苏里格气田地质特征及成藏主控因素

1. 苏里格气田地质特征及成藏主控因素

苏里格气田地处内蒙古自治区鄂尔多斯市境内，地质构造隶属于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北西部。自1999年发现以来，经过十几年艰苦工作，成为我国目前储量最大的气田，探明煤成气储量12725.29×108m3。
1)苏里格气田主要有二叠系石盒子组盒8段、山西组山1段、山2段砂岩和奥陶系马家沟组马54段白云岩4套气层，其中，主力含气层为盒8段和山1段河流相-三角洲砂岩储层。气田整体表现为东高西低、北高南低特征，局部构造不发育，对天然气的聚集成藏不起决定性控制作用，主要为岩性圈闭气藏。
2)气源主要为太原组和山西组陆相和海陆交互相含煤层系。煤层分布普遍。据刘圣志等(2005)、戴金星等(2005)、陈义才等(2010)资料，在苏里格气田区煤层厚度为6～12m，煤的平均有机碳含量为60%～75%，氯仿沥青“A”0.61%～0.8%，总烃(1757.1～2539.8)×10-6ppm；暗色泥岩厚70～130m，有机碳含量在1%～5%，一般为2%～4%，氯仿沥青“A”0.037～0.12%，总烃163.76～361.6ppm。烃源岩生气强度为(18～40)×108m3/km2，具备形成大型气田的烃源岩条件。由于区内煤层厚度较大，分布稳定，含煤系数较高，属富煤贫泥型含煤岩系。徐永昌等(2002)认为，鄂尔多斯盆地上古生界含煤岩系，煤层贡献的生烃潜力高于暗色泥质岩。
3)盒8—山1段储层主要为中粗粒、含砾粗粒石英砂岩，储集空间以各种类型次生溶孔为主。盒8段低位体系域的下切河道充填砂体属于湖泊-三角洲沉积体系，砂体展布受近南北向砂质辫状河流控制，砂体类型主要为辫状河河道砂坝、边滩(点坝)砂体。储层岩性以粗砂岩、砂砾岩及中粒砂岩为主，砂层多期叠置，砂体宽度为10～20km，南北可延伸200km以上。单个砂体呈透镜体、厚层和薄层状展布，厚度一般在5m左右，长宽比小于5，主要分布在决口扇、河口坝砂坪和废弃河道等微相；多层叠置的复合砂体厚度在50m左右，宽15～20km，近南北向展布，非均质性明显。盒8段、山1段储层裂缝均不发育，砂体储层孔隙度为0.16%～21.84%，平均值为7.57%；孔隙类型主要为残余粒间孔和粒间溶孔，其次为粒内溶孔、晶间孔；储层渗透率主要分布范围为0.1～3.16×10-3μm2(陈义才，2010；刘圣志，2005)，属低孔、低渗致密储层。渗透率与孔隙度的正相关关系，说明渗透率的变化主要受孔隙发育程度的控制，显示出孔隙型储层特征。由于紧邻以石英为主的西部物源区，盒8段储层中石英含量较高，粒度较粗，分选较好，抗压实能力强，保存了较高的原始粒间孔。较高孔隙度、渗透率的储集区主要发育了一套高石英含量的砂岩储集体。
4)由于砂体在东西两侧变薄，并尖灭相变为洪泛平原及分流间泥质沉积，形成了侧向的岩性遮挡，分布在盒8段与盒7段储层之间的厚层砂质泥岩、泥岩封盖能力强，构成了直接盖层，使来源于下覆本溪组—山西组煤系烃源岩的天然气在盒8段不同砂体中聚集形成岩性气藏(图10-64)。

图10-64 苏里格气田中二叠统下石盒子组盒8段岩性气藏剖面图

(据何自新等，2003)
5)成烃史研究表明，鄂尔多斯盆地的缓慢持续沉降，缓慢受热，生烃过程缓慢进行，持续了近亿年(图10-65)。
6)勘探成果显示，盒8 段储层中含气性广泛，但含气饱和度较低，仅为65%；并发现多口井出水，产出地层水的井数大约占总钻井数的30%，虽然地层水主要分布在区内西北部及东北部，但盒8段含气丰度变化大，气、水分异程度不高。
7)下石盒子组8 段(盒8 段)普遍具异常低压特征，压力系数一般为0.83～0.86，平面上呈南北向条带状分布，形成多个异常低压系统。盒8段异常低压的形成主要与晚白垩世以来的构造抬升、地层剥蚀以及构造热事件的消失有关(陈义才，2010)。

图10-65 鄂尔多斯盆地北部成烃作用地质模式图

8)区内上石盒子组发育一套分布稳定的河漫湖相泥质岩，厚100m以上，构成气藏的区域盖层。
9)苏里格气田是一个含气面积大、储量规模大，但单个气藏规模小、储量丰度低和具异常低压特征的气田。气田的形成主要因为有以下有利的地质条件：①大面积广覆式生排烃及就近运移聚集，为大面积气田的形成提供了比较充裕的物质基础；②主力含气层系在该区发育两条大型的近南北向展布的三角洲辫状河道复合砂体，形成大面积岩性圈闭，为天然气储集提供了有利场所；③高石英含量砂岩以及后期火山碎屑的大量溶蚀形成相对优质储集体；④宽缓的构造形态、泥质岩侧向遮挡和成岩致密砂岩遮挡奠定了岩性圈闭形成的基础；⑤盆地稳定的沉积、沉降演化史，促进了烃类演化，并为气藏的保存提供了有效的保障。
10)气田的异常低压特征，表明气藏受到了一定程度的破坏；大面积低储量丰度和产能总体偏低，天然气运聚速率仅为0.6×106m3/km2·Ma，表明苏里格气田是一个低效特大型气田。赵文智等(2005)总结了苏里格气田低效的影响因素是：①气源灶为缓慢受热和早期快熟型，生气效率低；②气藏内储层较强的非均质性加剧了气层的分隔性；③储层致密化的成岩作用时间早于大量生排气高峰，使储层非均质性增强，气层连通性变差(图10-66)；④平缓构造背景下，较低的气柱高度所产生的浮力不足以突破层间阻流层的毛细管力；⑤鄂尔多斯盆地上古生界气源灶在早白垩世末就已停止了生烃，其后经历了长达120Ma 的散失过程，利用苏1井盒8段泥质岩实测扩散系数估算的天然气扩散量为127.59m3/m2，扩散损失气量是总聚集量的2.6倍；⑥晚白垩世到现今，持续的地层抬升、降温，气藏无充足气源补充，以散失为主，导致气藏低压与内部能量不足，不仅使气藏产能普遍偏低，而且对气层的连通性也有影响。正是上述诸多因素，导致现今苏里格气田是一个低效的特大型煤成气田，属于早期(中生代)成藏，晚期(新生代)破坏、改造型。

图10-66 上古生界成岩阶段与孔隙演化模式图

(据赵文智等，2005)
以上对苏里格气田地质特征及成藏主控因素的综述，实际上也是鄂尔多斯盆地其他特大型和大型煤成气田共同的地质特点和共同的主控因素，在整个盆地都是以大型岩性及地层-岩性气藏为主。