Gas accumulation model of dolostones reservoirs beneath non-permeable layers controlled by faults: A case study of the middle-lower assemblage of Majiagou Formation in the Daniudi gas field
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摘要:
鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组白云岩作为重要的战略接替区是近年来的研究热点, 有关断裂对该套白云岩中油气聚集的影响研究较少, 成藏模式不明确阻碍了中下组合进一步勘探开发。以鄂尔多斯盆地大牛地气田马家沟组中下组合为例, 通过岩心、薄片、测井、流体包裹体等资料, 研究了盐下白云岩的储层分布和圈闭类型, 探讨了断裂对含气性的控制作用, 揭示了多期断裂活动与天然气充注期的耦合关系, 建立了中下组合断控混源气藏成藏模式。研究结果表明: (1)马家沟组中组合天然气成藏具有上、下古生界双源供烃的优势, 发育2套烃源岩夹中部储层的"三明治式"成藏组合; 下组合气源以下古生界内部烃源岩供烃为主, 发育自生自储的成藏组合。(2)研究区沿断裂分布的岩溶储层是中下组合最主要的储层类型; 圈闭类型包括低幅构造圈闭和成岩圈闭, 成岩圈闭主要受控于储层发育机理, 是研究区主要的圈闭类型。(3)马家沟组经历了3期主要的断裂活动, 分别形成于加里东期、印支期、燕山期-喜山期, 燕山中期形成的断裂与裂缝的有效性最强, 有利于天然气充注。(4)成岩圈闭、多期活动断裂和储层类型三元控制了马家沟组中下组合白云岩的天然气成藏过程, 从而构建了断控混源气藏的成藏模式。本研究能够为相似地质背景下断裂发育区盐下白云岩气藏的勘探提供理论依据。
Abstract:Objective The dolomite of the Ordovician Majiagou Formation in the Ordos Basin, an important strategic replacement area, has been a research hotspot in recent years. There are few studies on the influence of faults on hydrocarbon accumulation in this set of dolomites. An unclear accumulation model has hindered further exploration and development of the middle and lower strata.
Methods Using the middle and lower assemblages of the Majiagou Formation in the Daniudi Gas Field in the Ordos Basin as a case study, this paper comprehensively analyzes the reservoir distribution and trap types of presalt dolomite using data such as cores, thin sections, well logs, and fluid inclusions. The study analyzes the controlling effect of faults on gas-bearing properties. And the coupling relationship between multiphase fault activities and natural gas charging periods is clarified by establishing a fault-controlled mixed-source gas accumulation model with middle and lower combinations.
Results The findings indicate show that (1) the natural gas accumulation in the middle assemblage of the Majiagou Formation has the advantage of dual-source hydrocarbon supply in the Upper and Lower Palaeozoic, forming a "sandwich" accumulation with two sets of source rocks flanking the middle reservoir. The gas source of the combination is mainly hydrocarbon supply from the source rocks in the lower Palaeozoic, and the accumulation combination of self-generation and self-storage is developed. (2) Karst reservoirs distributed along faults in the study area are the most important reservoir types in the middle and lower assemblages; trap types, including low-amplitude structural traps and diagenetic circle diagenetic traps, are mainly controlled by reservoir development mechanisms and are the main trap types in the study area. (3) The Majiagou Formation experienced three main periods of fault activity: the Caledonian, Indosinian, and Yanshanian-Hishanian periods. The faults and fissures that formed during the early Yanshan Movement were the most effective and were favourable for natural gas charging. (4) Diagenetic traps, multistage active faults and reservoir types controlled the natural gas accumulation process of the dolomite in the middle and lower Majiagou Formation, thus establishing a fault-controlled mixed-source gas accumulation model.
Conclusion This study provides a theoretical framework for exploring subsalt dolomite gas reservoirs in fault-prone areas with similar geological conditions.
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“十四五”时期，为确保能源保障更加安全有力，寻找新的油气接替区和勘探领域成为当务之急，当前深层-超深层碳酸盐岩领域是寻找油气的重要方向[1-2]。深层膏盐岩具有优越的封盖性能，对油气聚集和保存具有重要意义。从世界范围看，盐下碳酸盐岩或白云岩正成为油气勘探的重要领域, 在北美墨西哥湾盆地、南美桑托斯盆地、中亚滨里海盆地、中东波斯湾盆地以及我国塔里木盆地[3-7]等均已发现了盐下大型油气田。不同类型(拉张型或挤压型)的盆地、不同时代(石炭系、二叠系、侏罗系、白垩系等)的储层，发育有不同类型的盐下油气藏(构造油气藏、构造-岩性油气藏、构造-地层油气藏、潜山油气藏等)。但是不同的盆地内大型盐下油气田的形成都主要受控于盐层的分布及厚度、优质烃源岩的面积、储层发育的规模。我国鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩自20世纪90年代以来一直是我国海相碳酸盐岩勘探的重要领域[8-11]。不同学者对奥陶系马家沟组沉积环境与岩相古地理、白云岩类型及成因、储层特征等开展了深入研究[9-15]，但研究层位主要集中在马五1至马五5亚段的上组合中。马五5亚段以下的中下组合分布在区域性的膏盐层以下，表生岩溶阶段难以接受大气淡水的改造，成藏条件复杂。近年来，塔里木盆地的勘探实践证实断裂沟通的地区局部淡水可能下渗使含膏白云岩发生强烈的溶蚀改造，形成优质储层，在有效圈闭条件下可聚集形成规模油气藏[16-17]。目前针对马家沟组中下组合盐下白云岩岩溶型气藏的成藏主控因素和成藏模式已有部分研究[18-19]。
本研究以鄂尔多斯盆地大牛地气田为例，在气源分析基础上，对盐下白云岩储层分布和圈闭类型开展研究，讨论断裂对白云岩气藏的含气性控制作用，总结不同期次断裂与天然气充注期的耦合关系，并结合成藏组合类型，阐明盐下白云岩在断裂控制下的混源天然气成藏模式，为表生岩溶背景下隔水层之下白云岩中天然气勘探提供理论依据。
1. 研究区地质背景
鄂尔多斯盆地在构造上属于华北克拉通西南部的一部分，经历了多期沉积旋回和构造运动，属于克拉通边缘叠合盆地[20-21]。大牛地气田构造位置处于鄂尔多斯盆地一级构造单元伊陕斜坡东北部，构造形态总体为北东高、西南低的平缓单斜(图 1a, b)。奥陶系马家沟组沉积期鄂尔多斯盆地气候干旱炎热、水体较浅，发育一套碳酸盐岩夹蒸发岩的地层, 自下而上分为6段：马一段、马三段和马五段形成于大规模海退阶段，岩石类型以白云岩为主，夹厚度不等的膏盐岩；马二段、马四段、马六段形成于海侵阶段，岩石类型包括白云岩和泥晶灰岩。在马五段内部又分为马五1-马五10亚段，马五5亚段在研究区内为一套连续沉积的泥晶灰岩，属于岩性致密的非渗透层(图 1c)。马家沟组储层一般划分为上、中、下含气组合[23-25], 其中上组合发育马五1-马五4亚段风化壳溶孔型储层；中组合发育马五5-马五10亚段白云岩晶间孔储集空间；下组合包括马一段至马四段储层。而盖层主要发育3类：1类为上古生界的区域性盖层，包括本溪组铝土质泥岩以及太原组泥岩；另外2类为下古生界奥陶系马家沟组内部发育的局部盖层，分别为泥晶灰岩和蒸发岩。根据气源的分析，中组合的气源主要为上古生界烃源岩和马家沟组内部烃源岩的混合气，燕山期构造反转之后，上古生界煤系烃源岩层与研究区西部中组合的不整合界面附近发育侧向接触关系，此时正处在煤系烃源岩生排烃高峰期，从而发生煤型气的充注[23,25]。在侏罗纪时期，马家沟组内部烃源岩处于生气高峰期，通过断裂向中下组合储层中充注。因此，中组合的马五6-马五10亚段的成藏组合为2套烃源岩夹中部储层的“三明治式”。下组合气源来自马家沟组内部碳酸盐岩，烃源岩与马四段的白云岩储集体形成下生上储组合[18](图 2)。
图 1 研究区构造区划(a)及断裂分布(b)与马家沟组中下组合地层柱状图(c) (据文献[22]修改)Figure 1. Structural zoning(a) and fault distribution(b) locations in the study area and stratigraphic column of the middle-lower assemblages of the Majiagou Formation(c)
图 2 大牛地气田下古生界中下组合生、储、盖组合特征Figure 2. Characteristics of the source, reservoir and caprock assemblage of the middle-lower assemblages of Lower Paleozoic in the Daniudi gas field关于盆地内马家沟组储层的气源，前人分析认为盐下白云岩中的天然气类型包含油型气、煤型气和混合气，油型气来源于下古生界碳酸盐岩烃源岩，煤型气来源于上古生界煤系烃源岩，混合气来源于上下古生界混合供烃[22,26-31]。综合研究区位及前人研究测试资料，中组合天然气主要是Ⅱ型和Ⅲ型干酪根的混合来源，认为天然气类型包括油型裂解气和煤型气，且以煤型气为主，具有上、下古生界双源供烃的特点。下组合天然气以Ⅱ型干酪根形成的油型气为主，气源来自下古生界内部烃源岩[32-33]。
2. 断裂及圈闭特征
2.1 断裂发育特征
研究区内断裂主要包括基底复活逆断裂、少量基底走滑断裂和层间走滑断裂。基底复活逆断裂和基底走滑断裂在地震剖面上切穿基底，普遍终止于石炭系。受加里东晚期运动、海西运动影响，盆地整体遭受碰撞挤压，其基底断裂构造走向主要为NW-SE向。此类断裂具有多期活动的特征，基底复活断裂构造样式呈现Y字形、反Y字形及正花状构造特征，表明受走滑构造变形影响明显，主要发育在研究区西南侧，北西侧较少。马家沟组内部层间走滑断裂在研究区均有发育，断裂规模小，底部多终止于马家沟组下组合的膏盐岩地层中，水平断距小，其构造走向主要为SN向(图 3)。除此之外，在研究区北部存在断穿马家沟组及上部地层的垂向延伸距离较长的断裂，但并未断穿基底。
图 3 过小壕a井地震剖面上断裂分布特征(小壕a井位置见图 1b)Figure 3. Distribution characteristics of faults in the seismic section of Xiaohao Well a岩心观察表明裂缝类型主要包括区域构造应力缝、基底断裂复活派生裂缝和层面滑移缝，缝面上常见擦痕、阶步等现象(图 4)。对马家沟组中下组合岩心上观察到的246条构造裂缝的统计发现，构造裂缝以垂直裂缝和高角度斜交裂缝为主，且有88.14%裂缝被全充填，有效缝仅占11.86%(图 5)，中下组合构造裂缝充填矿物类型较丰富，以方解石和泥质为主，分别占79.91%与4.80%。裂缝长度主要分布在10~20 cm之间，长度大于20 cm的裂缝发育较多，占22.27%，区域构造缝的延伸长度相对较长，穿层性较强；74.46%的裂缝张开度小于0.5 mm，张开度大于1 mm的仅占15.72%，裂缝整体张开度较小。
图 4 研究区裂缝特征a.小壕a井，马三段，高角度剪切裂缝；b.Pgbg井，马五5亚段，2条成组系高角度剪切缝，2条方解石充填剪切缝，见“切割关系”；c.小壕a井，马四段，雁列缝；d.Da-eff井，马五5亚段，镜面擦痕Figure 4. Fracture characteristics in the study area
图 5 不同倾角构造裂缝有效性分布直方图Figure 5. Histogram of the effective distribution of structural fractures with different dip angles2.2 圈闭特征
研究区圈闭主要为地层沉积后在差异成岩作用过程中经胶结作用、压实作用和交代作用等成岩作用改造形成的成岩圈闭，后期经构造运动改造形成的连续或不连续的成岩体[34-35]。加里东-海西早期构造运动导致盆地整体抬升和长期暴露形成的风化缝经后期成岩作用形成的方解石胶结充填储集空间形成致密带(图 6a, b)。多期活动的基底断裂和局部小断裂为岩溶作用提供了基础，大气淡水通过断裂下渗对马家沟组中组合垂向淋滤，而下组合主要受到盆地高势区承压水侧向淋滤，在马家沟组致密胶结带中形成部分储渗空间(图 6c, d)，致密灰岩侧向遮挡形成成岩圈闭，如大深a井、石a井的马四段气藏，其无阻流量分别为3 700, 4 000 m3/d(图 7)。成岩圈闭在研究区中下组合马五段至马一段广泛发育，受断裂展布控制，与储层分布基本一致。通过将研究区内马家沟组优质储层的平面分布图与构造等值线叠合得到中下组合有效圈闭在平面上的分布位置，平面上成岩圈闭在研究区内广泛分布，是主要的圈闭类型(图 8a, b)。以马五6亚段为例(图 8a)，利用面积统计软件得到成岩圈闭的总面积约900 km2，占总圈闭面积的96%。
图 6 大牛地地区致密灰岩及岩溶水渗滤带样品a.Ddh井，3 026.26 m，马五5亚段，致密灰岩；b.DKac-FPh井，3 031.35 m，马五6亚段，致密灰岩；c.Da-eff井，3 117.16 m，马五9段，溶洞；d.石cob井，2 883.71 m，马五6亚段，溶洞Figure 6. Tight limestone and karst water vadose zone core in the Daniudi area
图 7 大牛地地区马家沟组Da-edd井-Daog井气藏剖面(位置见图 1b, 下同)Figure 7. Gas reservoir profile from the Da-edd well to the Daog well of the Majiagou Formation in the Daniudi area
图 8 马家沟组中下组合有效圈闭分布图a.中组合马五6亚段有效圈闭分布图；b.下组合马四段有效圈闭分布图Figure 8. Effective trap distribution diagram of the middle-lower assemblage of the Majiagou Formation3. 断裂对成藏的控制作用
3.1 断裂对储层的影响
结合实钻资料表明，中下组合的岩溶储层与断裂的规模和期次有关。断裂带及其周缘破碎带为大气淡水透过隔水层垂直下渗提供了有利条件，能够增大溶蚀范围，破碎带经历岩溶作用后可以形成溶洞、裂缝等缝洞型优质储渗空间(图 6c，d)。储层沿断裂带呈条带状展布，在基底复活断裂或层内沟通断裂不发育区，小规模断裂落差小，延伸距离短，破碎带规模小，岩溶作用较弱，不利于淡水向下运移；基底复活断裂，特别是多期次继承断裂附近破碎带发育，有利于流体的运移而发生规模岩溶，岩溶储层相对更加发育，影响层位也较深，近断裂岩心及镜下可见岩溶成因储集空间(图 9a，b)。总体上加里东-海西期和印支期断裂沟通岩溶水，对储层发育具建设性作用；印支期同时沟通流体强化了局部的裂缝方解石胶结；燕山-喜山期断裂派生裂缝较多，晚期派生的微裂缝中胶结作用已不发育，有效性好，主要是天然气运移通道(图 9c)。结合取心井的岩溶剖面，在临近研究区西南部的基底大断裂附近Da-eff井的取心情况显示岩溶作用可向下发育至马四段，但在研究区中部的Daog井和石a井岩溶仅发育至马五6和马五7亚段，明显变浅。受研究区断裂分布影响，自WS向NE方向断裂规模减小，岩溶储层的发育范围减小(图 10)。整体来看，马五6和马五7亚段普遍发育岩溶储层，试采效果较好，单井日产气可达3×104 m3/d。
图 9 断裂发育的程度对岩溶储层的影响Figure 9. Influence of the degree of fault development on karst reservoirs
图 10 DKac-FPh-石b-石a-Dabf-Dhh井岩溶储层连井剖面图Figure 10. Cross-sectional of karst reservoirs in wells DKac-FPh-Shi b-Shi a-Dabf-Dhh3.2 断裂对含气性的控制
研究区内断裂以中大规模基底断裂为主体，在全区均有分布，同时小规模层间断裂也极为发育，密集分布于马五6亚段至马四段。勘探实践表明，鄂尔多斯盆地的油气藏以低渗透致密储层为主，小规模断裂及中大规模基底断裂对盆地油气的聚集、成藏、高产和分布控制明显[36-38]。自奥陶纪以来，盆地内形成了多组断裂，经历了多期构造运动，使基底断裂不断活化并以较弱剪切活动为主[39]，断裂具有多期活动的特征。马四段基底复活断裂自下而上贯通基底和储层与马五6亚段层间走滑断裂一同为油气垂向运移提供了通道。同时，断裂控制了顺层岩溶作用的规模，加深了岩溶层位，改善了储层物性，形成了成岩圈闭。多期断裂运动使应力集中产生了与断裂同组系的共生裂缝与走向杂乱的派生裂缝，它们多处于半开启和开启状态，极大地提高了储集层的渗流能力进而改善了储层含气性。据报道鄂尔多斯盆地东北部天然气组分比值和同位素分布规律以及烃源岩生烃强度[40-41]，研究区西南部为上古生界烃源岩和下古生界烃源岩充注路径交汇部位。该区域基底断裂发育，天然气测试产量较高，在断裂附近中组合试气产量可达24 000 m3/d，下组合试气产量可达8 000 m3/d。对研究区内断裂附近高产井数量的统计表明，在断裂附近(高产井与断裂距离 < 1 km)分布了10口高产井，这主要是因为高产井分布在基底复活断裂及层间断裂附近，断裂有效改善了储层物性，随着距离的增加，受断裂的控制程度降低，高产井数量减少，远离断裂区域(高产井与断裂距离>3 km)高产井只受延伸范围长的基底复活断裂影响(图 11)。
图 11 不同规模断裂对高产井控制范围统计图Figure 11. Statistical diagram of the control range of basement faults on high-yield wells3.3 断裂与多期次天然气充注的耦合关系
从鄂尔多斯盆地地质构造发展来看，在奥陶系马家沟组地层沉积后，印支、燕山和喜山期构造运动对整个盆地影响较大[42-43]。其中印支构造运动期，鄂尔多斯盆地为稳定坳陷盆地，表现为挤压应力环境；燕山构造运动期(尤以燕山Ⅱ幕构造运动最强), 是盆地边缘构造主要形成时期，由东倾变为西倾，形成形态不规则NE-SW向鼻褶，表现为左旋剪切应力环境；喜山构造运动期，盆内隆升而周围断陷，表现为右旋剪切-拉张应力环境[44]。盆地内部燕山期所处最大主应力场状态，产生NW-SE向张性破裂和近SN向和EW向共轭剪破裂。根据成像测井的裂缝走向玫瑰花分布图可知，裂缝走向与燕山期NW-SE向的挤压应力场相匹配(图 12)，该期裂缝充填较少，测井解释大部分为高导缝。而成像测井解释也显示近SN向为裂缝展布方位的次要方向，该组方向与印支期盆地受SN向挤压应力环境相匹配，裂缝充填程度较高，测井解释显示为高阻缝，显示印支期裂缝有效性较低。总体来说，大牛地构造裂缝为多期次多成因形成，且构造裂缝主要形成于加里东期、印支期、燕山-喜山期。其中加里东期及印支期裂缝有效程度低，燕山-喜山期是裂缝形成的最主要时期，形成的裂缝有效程度也较高。在加里东、印支、燕山-喜山期构造运动影响下，盆地形成了3期与天然气充注相联系的断裂，包括加里东期断裂、印支期断裂、燕山-喜山期断裂。断裂带对大牛地岩溶储层型气藏具有明显的控制作用，多套基底复活断裂切穿上、下古生界烃源岩，能够沟通马家沟组中下组合的储层。另外，加里东晚期至海西期构造抬升使得鄂尔多斯盆地东北部奥陶系马家沟组地层遭受剥蚀，大气淡水通过断裂渗透使其遭受岩溶作用，为后期天然气充注提供了良好的储层条件。
图 12 大牛地中下组合成像测井裂缝走向及有效性特征图Figure 12. Fractures strike and effectiveness characteristics from imaging log in the middle-lower assemblage of the Daniudi area在油气成藏的研究中，包裹体分析技术是一种常用的研究手段，烃类包裹体中同期次形成的盐水包裹体的均一温度能够近似代表油气成藏的温度，进而确定成藏期次[45-46]。大牛地气田中下组合裂缝和溶缝充填物内都发育了丰富的流体包裹体，通过单偏光下对油、气、盐水包裹体的识别，证实研究区以含溶解轻烃盐水包裹体、富气态烃包裹体和纯天然气单相包裹体为主。选取了研究区石a、小壕a、Daac、Dcg 4口单井共40个与烃类包裹体共生的盐水包裹体进行了测温，测得均一温度在90~160℃(表 1，图 13)。
表 1 研究区马家沟组中下组合盐水包裹体均一温度Table 1. Homogenous temperature of brine inclusions in the middle-lower assemblages of the Majiagou Formation in the study area井号 层位 深度/m 均一温度/℃ 井号 层位 深度/m 均一温度/℃ 石a 马四段 3 116.57 147.0 石a 马四段 3 116.57 141.0 石a 马四段 3 116.57 155.0 石a 马四段 3 116.57 164.0 石a 马四段 3 116.57 146.0 小壕a 马四段 3 139.95 97.7 小壕a 马四段 3 139.95 94.6 小壕a 马四段 3 139.95 92.5 小壕a 马四段 3 146.30 109.0 小壕a 马四段 3 146.30 103.0 小壕a 马四段 3 146.30 100.0 小壕a 马四段 3 148.63 103.0 小壕a 马四段 3 148.63 100.0 小壕a 马四段 3 148.63 112.0 小壕a 马四段 3 148.63 118.0 小壕a 马四段 3 148.63 116.0 小壕a 马四段 3 173.41 117.0 小壕a 马四段 3 173.41 110.0 小壕a 马四段 3 173.41 108.0 小壕a 马四段 3 173.41 113.0 小壕a 马四段 3 173.41 120.0 小壕a 马三段 3 409.51 116.0 小壕a 马三段 3 409.51 112.0 小壕a 马三段 3 409.51 108.0 小壕a 马三段 3 409.51 119.0 小壕a 马三段 3 409.51 112.0 Daac 马五5亚段 2 927.50 90.2 Daac 马五5亚段 2 927.30 126.7 Daac 马五5亚段 2 927.30 111.1 Daac 马五5亚段 2 937.36 112.1 Daac 马五5亚段 2 937.36 102.1 Daac 马五5亚段 2 937.36 100.3 Daac 马五5亚段 2 937.36 99.3 Daac 马五5亚段 2 937.36 103.2 Daac 马五5亚段 2 937.36 113.5 Daac 马五5亚段 2 937.36 124.9 Dcg 马二段 3 376.54 126.1 Dcg 马二段 3 376.54 112.3 Dcg 马二段 3 376.54 111.6 
图 13 大牛地气田中下组合碳酸盐岩裂缝脉体或溶缝内包裹体均一温度分布直方图Figure 13. Histogram of homogeneous temperature distribution of carbonate fractured veins or inclusions in dissolved fractures in the middle-lower assemblage of the Daniudi gas field包裹体均一温度的较广跨度指示了多期的烃类充注，结合断裂构造背景、包裹体均一温度和埋藏史匹配关系认为马家沟组天然气成藏期主要包括3个阶段[37,47-48](图 14)：①印支期(晚二叠世-三叠纪)烃源岩进入生烃门限，埋藏温度80~110 ℃，少量烃类活动，发生第1期油气充注；②断裂主要活动的燕山中期，同时期晚侏罗世-早白垩世下古生界碳酸盐岩烃源岩进入成熟阶段开始规模排烃，埋藏温度130~160 ℃，大量构造裂缝的发育使得该时期发生第2期大规模油气充注，此时断裂活化成为深部流体幕式活动和油气运聚成藏的主要输导通道，烃源岩热演化生烃阶段与基底复活断裂活动期的耦合关系是控制大牛地天然气成藏的重要因素；③燕山晚期-喜山期(晚白垩世-古近纪)断裂调整天然气运移，地层遭受抬升剥蚀, 温度、压力降低，上古生界煤系烃源岩开始大量排烃，同时期基底活化断裂已部分断至浅层耦合沟通了烃源岩，该时期埋藏温度120~130 ℃。燕山晚期-喜山期产生大量晚期构造裂缝，大多无充填物，构成了现今大牛地奥陶系岩溶储层中的有效裂缝体系，也为晚期高熟油气充注成藏提供了输导通道(图 9a，c)。
图 14 马家沟组地层埋藏史图(据文献[49]修改)∈.寒武纪；O.奥陶纪；S.志留纪；D.泥盆纪；C.石炭纪；P.二叠纪；T.三叠纪；E+N.古近纪+新近纪；K.白垩系; J.侏罗系; T3y.延长组; T2z.纸坊组; T1h.和尚沟组; T1l.刘家沟组; P2sh.上石河子组; P1s.山西组; O1m1-5.马家沟组马一至马五段; Ro.镜质体反射率Figure 14. Burial history map of the Majiagou Formation4. 中下组合天然气成藏模式
综合研究区构造演化、天然气组成、流体包裹体、储层特征和圈闭类型分析，结合单井纵向储层展布，将大牛地马家沟组中下组合成藏模式归纳为成岩圈闭、多期活动断裂和储层类型三元控藏模式，中组合上下混源供烃，下组合自源供烃，整体断裂沟通(图 15)。基底断裂沟通上下古生界烃源岩与中下组合储层为天然气运移提供通道，燕山期东部抬升时，位于东侧的致密岩性分布区处在区域构造的上倾方向，对其西侧下倾方向的有利储集层段构成有效的圈闭遮挡条件。
图 15 大牛地气田马家沟组中组合及下组合成藏模式图Figure 15. Accumulation model of the middle-lower assemblage of the Majiagou Formation in the Daniudi gas field上古生界气源以侧向和顺断裂向下充注2种方式在马五6-10亚段多期次充注形成混源气，马四段以下层位以燕山中期顺断裂向上的油和燕山晚期-喜山期的原油裂解气充注为主。成岩差异主要形成成岩圈闭, 为油气聚集提供有利空间，以晶间孔、膏溶孔为主的优质岩溶储层形成较多的储集空间。燕山期活动的基底断裂及层间断裂与成岩圈闭以及优质储层形成的三元有效配置对中下组合天然气充注成藏有利。而在研究区北部，燕山晚期至喜山期持续活动的断裂破坏了圈闭，导致天然气逸散。
5. 结论
(1) 研究区内发育NW-SE向基底复活逆断裂和SN向层间走滑断裂；裂缝包括加里东期、印支期、燕山-喜山期3期裂缝，加里东期及印支期裂缝有效程度低，燕山-喜山期是有效裂缝形成的主要时期。加里东-海西期盆地抬升暴露剥蚀，断裂系统输导大气淡水岩溶为后期天然气充注提供了良好的储层条件。
(2) 大牛地气田马家沟组经历了加里东期、印支期、燕山-喜山期3期天然气幕式充注，与断裂活动对应。基底复活断裂自下而上贯通基底和储层配合层间断裂为油气垂向运移提供通道的同时，半开启和开启状态的同组系派生裂缝拓展了盐下岩溶规模并改善了储层物性，进一步改善了储层含气性。马家沟组中下组合天然气成藏总体为成岩圈闭、多期活动断裂和储层类型三元控藏。
所有作者声明不存在利益冲突。 -
图 1 研究区构造区划(a)及断裂分布(b)与马家沟组中下组合地层柱状图(c) (据文献[22]修改)
Figure 1. Structural zoning(a) and fault distribution(b) locations in the study area and stratigraphic column of the middle-lower assemblages of the Majiagou Formation(c)
图 2 大牛地气田下古生界中下组合生、储、盖组合特征
Figure 2. Characteristics of the source, reservoir and caprock assemblage of the middle-lower assemblages of Lower Paleozoic in the Daniudi gas field
图 3 过小壕a井地震剖面上断裂分布特征(小壕a井位置见图 1b)
Figure 3. Distribution characteristics of faults in the seismic section of Xiaohao Well a
图 4 研究区裂缝特征
a.小壕a井，马三段，高角度剪切裂缝；b.Pgbg井，马五5亚段，2条成组系高角度剪切缝，2条方解石充填剪切缝，见“切割关系”；c.小壕a井，马四段，雁列缝；d.Da-eff井，马五5亚段，镜面擦痕
Figure 4. Fracture characteristics in the study area
图 5 不同倾角构造裂缝有效性分布直方图
Figure 5. Histogram of the effective distribution of structural fractures with different dip angles
图 6 大牛地地区致密灰岩及岩溶水渗滤带样品
a.Ddh井，3 026.26 m，马五5亚段，致密灰岩；b.DKac-FPh井，3 031.35 m，马五6亚段，致密灰岩；c.Da-eff井，3 117.16 m，马五9段，溶洞；d.石cob井，2 883.71 m，马五6亚段，溶洞
Figure 6. Tight limestone and karst water vadose zone core in the Daniudi area
图 7 大牛地地区马家沟组Da-edd井-Daog井气藏剖面(位置见图 1b, 下同)
Figure 7. Gas reservoir profile from the Da-edd well to the Daog well of the Majiagou Formation in the Daniudi area
图 8 马家沟组中下组合有效圈闭分布图
a.中组合马五6亚段有效圈闭分布图；b.下组合马四段有效圈闭分布图
Figure 8. Effective trap distribution diagram of the middle-lower assemblage of the Majiagou Formation
图 9 断裂发育的程度对岩溶储层的影响
Figure 9. Influence of the degree of fault development on karst reservoirs
图 10 DKac-FPh-石b-石a-Dabf-Dhh井岩溶储层连井剖面图
Figure 10. Cross-sectional of karst reservoirs in wells DKac-FPh-Shi b-Shi a-Dabf-Dhh
图 11 不同规模断裂对高产井控制范围统计图
Figure 11. Statistical diagram of the control range of basement faults on high-yield wells
图 12 大牛地中下组合成像测井裂缝走向及有效性特征图
Figure 12. Fractures strike and effectiveness characteristics from imaging log in the middle-lower assemblage of the Daniudi area
图 13 大牛地气田中下组合碳酸盐岩裂缝脉体或溶缝内包裹体均一温度分布直方图
Figure 13. Histogram of homogeneous temperature distribution of carbonate fractured veins or inclusions in dissolved fractures in the middle-lower assemblage of the Daniudi gas field
图 14 马家沟组地层埋藏史图(据文献[49]修改)
∈.寒武纪；O.奥陶纪；S.志留纪；D.泥盆纪；C.石炭纪；P.二叠纪；T.三叠纪；E+N.古近纪+新近纪；K.白垩系; J.侏罗系; T3y.延长组; T2z.纸坊组; T1h.和尚沟组; T1l.刘家沟组; P2sh.上石河子组; P1s.山西组; O1m1-5.马家沟组马一至马五段; Ro.镜质体反射率
Figure 14. Burial history map of the Majiagou Formation
图 15 大牛地气田马家沟组中组合及下组合成藏模式图
Figure 15. Accumulation model of the middle-lower assemblage of the Majiagou Formation in the Daniudi gas field
表 1 研究区马家沟组中下组合盐水包裹体均一温度
Table 1. Homogenous temperature of brine inclusions in the middle-lower assemblages of the Majiagou Formation in the study area
井号 层位 深度/m 均一温度/℃ 井号 层位 深度/m 均一温度/℃ 石a 马四段 3 116.57 147.0 石a 马四段 3 116.57 141.0 石a 马四段 3 116.57 155.0 石a 马四段 3 116.57 164.0 石a 马四段 3 116.57 146.0 小壕a 马四段 3 139.95 97.7 小壕a 马四段 3 139.95 94.6 小壕a 马四段 3 139.95 92.5 小壕a 马四段 3 146.30 109.0 小壕a 马四段 3 146.30 103.0 小壕a 马四段 3 146.30 100.0 小壕a 马四段 3 148.63 103.0 小壕a 马四段 3 148.63 100.0 小壕a 马四段 3 148.63 112.0 小壕a 马四段 3 148.63 118.0 小壕a 马四段 3 148.63 116.0 小壕a 马四段 3 173.41 117.0 小壕a 马四段 3 173.41 110.0 小壕a 马四段 3 173.41 108.0 小壕a 马四段 3 173.41 113.0 小壕a 马四段 3 173.41 120.0 小壕a 马三段 3 409.51 116.0 小壕a 马三段 3 409.51 112.0 小壕a 马三段 3 409.51 108.0 小壕a 马三段 3 409.51 119.0 小壕a 马三段 3 409.51 112.0 Daac 马五5亚段 2 927.50 90.2 Daac 马五5亚段 2 927.30 126.7 Daac 马五5亚段 2 927.30 111.1 Daac 马五5亚段 2 937.36 112.1 Daac 马五5亚段 2 937.36 102.1 Daac 马五5亚段 2 937.36 100.3 Daac 马五5亚段 2 937.36 99.3 Daac 马五5亚段 2 937.36 103.2 Daac 马五5亚段 2 937.36 113.5 Daac 马五5亚段 2 937.36 124.9 Dcg 马二段 3 376.54 126.1 Dcg 马二段 3 376.54 112.3 Dcg 马二段 3 376.54 111.6 
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