摘 要：鄂尔多斯盆地下古生界奥陶系发育巨厚的膏盐岩地层，其中尤以下奥陶统马家沟组马五6亚段膏盐岩分布范围为最广，具有良好的区域封盖条件。近期钻探及研究证实，该盆地东部奥陶系盐下的自身海相烃源层生烃能力总体较差，在米脂盐洼中心的盐下难以形成“自生自储型”工业气藏。但针对盐洼西侧的膏盐岩下油气成藏条件的进一步研究结果则表明：邻近古隆起东侧地区马五7—马五10亚段与上古生界煤系烃源岩直接接触。形成“供烃窗口”；燕山运动使得盆地本部构造反转，东高西低的构造格局有利于上古生界煤系烃源岩生成的天然气经由“供烃窗口”进入膏盐岩下白云岩储集体后，会进一步沿着马五7—马五10亚段白云岩输导层向东侧上倾高部位运移；膏盐岩下白云岩中岩性相变带的存在也为天然气区域性的聚集提供了有利遮挡条件。结论认为，位于盐洼西侧的盆地中部地区奥陶系膏盐岩下具有上古生界煤系烃源岩侧向供烃成藏的潜力，有望开启该盆地奥陶系膏盐岩下天然气勘探的新局面。
关键词：鄂尔多斯盆地 侧向供烃 供烃窗口 奥陶纪 膏盐岩 岩性圈闭 天然气成藏 勘探区
Reservoir-forming by lateral supply of hydrocarbon：A new understanding of the formation of Ordovician gas reservoirs under gypsolyte in the Ordos Basin
Abstract：There are thick gypsum salt strata developed in the Lower Paleozoic Ordovician in the Ordos Basin．Especially in the 6th segment of the 5th member of the Majiagou Fm(OEm56)，the gypsum-salt is most widely distributed，providing good regional capping conditions．Recent drilling and relevant studies have proven that the hydrocarbon-generating capacity of the marine-facies hydrocarbon source rocks under the Ordovician salt layers in the eastern Basin is poor on the whole．The“self-generating and self-preserving type”commercial gas reservoirs are difficult to form under the salt layers of the Mizhi salt depression center．However，the further research of reservoir-forming conditions under the gypsolyte on the west side of the gyp-salt depression indicates that the OEm57 - OEm510 strata near the east side region of the palaeo-uplift contact directly with the Upper Paleozoic strata which contain the hydrocarbon source rocks of coal nleasures strata,forming a“hydrocarbowsupply window”：the Yanshan Movement caused the tectonic inversion of the basin proper．The“east-high while west-low”tectonic framework is conductive to the further migration of natural gas that was generated by the Upper Paleozoic coal measure HC-source rocks to the updip high position of the east side along the OEm57 - OEm510 carrier beds，after entering the dolomite reservoir under the gypsolyte through the“hydrocarbon-supply window”．In addition，the presence of the facies transitions in the dolomite rocks under the gypsum salt provides a favorable barrier condition for the regional gathering of namral gas．Therefore，it is considered by a comprehensive analysis that beneath the Ordovician gypsolith in the central region of the Basin on the west side of the gylcvsalt depression has a potential of forming a reservoir by lateral hydrocarbon accumulation derived from the Upper Paleozoic source rocks of coal measures，which is expected to open a new situation of natural gas exploration under the Ordovician gypsum salt layers in the Ordos basin．
Keywords：Ordos Basin，lateral supply of hydrocarbon，hydrocarbon supply window，Ordovician，gypsum salt，lithologic trap，gas pool formation，exploration zone
鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组发育巨厚的膏盐岩沉积地层，按照沉积旋回划分，其主要分布在下奥陶统马家沟组马一、马三、马五段3个海退期沉积层序中[1-3]。其中马五段是马家沟组最后一期蒸发旋回形成的沉积地层，内部又可进一步细分为马五10、马五8、马五6、马五4亚段等4个主要的膏盐岩层段，尤以马五6亚段的膏盐岩分布范围为最广，面积约5×l04km2，主要分布在盆地中东部的陕北米脂盐洼沉积相区(图1)。因而，通常所言奥陶系盐上和盐下地层均以马五8亚段为界划分。
由于膏盐层具有特殊的封盖作用，因而与油气的成藏关系密切[4-8]。据最近的不完全统计，在世界上122个含工业性油气田的沉积盆地中，有71个具有蒸发岩沉积(约占58％)，这些盆地控制着已探明石油储量的87％和天然气储量的90％[9]。因此，鄂尔多斯盆地的奥陶系盐下长期以来也一直是天然气勘探关注的重点[10-14]，成为一直在不断探索的重要后备领域。早期针对鄂尔多斯盆地奥陶系盐下成藏的研究认为，由于巨厚膏盐岩层的阻隔，上古生界的煤系烃源岩难以穿过厚层膏盐岩层而在其下聚集成藏[15-16]；盐洼沉积区沉积水体相对较深，且盐度高有利于有机质的保存，可能发育一定规模的有效烃源岩层，加之巨厚膏盐岩层的良好封盖作用，盐下及盐间的马五7亚段、马五9亚段、马四段等白云岩层中也发育良好的晶间孔型白云岩储层，并具备岩性及岩性—构造圈闭等多种类型的圈闭条件，具有形成“自生自储型”天然气藏的潜力。因而在这一认识的指导下，中国石油长庆油田公司重点针对盆地东部的马五。亚段厚层盐岩分布的盐洼中心区域开展了奥陶系盐下天然气成藏地质研究，并先后针对盆地东部的盐下勘探目标部署实施了龙探1、龙探2两口风险探井，但实钻仅在龙探l井的马五。亚段盐下试气获407m3／d的低产气流。通过对盆地东部奥陶系烃源岩、储层及圈闭等关键成藏要素的综合分析表明：盐下储层、圈闭等条件均较为有利，唯烃源条件总体较差，盐下的海相烃源层多呈薄层、分散状分布于蒸发岩及碳酸盐岩地层中，且有机质丰度整体偏低，TOC大部分小于1％，大于0.3％的也不足20％，显示盐下烃源层的总体生烃能力较差。
近期在鄂尔多斯盆地奥陶系中组合(不同于靖边气田马五1+2亚段风化壳气藏的马五5亚段—马五10亚段白云岩岩性圈闭气藏)勘探突破[17]的启示下，提出马五十万五段膏盐岩之下的奥陶系中下组合地层在其西侧下倾方向存在供烃窗口，与上古生界煤系烃源岩层直接沟通接触，因而具有侧向供烃成藏的有利条件。
1 存在侧向供烃窗口——膏盐岩下成藏的气源保障
1．1 奥陶系马五段在前石炭纪渐次剥露地表
加里东构造抬升的古风化壳期，鄂尔多斯地区整体抬升、经历了长达1.3×108a的风化剥蚀，形成下古生界顶部高低起伏的岩溶古地貌形态。由于区域抬升幅度的不同，导致横向上风化剥蚀强度也就各有差异，进而导致各地区剥露至风化壳顶部的地层层位也产生很大的差异，并最终表现为不同的古地貌单元其最后剥露至地表的下古生界地层层位也各有不同。
风化壳期的岩溶古地貌形态基本继承了奥陶系沉积期的古构造格局。在邻近奥陶纪中央古隆起的区域，风化壳期仍处于隆升相对强烈的古岩溶高地区，抬升剥蚀强烈，一般剥露至马五段中下部(中组合)、马四段乃至以下地层(下组合)；向东进入岩溶斜坡及岩溶盆地则抬升剥蚀的强度逐渐减弱，马五段上部地层(上组合)保留渐全，因而在岩溶斜坡的大部分地区基本保留有上组合的马五1+2亚段，而在岩溶盆地区则剥蚀相对较弱，除局部的沟槽侵蚀下切外，大部分地区尚残留有马六段。因而从整体上看，在古隆起以东地区，由东向西逐渐靠近古隆起方向，马家沟组不同时代地层由新到老依次剥露至地表(图2、3)。
1．2 膏盐岩下白云岩地层在剥露区形成南北向“供烃窗口”
马五6亚段以下的马五7亚段—马五10亚段的剥露区则位于靖边以西的中央古隆起东侧，沿古隆起呈近南北向半环状展布，宽度一般在10～15km，南北延伸则达数百千米以上(图3)。进入晚古生代石炭—二叠纪沉积期，这段“剥露”地层则为上古生界煤系地层所覆盖，形成下古生界白云岩地层与上古生界煤系烃源岩层的直接接触关系(图2)。
印支末—燕山早期，煤系烃源岩进入生排烃高峰，煤系成因天然气大量生成并排出烃源层，与煤系烃源层直接接触的马五7—马五10亚段地层剥露区此时即成为源储对接的“供烃窗口”，也是马五。亚段膏盐岩下的白云岩层段天然气成藏能接受上古生界煤系气源的唯一的主力入口。由于加里东风化壳期区域地层剥露的规律较为一致，导致“供烃窗口”能在大范围内连续稳定分布，而且在整个生排烃过程中均长期稳定地存在，因而完全具备大范围、长时间稳定供烃的基本条件。
2 燕山期构造反转——提供优势运移指向
2．1 构造反转在一定程度上改变了源—储位置关系
继海西期—印支期连续沉积埋藏之后，进入燕山期盆地东部开始整体抬升，同时伴随西部的差异沉降及天环坳陷的形成，使盆地本部的下古生界构造层成为整体向西倾斜的单斜构造，即由早期“西高东低，，的构造格局转变为“东高西低”的构造格局，这在一定程度上也改变了膏盐下地层在“供烃窗口区”的源—储配置关系。构造反转前，“供烃窗口”区的上古生界煤系烃源岩层与不整合面之下的马五7亚段—马五10亚段白云岩储层基本呈“源上—储下”的接触关系；但当构造反转西倾之后，则变为侧向(或左右)接触关系，甚或在一定程度上的“源下—储上”接触关系，从而更有利于上古生界煤系烃源岩生成的烃类气体向白云岩储集体的长期灌注，对大规模成藏更为有利。
2．2 构造反转提供了向东运移的流体势差
燕山运动导致的东西向构造反转奠定了现今盆地本部西倾单斜的构造格局，尽管其整体坡降较小，平均坡降仅4～6m／km，但是其西倾单斜的构造趋势却十分稳定，当由东向西的距离足够大时，仍然能够产生较大的构造落差，如东西相距l00km时，其落差可达400m以上，足以产生较大的流体势差，从而推动从西侧“供烃窗口”进入膏盐岩下目的层的天然气向东侧上倾方向不断运移。
3 岩性相变遮挡——构成有效圈闭条件
3．1 小层微相分析表明膏盐岩下白云岩层存在区域岩性相变
层序旋回与沉积微相的系统分析表明，马五9亚段、马五5亚段与马五；亚段类似，同为夹在蒸发岩层序中的短期海侵旋回沉积，其相带展布均有近南北向半环带状展布特征，以马五，亚段为例，由东向西依次为东部洼地、横山缓坡、靖西台坪的岩相展布格局(图4)。其中靖西台坪区由于水体能量相对较高，沉积期多发育颗粒滩相沉积，浅埋藏期白云岩化后容易形成孔隙性较好的白云岩储层(图5)。向东进入横山缓坡相带则形成结构较为致密，且白云岩化程度也明显减弱，岩性主要为含灰或含膏质的白云岩，整体构成了靖西台坪相带的致密岩性相变带，为区域岩性圈闭带的形成奠定了基础。
3．2 燕山期盆地东部抬升形成岩性遮挡
燕山构造运动期盆地东部整体抬升后，上古生界构造层变为区域西倾的构造格局，横山缓坡相带转而处于靖西台坪相带的东侧上倾方向，成为其上倾方向的致密岩性遮挡带，进而构成区域分布的岩性圈闭体系(图6)。
4 天然气成藏潜力分析
4．1 具备天然气规模聚集成藏的基本地质条件
通过上述分析，结合油气成藏的各项关键地质要素来看，盆地中部地区的奥陶系膏盐下具备天然气规模成藏的潜力，具体体现在以下几方面。
1)气源条件充足。上古生界煤系烃源岩在盆地广泛分布，是盆地古生界天然气成藏的主力烃源层。在与膏盐岩下白云岩直接接触的“供烃窗口”区，煤系烃源层的生烃强度多大于20×108m3／km2，可为膏盐岩下成藏提供充足的气源。
2)具有规模发育的白云岩储集体。处于马五6亚段膏盐岩分布区之下的马五7、马五9亚段白云岩沉积时主体处于靖西台坪沉积区，多发育有利的颗粒滩相沉积，后期白云岩化可形成规模分布的白云岩晶间孔型储集体。
3)封盖及圈闭遮挡条件良好。马五6亚段膏盐岩厚度较大、区域性连续分布，是膏盐岩下成藏的绝佳封盖层，与膏盐岩下的马五7、马五9亚段白云岩的区域岩性相变共同组成区域分布的有效岩性圈闭体系。
4)有良好的源储配置及有效的运移通道。供烃窗口区上古生界煤系烃源岩与马五7、马五9亚段等白云岩储层直接接触，源储配置关系良好；邻近供烃窗口区的马五7及马五9亚段白云岩以粉晶白云岩为主，即使是在非有效储层段也具有一定的基质孔渗性，与构造裂缝等相配合，可作为长距离运移的有效通道。
5)构造稳定、有利于气藏的长期保存。膏盐岩下有利圈闭成藏区主体位于盆地中部，总体具有稳定沉降的构造演化背景，新生代以来的晚期构造也相对稳定，应该属盆地内下古生界天然气藏保存条件最好的区域，靖边地区奥陶系顶部古风化壳气藏的规模探明即是最好的例证，且在远离风化壳的膏盐岩下有厚层膏盐岩的封盖庇护，其保存条件更为有利。
因此，从上述油气成藏最基本的“生、储、盖、圈、运、保”等几个关键地质要素来分析，盆地中部的膏盐岩下具备形成规模富集的天然气藏的地质条件，应该具有较好的天然气成藏潜力。
4．2 已有钻探证实膏盐岩下圈闭成藏的有效性
靖边气田西北侧已有1口探井(桃38井)，奥陶系马家沟组马五段地层保存齐全，在钻穿马五6亚段膏盐岩层后，于马五7、马五9亚段白云岩中见到较好的含气显示(气层距奥陶系顶面风化壳超过200m)，后经酸化改造、试气获得l2.91×104m3／d的较高产工业气流，成为盆地内首次在膏盐岩下深层获得工业气流的探井，产层天然气样品的甲烷碳同位素值为-35.75‰，乙烷碳同位素值为-26.50‰，与盆地本部来源于上古生界煤系烃源岩的奥陶系顶部风化壳气藏、上古生界砂岩气藏、奥陶系中组合马五5亚段气藏等的天然气烷烃碳同位素组成基本一致(表1)。这类煤系烃源气藏的甲烷碳同位素值一般在-30‰～-36‰之间，乙烷碳同位素值为-23‰～-30‰之间[18-22]，证实了膏盐岩下圈闭的有效性及气源主要来自上古生界煤系烃源岩的基本成藏特征。另外，近期通过靖边气田勘探早期钻入膏盐岩下深层的探井复查分析，也发现l0余口探井在膏盐岩下有一定的含气显示，但由于当初勘探重点是奥陶系顶部的马五1+2亚段风化壳气藏，对马五5亚段及以下的中下组合含气层系认识不足，加之个别井试气效果不理想，也就没有进一步深入勘探之。
4．3 膏盐岩下马五7、马五9亚段等具有多层系复合含气特征
前已述及，马五6膏盐岩下发育马五7、马五9亚段及马四段等多个储集层段，其间又为马五8、马五10亚段等蒸发岩组合分隔，各自都具有相似的成藏地质背景，因而都具有一定的成藏潜力。其次，即使在马五8、马五10亚段乃至马五6亚段等蒸发岩层段中也常夹有一定储集性的白云岩夹层，它们虽在横向上规模相对较小，但在局部也可能形成有效的工业性聚集，对于膏盐岩下的勘探也有一定的实际意义。
4．4 天然气富集因素分析
天然气经过供烃窗口进入膏盐岩下储层后，可以不断向东侧上倾方向运移，直到遇到上倾方向的有效遮挡封堵性岩层为止。马五7、马五9亚段中的区域岩性相变带就是具有区域性封堵意义的致密封堵性岩层，因此，靖西台坪与横山缓坡两个岩性相变分界线西侧的区域，应是马五7、马五9亚段岩性圈闭成藏的最有利区域。
另外，盆地本部下古生界构造层发育低缓的东西向鼻隆构造，隆起幅度20～30m，虽不能作为完整的构造圈闭控制天然气的成藏，但其对膏盐岩下天然气的局部富集可能也有一定的影响。因此在局部的低幅度鼻隆带上，其膏盐岩下成藏富集的概率可能更高。
5 结论
1)奥陶系膏盐岩下地层在西侧的前石炭纪剥露区与上古生界煤系烃源岩直接接触，形成区域分布的带状“供烃窗口”。
2)燕山期构造反转，盆地东部区域性抬升，形成东高西低的构造格局，为进入西侧“供烃窗口”区的煤系烃源生成的天然气在膏盐下白云岩中向东运移提供了有利条件。
3)膏盐岩下马五7、马五9亚段等地层中的白云岩岩性变为膏盐下天然气成藏提供了区域性的岩性圈闭条件。
4)综合分析认为，位于盐洼西侧的盆地中部地区奥陶系膏盐岩下具有上古生界煤系烃源岩侧向供烃成藏的潜力，有望开启盆地奥陶系膏盐下天然气勘探的新局面。
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本文作者：杨华 包洪平 马占荣
作者单位：中国石油长庆油田公司
低渗透油气田勘探开发国家工程实验室
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