走读盆地:中国能源“新高地”

   2018-01-22 石油设备网石油小子4140

  鄂尔多斯盆地

  鄂尔多斯盆地,北起阴山,南抵秦岭,西至贺兰山、六盘山,东达吕梁山,总面积37万平方千米,是我国第二大沉积盆地。主要有苏里格气田、榆林气田、靖边气田、安塞油田、靖安油田、西峰油田、华庆油田、姬塬油田等44个油气田。

  鄂尔多斯,水草肥美的地方。得天独厚的自然条件,让这片土地草木茂盛、牛羊肥美,更为珍贵的馈赠是丰富的煤炭、铀矿、石油、天然气等资源。

  鄂尔多斯盆地位于中国西北内陆,周边被绵延的山脉环抱。大自然的鬼斧神工,为鄂尔多斯盆地雕刻出独有的地貌特征:大致以长城一线为界,南部为黄土高原,北部为沙漠草原。从盆地油气聚集特征看,面积大、分布广、多层系、复合连片,让鄂尔多斯盆地有了“半盆油、满盆气”的聚宝盆之誉。

  沧海变桑田。在古生代时期,鄂尔多斯盆地还是一片汪洋之时,就已开始漫长而复杂的演化过程。这一时期反复进行着海侵到海退的变化,在鄂尔多斯地区奥陶系顶部所形成的风化壳古岩溶带,对该区天然气富集成藏具有重大实际意义。鄂尔多斯盆地第一个大气田——靖边气田就是在奥陶系顶部风化壳古岩溶储层中被发现的。在石炭纪海退到二叠纪克拉通坳陷的海陆交互演化过程中,鄂尔多斯地区气候环境炎热潮湿,沼泽发育,森林繁茂,为天然气资源的形成奠定了物质基础。

  三叠纪时期,鄂尔多斯地区的气候环境和地貌再次发生变化。干燥、炎热的气候不利于植被发育,而早三叠世的爬行动物却非常繁盛。到了中三叠世,植物日渐繁茂,盆地沉积了大量黑色泥岩,局部夹煤层。随着盆地北部在地壳运动中逐渐抬升,盆地西部和中心地区也开始渐渐下陷,鄂尔多斯全面地进入了典型的内陆坳陷盆地发展期。

  在随后一段时期里,适宜的气候环境让大量动植物得以繁衍生息,鄂尔多斯盆地逐渐进入鼎盛时期。侏罗纪时期,盆地处于温暖潮湿的亚热带气候环境,植被发育茂盛,鱼类、瓣腮类和叶肢介等动物生活在河湖之中。侏罗纪末期,地壳运动带来的强烈褶皱和断裂,使鄂尔多斯台坳上升成为剥蚀区。

  到了白垩纪时期,鄂尔多斯盆地再次下降,全区大部分地区有早白垩世沉积,总厚度可达千余米。此时,鄂尔多斯盆地的地貌环境以西部湖泊东部河流为主。

  进入新生代古近纪—新近纪,鄂尔多斯盆地西部边界贺兰山—六盘山隆起成山,北部河套、南部渭河相继拉张断陷形成地堑,盆地本部整体抬升剥蚀,造就了现代地貌的雏形,出现哺乳动物,被子植物生长得格外繁茂。到了晚更新世,有了人类生活的痕迹。在鄂尔多斯南端萨拉乌苏地区的沉积层里,地质工作者发现了人类化石、旧石器及大量相伴生的哺乳动物化石和鸟类化石。人类化石称为“河套人”,哺乳动物群命名为“萨拉乌苏动物群”。

  进入新生代第四纪,由于喜马拉雅运动影响,盆地陆块整体抬升,逐渐形成了如今鄂尔多斯黄土高原复杂地貌形态。

  叠加复合而成的鄂尔多斯盆地,具有多期成盆、多期成烃、多期成藏以及复杂的油气成藏模式和油气分布规律,含油层系主要在中生界的三叠系、侏罗系地层,其中晚三叠系延长组和早侏罗系延安组为最主要的含油层系。含气层系主要在古生界的石炭—二叠系、奥陶系地层,多分布在伊陕斜坡和天环坳陷,其中上古生界主要为石炭—二叠系地层的致密气,下古生界主要为奥陶系碳酸盐岩气藏。

  六大构造和四套含油气层系勾勒出地质的“藏宝图”,帮助地质家探究鄂尔多斯盆地的油气藏分布之谜。 (李妍楠)

  地质课堂

  本期嘉宾:郭彦如

  中国石油勘探开发研究院气田开发研究所副所长、高级工程师、层序地层学博士、硕士生导师。2004年至今,一直从事鄂尔多斯盆地中生界石油、上古生界天然气、下古生界碳酸盐岩和中上元古界海相地层的油气地质综合研究工作。

  问:为什么“磨刀石”上的油井“井井有油,井井不流”?

  答:鄂尔多斯盆地中生界石油形成于大型湖盆三角洲沉积体系的三角洲前缘砂体中。这些砂体大面积分布,岩性很细。在漫长的地质历史长河中,随着上覆沉积地层的加厚,地层压力增大,地温升高。砂岩在高温高压下,如同烧砖一样,由疏松沙胶结成致密岩石,看起来就像磨刀石。

  成为“磨刀石”前,石油已渗进砂岩,成为油层。变成“磨刀石”后,孔隙减小,渗透性变差,成为致密油层。这些油层在后期构造运动下抬升变浅,地层压力随之降低,形成低压油层。钻至低压油层中,石油缺乏驱动力,只能慢慢渗出,产油量很低,即所谓的“井井有油,井井不流”。进入21世纪,钻井压裂改造技术的进步,将“磨刀石”压碎,提高了石油的导流能力,解放了油层,使产油量达到或超过工业标准。正是因为压裂改造技术的革命,才有了现今致密油、页岩油勘探开发的大突破。

  问:为什么苏里格气田特别大,至今找不到确切的气田边界?

  答:苏里格气田的产层为上古生界石炭二叠系。该套产层属于克拉通盆地的大型河流—三角洲沉积。由于南北向展布的数条河流源远流长,河道砂体横向摆动变迁剧烈,相互叠加,河道砂与河道间泥岩叠置分布,形成貌似华北平原的地貌景观,东西宽度超出现今盆地的范围。在后期构造活动中,只是将这样一个平坦地貌变成一个向西倾斜的、坡度非常缓的大单斜。河道砂体随着上覆沉积地层的加厚,在高温高压下,形成致密砂岩。

  下覆煤系地层为海陆交互沼泽相烃源岩,同样大面积分布,生成的天然气直接进入已致密化的河道砂岩中,在河道间泥岩的封盖下形成无数个致密砂岩气藏。这些气藏的形成只受岩性控制。砂岩气藏叠置连片分布,纵向上数十层,横向上延绵数十万平方千米,形成特大型气田。这就是苏里格气田越勘探越大,至今没有找到气田边界的原因。

  数说

  年产油气当量:7000万吨

  2016年,石油年产量约占中国总产量:1/5

  2016年,天然气年产量约占中国总产量:1/4

  主要油田:38个

  主要气田:6个

  天然气输往40多个大中城市,受益百姓:3亿

  回眸

  根据勘探战略的变化特点划分为三个阶段:

  构造油藏勘探阶段

  (1907年至1979年)

  该阶段以寻找构造圈闭为目标,在盆地周边开展石油勘探工作。1907年至1949年,油气勘探仅限于陕北延长地区地面地质普查,石油勘探围绕地面构造勘探,发现了永坪油田。1950年至1969年,石油勘探集中在盆地西缘马家滩一带,发现了马家滩、李庄子等小油田。1969年10月,燃料化学工业部根据 “建设三线”的要求,决定以侏罗系古地貌油藏勘探为重点,先后发现了宁夏马坊、红井子和陇东马岭等油田,新增探明石油地质储量8946万吨,迎来了第一个储量增长高峰。

  油气并举岩性油气藏勘探阶段

  (1980年至2008年)

  1980年开始,在三角洲成藏理论指导下,石油勘探转入盆地东部陕北斜坡三叠系延长组,以塞1井获日产59.86吨的高产油流为标志,发现了首个岩性油藏安塞亿吨级大油田。截至1989年共探明石油地质储量1.8亿吨,迎来第二个储量增长高峰。

  1988年陕参1井、榆3井在奥陶系碳酸盐岩和上古生界砂岩中获工业气流后,发现了碳酸盐岩性油藏和低渗透砂岩岩性气藏,盆地石油勘探进入油气并举、协调发展阶段。在短短的10年时间里,发现了下古生界靖边气田、上古生界榆林气田,提交探明储量3122亿立方米;石油勘探进入快车道,先后探明3亿吨级大型岩性油藏——靖安油田,发现了华池、南梁、镇北等油田。

  1999年开始,以大型浅水河流—三角洲沉积成藏理论为指导,在上古生界发现并探明了苏里格、乌审旗、米脂、子洲等气田,累计探明储量达1.7万亿立方米;以奥陶系碳酸盐岩风化壳天然气成藏地质理论为指导,扩大了靖边、榆林气田含气范围,累计探明储量4337亿立方米。中生界石油勘探在三角洲沉积成藏理论指导下,相继发现并探明了绥靖、西峰、姬塬等油田,探明储量达13.6亿吨。

  常规岩性、非常规油气立体勘探阶段

  (2009年至今)

  2008年开始,在非常规油气勘探理论指导下,坚持常规、非常规油气立体勘探。中生界常规石油勘探形成4个10亿吨级以上的常规油大油区。2011年开始进行致密油勘探,先后发现了新安边、陕北、陇东等长7致密油富集区。下古生界勘探转为风化壳与碳酸盐岩内幕岩性勘探并重的勘探思路,扩大了靖边气田的范围,形成6000亿立方米的储量规模。上古生界致密气勘探突飞猛进,早期发现的气田连成一片,形成数万亿立方米的苏里格致密气大气区和近万亿立方米的东部多层系致密气大气区。

 
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