碳酸鹽巖-膏鹽巖高頻沉積旋回組合生-儲(chǔ)特征 以鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組中-下組合為例

本文定義的碳酸鹽巖-膏鹽巖沉積組合指受蒸發(fā)海水影響的沉積巖系，包括膏鹽巖沉積期（鹽間）、沉積前（鹽下）和沉積后（鹽上）受膏鹽巖地球化學(xué)環(huán)境影響的沉積巖系，由膏鹽巖、碳酸鹽巖（主要是白云巖）和少量碎屑巖組成［1-2］。該類組合的沉積-成巖環(huán)境具有明顯的特殊性：①極淺的碳酸鹽臺(tái)地高鹽度海水、高頻海平面沉積旋回導(dǎo)致組合內(nèi)巖性組合簡單，單層厚度?。ê撩准?jí)），累計(jì)厚度大；②高鹽度海水以浮游生物和嗜鹽細(xì)菌為主，生物種類隨鹽度增加而減少，而生物的產(chǎn)量卻隨鹽度的增加而增加［3-4］，具有非常大的生物通量［5］；③富含SO42-、有機(jī)酸鹽和特殊生烴母質(zhì)（浮游生物和嗜鹽細(xì)菌）。

全球46 %的碳酸鹽巖油氣資源蘊(yùn)藏在碳酸鹽巖-膏鹽巖沉積組合中，是非常重要的油氣勘探領(lǐng)域，但油源大多來自地層組合之外。如全球最大的North?Pars氣田，儲(chǔ)層為二疊系Khuff組白云巖，蓋層為二疊系Sudair組膏鹽巖，烴源巖則為寒武系和奧陶系淺海相泥頁巖；又如全球最大的沙特Ghawar油田，儲(chǔ)層為侏羅系A(chǔ)rab組生屑砂屑灰?guī)r，蓋層為HITH組和Arab組膏鹽巖，烴源巖為潮濕氣候背景Tuwaiq組灰質(zhì)泥巖［6］。

中國海相碳酸鹽巖-膏鹽巖沉積組合廣泛發(fā)育于塔里木盆地寒武系，四川盆地寒武系、石炭系和中-下三疊統(tǒng)，鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組［7-9］，均有重大油氣勘探發(fā)現(xiàn)。鄂爾多斯盆地馬家溝組碳酸鹽巖-膏鹽巖組合歷經(jīng)近30年的勘探，已在上組合（馬51—馬54）白云巖風(fēng)化殼儲(chǔ)層落實(shí)探明油氣儲(chǔ)量8 671.00 × 108 m3，控制油氣儲(chǔ)量1 747.19 × 108 m3。由于天然氣中甲烷碳同位素（δ13C=${\mathrm{\delta }}^{\mathrm{13}}\mathrm{C}=$-25 ‰）和乙烷碳同位素（δ13C=${\mathrm{\delta }}^{\mathrm{13}}\mathrm{C}=$-29 ‰）具有相似性，而且寒武系-奧陶系自身并未見到類似于四川盆地下寒武統(tǒng)筇作寺組廣覆式分布的厚層優(yōu)質(zhì)烴源巖，再者馬家溝組自身灰黑色白云巖烴源巖平均總有機(jī)碳含量（TOC）只有0.21 %，因而油源被認(rèn)為來自上覆石炭系煤系烴源巖［10］，同樣是外源的。

近幾年在鄂爾多斯盆地中部馬5段中組合發(fā)現(xiàn)桃38、統(tǒng)74和蓮92等多個(gè)油氣高產(chǎn)富集井區(qū)，其中米探1井馬43（下組合）獲得了20.73 × 104 m3/d的工業(yè)氣流。馬家溝組中-下組合被寄予厚望，有望成為下一個(gè)萬億方大氣區(qū)，而烴源的落實(shí)則是關(guān)鍵所在。馬家溝組上組合白云巖風(fēng)化殼儲(chǔ)層與上覆石炭系煤系烴源巖呈角度不整合接觸，可以構(gòu)成良好的源-儲(chǔ)匹配關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大面積供烴；但馬家溝組中-下組合遠(yuǎn)離石炭系煤系烴源巖，中間為膏鹽巖隔擋，唯一的供烴窗口為中央古隆起區(qū)馬4段與石炭系煤系烴源巖直接接觸的部位，供烴面積有限，長距離向東運(yùn)移難度大。米探1井天然氣中甲烷碳同位素（δ13C=${\mathrm{\delta }}^{\mathrm{13}}\mathrm{C}=$-45.40 ‰）、乙烷碳同位素（δ13C=${\mathrm{\delta }}^{\mathrm{13}}\mathrm{C}=$-48.00 ‰）偏輕也證實(shí)了氣源為油型氣，并非來自上覆石炭系煤型氣。碳酸鹽巖-膏鹽巖組合內(nèi)是否發(fā)育自源型烴源巖，能否提供充足烴源，源、儲(chǔ)是否匹配是馬家溝組中-下組合天然氣勘探面臨的關(guān)鍵科學(xué)問題。

陜473井和桃112井馬家溝組全取心段巖心資料為上述關(guān)鍵科學(xué)問題的解決提供了高分辨率巖心素材。本文通過取心井詳細(xì)的巖心觀察和高頻沉積旋回分析，結(jié)合地化分析資料和前人研究成果，指出馬家溝組中-下組合自身發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖，以毫米級(jí)的薄紋層形式存在，但累計(jì)厚度大。由于受控于碳酸鹽巖-膏鹽巖組合高頻海平面交替，不可能形成類似于四川盆地筇竹寺組單層厚度大的烴源巖。同時(shí)發(fā)現(xiàn)碳酸鹽巖-膏鹽巖組合發(fā)育顆粒灘和微生物白云巖兩類儲(chǔ)層，可以構(gòu)成良好的源-儲(chǔ)匹配關(guān)系。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地是發(fā)育在華北克拉通西緣上的一個(gè)多旋回疊合盆地，面積為25 × 104 km2，北為伊盟古陸，西為與祁連海相連的西部大陸邊緣盆地，南為與秦嶺洋相連的南部大陸邊緣盆地，東與華北地臺(tái)本部相連。奧陶系馬家溝組沉積期，鄂爾多斯盆地總體表現(xiàn)為“三隆兩凹一凸”的古構(gòu)造格局，北為伊盟古陸，西南為鎮(zhèn)原隆起，兩者構(gòu)成所謂的“L”型中央古隆起［11］，中東部為鄂爾多斯坳陷，再往東為呂梁低隆。鄂爾多斯坳陷又可進(jìn)一步分為米脂凹陷、桃利廟凹陷和烏審旗次級(jí)隆起。中央古隆介于華北地臺(tái)與秦祁海槽之間，早期以古陸形式分隔華北地臺(tái)與秦祁海槽，晚期為水下隆起，成為兩者間的障壁。

馬家溝組沉積早期桃利廟凹陷范圍很小，烏審旗次級(jí)隆起位于烏審旗—橫山—靖邊一帶，米脂凹陷范圍廣，北至神木，南到宜川，占據(jù)了鄂爾多斯坳陷的大部分地區(qū)。馬家溝組沉積晚期古構(gòu)造格局與早期基本一致，但米脂凹陷明顯變小，局限在佳縣—柳林一帶；而桃利廟凹陷范圍擴(kuò)大，占據(jù)了鄂克托前旗—靖邊的廣大地區(qū)；烏審旗次級(jí)隆起也向東遷移至榆林—橫山一帶；呂梁低隆起向東遷移出盆地范圍（圖1a）。因此，馬家溝組沉積期鄂爾多斯盆地位于赤道附近，氣候干旱炎熱，水體淺，高頻沉積旋回發(fā)育，隆控灘、凹控膏鹽巖沉積作用明顯，構(gòu)成典型的碳酸鹽巖-膏鹽巖組合［12］。馬家溝組由下至上依次劃分為馬1段、馬2段、馬3段、馬4段、馬5段以及馬6段；馬5段自上而下又細(xì)分為10個(gè)亞段，馬51—馬54亞段為上組合，馬55—馬510亞段為中組合；馬4段—馬1段為下組合（圖1b）。

圖1

圖1   鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組沉積期古地貌特征和地層序列［13-14］

a.馬家溝組沉積晚期古地貌，呈現(xiàn)出“三隆兩凹一凸”的古構(gòu)造格局（呂梁低隆起向東遷移出盆地范圍）；b.馬家溝組地層綜合柱狀圖

Fig.1   Palaeogeography and stratigraphic sequences during deposition of the Ordovician Majiagou Formation， Ordos Basin［13-14］

奧陶系自下而上依次為亮甲山組、冶里組和馬家溝組，視地層剝蝕厚度與沉積古地貌的不同，奧陶系不同層位地層均可與下伏寒武系不同層位地層呈不整合接觸。馬家溝組殘余地層厚度為0～600 m，與上覆石炭系呈不整合接觸，視剝蝕厚度的不同，石炭系本溪組可直接覆蓋在馬1段、馬2段、馬3段、馬4段、馬5段或馬6段之上。盆地中、東部地區(qū)奧陶系馬家溝組1段上覆于寒武系張夏組，馬5段下伏于石炭系本溪組。

馬1段、馬3段和馬510、馬58以及馬56亞段巖性以膏鹽巖、膏云巖和微生物白云巖為主，顆粒灘白云巖不發(fā)育，馬5段沉積期膏鹽湖面積大；馬2段、馬4段和馬59、馬57與馬55亞段巖性以泥晶灰?guī)r、泥晶白云巖和顆粒灘白云巖為主，膏鹽巖不發(fā)育，顆粒灘白云巖沿水下古隆起及周緣發(fā)育。

2 高頻沉積旋回特征

碳酸鹽巖高頻沉積旋回均為向上變淺的沉積序列［15］，主要發(fā)育于極淺水碳酸鹽臺(tái)地，如蒸發(fā)碳酸鹽臺(tái)地，微弱的海平面升降就可導(dǎo)致不同巖石類型的頻繁交替疊置，形成不同的高頻沉積旋回序列。構(gòu)成高頻沉積旋回的巖石單元具有厚度薄、巖性交替頻繁的特點(diǎn)，難以利用地震和井資料開展盆內(nèi)的高頻沉積旋回分析，故高頻沉積旋回的研究主要依靠露頭剖面。鄂爾多斯盆地陜473和桃112兩口馬家溝組全取心井為盆內(nèi)高頻沉積旋回的研究提供了極好的條件。陜473井馬家溝組為一套碳酸鹽巖-膏鹽巖沉積組合，巖心長566 m，取心井段為3 742～4 308 m，層位包括徐莊組頂—馬1段—馬2段—馬3段—馬4段—馬55亞段底。桃112井馬家溝組同樣為一套碳酸鹽巖-膏鹽巖沉積組合，巖心長553 m，取心井段為3 306～3 859 m，層位包括徐莊組頂—馬1段—馬2段—馬3段—馬 4段—馬55亞段底。

2.1 巖石類型及特征

基于陜473井和桃112井馬家溝組巖心觀察，共識(shí)別出4類8種巖性組合。4類是指一個(gè)完整的碳酸鹽巖-膏鹽巖組合，隨氣候逐漸變干旱，由下至上依次出現(xiàn)：未白云石化灰?guī)r段、白云巖段、白云巖-膏鹽巖薄互層段和膏鹽巖段。為便于描述和統(tǒng)計(jì)分析，以上4套巖性段依次標(biāo)記為A，B，C和D。

1）未白云石化灰?guī)r段（A）：主要為含泥質(zhì)條帶泥晶灰?guī)r，少量生屑灰?guī)r和豹斑灰?guī)r。

2）白云巖段（B）：由下至上依次出現(xiàn)5種巖石類型。①淺灰色中-薄層（泥質(zhì)）泥晶白云巖；②淺灰色中-薄層疊層石白云巖；③深灰色含膏鹽結(jié)核（泥質(zhì)）泥晶白云巖，石膏或鹽巖結(jié)核的含量為10 %～25 %；④灰黑色含膏鹽結(jié)核的疊層石白云巖，石膏和鹽巖結(jié)核的含量為10 %～40 %；⑤淺灰色中-薄層狀顆粒（鮞粒、生屑、砂屑與礫屑）白云巖。

3）白云巖-膏鹽巖薄互層段（C）：由深灰色含膏鹽結(jié)核（泥質(zhì)）泥晶白云巖（③）、灰黑色含膏鹽結(jié)核的疊層石白云巖（④）、黑色夾泥質(zhì)條帶泥質(zhì)白云巖（⑥）和膏鹽巖（⑦）構(gòu)成，單層厚度為毫米級(jí)，是典型的水體極淺的蒸發(fā)臺(tái)地高頻海平面震蕩的產(chǎn)物。

4）膏鹽巖段（D）：下部為石膏層，上部為石鹽層，或僅出現(xiàn)石膏層。陜473井位于膏鹽湖邊緣，馬1段、馬3段以及馬510亞段、馬58亞段和馬56亞段均有膏鹽巖分布，厚度大。桃112井遠(yuǎn)離膏鹽湖，主要發(fā)育白云巖段和白云巖-膏鹽巖薄互層段，膏鹽巖段不發(fā)育。

2.2 高頻沉積旋回類型及巖石組合

一個(gè)完整的向上變淺的沉積序列，隨著氣候逐漸向干旱變遷，由下至上應(yīng)該依次出現(xiàn)未白云石化灰?guī)r段（A）—白云巖段（B）—白云巖-膏鹽巖薄互層段（C）—膏鹽巖段（D）。但實(shí)際情況并非如此，往往會(huì)因?yàn)闅夂虻耐蛔儠?huì)引起某些巖性段的缺失。同樣，白云巖段（B）的5種巖石類型和白云巖-膏鹽巖薄互層段（C）的4種巖石類型也因氣候的變遷呈現(xiàn)不同的旋回特征。

基于巖心觀察，共識(shí)別出8種巖性段旋回（圖2，圖3），分別為B—D，B—C，A—C，A—B—C，C—D，C—B—A，B—A和C—B。其中，巖性段B和C共發(fā)育10類111個(gè)高頻沉積旋回（表1，表2）。

圖2

圖2   鄂爾多斯盆地陜473井馬家溝組A，B，C和D巖性段組合類型與特征

（A為灰?guī)r段；B為白云巖段；C為膏鹽巖/白云巖互層；D為膏鹽巖。）

Fig.2   Assemblage types and characteristics of lithology sections A， B， C and D in the Majiagou Formation in Well Shan 473， Ordos Basin

圖3

圖3   鄂爾多斯盆地陜桃112井馬家溝組A，B，C和D巖性段組合類型與特征

（A為灰?guī)r段；B為白云巖段；C為膏鹽巖/白云巖互層；D為膏鹽巖。）

Fig.3   Assemblage types and characteristics of lithology sections A， B， C and D in the Majiagou Formation in Well Tao 112， Ordos Basin

表1   鄂爾多斯盆地陜473井和桃112井馬家溝組巖性段及組合類型的數(shù)量與厚度統(tǒng)計(jì)

Table 1  Statistics of assemblage types and the thickness of the lithology sections in Wells Shan 473 and Shan 112， Ordos Basin

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表2   鄂爾多斯盆地陜473井和桃112井馬家溝組B和C巖性段組合類型的數(shù)量與厚度統(tǒng)計(jì)

Table 2  Statistics of assemblage types and thickness of lithology sections B and C in Wells Shan 473 and Shan 112， Ordos Basin

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綜上所述，陜473井馬家溝組全取心段共發(fā)育6類19個(gè)巖性（A，B，C和D）組合類型，最大地層厚度為70.75 m，最小為11.80 m，平均為37.28 m。巖性段B和C共發(fā)育10類55個(gè)高頻沉積旋回，最大地層厚度為29.83 m，最小為1.35 m，平均為8.06 m，累計(jì)為80.63 m。桃112井馬家溝組全取心段共發(fā)育6類13個(gè)巖性（A，B，C和D）組合類型，最大地層厚度為142.49 m，最小為11.18 m，平均為49.24 m。巖性段B和C共發(fā)育10類56個(gè)高頻沉積旋回，最大地層厚度為39.72 m，最小為1.13 m，平均為8.99 m，累計(jì)為89.86 m。

3 烴源巖特征與分布

長期以來，膏鹽巖作為理想蓋層被學(xué)者們所關(guān)注，但碳酸鹽巖-膏鹽巖組合內(nèi)是否發(fā)育烴源巖卻很少受到關(guān)注。傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)更傾向于高鹽度環(huán)境下有機(jī)質(zhì)產(chǎn)量較低，難以形成烴源巖［16］，油氣主要是外源的。

3.1 毫米級(jí)分散狀高TOC黑色夾泥質(zhì)條帶泥質(zhì)白云巖烴源巖

在巖心觀察基礎(chǔ)上，對(duì)陜473井和桃112井淺灰色中薄層疊層石白云巖（②）、深灰色含膏鹽結(jié)核（泥質(zhì)）泥晶白云巖（③）、灰黑色含膏鹽結(jié)核的疊層石白云巖（④）和黑色夾泥質(zhì)條帶泥質(zhì)白云巖（⑥）4種巖性中顏色最黑和最有可能成為烴源巖的層段分別開展全巖TOC測試，樣品尺度為毫米-厘米級(jí)。這4種潛在烴源巖主要分布在白云巖-膏鹽巖薄互層段（C）的對(duì)應(yīng)巖性中，白云巖段（B）對(duì)應(yīng)的5種巖性以淺灰色白云巖為主，幾乎未見潛在烴源巖，TOC總體小于0.10 %（表3）。

表3   鄂爾多斯盆地陜473井和桃112井不同巖性毫米-厘米級(jí)全巖樣品TOC測試結(jié)果

Table 3  TOC contents of millimeter?centimeter scale samples from Wells Shan 473 and Tao 112， Ordos Basin

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檢測結(jié)果顯示，淺灰色中薄層疊層石白云巖（②）和深灰色含膏鹽結(jié)核（泥質(zhì)）泥晶白云巖（③）平均TOC小于0.130 %，構(gòu)不成有效烴源巖。所謂的潛在灰黑色白云巖（④）烴源巖，雖然有相對(duì)高值的TOC測點(diǎn)（與取樣位置有關(guān)），但全巖TOC平均僅為0.228 %，按烴源巖評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)［17-19］，也不構(gòu)成有效烴源巖，與前人的認(rèn)識(shí)沒有區(qū)別。陜473井潛在灰黑色白云巖（④）烴源巖厚度38.05 m，占馬家溝組全取心段地層厚度的6.72 %；桃112井潛在灰黑色白云巖（④）烴源巖厚度27.59 m，占馬家溝組全取心段地層厚度的4.99 %。

針對(duì)厘米級(jí)全巖檢測樣品，用牙鉆摳取其中毫米級(jí)黑色夾泥質(zhì)條帶泥質(zhì)白云巖（⑥）粉末樣，再開展TOC檢測（圖4），檢測結(jié)果見表3。

圖4

圖4   鄂爾多斯盆地桃112井馬3段厘米級(jí)全巖樣品和毫米級(jí)黑色富泥紋層白云巖樣品TOC差異對(duì)比

a.埋深3 810.50 m，厘米級(jí)全巖樣品TOC為0.22 %，其中毫米級(jí)黑色富泥紋層白云巖TOC為3.55 %； b.埋深3 777.10 m，厘米級(jí)全巖樣品TOC為0.17 %，其中毫米級(jí)黑色富泥紋層白云巖TOC為2.36 %

Fig.4   Comparison of TOC contents between centimeter?scale whole rock sample and millimeter?scale black argilliferous lamellar dolomite sample from the Well Tao 112 in the third member of Majiagou Formation， Ordos Basin

檢測結(jié)果顯示，這些毫米級(jí)黑色夾泥質(zhì)條帶泥質(zhì)白云巖（⑥）的平均TOC要高得多，最高TOC為3.55 %，最低TOC為2.19 %，平均TOC大于2.50 %，按烴源巖評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為優(yōu)質(zhì)烴源巖。毫米級(jí)黑色夾泥質(zhì)條帶泥質(zhì)白云巖（⑥）夾于潛在灰黑色白云巖（④）烴源巖中，陜473井優(yōu)質(zhì)烴源巖累計(jì)厚度為9.10 m，桃112井優(yōu)質(zhì)烴源巖累計(jì)厚度為5.55 m，分別占地層厚度的1.61 %和1.00 %，占潛在灰黑色白云巖（④）烴源巖厚度的23.92 %和20.12 %。

由于碳酸鹽巖-膏鹽巖沉積組合形成于水體極淺的蒸發(fā)臺(tái)地，海平面的頻繁交替形成的高頻沉積旋回決定了該組合不可能像四川盆地筇竹寺組［20］和塔里木盆地玉爾吐斯組［21］發(fā)育單層厚度大的烴源巖，而是發(fā)育多層厚度較小的烴源巖，本文將之命名為“毫米級(jí)分散烴源巖”。只要有一定的累計(jì)厚度，同樣規(guī)模有效，這可能是碳酸鹽巖-膏鹽巖組合高頻沉積旋回中烴源巖的賦存形式。

陜473井和桃112井馬家溝組全取心段巖心資料為烴源巖研究提供了高分辨率巖心素材。如果取心段只有十幾米或幾十米，即使取到了白云巖-膏鹽巖薄互層段（C），這些毫米級(jí)分散狀黑色夾泥質(zhì)條帶泥質(zhì)白云巖烴源巖也因累計(jì)厚度太小或平均TOC太低而被忽略。

3.2 潛在低TOC灰黑色白云巖烴源巖有效性評(píng)價(jià)

高鹽度環(huán)境中能夠生存的物種以浮游生物和（嗜鹽）細(xì)菌為主，與正常環(huán)境相比生物種類隨鹽度增加而減少，而生物的產(chǎn)量卻隨鹽度的增加而增加［3］，具有非常大的生物通量［5］，仍能夠?yàn)樘妓猁}巖-膏鹽巖沉積組合烴源巖提供充足的優(yōu)質(zhì)生烴母質(zhì)［1，22-23］，同時(shí)具有很高的生烴轉(zhuǎn)化率，可能是最大的油氣直接貢獻(xiàn)者［24-25］。

雖然碳酸鹽巖-膏鹽巖沉積組合具有很大的優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育潛力，但TOC普遍偏低，鄂爾多斯盆地馬家溝組平均TOC僅為0.228 %，達(dá)不到有效烴源巖的標(biāo)準(zhǔn)。劉文匯［1］認(rèn)為導(dǎo)致這類烴源巖TOC偏低是由于以下兩個(gè)方面的原因。

一是原始層系中優(yōu)質(zhì)的生烴物質(zhì)在地質(zhì)歷史中可能經(jīng)歷了生烴轉(zhuǎn)化，大部分有機(jī)碳以烴類方式排出了烴源巖，尤其是由浮游生物和嗜鹽細(xì)菌等生烴母質(zhì)構(gòu)成的烴源巖，為生烴轉(zhuǎn)化率高的Ⅰ型干酪根，高演化階段TOC的降低最高可達(dá)80 %，而差的烴源巖僅為20 %，這導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)烴源巖的殘留TOC偏低［25］。鄂爾多斯盆地馬家溝組碳酸鹽巖-膏鹽巖沉積組合烴源巖處于高演化階段，雖然TOC偏低，但初始沉積時(shí)完全有可能是一套富含浮游生物和嗜鹽細(xì)菌等生烴母質(zhì)的優(yōu)質(zhì)烴源巖。因此，在恢復(fù)原始TOC時(shí)這個(gè)因素取系數(shù)4。。

二是傳統(tǒng)的烴源巖TOC測定方法忽視了酸溶有機(jī)質(zhì)（有機(jī)酸鹽），低估了碳酸鹽巖-膏鹽巖沉積組合的總生烴碳豐度。在TOC測定預(yù)處理過程中溶于鹽酸的有機(jī)酸鹽也一同被消除，從而造成酸溶性有機(jī)酸鹽沒有進(jìn)入碳/硫分析儀，導(dǎo)致TOC測定值偏低，損失量可達(dá)40 %以上［26］。有機(jī)酸鹽是有機(jī)酸與碳酸鹽等堿性礦物（如碳酸鈣）反應(yīng)的產(chǎn)物，由于有機(jī)酸鹽的熱穩(wěn)定性高于有機(jī)酸，在低演化階段液態(tài)烴產(chǎn)率偏低，在高演化階段通過脫羧作用可以生成大量高溫裂解氣［27］，對(duì)生烴有重要貢獻(xiàn)。高演化低豐度海相烴源巖中的有機(jī)酸鹽，模擬溫度大于400 ℃時(shí)，可以生成大量氣態(tài)烴［28-29］。因此，在恢復(fù)原始TOC時(shí)這個(gè)因素取系數(shù)0.4。

碳酸鹽巖-膏鹽巖沉積組合有機(jī)酸鹽的存在改變了有機(jī)酸正常的生烴途徑、過程和數(shù)量，具有特殊的浮游生物、嗜鹽細(xì)菌等生物組合特征及特殊的再生烴源-有機(jī)酸鹽，由此構(gòu)成多元化的生烴物質(zhì)，與傳統(tǒng)生烴模式不同［29-30］。

碳酸鹽巖-膏鹽巖沉積組合硫酸鹽礦物對(duì)烴源巖生烴有重要的控制作用，中-低成熟階段抑制生烴，高成熟階段則促進(jìn)生烴，在550 ℃時(shí)，生烴效率提高77 %［9，31-32］；同時(shí)，普遍存在的TSR（硫酸鹽熱化學(xué)還原反應(yīng)）還可加速原油裂解，降低原油裂解溫度，使大量天然氣提前生成［33］。因此，在恢復(fù)原始TOC時(shí)這個(gè)因素取系數(shù)0.77。

綜上所述，由于碳酸鹽巖-膏鹽巖沉積組合生烴物質(zhì)的多樣性、生烴途徑的特殊性、更高的生排烴效率，白云巖烴源巖TOC雖然偏低，但仍為中等烴源巖，恢復(fù)的TOC計(jì)算式為：

y=4x+0.4x+0.77x$y=\mathrm{4}x+\mathrm{0.4}x+\mathrm{0.77}x$（1）

式中：y為與非碳酸鹽巖-膏鹽巖沉積組合相當(dāng)?shù)?em style="box-sizing: border-box;padding: 0px;list-style: none">TOC，%；x為碳酸鹽巖-膏鹽巖沉積組合實(shí)測TOC，%。

通過公式（1）計(jì)算，得出馬家溝組中-下組合低TOC（平均值為0.228 %）白云巖烴源巖實(shí)際TOC為1.21 %，屬中等烴源巖。

3.3 碳酸鹽巖-膏鹽巖沉積組合烴源巖分布

上述討論揭示陜473井馬家溝組全取心段（中-下組合）發(fā)育38.05 m中等級(jí)別的灰黑色白云巖烴源巖（④），其中含9.10 m優(yōu)質(zhì)黑色夾泥質(zhì)條帶泥質(zhì)白云巖烴源巖（⑥），分別占地層厚度的6.72 %和1.61 %；桃112井馬家溝組全取心段（中-下組合）發(fā)育27.59 m中等級(jí)別的灰黑色白云巖烴源巖（④），其中含5.55 m優(yōu)質(zhì)黑色夾泥質(zhì)條帶泥質(zhì)白云烴源巖（⑥），分別占地層厚度的4.99 %和1.00 %。烴源巖的發(fā)育具有明顯的相控性和層控性，相控性體現(xiàn)在膏鹽湖和水下古隆起控制烴源巖的平面分布，烴源巖主要發(fā)育于膏鹽湖周緣的膏云坪相帶，即白云巖-膏鹽巖薄互層段（C），直向東側(cè)的膏鹽湖中央和西測的水下古隆起逐漸減薄直至尖滅（圖5）；層控性體現(xiàn)在烴源巖主要分布于馬1段、馬3段以及馬56、馬58和馬510亞段低水位期，此時(shí)膏鹽湖發(fā)育，為有機(jī)質(zhì)富集提供了高鹽度海水介質(zhì)。基于烴源巖的分布規(guī)律和陜473井、桃112井、米探1井、陜139井、榆152井、榆9井、麒44井、靖探1井、雙168井與府5井等的控制，編制了馬1段、馬3段和馬56+8+10（累計(jì)）亞段的烴源巖等厚圖（圖6）。

圖5

圖5   鄂爾多斯盆地過定探1—桃59—統(tǒng)100—地鄂6—神103井馬3段-馬4段沉積相連井剖面［34］

Fig.5   Cross?well correlation of the third and fourth members of the Ordovician Majiagou Formation between Wells Dingtan1?Tao 59?Tong 100?Di’e 6?Shen 103， Ordos Basin ［34］

圖6

圖6   鄂爾多斯盆地馬家溝組中-下組合中等級(jí)別灰黑色白云巖烴源巖（含優(yōu)質(zhì)黑色夾泥質(zhì)條帶泥質(zhì)白云巖烴源巖）分布

a.馬1段； b.馬3段； c.馬56+8+10（累計(jì)）亞段

Fig.6   Distribution of medium?quality grey black dolomite source rocks （with high quality source rocks of black argilliferous lamellar dolomite） in the lower and middle assemblages of Majiagou Formation， Ordos Basin

根據(jù)馬家溝組中-下組合中等級(jí)別灰黑色白云巖烴源巖（含優(yōu)質(zhì)黑色夾泥質(zhì)條帶泥質(zhì)白云巖烴源巖）厚度、分布面積和平均TOC等參數(shù)，計(jì)算資源量為8 504.94 × 108 m3（表4）。

表4   鄂爾多斯盆地馬家溝組中-下組合中等-優(yōu)質(zhì)烴源巖計(jì)算的天然氣資源量

Table 4  Gas resources calculated for medium? and high?quality source rocks in the lower and middle assemblages of Majiagou Formation， Ordos Basin

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4 儲(chǔ)層特征與分布

鄂爾多斯盆地馬家溝組上組合發(fā)育白云巖風(fēng)化殼儲(chǔ)層，以膏?？诪橹?span style="box-sizing: border-box;padding: 0px;list-style: none;position: relative;font-size: 12px;line-height: 0;vertical-align: baseline;top: -0.5em">［35］，本文重點(diǎn)討論馬家溝組中-下組合的白云巖儲(chǔ)層類型、特征和分布。

陜473和桃112兩口馬家溝組全取心井并未見到單層厚度大的儲(chǔ)層。白云巖段（B）淺灰色中-薄層（泥質(zhì)）泥晶白云巖（①）與淺灰色中薄層疊層石白云巖（②）非常致密。白云巖段（B）和白云巖-膏鹽巖薄互層段（C）所含的深灰色含膏鹽結(jié)核（泥質(zhì)）泥晶白云巖（③），以及灰黑色含膏鹽結(jié)核的疊層石白云巖（④）巖心表面的膏?？纂m然非常發(fā)育（孔隙度40 %以上），但巖心內(nèi)部的膏鹽結(jié)核未被溶解，說明巖心表面大部分膏（鹽）?？资请S鉆過程中鉆井液與地層水溶蝕形成的。由于馬家溝組中-下組合位于鹽間和鹽下，遠(yuǎn)離其頂部的不整合面，不具備上組合白云巖風(fēng)化殼儲(chǔ)層的形成條件，主要發(fā)育微生物白云巖儲(chǔ)層，巖性為灰黑色含膏鹽結(jié)核的疊層石白云巖（④），儲(chǔ)集空間為沿藻紋層發(fā)育格架孔和溶擴(kuò)孔，而非膏模孔。據(jù)統(tǒng)計(jì)，陜473井、桃112井和米探1井微生物白云巖儲(chǔ)層累計(jì)厚度分別為25.0，37.5和23.5 m，平均孔隙度分別為5.76 %，4.92 %和5.17 %，同樣具單層厚度薄、層數(shù)多以及累計(jì)厚度大的特點(diǎn)，和“毫米級(jí)分散烴源巖”一樣，是高頻沉積旋回的產(chǎn)物。

馬家溝組沉積期巖相古地理揭示，馬2段、馬4段、馬59亞段和馬57亞段沉積期膏鹽湖不發(fā)育，但顆粒灘十分發(fā)育，可以形成顆粒灘白云巖儲(chǔ)層。重結(jié)晶后形成細(xì)晶白云巖儲(chǔ)層，細(xì)晶白云巖的原巖為砂屑生屑灰?guī)r，是薩布哈或滲透回流白云石化和埋藏重結(jié)晶的產(chǎn)物［30］，主要分布于中央古隆起和烏審旗次級(jí)隆起及周緣。

儲(chǔ)層的發(fā)育同樣具有明顯的相控性和層控性，相控性體現(xiàn)在微生物白云巖儲(chǔ)層主要發(fā)育于膏鹽湖周緣的白云巖-膏鹽巖薄互層段（C），向東側(cè)的膏鹽湖中央和西測的水下古隆起逐漸減薄至尖滅，顆粒灘白云巖儲(chǔ)層主要發(fā)育于水下古隆起及周緣，向洼地逐漸減薄至尖滅（圖6）。層控性體現(xiàn)在微生物白云巖儲(chǔ)層主要分布于馬1段、馬3段以及馬56亞段、馬58亞段和馬510亞段，此時(shí)膏鹽湖發(fā)育，為嗜鹽微生物繁盛提供了條件；顆粒灘白云巖儲(chǔ)層主要分布于馬2段、馬4段以及馬55亞段、馬57亞段、馬59亞段?；趦?chǔ)層分布規(guī)律和陜473井、桃112井、米探1井、陜139井、榆152井、榆9井、麒44井、靖探1井、雙168井、府5井等的控制，編制了馬2段、馬4段與馬55+7+9（累計(jì)）亞段的顆粒灘白云巖儲(chǔ)層等厚圖（圖7a—c）和馬1段、馬3段與馬56+8+10（累計(jì)）亞段的微生物白云巖儲(chǔ)層等厚圖（圖7d—f）。

圖7

圖7   鄂爾多斯盆地顆粒灘白云巖儲(chǔ)層和微生物白云巖儲(chǔ)層厚度分布

a.馬2段顆粒灘白云巖儲(chǔ)層； b.馬4段顆粒灘白云巖儲(chǔ)層； c.馬55+7+9（累計(jì)）亞段顆粒灘白云巖儲(chǔ)層；d.馬1段微生物白云巖儲(chǔ)層； e.馬3段微生物白云巖儲(chǔ)層； f.馬56+8+10（累計(jì)）亞段微生物白云巖儲(chǔ)層

Fig.7   Isopach maps of the dolo?grainstone reservoirs and microbial dolomite reservoirs in the Ordos Basin

5 結(jié)論

1） 碳酸鹽巖-膏鹽巖沉積組合由未云化灰?guī)r段（A）、白云巖段（B）、白云巖-膏鹽巖薄互層段（C）以及膏鹽巖段（D）構(gòu)成2類8種氣候逐漸變干旱的沉積旋回，巖性段B、C共發(fā)育10類111個(gè)高頻沉積旋回，具旋回頻繁單層厚度薄的特點(diǎn)。

2） 基于高頻沉積旋回分析，識(shí)別出馬家溝組中-下組合兩類烴源巖：一類為優(yōu)質(zhì)烴源巖（TOC>2.50 %），即毫米級(jí)高TOC黑色泥質(zhì)白云巖；另一類為中等烴源巖（TOC=1.21 %），即低TOC灰黑色白云巖；優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育具有相控性和層控性特征，分布于膏鹽湖周緣的白云巖-膏鹽巖薄互層段中，計(jì)算天然氣資源量8 504.94 × 108 m3。

3） 識(shí)別出馬家溝組中-下組合兩類相控白云巖儲(chǔ)層，分別為古隆起及周緣的顆粒灘白云巖儲(chǔ)層和膏鹽湖周緣的微生物白云巖儲(chǔ)層，源-儲(chǔ)匹配良好。