鄂尔多斯盆地石炭纪—二叠纪煤系全油气系统天然气成藏特征与有序分布模式

doi:10.11743/ogg20250420

石油与天然气地质 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (4): 1333-1348.doi: 10.11743/ogg20250420

鄂尔多斯盆地石炭纪—二叠纪煤系全油气系统天然气成藏特征与有序分布模式

丁蓉¹^,²(), 庞雄奇¹^,³, 贾承造⁴(), 熊先钺², 邓泽⁵^,⁶, 田文广⁵, 蒲庭玉¹^,³, 王飞宇³^,⁶, 林浩¹^,³, 陈雨萱¹^,³

^1.中国石油大学（北京）地球科学学院，北京 102249
^2.中国石油煤层气有限责任公司，北京 100028
^3.中国石油大学（北京）油气资源与工程全国重点实验室，北京 102249
^4.中国石油天然气集团有限公司，北京 100724
^5.中国石油勘探开发研究院，北京 100083
^6.中国石油大学（北京）非常规油气科学技术研究院，北京 102249

收稿日期:2025-05-08 修回日期:2025-07-21 出版日期:2025-08-30 发布日期:2025-09-06
通讯作者: 贾承造 E-mail:25670030@qq.com;jiacz@petrochina.com.cn
第一作者简介:丁蓉（1987—），女，高级工程师，煤层气勘探开发及储量管理。E-mail：25670030@qq.com。
基金项目:
中国石油天然气股份有限公司C1类科技项目(2023YQX10110);中国石油天然气股份有限公司“十四五”前瞻性基础性科技重大项目(2021DJ0101);中国石油天然气股份有限公司科技项目(2023ZZ18YJ01)

Natural gas accumulation characteristics and orderly distribution pattern of gas reservoirs in the whole petroleum system of the Carboniferous-Permian coal measures， Ordos Basin

Rong DING¹^,²(), Xiongqi PANG¹^,³, Chengzao JIA⁴(), Xianyue XIONG², Ze DENG⁵^,⁶, Wenguang TIAN⁵, Tingyu PU¹^,³, Feiyu WANG³^,⁶, Hao LIN¹^,³, Yuxuan CHEN¹^,³

^1.College of Geosciences，China University of Petroleum （Beijing），Beijing 102249，China
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^3.State Key Laboratory of Petroleum Resources and Engineering，China University of Petroleum （Beijing），Beijing 102249，China
^4.China National Petroleum Corporation，Beijing 100724，China
^5.Research Institute of Petroleum Exploration & Development，PetroChina，Beijing 100083，China
^6.Unconventional Petroleum Research Institute，China University of Petroleum （Beijing），Beijing 102249，China

Received:2025-05-08 Revised:2025-07-21 Online:2025-08-30 Published:2025-09-06
Contact: Chengzao JIA E-mail:25670030@qq.com;jiacz@petrochina.com.cn

摘要/Abstract

摘要：

自2021年以来，鄂尔多斯盆地石炭纪—二叠纪（C—P）煤系深层煤层气勘探取得重大突破并展示出广阔发展前景，其与盆地C—P多层系致密气和其他类型天然气的成因联系及共采潜力受到广泛关注。基于全油气系统理论及其定量评价方法，对盆地内已发现的各类天然气藏的成因机制和关联性进行了分析，并在此基础上建立了煤系全油气系统天然气成藏与有序分布模式，结果表明：①C—P煤系全油气系统边界范围涉及整个盆地。全油气系统内，自浅而深分别存在浮力成藏下限、油气成藏底限和源岩供烃底限3个动力边界。②在地表与上述3个动力边界之间分别形成了自由、局限和束缚3个动力场。③全油气系统在演化过程中，源岩排出烃在中-浅层自由动力场运聚受浮力作用主导，进入圈闭构造高孔-高渗储层形成煤成常规气藏；源岩排出烃在中-深层局限动力场的运聚受源-储间毛细管力差作用主导，就近进入低孔-低渗储层形成煤成致密气藏；源岩滞留原始烃在束缚动力场的运聚受吸附作用等动力主导，源-储一体形成煤层气藏。④整体自下而上形成的天然气藏呈现出“煤层气—煤成致密气—煤成常规气”的有序分布模式。⑤盆地东部中-浅层因整体抬升和构造裂缝发育，煤成常规气勘探受限，中-深层煤成致密气和煤层气分布面积广、目的层厚度大、富气类型多、资源潜力巨大，是持续勘探的重点方向。

关键词: 化石能源, 全油气系统, 煤层气, 煤系气, 天然气藏, 石炭纪—二叠纪（C—P）煤系, 鄂尔多斯盆地

Abstract:

Since 2021， significant breakthroughs have been achieved in the exploration of deep coalbed methane （CBM） or coal-rock gas in the Carboniferous-Permian coal measures of the Ordos Basin， revealing broad development prospects. Meanwhile， wide attention has been directed to the genetic correlations and commingling production potential between CBM gas and other natural gas， such as tight gas， across multiple Carboniferous-Permian sequences within the basin. Based on the theory and a quantitative evaluation method of the whole petroleum system， we analyze the genetic mechanisms and interrelationships of various natural gas reservoirs that have already been identified in the basin. Accordingly， we establish the accumulation model of natural gas and define the orderly distribution pattern of gas reservoirs in the whole petroleum system of the coal measures. The results indicate that the boundaries of the whole petroleum system in the Carboniferous-Permian coal measures extend across the entire basin. The whole petroleum system exhibits three dynamic boundaries from shallow to deep： the buoyancy-driven hydrocarbon accumulation depth （BHAD）， the hydrocarbon accumulation depth limit （HADL）， and the active source-rock depth limit （ASDL）. Accordingly， three dynamic fields of hydrocarbon accumulation are developed between the Earth’s surface and the three dynamic boundaries， namely the free-hydrocarbon dynamic field， the confined-hydrocarbon dynamic field， and the bound-hydrocarbon dynamic field from top to bottom. During the evolution of the whole petroleum system， hydrocarbons expelled from source rocks migrate and accumulate predominantly under the action of buoyancy in the free-hydrocarbon dynamic field of the intermediate to shallow strata， and then enter into high-porosity， high-permeability reservoirs within traps to form conventional natural gas reservoirs. In contrast， within the confined-hydrocarbon dynamic field of the intermediate to deep strata， hydrocarbon migration and accumulation from source rocks are predominantly driven by differences in capillary pressure between the source rocks and reservoirs. Consequently， these hydrocarbons migrate into adjacent low-porosity， low-permeability reservoirs， resulting in the formation of tight gas reservoirs. In the bound-hydrocarbon dynamic field， primary hydrocarbons retained in source rocks migrate and accumulate predominantly through adsorption， contributing to the formation of CBM reservoirs characterized by integrated source rocks and reservoirs. The natural gas reservoirs in the basin generally display an orderly distribution pattern， with CBM reservoirs， tight gas reservoirs， and conventional gas reservoirs occurring sequentially from bottom to top. In the eastern Ordos Basin， the intermediate to shallow strata contain only limited conventional gas due to the overall uplift and the presence of tectonic fractures. In contrast， the intermediate to deep strata in this region demonstrate widely distributed tight gas， substantial thickness of target strata， varied gas-rich plays， and considerable resource potential， establishing them as an important target for sustainable exploration and development.

Key words: fossil fuel, whole petroleum system, coalbed methane （CBM）, coal-measure gas, natural gas reservoir, Carboniferous-Permian coal measures, Ordos Basin

中图分类号:

TE122.3

丁蓉,庞雄奇,贾承造,等. 鄂尔多斯盆地石炭纪—二叠纪煤系全油气系统天然气成藏特征与有序分布模式[J]. 石油与天然气地质, 2025, 46(4): 1333-1348. doi: 10.11743/ogg20250420 Rong DING,Xiongqi PANG,Chengzao JIA,et al. Natural gas accumulation characteristics and orderly distribution pattern of gas reservoirs in the whole petroleum system of the Carboniferous-Permian coal measures， Ordos Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2025, 46(4): 1333-1348. doi: 10.11743/ogg20250420

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鄂尔多斯盆地石炭纪—二叠纪煤系全油气系统天然气成藏特征与有序分布模式

Natural gas accumulation characteristics and orderly distribution pattern of gas reservoirs in the whole petroleum system of the Carboniferous-Permian coal measures， Ordos Basin

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[1]	贾承造, 庞雄奇, 宋岩, 崔新璇, 胡耀, 徐帜, 姜林, 蒲庭玉, 姜福杰, 沈彬. 全油气系统的4种基本类型及其资源开发领域[J]. 石油与天然气地质, 2025, 46(4): 1019-1038.
[2]	庞雄奇, 崔新璇, 贾承造, 鲍李银, 李才俊, 黎茂稳, 徐帜, 肖惠译, 郑定业, 金玉洁, 施砍园, 张思佳. 全油气系统理论在实用中面临的几个问题与解决方法[J]. 石油与天然气地质, 2025, 46(4): 1039-1054.
[3]	刘可禹, 张思佳, 刘建良, 赵振丞, 金玉洁, 张婷, 林昊. 全油气系统：油气地质学研究新方向和油气勘探新范式[J]. 石油与天然气地质, 2025, 46(4): 1055-1070.
[4]	陈君青, 贾承造, 姜林, 庞宏, 火勋港, 陈冬霞, 施砍园, 胡涛, 杨晓斌, 冉钧. 全油气系统非常规油气成藏过程中自封闭作用的主要类型与定量表征[J]. 石油与天然气地质, 2025, 46(4): 1071-1091.
[5]	肖惠译, 庞雄奇, 李才俊, 胡涛, 徐帜, 林孝飞, 胡耀, 王雷, 崔新璇, 施砍园, 蒲庭玉, 鲍李银. 全油气系统形成演化过程中常规与非常规油气藏转化机制及模式[J]. 石油与天然气地质, 2025, 46(4): 1092-1106.
[6]	施砍园, 庞雄奇, 陈君青, 陈掌星, 王雷, 蒲庭玉, 鲍李银, 惠沙沙, 肖惠译, 崔新璇. 全油气系统中储层润湿性与界面张力等关键参数变化特征及其分子动力学模拟[J]. 石油与天然气地质, 2025, 46(4): 1107-1122.
[7]	庞宏, 刘国勇, 贾承造, 姜福杰, 姜林, 王建伟, 马学峰, 陈迪, 陈君青. 陆相断陷盆地全油气系统成藏动力场特征与有序分布模式——以渤海湾盆地南堡凹陷为例[J]. 石油与天然气地质, 2025, 46(4): 1136-1151.
[8]	徐田武, 李素梅, 陈湘飞, 马学峰, 邓硕, 张莹莹. 渤海湾盆地东濮凹陷全油气系统特征及其成藏模式[J]. 石油与天然气地质, 2025, 46(4): 1152-1168.
[9]	胡涛, 熊智明, 肖惠译, 徐田武, 徐云龙, 李素梅, 姜福杰, 黎茂稳, 姜林. 断陷湖盆全油气系统油气藏有序分布特征及差异富集机制——以渤海湾盆地东濮凹陷古近系沙河街组为例[J]. 石油与天然气地质, 2025, 46(4): 1169-1182.
[10]	李素梅, 刘佳, 马学峰, 庞秋菊, 赵知非. 渤海湾盆地辽河坳陷西部凹陷全油气系统特征与勘探潜力[J]. 石油与天然气地质, 2025, 46(4): 1183-1199.
[11]	周能武, 初众, 卢双舫, 张鹏飞, 王民, 林子智, 王军杰, 姜新雨, 刘阳, 陈国辉, 李文镖. 致密气与页岩气耦合成藏机制及其定量评价——以松辽盆地徐家围子断陷白垩系沙河子组为例[J]. 石油与天然气地质, 2025, 46(4): 1200-1214.
[12]	陈冬霞, 王翘楚, 熊亮, 王小娟, 杨映涛, 雷文智, 张玲, 潘珂, 庞宏. 川西—川中地区陆相层系全油气系统常规和非常规有效储层成因机制与分类评价[J]. 石油与天然气地质, 2025, 46(4): 1215-1232.
[13]	康逊, 谭静强, 胡文瑄, 靳军, 胡瑞璞, 曹剑. 准噶尔盆地玛湖凹陷全油气系统成储机制差异性[J]. 石油与天然气地质, 2025, 46(4): 1250-1266.
[14]	鲍李银, 庞雄奇, 邹亮, 陈宏飞, 林昊, 张婷, 沈彬, 王凯, 王睿. 全油气系统油气成藏动力判别与贡献量评价——以准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组为例[J]. 石油与天然气地质, 2025, 46(4): 1267-1280.
[15]	胡耀, 贾承造, 庞雄奇, 宋永, 何文军, 陈宏飞, 鲍李银, 陈玮岩, 赵文, 肖惠译, 李才俊, 徐帜. 远源型致密油气藏运聚动力与成藏模式——以准噶尔盆地玛湖凹陷三叠系百口泉组砂砾岩油藏为例[J]. 石油与天然气地质, 2025, 46(4): 1281-1298.