鄂爾多斯地質勘探到長武縣干什麼
1. 石油勘探是干什麼工作的
石油勘探,就是尋找和查明油氣資源,利用各種勘探手段了解地下的地質狀況專,認識生油、儲油屬、油氣運移、聚集、保存等條件,綜合評價含油氣遠景,確定油氣聚集的有利地區,找到儲油氣的圈閉,並探明油氣田面積,搞清油氣層情況和產出能力的過程,為國家增加原油儲備及相關油氣產品。
做這些工作都需要專業學校畢業的人才能勝任。如地質專業,物探、水文地質、化探、勘探等。
完整的石油勘探過程主要包括的工作崗位大類:有地質類工程師,油藏類工程師,物探資料採集、解釋、處理工程師,數值模擬、測井、監督崗位等。
2. 鄂爾多斯盆地地質概況
鄂爾多斯地區位於華北地台的西部,西臨賀蘭山西麓,東至呂梁山,北起陰山,南到秦嶺,包括甘肅的東部、陝西的中部和北部、寧夏的大部、內蒙古的西南部以及山西的西部,面積約32×104km2。
鄂爾多斯地區在中國大地構造圖上稱謂「鄂爾多斯中坳陷區」。該區大地構造位置是北連內蒙地軸,南接秦嶺地軸,西鄰阿拉善隆起,東毗山西中隆起區,呈矩形輪廓(王鴻禎等,1985)。
一、鄂爾多斯盆地基底構造
1.基底構造的地球物理解釋
自20世紀50年代以來,對鄂爾多斯盆地曾投入大量地球物理勘探工作,積累了豐富的地球物理資料。從區域重力異常圖中可以看出,在盆地北部、東部和南部,區域重力場較高,而在西部偏南地區最低。從地磁場總強度的分布來看,鄂爾多斯地區地磁場總強度的分布也是由北向南、由東向西逐漸減小。地層岩性物探測試表明,凡是密度值高的老地層或出露地表或埋藏較淺的地區,都將產生重力高異常,相反,老地層埋藏深大的地方,將出現重力低異常;盆地內結晶基底為磁性基底,與上覆沉積層之間有明顯的磁性界面,是區內出現正異常或異常帶的主要原因之一(魏文博,1993)。
2.鄂爾多斯盆地結晶基底的構造格架
根據對鄂爾多斯盆地重、磁場的分析,可推斷盆地結晶基底構造總貌為東高西低、北高南低、中部相對隆起,具體可劃分出4個構造單元,有的構造單元還可進一步作坳陷和隆起的次一級構造單元的劃分(圖9-1)。
4個構造單元是:
1)北部隆起區,位於伊金霍洛旗弧形斷裂以北,為一西傾鼻狀隆起。
2)東部褶皺區,東以離石大斷裂為界,西以神木—志丹—正寧一線為界,南至耀縣-韓城大斷裂。區內隆凹相間呈北東向雁行排列,隆起和坳陷均有翼部陡窄、軸部寬緩的特點。自北向南次一級構造單元為府谷-安塞坳陷、延安-直羅隆起、石樓-彬縣坳陷、運城-渭南隆起。
圖9-1 鄂爾多斯盆地結晶基底構造圖
Ι—北部隆起區;Ⅱ—西部坳陷區;Ⅲ—中部隆起區;Ⅳ—東部褶皺區
A—府谷-安塞坳陷;B—延安-直羅隆起;C—石樓-彬縣坳陷;D—運城-渭南隆起
3)中部隆起區,東臨東部褶皺區,西連鄂托克旗—環縣—慶陽一帶,邊界為折線狀。北界為伊金霍洛大斷裂,軸向近南北,頂部開闊平緩。
4)西部坳陷區,東鄰中部隆起區,西界為鐵蓋蘇木-白楊城大斷裂,為一近南北向深坳陷,坳陷深度自北向南增大,最深達9400m。坳陷內有多個次級坳陷分布。
鄂爾多斯盆地的這種基底構造格局對蓋層的沉積一直起著控製作用。
二、鄂爾多斯盆地早奧陶世馬家溝期古構造特徵
早奧陶世馬家溝期繼承了晚寒武世的構造輪廓,即南北隆(伊盟古陸、慶陽古陸)、中間凹(米脂凹陷、鹽池凹陷)(馮增昭等,1990)。
米脂凹陷北靠烏審旗隆起,西鄰安邊鞍部,南接慶陽隆起,東連岢嵐-離石隆起。該凹陷屬繼承性凹陷,它是在結晶基底形成之後,在坡上繼承了基底北東向地背斜、地向斜的隆凹背景上發展起來的凹陷。在早奧陶世馬家溝期蒸發岩沉積時,離石斷裂繼承性活動,致使凹陷靠近離石斷裂一側變得更深了,加之凹陷南、北部均有古隆起包圍,使得凹陷封閉狀態變好,利於成鹽。尤其值得注意的是,凹陷通過西邊的安邊鞍部以水道與銀川海相通,保證有海水的補給,利於成鹽成鉀。
三、奧陶系概述
這里重點敘述米脂凹陷即陝北鹽盆的奧陶系,也談及盆外乃至華北地區的一些資料。
地層由底到頂敘述如下。
下伏地層:上寒武統鳳山組,其岩性為泥質白雲岩夾薄層「竹葉狀」礫屑灰岩和灰綠色、黃灰色白雲質泥岩。
主要出露下奧陶統。
1.冶里組(O1y)
由於懷遠運動的影響,在盆地內部亮甲山組或冶里組於局部地區被剝蝕,厚度不一,僅零星出露於鹽盆東側的內蒙古清水河至山西柳林、河津一帶。主要岩性為淺灰黃色薄—中厚層白雲岩、泥質白雲岩夾少量薄層竹葉狀礫屑白雲岩。該層段在鹽盆西南部陝15井處缺失。盆內厚0~31m。華北地台東部以京西丁家灘為最厚(150m),中條山區最薄,僅20m。
2.亮甲山組(O1l)
分布范圍與冶里組相近。在鹽盆內部僅鄂1井、鄂4井、鄂5井及榆9井鑽穿本層,而陝15井則缺失。厚0~39m。華北地台上的分布特點是北部厚、南部薄,河北北部最厚達190m,呂梁山南段厚約60m。
亮甲山組岩性為淺灰、灰白色厚層白雲岩,以含燧石條帶和團塊為特徵。
3.馬家溝組(O1m)
馬家溝組在華北地台分布極廣且能對比。鹽盆內鑽穿馬家溝組的井有榆9井、陝15井、鄂4井、鄂5井、鄂1井、鄂6井及中參1井。馬家溝組底部為懷遠運動侵蝕面,與下伏地層為假整合。根據岩性和物探資料,將馬家溝組自下而上分為6段,即馬一段至馬六段。其中,馬一段分為兩個亞段(
(1)馬一段(O1m1)
1)馬一段一亞段(
2)馬一段二亞段(
本組地層厚度變化很大,從數米至數十米,榆9井揭示的厚度為105.5m。
測井曲線特徵:
(2)馬二段(O1m2)
深灰色中厚層狀泥、粉晶石灰岩,夾兩層厚度不大的薄層泥質白雲岩和白雲質硬石膏岩。這在野外露頭上非常清晰。地質工作者俗稱其為「三厚夾二薄」,又稱「三白夾二黑」。從沉積韻律角度來看,「三白」頂部的「一白」實為淡化段,應歸於馬三段。下部的一「白」一「黑」恰劃分為兩個亞段,即馬二段一亞段和馬二段二亞段。中厚層灰岩中生物碎屑、藻跡、蟲跡發育,而相當該層的層位在鹽盆內(榆9井、陝15井揭示)則以泥質白雲岩和泥灰岩為主且中上部夾有石鹽岩和硬石膏岩,厚度為48~99.9m。鹽盆東部厚度漸增,河北北部、遼寧、山東等地,厚度多在150m以上。
測井曲線特徵:石灰岩或白雲岩段為低聲速,硬石膏岩段為高聲速。整個岩組顯示為鋸齒狀中伽馬。
(3)馬三段(O1m3)
該組不論岩性還是厚度在華北地台賦存狀態都不同。在陝北鹽盆厚度為68~182m,岩性為石鹽岩、泥雲岩和硬石膏岩,為主要含鹽段;在山西呂梁、臨汾一帶為灰色、淺黃色泥粉晶白雲岩和硬石膏岩;在河北中部厚度為80~100m。該組出露於地表處都可見鹽溶角礫岩。
測井曲線特徵:高聲速、鋸齒狀中、高伽馬。
(4)馬四段(O1m4)
該段岩性厚度在大范圍內較穩定,可作為區域性地層劃分標志。岩性為灰色、深灰色厚層狀粉晶、泥晶灰岩,蟲跡、藻跡(生物擾動構造)發育,含多種生物,尤以頭足類化石豐富為特點。中部夾紋層狀粉晶白雲岩和燧石條帶,局部可見「雲斑」、「豹斑」灰岩。在陝北鹽盆中,該段中部夾有硬石膏薄層和石鹽團塊。該段厚度不一,鹽盆內厚62~173m,鹽盆外一般厚80~110m,東部增厚為100~250m。
測井曲線特徵:低聲速、低伽馬。
(5)馬五段(O1m5)
為主要的含鹽段,其間夾特徵的3套白雲岩和泥質白雲岩。根據岩性組合特徵,可分為10個亞段。自下而上為:
1)馬五段十亞段(
2)馬五段九亞段(
3)馬五段八亞段(
4)馬五段七亞段(
5)馬五段六亞段(O
6)馬五段五亞段(
7)馬五段四亞段(
8)馬五段三亞段(
9)馬五段二亞段(
10)馬五段一亞段(
(6)馬六段(O1m6)
淺灰色—深灰色厚層狀泥—粉晶灰岩,部分地區藻跡、蟲跡發育,局部白雲石化。本段在北緯38°以北地區均遭剝蝕,僅在華北中部保存。其中,太行山南段殘留厚度最大,為80~120m。鹽盆內僅在榆11井、延深1井和陝15井有殘存,厚度最大為19m。
上覆地層為中石炭統本溪組,岩性為灰黑色炭質泥岩夾煤層。
3. 鄂爾多斯盆地的勘測歷史
鄂爾多斯盆地石油勘探開發早在二十世紀初就開始了。清光緒二十九年(1903年),陝西於彥彪、鄭明德與德國商人漢納根合約開采延長石油。清光緒三十二年(1906年),創辦延長石油官廠。次年鑽成中國陸上第一口井———延一井(井深81m)。民國三年(1914年),北洋軍閥政府與美國美孚石油公司簽訂《中美合辦油礦條約》。油量甚微,無重大發現。
長慶油田在鄂爾多斯盆地的石油勘探始於1950年。歷經籌劃啟蒙時期(二十世紀50年代)、起步時期(二十世紀60年代)、創業時期(二十世紀70年代)、調整時期(二十世紀80年代)、大發展時期幾個階段(二十世紀90年代至今)。 1950年,組建陝北勘探大隊,開展石油地質調查與鑽探。在北起延安、延長,南至銅川、韓城一帶進行地質調查,在中生界地層發現了20多個構造和40多出油苗,篩選3個重點構造提供鑽探。1951年,擴大勘探范圍至內蒙及賀蘭山地區。1954年,在永坪、棗園見低產油流。1958年,勘探區由陝北地區轉向內蒙的伊克昭盟和西部寧夏靈武、鹽池一帶;同時開展盆地構造和含油岩系岩相比那湖研究,尋找新的含油有利地區,在盆地西部斷褶帶發現三疊系和侏羅系油層,但未獲工業性油流。
20世紀60年代,在寧夏靈武境內李莊子、馬家灘鑽探發現低產油流,第一次採用壓裂技術改造低滲透油層獲得工業性油流。李莊子、馬家灘鑽探發現,拉開了長慶油田會戰前的序幕,雖然達不到奠基的作用,起碼起到了引領的作用。 20世紀80年代,侏羅系油田綜合調整,開展特低滲透油藏開發試驗和科研攻關,推廣新工藝、新技術。由侏羅系找油轉向三疊系找油。1983年12月,中生界三迭系延長統塞一井出油,日產六十四點四五噸。至此,陝北勘探,石破天驚,安塞油田八年科技攻關成功,解長慶倒懸之急,挽長慶徘徊之勢,有撥雲見日之功,指點山河之力,開低滲油田之先河。為此,安塞油田被譽為「安塞模式」,在全國推廣。
20世紀90年代,鄂爾多斯盆地石油開發生產穩步增長。90年代中期,制定了陝北石油二次勘探的部署思路,5年內新增石油儲量4億噸。在盆地內發現並高效開發了三疊系油藏為主的大型特低滲透油田———靖安油田。侏羅系滾動勘探開發取得成功,原油儲量、產量連續突破歷史最高水平。 很長一段時間,長慶等於低滲透,低滲透等於長慶。「井井有油,井井不流」;是「破棉襖」,穿上太爛,不穿太冷;是雞肋,「食之無味,棄之可惜」等,這些觀念影響了鄂爾多斯盆地低滲透油田開發達70年。後來,又有「磨刀石」、「三低」、「四低」、「特低」、「超低」油氣藏,「邊際油氣田」、「難動用」、「貧礦」、「窮折騰」等帽子戴在頭上,一戴又是30年。進入二十一世紀,鄂爾多斯盆地石油勘探開發步入大發展的快車道。地質上提出辮狀河三角洲成藏理論,認識上提出「三個重新認識」、找油「原點論」、「宏觀找油論」、「自然能量開發壓差論」、「低滲透相對均質論」和「開發經濟界限論」,實現勘探開發領域向新領域轉移,2001年,第三次挺進董志塬,發現西峰油田,經過3年勘探,三級儲量超4億噸,被譽為中國石油近10年來最大發現。接著提出再上姬塬的部署,2002年初上就獲得了一批高產油流井,揭開了姬原勘探開發的序幕。姬塬勘探六上五下,終獲大發現。不到3年時間,初步落實了3個億噸級有利目標,為盆地石油儲量穩定增長提供了新的接替區。
按照國務院批準的《找礦突破戰略行動綱要(2011—2020年)》,3年來,我國新增石油探明儲量39.47億噸、天然氣探明量2.3萬億立方米,在鄂爾多斯、塔里木和渤海灣盆地連續發現8個億噸級油田,在鄂爾多斯、四川和塔里木盆地連續發現6個千億立方米的氣田。煤層氣在沁水盆地和鄂爾多斯盆地東緣新增探明量2877億立方米,比2010年底前累計探明量翻了一番。頁岩氣率先在重慶取得突破,探明首個千億立方米整裝頁岩氣田,形成15億立方米產能。煤炭新增查明資源儲量1886億噸,新疆和山西新增一批大型和超大型煤炭礦產地。鈾礦勘查在鄂爾多斯盆地查明一個超大型砂岩型鈾礦,有望形成我國鈾礦開發利用新格局。 鄂爾多斯盆地石油開發從無到有。解放前,人們用了約50年的時間,將鄂爾多斯盆地的石油產量才搞到2000噸;解放後的50年代—60年代的20年間,年產量也沒有突破2萬噸;70年代—90年代,人們再用24年時間,年產量終於上升到了200萬噸;1994年東部會議提出33551目標後的6年間,盆地產量平均以年增長近100萬噸的速度上升,到2000年產量水平已達750萬噸(其中長慶佔500萬噸);到2003年,原油產量突破1000萬噸(其中長慶佔701萬噸);2007年,原油產量突破2000萬噸(其中長慶佔1201萬噸),累計生產原油超1億噸。
鄂爾多斯盆地石油總資源量超過100億噸,實際比這數還大。截至2007年底,已探明石油地質儲量16.67億噸,占總資源量的19%。建國以來,中國先後進行了三次油氣資源評價。1987年,對鄂爾多斯盆地石油資源評估只有40億噸,1994年的評估結果是85.88億噸,2006年的評估結果是100億噸。但從盆地侏羅系11套油層,延長統10套油層的實際看,對儲量資源量的認識還有巨大空間。曾有一位專家計算,光是延長統10萬平方公里,就已大面積穩定分布著石油,按一平方公里石油豐度40萬噸的常規蘊藏,意味著400億噸的石油埋藏量,除去一半折扣,也有200億噸石油資源量。所以,石油勘探開發的前景不可限量。
鄂爾多斯盆地探明石油地質儲量、石油產量年均增長速度均居中國第一位,每年新增石油地質探明儲量均超過1億噸以上。是建立石油生產基地的最有利地區,也是最現實的地區。2002年整個盆地生產的石油超過了1200萬噸,2007年2000萬噸(包括延長)。
4. 鄂爾多斯盆地勘探方向
鄂爾多斯盆地具備形成大、中型氣田的有利條件。在前文中已有評述,以下僅探討尋找大、中型氣田的勘探方向和有利地區。
(1)烏審旗隆起西側是尋找上古生界大、中型氣田的有利場所
該帶北起鄂爾托克旗,經烏審旗至城川附近,成環形分布。在早古生代,該帶南部緊鄰鹽池生氣中心東坡,上、下馬家溝組源岩在印支-燕山期進入主生氣期,最大生氣強度分別為25×108m3/km2和45×108m3/km2。由於印支期的改造使鄂爾多斯構造格局由原先的南北高、東西低、中間成鞍部的面貌改變成西南低、東北高的面貌,燕山早期大量生成的天然氣向烏審旗隆起西側運移。同時,在其西側上古生界有一個煤成氣中心(位置在鄂3井與伊15井之間),最大生氣強度達60×108m3/km2。晚燕山運動使鄂爾多斯盆地構造面貌發生大改觀,成為現今的東高、西低的大單斜。上古生界煤成氣在晚燕山期進入生氣高峰期,大量的天然氣向烏審旗方向運移。目前在城川西部約20km的陝56井山西組3714~3721.4m井段,發現5m厚砂岩,加砂壓裂後日產氣3.59×104m3。此區奧陶系氣藏直接頂板———本溪組鋁土質泥岩缺失,會導致天然氣向上運移或擴散,在上方儲集層中聚集起來。該區石炭系—二疊系砂體發育,為天然氣提供了較好的儲集場所。因此在該區有可能在上古生界中發現新的天然氣富集帶。
(2)盆地東部鹽窪區是尋找復合型大、中型氣田的有利場所
盆地東部鹽窪區,北起神木,南至延川,西起橫山,東達柳林。該區是米脂凹陷的分布范圍。在米脂膏鹽湖生氣中心,上、下馬家溝組最大生氣強度分別為30×108m3/km2和35×108m3/km2,中、上石炭統生氣強度為30×108m3/km2,下二疊統生氣強度為12.5×108m3/km2,上古生界煤成氣生氣強度為37×108m3/km2。該區有4套氣源岩疊置,累計生氣強度可達100×108m3/km2以上。晚燕山運動末,鄂爾多斯盆地構造格局呈東高、西低的單斜形態,天然氣的主力運移方向為由西而東,該區一直處於天然氣運移的主力方向。在疊置的多套含氣層系中,已相繼發現不同產能的工業氣流,所以東部鹽窪區是尋找奧陶系內幕氣藏、風化殼氣藏、上古生界煤成氣藏最有利的復合區。目前的勘探實踐也證明了上述的預測,如洲1井下部奧陶系氣層日產氣為4×104m3;中部石炭系氣層,以太原組斜道灰岩段為主體,鎮川2井、洲3井、麒參1井、榆5井、榆11井等均獲日產氣1×104m3以上氣流;上部二疊系碎屑岩氣層米1井、麒參1井、榆9井均獲日產1×104m3以上氣流。因此該區可能形成多產層疊置的復合型大、中型氣田。
(3)中部氣田奧陶系風化殼上方是尋找上古生界大型煤成氣藏的最有利場所
在勘探中部氣田奧陶系風化殼氣藏的同時,上古生界中也獲得了可喜的成果。在185口探井中,鑽遇氣層井率達94.1%,氣層集中在石炭系本溪組(本1)、太原組(太1、太2)、二疊系山西組(山1、山2)、下石盒子組(盒5、盒6、盒7、盒8)9個氣層段中。據42口井試氣結果統計:大於1×104m3/d以上的井有23口(佔54.1%),其中工業氣流井9口(佔24.3%),最高日產氣45.64×104m3(陝99井)。中部氣田山1、盒7、盒83個氣層,含氣面積可達3035.6km2。展現出中部氣田巨大的資源潛力。只要加強對這一部分資源的勘探,在中部氣田同一地區,於奧陶系風化殼氣藏之上,可望探明一個復式大氣藏。如果這個理想得以實現,氣田的儲量豐度就能成倍增長,氣田的開發價值和經濟效益將進一步提高。
經計算,鄂爾多斯盆地的上述3個區塊的天然氣預測儲量為2900×108~3100×108m3。
5. 鄂爾多斯地質是如何演化的
鄂爾多斯盆地在距今4億年前是一片汪洋大海,沉積了大量的生物灰岩,為日後的陝北天然氣專生成提供了物質來源。到屬3億年前,海水逐漸向南退去,盆地成為內陸海,其間形成了一些生煤地層。到2億年前的三疊紀,變成了與海隔絕的大湖,湖的中心在慶陽、志丹縣一帶,後來形成的石油多集中在當時的湖邊三角洲一帶,像如今的安塞油田就是。到1.5億年前,湖盆消失,盆地內由大大小小的河流組成了河網體系,水量充分、氣候溫暖、陽光明媚、森林茂盛。現今在陝北的川道中能見到高大的古樹化石,盆地內的煤礦主要是這時期的植物埋在地下後變成的。
在距今一千多萬年的新生代時期,盆地內的大河變窄變淺,成為一片沼澤地,大量動物聚集繁殖。如今盆地內遍布著虎、象、馬、牛、鹿、狗、羊、鼠等古動物化石,著名的黃河古象就是在甘肅慶陽地區出土的,這里盛產中葯材「龍骨」就是各類動物的骨頭化石,「龍牙」就是動物的牙齒化石。
隨著時間的推移,盆地逐漸抬升沼澤變成了平原,溫濕的氣候變成乾旱的氣候,加速了沙漠化的進程。但直到百年前,盆地大部分仍是一片片鬱郁蔥蔥的植被覆蓋著,仍有虎豹等動物存在。現今,只有子午嶺等少數地方還留存有茂密的森林植物。
6. 鄂爾多斯盆地煤成氣勘探領域廣
華北含煤成氣區以鄂爾多斯盆地為主。鄂爾多斯盆地是中國最主要的產氣基地之一,也是中國以地層、岩性為主要圈閉類型的大型含氣盆地,是中國發現特大型煤成氣田最多、煤成氣田儲量最大的盆地。雖然探明儲量的豐度普遍較低,但是石炭紀—二疊紀含煤岩系「三明治式」岩石組合的廣泛分布,全盆地都具有形成大型煤成氣田的岩性及地層-岩性圈閉條件。
(1)氣田區勘探有新的進展
1)近年來,蘇里格氣田含氣面積不斷擴大,2011年又新增天然氣儲量1717×108m3;大牛地氣田也在奧陶系風化殼儲層中取得很大進展,2011年新增儲量241×108m3。
2)靖邊氣田奧陶系風化殼氣藏面積向西、向南有較大擴展。在西側(古隆起東側),發現奧陶系古風化殼大面積含氣(圖13-33),少數井獲得高產氣流,蘇203井在馬家溝組五段(馬五5)試獲氣104×104m3/d;蘇345井試獲225×104m3/d;統46、蘇東39-61、陝398、G54-3 等井區也鑽遇馬五5氣層,其中蘇東39-61試獲氣105.74×104m3/d(無阻流量)。
圖13-38 鄂爾多斯盆地西緣奧陶系頂面風化溶蝕模式圖
(據長慶油田分公司,2010)
7)鄂爾多斯盆地目前發現的特大型、大型煤成氣田主要分布在盆地北部伊陝斜坡區,氣藏面積不足2×104km2,在上古生界石千峰組、石盒子組、山西組、太原組及本溪組和下古生界馬家溝組勘探發現的煤成氣地質儲量僅為預測資源量的25%。
但是,盆地廣覆式富煤成氣凹陷豐富的煤成氣資源,因為長期極其穩定的構造環境,缺乏高效運移輸導運聚能力,所生成的煤成烴只能就近聚集,為在全盆地形成以岩性及地層-岩性圈閉為主的大型煤成氣田創造了有利的地質條件。因此,在積極地開展對盆地北部煤成氣田勘探的同時,也要重視對盆地南部及盆地外圍煤成氣的勘探與評價。