鄂爾多斯盆地上古生界升降差異與裂縫關(guān)系及天然氣成藏特點

【摘要】：鄂爾多斯盆地上古生界升降差異與裂縫的關(guān)系對天然氣成藏有重要影響,目前對此的研究程度較低。本文對鄂爾多斯盆地太原組、山西組、石盒子組、石千峰組、早-中三疊世、晚三疊世、早侏羅世、中侏羅世、早白堊世的沉積與沉降特征和晚白堊世末期地層剝蝕特征進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上分析鄂爾多斯盆地上古生界主力烴源巖(太原組)在晚三疊世末、早侏羅世末、中侏羅世末、早白堊世末及現(xiàn)今的沉降及抬升剝蝕的差異。通過觀察巖心、薄片中裂縫發(fā)育特征及巖石壓縮、回彈、破裂實驗,分析了沉降差異與裂縫的形成和演化的關(guān)系,利用滲透率測試實驗比較了不同輸導(dǎo)介質(zhì)的輸導(dǎo)性能。在以上研究基礎(chǔ)上,結(jié)合鄂爾多斯盆地上古生界油氣運移驅(qū)動力的分析,對鄂爾多斯盆地上古生界與裂縫有關(guān)的天然氣藏的形成特點進(jìn)行了初步分析。取得了以下認(rèn)識： 1鄂爾多斯盆地上古生界沉積、沉降、剝蝕與主力烴源巖系沉降與抬升的差異 ①本溪組沉積期,盆地沉積中心在府谷-石樓-河津一帶,沉降中心在永寧一帶。太原組沉積期,沉積中心在橫山-子長-宜川一帶,沉降中心在烏海-烏達(dá)一帶。山西組沉積期,沉積中心在吳起-黃陵-石樓一帶,沉降中心在烏海-烏達(dá)-帶。下石盒子組沉積期,沉積中心在吳起-合水-宜川一帶,沉降中心在石嘴山-羅平一帶和洛川-合陽一帶。上石盒子組沉積期,沉積中心在鹽池-吳起-甘泉-石樓一帶,沉降中心在石嘴山一帶。以上各沉積期沉積中心和沉降中心有所差異。石于峰組沉積期,沉積中心在定邊-安塞-永和一帶,沉降中心在安塞一帶。早-中三疊世沉積期,沉積中心在銅川-蒲城一帶,沉降中心在延川-吉縣一帶,沉積與沉降中心稍有差異。晚三疊世沉積期,沉積中心在環(huán)縣-正寧一帶,沉降中心位于白水地區(qū),沉積與沉降中心稍有差異。上面的三個沉積期,沉積與沉降中心的位置基本相同。在早侏羅世沉積期,沉積中心在甘泉一帶,沉降中心在烏海-石嘴山一帶,沉積與沉降中心差異較大。中侏羅世沉積期,沉積中心在華池-志丹一帶,沉降中心在華池一帶以及烏海-石嘴山一帶,沉積與沉降中心差異較小。早白堊世沉積期,沉積中心在定邊-環(huán)縣一帶,沉降中心在環(huán)縣一帶,沉積與沉降中心基本一致。整體上,較大沉降區(qū)一直位于盆地的西北和西南地區(qū),尤其是西南地區(qū)。 晚白堊世末期以來是鄂爾多斯盆地的主要剝蝕期,東部剝蝕量較大,中西部剝蝕量逐漸減小,形成了東高西低的現(xiàn)代構(gòu)造格局。 ②鄂爾多斯盆地上古生界主力烴源巖太原組在晚三疊世末沉積期,沉降最大區(qū)主要位于黃龍、銅川和清澗、綏德一帶超過3400m；早侏羅世末,沉降最大區(qū)位于東部的老君殿-銅川-白水一帶超過3600m；中侏羅世末,沉降最大區(qū)位于東部的子長、老君殿一帶超過3800m以及西部的馬兒莊附近超過3800m；早白堊世末,沉降最大區(qū)位于馬兒莊-姬塬-樊學(xué)一帶超過4400m。整體上,太原組沉降最大區(qū)晚三疊世末至早侏羅世末沉積期相對較為穩(wěn)定；中侏羅世末至早白堊世末,沉降最大區(qū)逐步向盆地西南部遷移,沉降幅度向盆地東北方向逐漸減小。 2.鄂爾多斯盆地上古生界沉降與抬升的差異對其裂縫的形成和演化有重要影響。地層沉降埋藏過程分三個演化階段：沉積物壓實階段、彈塑性階段和巖石破裂階段。盆地上古生界地層中發(fā)育平行層面縫、低角度斜向縫和垂直層面縫,某些平行層面裂縫有滑移的現(xiàn)象。平行層面縫多沿巖石層面或者巖性界面發(fā)育。結(jié)構(gòu)均質(zhì)的巖石中一般發(fā)育垂直層面縫。垂直層面縫大都不會切穿平行層面縫,二者會構(gòu)成“工”型巖層裂縫。當(dāng)盆地發(fā)生抬升剝蝕時,不僅可誘發(fā)裂縫的發(fā)育,而且會使沉降階段發(fā)育的裂縫發(fā)生擴(kuò)展 3.孔隙性砂、泥巖和裂縫具有不同的輸導(dǎo)性能。孔隙性巖石的平行層面方向上滲透率往往會大于垂直層面方向(泥質(zhì)巖平行層面滲透率與垂直層面滲透率的比值一般在1.013-3.811,均值為2.113；砂巖平行層面滲透率與垂直層面滲透率的比值一般在1.07-29.6,均值為2.66)；裂縫性砂、泥巖的滲透率大于孔隙性砂、泥巖的滲透率(裂縫性泥質(zhì)巖的滲透率是孔隙性泥質(zhì)巖滲透率的2.55-253.7倍,平均118.36倍；裂縫性砂巖滲透率是孔隙性砂巖滲透率的7718.1-752278.4倍,平均259037.9倍)。 4.鄂爾多斯盆地上古生界烴源巖在三個關(guān)鍵地質(zhì)時期油氣運移最大力源區(qū)的位置分別為：早白堊世末(最大沉降期)油氣運移最大力源區(qū)位于馬兒莊-姬塬-樊學(xué)一帶,晚白堊世以來(剝蝕期)油氣運移最大力源區(qū)位于西南部的大巴咀-山城-小南溝和西北部的鐵蘇克廟-公卡漢一帶,現(xiàn)今構(gòu)造格局下(構(gòu)造埋深最大的區(qū)域)油氣運移最大力源區(qū)位于鐵蘇克廟-布拉格蘇木一帶。最大力源區(qū)分布主要受控于主力烴源巖層的沉降幅度。 5.在生氣范圍及生氣量一定的前提下,最大驅(qū)動力源區(qū)與地層剝蝕邊界之間的距離不同,天然氣的富集程度不同。距最大驅(qū)動力源區(qū)越遠(yuǎn),距地層剝蝕邊界越近,天然氣側(cè)向運移供氣量越大,同時天然氣的散失量也越大；而距最大驅(qū)動力源區(qū)的距離越近,距地層剝蝕邊界越遠(yuǎn),天然氣散失量越小,但側(cè)向運移供烴量越小。 【關(guān)鍵詞】：鄂爾多斯盆地 上古生界 升降差異 裂縫 天然氣藏
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：P618.13;P534.4
【目錄】：

• 摘要3-6
• Abstract6-12
• 第一章 前言12-25
• 1.1 選題及研究意義12
• 1.2 問題提出與研究現(xiàn)狀12-21
• 1.2.1 鄂爾多斯盆地上古生界沉降、抬升過程的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 鄂爾多斯盆地上古生界裂縫研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.3 鄂爾多斯盆地上古生界油氣成藏研究現(xiàn)狀17-21
• 1.3 存在的問題21-22
• 1.4 研究思路和研究內(nèi)容22
• 1.4.1 研究思路22
• 1.4.2 研究內(nèi)容22
• 1.5 完成的主要工作量22-23
• 1.6 論文的創(chuàng)新點23-25
• 第二章 鄂爾多斯盆地上古生界沉積、沉降與抬升剝蝕差異性特征25-62
• 2.1 地質(zhì)區(qū)域背景25-31
• 2.1.1 構(gòu)造背景及地理位置25
• 2.1.2 地層特征25-26
• 2.1.3 烴源巖基本特征26-27
• 2.1.4 區(qū)域應(yīng)力場27-31
• 2.2 盆地上古生界沉積與沉降特征31-46
• 2.3 鄂爾多斯盆地上古生界抬升剝蝕特征46-47
• 2.4 盆地上古生界埋藏史曲線特征47-48
• 2.5 鄂爾多斯盆地上古生界主力烴源巖不同時期的沉降差異特征48-56
• 2.6 鄂爾多斯盆地上古生界的擠壓收縮特征初步分析56-62
• 2.6.1 不同巖性巖石中的微觀收縮特征56-59
• 2.6.2 鉆井取得的巖心收縮特征59-62
• 第三章 鄂爾多斯盆地上古生界砂、泥巖裂縫特征及成因分析62-96
• 3.1 鄂爾多斯盆地上古生界巖石裂縫及其分布特征62-83
• 3.1.1 裂縫類型62-63
• 3.1.2 實際觀察巖心中所含裂縫的特征63-77
• 3.1.3 裂縫在地層中的分布特點77-81
• 3.1.4 裂縫在區(qū)域上的分布特點81-83
• 3.2 砂、泥巖的巖石力學(xué)實驗83-92
• 3.2.1 實驗?zāi)康?/span>83
• 3.2.2 實驗裝置83-84
• 3.2.3 實驗步驟84
• 3.2.4 樣品特征84-86
• 3.2.5 實驗結(jié)果86
• 3.2.6 巖石的壓縮與回彈量破裂強度特征結(jié)果分析86-89
• 3.2.7 泥巖壓縮、回彈、伸展、收縮與破裂特征89-92
• 3.3 裂縫成因初步分析92-96
• 第四章 盆地上古生界天然氣成藏特點96-146
• 4.1 盆地的油氣運移驅(qū)動力特征96-101
• 4.1.1 油氣運移驅(qū)動力概述96-98
• 4.1.2 最大力源區(qū)確定的基本原理和方法98-99
• 4.1.3 鄂爾多斯盆地上古生界油氣運移驅(qū)動力最大力源區(qū)的確定99-101
• 4.2 砂巖、泥巖與裂縫輸導(dǎo)性能的差異101-111
• 4.2.1 砂巖、泥巖與裂縫滲透率差異特征102-110
• 4.2.2 盆地沈降與抬升遇程中砂巖、泥巖與裂縫輸導(dǎo)性能差異110-111
• 4.3 不同地質(zhì)時期氣源巖最大驅(qū)動力源區(qū)與剝蝕邊界之間天然氣含氣性剖面分析111-132
• 4.4 裂縫對砂泥巖含氣性影響132-139
• 4.4.1 砂、泥巖裂縫的微觀熒光特征132-133
• 4.4.2 氣測全烴高值區(qū)與砂、泥巖界面的關(guān)系133-139
• 4.4.3 裂縫對儲集層的影響139
• 4.5 鄂爾多斯盆地上古生界天然氣成藏特點139-146
• 4.5.1 天然氣充注過程139-143
• 4.5.2 天然氣的散失與保存143-146
• 第五章 主要認(rèn)識與存在問題146-148
• 5.1 主要認(rèn)識146
• 5.2 存在問題146-148
• 參考文獻(xiàn)148-156

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