引用本文
陈文萍, 杨明亮, 冯森, 李玉英, 石岩, 王洪垣. 苏XX区块上古生界非主力层盒6段油气富集规律及有利接替区分布[J]. 录井工程, 2026,37(1): 153-160.
CHEN Wenping, YANG Mingliang, FENG Sen, LI Yuying, SHI Yan, WANG Hongyuan. Hydrocarbon accumulation pattern and favorable replacement area distribution for He 6 Member of the Upper Paleozoic non-major reservoirs in Su XX block[J]. Mud Logging Engineering, 2026,37(1): 153-160.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2026.01.021  
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苏XX区块上古生界非主力层盒6段油气富集规律及有利接替区分布
陈文萍, 杨明亮, 冯森, 李玉英, 石岩, 王洪垣
中国石油长庆油田公司风险作业管理项目部

作者简介：陈文萍 工程师,1993年生,2020年毕业于长江大学矿产普查与勘探专业,现在中国石油长庆油田公司风险作业管理项目部从事气藏地质研究工作。通信地址：017300 内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审旗嘎鲁图镇油气田生产指挥中心。E-mail：chenwenping@cnpc.com.cn

收稿日期: 2026-02-05
摘要

苏XX区块上古生界非主力层盒6段单独试气获得工业气流,显示出开发潜力。为明确其成藏特征并指导勘探部署,基于测井、地震及生产资料,系统研究了盒6段储层特征与气藏富集规律。研究表明：研究区盒6下亚段物性与主力产层相当,平均孔隙度5.73%,平均渗透率0.24 mD,具备规模成藏基础。区块内广覆式煤系烃源岩提供了充足气源,其富集规律可概括为“储层控藏、断裂控富”,气藏富集差异则主要受“储层、构造、输导”三因素协同控制：优质储层展布控制气藏范围与规模,微幅构造高部位控制天然气聚集位置,海西期以来发育的小规模断裂系统则为关键输导通道,控制天然气充注效率与富集程度。基于上述认识,结合储层预测、构造解释与断裂分析,在区块内优选出3个有利接替区,为研究区产能接替与下一步部署提供了重要依据。

关键词: 输导体系; 成藏特征; 油气富集规律; 盒6段; 上古生界
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Hydrocarbon accumulation pattern and favorable replacement area distribution for He 6 Member of the Upper Paleozoic non-major reservoirs in Su XX block
CHEN Wenping, YANG Mingliang, FENG Sen, LI Yuying, SHI Yan, WANG Hongyuan
Risk Operation Management Project Department, PetroChina Changqing Oilfield Company, ordos, Inner Mongolia, 017300, China
Abstract

A commercial gas flow was obtained from separate testing of the non‑main layer He‑6 Member of the Upper Paleozoic in Su XX block, demonstrating its development potential. To clarify the reservoir‑forming characteristics and guide exploration planning, this study systematically investigates the reservoir characteristics and gas accumulation patterns of the He 6 Member based on well logging, seismic and production data. The research shows that The physical properties of the lower He 6 sub‑member in the study area are comparable to those of the main producing layers, with an average porosity of 5.73% and an average permeability of 0.24 mD, providing a foundation for large‑scale accumulation. Widespread coal‑measure source rocks in the region supply abundant gas. The enrichment pattern can be summarized as "reservoir controlling accumulation, faults controlling enrichment". The differential enrichment of gas reservoirs is mainly co‑controlled by three factors： "reservoir, structure and fault". The distribution of high‑quality reservoirs controls the extent and scale of gas pool, micro‑structural highs control the locations of gas accumulation, and the small‑scale fault systems developed since the Hercynian period serves as key migration pathways, controlling the charging efficiency and enrichment degree of natural gas. Based on the above understanding, combined with reservoir prediction, structural interpretation and fault analysis, three favorable zones have been identified within the block, providing an important basis for production replacement and further deployment in the study area.

Keyword: migration pathway system; reservoir forming characteristic; hydrocarbon accumulation pattern; He 6 Member; the Upper Paleozoic
0 引言

“非主力层系”特指在鄂尔多斯盆地苏XX区块上古生界中, 相对于已实现大规模开发的主力产层（如山西组山1段、下石盒子组盒8段等）, 那些勘探程度较低、认识尚不充分但具有潜在勘探价值的层系。与主力层系相比, 非主力层系通常具有储层更薄、物性偏差、平面分布不稳定的特点, 但在优越的成藏配置条件下, 仍然可以形成具有经济价值的油气藏。

鄂尔多斯盆地是多期原型盆地叠合复合含油气盆地, 含气层位主要发育于上古生界石炭-二叠系地层[1, 2]。其中石炭系可划分为本溪组本1、本2段; 二叠系含太原组太1、太2段, 山西组山1、山2段, 以及石盒子组盒1-盒8段。前期勘探开发实践表明, 山西组山1段和下石盒子组盒8段为主要产气层, 而盒3-盒7段则为非主力层系, 前人对油气富集规律的研究主要集中于主力层系, 非主力层系气藏分布范围较小, 相关研究相对较少。

自2008年起, 研究区进入大规模勘探开发阶段。经过连续17年的高强度开采, 当前主力产层面临资源品质显著劣化、地层含水率持续上升以及富集区外围储量丰度偏低等一系列严峻挑战, 开发难度与成本日益增大。鉴于主力层系富集区的开发井网已基本完善, 寻找战略性的产能接替区或接替层系, 已成为保障气田稳产、实现可持续发展的迫切需求。

2017年, SXX-6-30井在盒6段单独测试中获得无阻流量高达23.39×10⁴ m³ /d的工业气流, 展现出良好的开发潜力[1]。后续对其他非主力层系的探索也证实了其含气性与开发价值。现有钻井揭示, 多数非主力层系气藏呈孤立“甜点”分布, 而盒6段则呈现出独特的连片发育特征, 预示其具有更佳的规模开发前景。然而, 长期以来, 该层系仅作为上部层位与主力产层进行合试, 并未被确立为独立开发对象, 对其气藏富集规律与主控因素缺乏系统性研究, 严重制约了该类潜在资源的有效动用。

直至近期（2025年）, 针对盒6段的专项研究及储量评价确认其规模储量超过60×10⁸ m³ , 展现出巨大的开发潜力。要实现盒6段的规模有效开发, 核心关键在于厘清其成藏机理与气藏富集规律。为此, 本文基于测井、地震及生产资料, 运用成藏学理论, 对苏XX区块盒6段开展系统性研究, 旨在明确沉积、构造等多地质因素的耦合控藏作用, 构建该层系的气藏富集模式。研究成果将为研究区提供可靠的层间接替靶区, 对指导下一步开发部署、延长气田生命周期具有重要的理论与现实意义。

1 区域地质概况

苏XX区块位于鄂尔多斯盆地北部, 处于伊陕斜坡北部构造区域内[2]（图1）, 构造格局相对简单, 整体呈现为一条北东-南西向的大型单斜, 其构造形态表现为东北高、西南低的平缓斜坡, 区域构造起伏较小, 为油气的大面积聚集与保存提供了有利的构造条件。苏XX区块从石炭系本溪组到二叠系石千峰组, 发育不同类型的河流-三角洲沉积体系[1], 自下而上依次发育了石炭系-二叠系的本溪组、太原组、山西组、下石盒子组、上石盒子组及石千峰组[3], 其中, 太原组主要以陆表海相沉积的砂岩与灰岩为主, 是区域内重要的煤系气源岩层。其上覆的山西组和下石盒子组则构成了研究区的主力含气层系, 沉积环境由早期的三角洲平原过渡到晚期的辫状河三角洲, 形成了多套厚度稳定、横向连续性好的大型砂体, 为天然气的储集提供了优越的空间。

图1 鄂尔多斯盆地构造分区图和上古生界地层综合柱状图

盒6段发育河流-三角洲沉积体系, 以水下分流河道砂体为主, 单砂体厚度多在3~8 m之间, 横向连续性较好, 具备形成规模储集体的物质基础。尽管其储层物性整体略逊于主力层段, 但在局部甜点区仍表现出较好的含气性, 是近期实现储量与产能接替的重点探索目标。

2 天然气地质特征
2.1 烃源岩特征

鄂尔多斯盆地上古生界发育多套烃源岩, 主要包括本溪组、太原组以及山西组的煤层与暗色泥岩。这些烃源岩具有广覆式生烃分布的特点, 为油气富集奠定了物质基础[2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]。研究区煤层总厚度与净厚度分布特征相似, 煤层在中北部相对较厚, 东南部局部富集, 中南部发育一条北东向的低厚度条带（图2a、图2b）。最大单层煤层厚度可达12.5 m。从有机质丰度来看, 煤系烃源岩的有机碳含量普遍较高, 属于高丰度烃源岩; 暗色泥岩的有机质丰度相对较低, 但在局部区域仍具备较好的生烃潜力。

图2 苏XX区块煤层厚度与烃源岩成熟度平面分布图

烃源岩有机质成熟度是评价其生烃能力的关键指标之一。本文基于实测镜质体反射率（Ro）数据编绘了研究区上古生界烃源岩成熟度平面分布图（图2c）。结果显示, 研究区烃源岩整体处于高成熟-过成熟阶段（Ro为1.3%~1.8%）, 成熟度由西南向东北逐渐降低。西南部成熟度最高（Ro>1.7%）, 处于过成熟阶段, 产气能力强; 南部大部分地区Ro为1.6%~1.7%, 亦属高成熟-过成熟范畴; 东北部部分区域Ro为1.3%~1.4%, 为高成熟阶段, 产气能力相对较弱。

研究区生气强度主要受有机质成熟度控制, 与烃源岩厚度相关性不明显。南部烃源岩厚度虽薄, 但成熟度高, 生气强度大, 气井产能好; 中北部烃源岩厚度大、分布广, 但成熟度较低, 整体产气能力较弱, 评价井含气性普遍较差, 仅中部局部地区含气性较好。整体上, 气藏富集于研究区南部, 气层厚度由南向北逐渐减薄。

2.2 储层物性特征

鄂尔多斯盆地以碎屑沉积为主, 从石炭系本溪组到二叠系石千峰组, 发育不同类型的河流-三角洲沉积体系[1]。研究区上古生界下部本溪组及太原组以海陆过渡相的含煤砂泥岩为主, 上部的山西组-上石盒子组以河流相陆源碎屑岩为主。为便于精细研究, 依据泥岩隔层将研究区盒6段储层进一步划分为盒6上（H6s）和盒6下（H6x）亚段。非主力层盒6段孔隙度为0.1%~14.42%, 平均值为5.52%, 主要分布在4%~8%; 渗透率为0.01~1.57 mD, 平均值为0.23 mD, 主要分布在0.1~0.4 mD（表1）。研究区上古生界为低孔低渗储层, 其中盒8段储层储集物性相对较好, 整个盒6段储层物性较盒8段差。但盒6下亚段孔隙度为0.1%~14.42%（平均值为5.73%）, 渗透率为0.01~1.57 mD（平均值为0.24 mD）, 与盒8段和山1段储层物性相当, 具备良好的储集性能。

表1 苏XX区块储层物性统计
2.3 生储盖组合特征

鄂尔多斯盆地早侏罗世烃源岩开始排烃, 大量生气期为晚侏罗世-早白垩世末期, 整体呈现“先致密, 后成藏”的特征[8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17]。在苏XX区块内, 根据烃源岩、储层与盖层的配置关系, 主要发育自生自储和下生上储两类生储盖组合。其中, 下生上储组合是区块天然气成藏的关键类型, 其烃源主要来自下伏太原组、本溪组及山西组的煤层与暗色泥岩, 为上部石盒子组储层油气成藏提供了物质基础[18, 19, 20]。

具体来看, 研究区下生上储组合可进一步划分为两种配置类型：①盒8段源顶型组合, 盒8段储层紧邻下伏烃源岩（本溪组-山2段）, 气源供给充足, 其直接盖层为盒8上亚段及盒7段泥岩, 构成良好的储盖配置, 易形成源顶式气藏, 在生烃强度有限的背景下, 天然气优先充注此类近距离储层; ②盒6段远源型组合, 盒6段虽同样属于下生上储类型, 但与烃源岩的垂向距离较远, 天然气运移路径较长, 成藏条件整体劣于盒8段, 尤其在生烃强度不足的区域, 气源供给条件明显逊于盒8段, 导致其成藏概率较低, 该组合主要依赖上覆盒5段泥岩作为盖层, 储盖组合本身并非盒6段气藏发育的主控因素, 其成藏差异主要受气源可及性控制。

3 气藏成藏主控因素

前文分析表明, 研究区烃源岩具备广覆式生烃特征, 成熟度自西南向东北系统降低, 且实钻揭示的生气强度与此趋势一致, 为天然气成藏提供了充分且稳定的物质基础, 上覆大套盒5段厚层泥岩为其提供了必要的盖层条件。然而, 仅烃源条件和盖层条件无法解释研究区内气藏（特别是非主力层系）分布与富集程度的显著差异[21]。气藏的形成与差异富集是储层物性（储集能力）、砂体空间展布（储集体规模）、局部构造（聚集部位）及断裂输导体系（运移通道）等多重地质要素耦合作用的结果。对于距离烃源岩较远的盒6段非主力层系而言, 优质的储集体与高效的输导体系是其成藏及富集的关键, 下文将从储层展布、构造格局、输导体系3个方面, 系统剖析其对盒6段气藏形成与富集的主控作用。

3.1 储层展布为主导的富集模式

据实钻井统计结果, 结合地震振幅类属性进行储层预测, 绘制平面图。苏XX区块盒6段储层整体较发育, 河道呈南北向展布：东部多期河道叠置, 储层有利范围较广; 西部河道摆动较频繁, 河道宽度较窄, 有利储层范围较小。东部连井剖面显示（图3）, 储层厚度大, 剖面中部发育多层泥岩隔夹层。根据连续展布的泥岩隔层, 将盒6段进一步划分为上下两套砂岩。

图3 苏XX区块东部盒6-盒7段连井剖面对比图

盒6上亚段砂岩储层厚度薄, 平均厚度2.26 m, 平均孔隙度4.47%, 平均渗透率0.14 mD, 且河道范围较窄, 有利储层发育少, 不利于成藏。盒6上气层基本不发育, 通常以甜点形式发育于物性较好的河道中心（图4a）。盒6下亚段砂岩储层厚度大, 平均厚度7.41 m, 平均孔隙度5.73%, 平均渗透率0.24 mD, 河道较宽, 多期河道于储层东部叠置, 有利于储层成藏; 区块中部多期河道聚集, 有利范围较宽, 为油气成藏提供有利条件（图4b）。

图4 盒6段砂岩厚度等值线图

3.2 构造格局对气藏的控制作用

通过精细合成记录、多井联合标定, 以偏移速度为基础, 对地震资料进行层位解释, 且结合井震标定时深关系, 采用井控、层控速度场技术建立高精度速度场, 优选拉普拉斯迭代法进行构造成图。由图5可见, 盒6段构造样式较为单一, 整体呈现自北东至南西向的单斜构造, 倾角不足1°; 局部发育小幅度鼻隆构造, 隆凹相间, 发育4条鼻状构造带; 东北部构造位置相对较高, 断裂中部所“夹”部位发育高部位地垒。通过实钻对比分析, 非主力气藏沿鼻隆构造带与储层匹配关系好的部位富集。

图5 盒6段底界构造等值线图

研究区多低幅度构造, 常规构造解释难以识别, 但其总趋势上的局部高低变化对优质储层起到了关键控制作用。为了更好地进行低幅度构造研究, 突出储层微型构造的局部高点, 在常规构造解释的基础上, 应用“趋势面法”对盒6段微幅构造进行系统研究。以盒6段底界微幅度构造平面图（图6）为例, 识别出多个相对构造高点, 整体分布较均匀, 其中北部构造高点较南部密集。实钻资料显示, 盒6段测井解释气层115口井, 含水层（气水同层、水层）34口井, 其中101口气井位于微幅构造高部位, 23口水井位于低部位, 仅少量气井位于微幅构造低部位、部分水井发育于构造高部位（图6）, 二者总体相关度83.2%。这表明盒6段气层发育明显受微幅构造的影响, 天然气多在相对构造高部位聚集。

图6 盒6段底界微幅度构造平面图

3.3 天然气高效输导体系

研究区发育北东向、北西向以及东西向3组主要断裂, 共 48条, 多为断距小于20 m、延伸规模小于5 km的Ⅲ、Ⅳ 级小规模断层, 主要分布在北部, 南部主要发育Ⅳ 级小断层。

其中海西期断层多为北东向Ⅳ 级小断层, 延伸范围较小, 断开层位多延伸至盒3、盒5以及盒6段, 主要发育在区块中南部; 印支期断层以北西向为主, 延伸范围较大, 断开石千峰组及以上地层, 多发育于北部; 喜山期断层多呈东西向展布, 为走滑断层, 延伸范围长。区块断裂整体具有“北多南少, 多期发育”的特征。

目前开发井多位于研究区南部, 中北部多为评价井, 井网稀疏。本文对南部断裂发育的密井网区盒6段气藏进行解剖, 结果表明距离断层100~200 m的井, 盒6段气层平均厚度最大达4.42 m; 距断层<100 m, 气层发育井较少; 距断层>1 000 m后, 距离越远, 气层发育井越少, 但气层平均厚度与断裂距离无直接关系。高效输导体系为非主力气藏发育的关键（图7）。

图7 盒6段气层发育情况与断层距离关系统计

4 气藏富集规律

研究区盒6段气藏的富集并非单一因素作用, 而是“源-储-盖-运-保”等多种地质要素在时空上有效匹配的结果。其富集规律可系统性地总结为以下两大核心方面。

4.1 优质储层的宏观展布是气藏富集的基础

优质储层的宏观展布控制着气藏的平面分布与发育规模。实钻证实, 天然气在相对高部位构造背景下优先选择性地富集于储层物性良好的部位。研究区盒6段气藏主要发育于岩性纯、物性良好、垂向上多期叠置的厚层滩坝砂体中, 这些优质储集体主要分布于鼻状构造发育地区, 微幅构造发育的东南部及中部地区。反之, 在西南部等地区, 由于河道摆动频繁、砂体范围狭窄且厚度较薄, 储集条件较差, 气藏基本不发育。例如, 盒6上亚段的砂岩体, 因其整体厚度薄、展布范围有限, 且孔隙度与渗透率较低, 难以形成大规模连片气藏, 仅能在局部物性相对较好的“甜点”区形成小型岩性气藏。这一鲜明对比充分证明, 有利储集相带的展布是控制非主力气藏能否形成及其分布范围的先决条件和物质基础。储层不仅提供了必要的储集空间, 其自身的非均质性更直接控制了天然气富集“甜点”的定位。

4.2 高效的输导体系是气藏成功成藏的关键

高效的输导体系决定了天然气的充注效率与富集部位。由于研究区为广覆式生烃, 天然气必须依靠有效的输导网络才能完成长距离运移并聚集成藏。盒6段的生储盖组合模式与主力层系盒8段类似, 均属于下生上储型, 但距离烃源岩较远, 与气藏优先充注岩性、物性较好的盒8段地层相比, 盒6段成藏更依赖高效输导体系。实钻情况清晰地揭示了该规律：盒6段的气藏并非均匀分布, 而是高度集中在沿着海西期发育的断裂带附近。这些断裂系统在活动中成为沟通深部烃源岩与浅部储层的优势运移通道, 极大地提高了天然气的垂向运移效率。因此, 在下生上储的致密储层背景下, 早期发育的断裂系统构成了油气运移的“高速公路”, 是控制非主力气藏局部富集部位的决定性因素。靠近烃源岩的储层具备“近水楼台”的优势, 而远离烃源岩的储层则高度依赖断裂构成的输导体系, 两者均受控于“源-储压差”驱动的运移动力学过程。

综上所述, 研究区非主力气藏的富集遵循“储层控藏、断裂控富”的核心规律, 即优势储集体的发育决定了气藏的宏观分布框架, 而断裂输导体系的效率则控制了天然气在框架内的最终富集部位与丰度。这一规律为下一步在研究区及类似区块预测非主力气藏“甜点”提供了明确的理论依据和勘探方向。

5 有利接替区优选

基于“储层控藏、断裂控富”成藏规律, 本次研究开展了非主力气藏优势储层优选。区块东南部盒6段非主力气藏发育两条主力河道, 分别呈北东向与近南北向展布, 其中北东向河道砂体与鼻状构造高部位耦合性良好, 为天然气富集提供了优质储集空间; 但该区域断裂系统欠发育, 气藏成藏受控于岩性、物性条件, 仅在其较优区域聚集成藏, 据此优选出2个有利接替区。区块中北部断裂发育较为充分, 发育1条北西向断裂、3条北东向断裂及1条东西向断裂, 构成“地垒”构造组合, 为天然气运移提供了高效通道, 结合区域储层展布特征, 在此优选出1个有利接替区（图8）。

图8 有利接替区平面图

6 结论

研究区盒6段储集条件与主力层相当, 但其成藏并非受控于生储盖组合, 而是主要受“储层、构造、输导”三因素协同控制。其中, 优质储层（如盒6下亚段）的宏观展布控制气藏富集范围与规模, 微幅构造高部位控制气藏聚集部位, 而小规模断裂系统是天然气高效运移的关键输导通道, 直接决定气藏的充注效率与富集丰度。其富集规律可概括为“储层控藏、断裂控富”。

依据“储层、构造、输导”有效匹配的核心规律, 在区块内优选了3个有利接替区。其中, 东南部2个有利接替区主要依托北东向河道砂体与鼻状构造的耦合优势, 中北部1个有利接替区则主要依托“地垒”式断裂组合的输导优势, 为下一步勘探部署提供了明确目标。

编辑 郑春生

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