formation, Shanxi Formation and the Member 8 of Xiashihezi Formation in the sequence stratigraphic framework have been analyzed by means
10、 of the sequence of large-scale well logs and the detailed description of the core.The formation mechanism of the time-transgressive base level cycle is discussed considering that Ben-2 Zone was “barrier migration, blanket connectivity”, Shan-2 Zone was a “lowstand controlling sand, surface-line con
11、nectivity”features, Shan-1 Zone was “lateral migration, contact connection ”, He-8 Zone has a “migration-swings stack, multi-directional connectivity”features on the gas-bearing strata of the Upper Paleozoic in the southeastern Ordos Basin.Keyword： Ordos Basin; Upper Paleozoic; sequence stratigraphy
12、; gas-bearing coal strata; sand accumulation in low-stand; Received： 2017-06-14鄂尔多斯盆地是中国能源矿产类型最为齐全的大型沉积盆地之一, 拥有丰富的石油、天然气、煤炭和铀矿等资源 (王香增, 2014;杨华和刘新社, 2014) 。据国土资源部 2010 年第 3 次资源评价, 天然气资源量可达 15.1610m。上古生界地层分布广、含气层位多, 具有丰富的天然气资源和巨大的勘探开发潜力, 天然气资源量高达 12.6110m (国土资源部油气资源战略研究中心, 2010) , 是中国天然气勘探开发的主力层系。自“九
13、五”以来, 盆地北部 (北纬 38以北) 上古生界天然气勘探取得了突破性进展, 先后发现了榆林、乌审旗、苏里格和大牛地等多个探明储量达 100010m 以上的大型或超大型气田, 而盆地南部天然气勘探程度较低, 进展缓慢。因而形成了“南油北气”的固有认识 (周进松等, 2014) , 很大程度上制约了盆地南部天然气勘探开发及资源的利用, 其原因主要为: (1) 早期的研究认为北纬 38以南属于盆地中心部位, 以烃源岩为主, 储集层不发育; (2) 对南部物源认识不清, 是双物源或单物源聚集存在争议; (3) 北部储集层以下石盒子组盒 8 段为主, 但南部核心含气层位尚不明确。前人研究普遍认为山西
14、组与下石盒子组的界限为海陆过渡的关键时期, 盒 8 段以下不同地区沉积类型存在很大争议, 一定程度上制约了对储集层的认识 (杨伟利等, 2009;周进松等, 2014) , 这就亟待对盆地内的油气分布规律进行再认识 (李德生, 2004) 。而截至 2017 年 7 月, 位于盆地南部的延长探区上古生界探明地质储量超过 600010m, 表明盆地南部天然气资源丰富 (王香增, 2014) , 具有十分广阔的勘探前景。20 世纪中叶开始, 不同学者基于沉积特征对盆地不同地区地层、层序进行了大量研究。鄂尔多斯盆地上古生界层序地层划分方案众多, 翟爱军等 (1999) 将本溪组石盒子组划分为 3 个
15、中期旋回、11 个短期旋回;陈洪德等 (2001) 将本溪组山西组划分为 10 个三级层序;郑荣才等 (2002) 将本溪组山西组划分为 12 个中期旋回;李文厚等 (2003) 将上古生界地层划分为 15 个三级层序。划分方案分歧较大的主要原因是: (1) 不同学者所应用层序地层学派的思路不同, 划分方法也存在明显差异; (2) 研究范围多为盆地局部, 整体地层发育不完全一致; (3) 资料情况也不尽相同。因此, 亟需根据晚古生代鄂尔多斯盆地东南部沉积充填特点, 精细而准确地构建其层序地层格架, 进一步明确石炭系二叠系盆地东南部层序充填样式与海平面变化的响应关系, 从而为该区上古生界天然气勘
16、探开发提供可靠的地质依据。另外, 不同学者针对盆地上古生界不同层位与地区的沉积环境、沉积演化和储集层特征也进行了一定的探索。刘春雷等 (2013) 对盆地东部本溪组的研究认为其可划分为障壁砂坝和陆棚两大沉积体系;陈全红等 (2010) 指出盆地北部本溪组以扇三角洲沉积为主;叶黎明等 (2008) 结合地化数据与沉积构造分析山西组沉积时, 认为盆地东部发育潮控型三角洲;杨智等 (2010) 提出盆地北部大牛地气田山西组砂体成因类型为一套辫状河三角洲前缘沉积砂体组合;肖建新等 (2008) 、田景春等 (2011) 认为盆地盒 8 段发育辫状河辫状河三角洲沉积体系。但杨西燕等 (2007) 基于镜下鉴定、沉积特征与砂岩等厚图研究认为乌审旗气田该段沉积相类型为滩坝。因不同学者关注的研究区与层位不同, 故所依据的理论体系与研究方法也有所差异, 所得结论与认识也不尽一致, 难以满足岩性油气藏对沉积相研究的需求。另外, 这些研究主要集中于盆地东部、北部, 而盆地东南部研究较少, 制约了盆地东南部
