基于大量钻井、测井和地震资料分析,对鄂尔多斯盆地奥陶系盐下马家沟组四段天然气地质条件与成藏主控因素开展研究,提出古隆起控相、控储、控藏新认识：①马家沟组沉积期,中央古隆起分隔盆地中东部华北海与西南缘秦祁海两大沉积体系,在马四段台缘带发育巨厚丘状颗粒滩相白云岩,同时控制盆地中东部形成“两隆两凹”古地理格局,其中水下低隆带发育台内滩相白云岩,隆间低洼区发育泥灰岩。②由中央古隆起至盆地东缘,马四段白云岩逐渐减薄并相变为灰岩,灰岩致密带侧向封挡形成大面积白云岩岩性圈闭。③加里东末期中央古隆起遭受不同程度剥蚀,面积达6×104 km2,上古生界石炭系—二叠系煤系优质烃源岩大面积披覆沉积,成为下伏奥陶系盐下白云岩岩性圈闭规模供烃主体。④印支期—燕山期盆地西倾掀斜,中央古隆起下拗转变为高效供烃窗,上古生界煤系烃源岩通过中央古隆起高孔渗白云岩体向上倾高部位侧向供烃,盐下海相烃源岩作为重要的气源补充,通过加里东期断裂、微裂缝输导供烃。以新认识为指导,转变勘探思路,综合评价优选盆地中东部马四段两大有利勘探区,部署实施两口风险探井均钻遇较厚马四段（含）气层,其中1口井获高产工业气流。该研究推动了奥陶系盐下马四段天然气勘探的历史性突破,开辟了鄂尔多斯盆地天然气勘探的重要新领域。
Geological conditions and main controlling factors of gas accumulation in subsalt Ma 4 Member of Ordovician Majiagou Formation are examined based on large amounts of drilling, logging and seismic data. The new understandings on the control of paleo-uplift over facies, reservoirs and accumulations are reached: (1) During the sedimentary period of Majiagou Formation, the central paleo-uplift divided the North China Sea in central-eastern of the basin from the Qinqi Sea at southwest margin of the basin, and controlled the deposition of the thick hummocky grain beach facies dolomite on platform margin of Ma 4 Member. Under the influence of the evolution of the central paleo-uplift, the frame of two uplifts alternate with two sags was formed in the central-eastern part of the basin, dolomite of inner-platform beach facies developed in the underwater low-uplift zones, and marl developed in the low-lying areas between uplifts. (2) From the central paleo-uplift to the east margin of the basin, the dolomite in the Ma 4 Member gradually becomes thinner and turns into limestone. The lateral sealing of the limestone sedimentary facies transition zone gives rise to a large dolomite lithological trap. (3) During the late Caledonian, the basin was uplifted as a whole, and the central paleo-uplift was exposed and denuded to various degrees; high-quality Upper Paleozoic Carboniferous-Permian coal measures source rocks deposited on the paleo-uplift in an area of 60 000 km2, providing large-scale hydrocarbon for the dolomite lithological traps in the underlying Ma 4 Member. (4) During the Indosinian-Yanshanian stage, the basin tilted westwards, and central paleo-uplift depressed into an efficient hydrocarbon supply window. The gas from the Upper Paleozoic source rock migrated through the high porosity and permeability dolomite in the central paleo-uplift to and accumulated in the updip high part; meanwhile, the subsalt marine source rock supplied gas through the Caledonian faults and micro-fractures as a significant supplementary. Under the guidance of the above new understandings, two favorable exploration areas in the Ma 4 Member in the central-eastern basin were sorted out. Two risk exploration wells were deployed, both revealed thick gas-bearing layer in Ma 4 Member, and one of them tapped high production gas flow. The study has brought historic breakthrough in the gas exploration of subsalt Ma 4 Member of Ordovician, and opened up a new frontier of gas exploration in the Ordos Basin.
本文基于大量钻井、测井和地震资料, 以盆地构造-沉积演化恢复、成藏关键要素研究为基础, 系统分析中央古隆起发育演化对马家沟组盐下沉积、储集层、成藏的控制和影响, 建立上下古生界双源规模供烃、断裂-裂缝-高孔渗白云岩体复合输导、大面积白云岩岩性圈闭规模聚烃、局部构造高部位富集成藏的新模式, 为完善盐下马四段天然气成藏认识、推动勘探突破发现提供科学依据。
2020年初, 以古隆起控相、控储、控藏新认识为指导, 综合评价优选有利区, 部署实施了米探1井和靖探1井两口风险探井, 主要探索盐下马四段大面积白云岩岩性圈闭含气性, 兼探马五7亚段、马五9亚段和马二段。
米探1井、靖探1井均在马四段钻遇较厚气层。其中米探1井马四段中下部钻遇气层3层共24.6 m、含气层4层共10.7 m, 储集层岩性主要为斑状灰质白云岩和斑状白云质石灰岩, 储集空间以晶间孔为主, 孔隙度为2.5%~8.5%。2021年6月, 采用前置酸滑溜水加陶粒压裂, “ 一点法” 测试求产, 15 mm孔板日产气量8.4× 104 m3, 计算无阻流量35.2× 104 m3/d, H2S含量为50.13 g/m3, 地层压力系数为1.5。靖探1井在马四段钻遇含气层9.2 m, 马五6亚段钻遇气层2.1 m、含气层5.0 m, 马五7亚段钻遇含气层2.3 m, 储集层岩性主要为斑状灰质白云岩和斑状白云质石灰岩, 储集空间以晶间孔和裂缝溶孔为主, 孔隙度为2.1%~6.7%, 但由于地层H2S含量过高, 达到385.30 g/m3, 套管酸蚀严重, 被迫关井（见表1）。
米探1井是近三十年来盆地盐下马四段天然气勘探的首口工业气流井, 实现了该领域的历史性突破, 证实了盆地东部米脂地区马四段可以规模成藏。目前预测奥陶系盐下马四段有利勘探面积2.4× 104 km2, 有望形成鄂尔多斯盆地中东部天然气勘探接替新层系, 实现“ 靖边之下找靖边” 的勘探构想。
马一段沉积期, 盆地开始海侵, 马一段向中央古隆起逐渐上超, 除中央古隆起外, 马一段普遍发育, 盆地中东部以白云岩和膏盐岩为主; 马二段沉积期, 海侵规模进一步扩大, 除庆阳、伊盟古隆起外, 马二段广泛发育, 中央古隆起以白云岩为主, 盆地中东部以白云岩和灰岩为主; 马三段沉积期, 海平面多期次震荡, 中央古隆起间歇性暴露, 除庆阳、伊盟古隆起外; 马三段广泛发育, 中央古隆起以泥质白云岩为主, 盆地中东部以石膏质白云岩和膏盐岩为主; 马四段沉积期, 海侵规模达到最大, 中央古隆起转为水下低隆, 碳酸盐岩建隆特征明显, 沉积巨厚丘状白云岩, 盆地中东部马四段广覆式分布以白云岩和石灰岩为主; 马五段沉积期, 海平面多期性震荡, 中央古隆起间歇性暴露, 形成盆地中东部残留的白云岩和膏盐岩旋回性沉积。
中央古隆起不仅控制马四段沉积期台缘滩体的发育, 还影响中央古隆起东侧台内丘滩体的发育。
以马四段沉积期为例, 受中央古隆起形成演化控制, 盆地中东部发育乌审旗— 靖边和神木— 米脂两个水下次级低隆带（见图4）, 平面上呈近南北向展布。乌审旗— 靖边水下低隆带东西宽60~80 km, 南北长150~200 km, 面积约1.2× 104 km2, 沉积白云岩厚100~150 m; 神木— 米脂水下低隆带东西宽40~60 km, 南北长80~120 km, 面积约0.9× 104 km2, 沉积马四段白云岩累积厚度为30~60 m。两个水下低隆带控制了盆地中东部内部的古地貌差异, 形成了隆凹相间的格局。
在马二段、马四段、马五7亚段及马五9亚段沉积期, 受海平面升降控制, 盆地东部盐下低隆带发育环带状、集群式的台内滩相沉积（见图3）。马二段台内滩沉积主要分布在榆林— 靖边— 志丹— 合水一带, 沿中央古隆起东侧带状分布（见图3a）, 滩间以白云坪沉积为主, 向东渐变为灰云坪— 灰质潟湖沉积。马四段台内颗粒滩主要分布在乌审旗— 靖边和神木— 米脂两个地区, 整体呈南北条带状展布, 乌审旗— 靖边台内滩间以灰云坪沉积为主, 神木— 米脂台内滩间则以云灰坪沉积为主（见图3b）。马五9亚段、马五7亚段台内滩主要分布在榆林— 靖边— 志丹一带, 沿中央古隆起东侧环带状展布, 滩间主要发育灰云坪沉积, 向东水体逐渐加深, 发育云灰坪及灰质潟湖沉积（见图3c、图3d）。
马家沟组沉积期盆地中东部台内滩的大量发育, 在盐下形成了纵向多层系叠置、横向大面积连片的颗粒滩体群, 其中马四段单个滩体面积约（0.1~0.4）× 104 km2, 滩体群面积可达2.4× 104 km2, 马五9亚段、马五7亚段单个滩体面积（0.1~0.3）× 104 km2, 滩体群面积可达2.5× 104 km2, 为形成大规模白云岩储集体奠定了物质基础（见图3）。
受中央古隆起发育控制, 马家沟组各层系白云岩向盆地东部呈逐渐减薄的趋势, 并最终相变为灰岩或膏盐岩, 为形成大面积白云岩岩性圈闭提供了必要的侧向封挡条件。
在中央古隆起控制盆地中东部白云岩向东逐渐减薄并相变的大背景下, 乌审旗— 靖边、神木— 米脂两个水下低隆滩体带为局部大面积白云岩岩性圈闭的发育提供了有利的古地貌背景。在颗粒滩相带, 白云石化作用下形成储集条件相对较好的粉— 细晶白云岩; 隆间低洼区水体能量相对较低, 以泥云坪、云灰坪、灰质澙湖沉积为主, 岩性致密, 可侧向封挡低隆带的白云岩体, 形成岩性圈闭。
中央古隆起上覆煤系烃源岩生烃强度为（16~28）× 108 m3/km2, 其中马五7— 10亚段、马四段的直接供烃窗口东西宽80~120 km, 南北长350~400 km, 总面积近6× 104 km2。主成藏期上古生界优质源岩通过中央古隆起高效供烃窗, 为盐下储集层持续侧向规模供烃, 是盐下多层系白云岩体规模成藏的必要保障。
4.1.1 上下古生界双源供烃
对于上古生界煤系气源, 天然气从构造低部位供烃窗口进入, 沿马家沟组高孔渗白云岩体-断裂复合输导体系侧向运移, 形成了上生下储的源储配置; 对于下古生界马五7— 9亚段、马一段— 马三段气源, 天然气可沿断裂垂向或侧向运移, 形成了上生下储和下生上储的源储配置（见图5）。
4.1.2 断裂-裂缝-高孔渗岩体复合输导
奥陶系盐下高孔渗白云岩体既是有利储集层, 也是高效运载层, 断裂-裂缝与高孔渗白云岩体复合, 可形成垂向和侧向运移兼具的高效复合输导体系, 从而提高烃类运移效率。
4.1.3 低幅构造-白云岩岩性圈闭是天然气运聚的有利指向区
燕山期, 盆地西倾掀斜, 马四段白云岩形成岩性上倾尖灭圈闭。喜马拉雅期至今, 盆地构造调整定型, 形成现今的伊陕斜坡背景, 马四段白云岩岩性圈闭逐步调整为低幅构造-岩性上倾尖灭圈闭。因此, 燕山期至今, 马四段岩性圈闭一直处于构造斜坡上倾方向, 是天然气运聚的有利指向区, 天然气沿断裂-裂缝-高孔渗岩体复合输导, 受上覆盖层和侧向封堵, 在局部构造高点富集成藏。
奥陶系马家沟组发育在低隆背景下的台内颗粒滩是盆地东部白云岩储集层及圈闭发育的有利相带, 构造上倾方向是天然气运移的有利指向区。大量钻井资料表明, 受控于现今构造格局, 奥陶系盐下大致存在西水、东气的气水分布规律。中央古隆起台缘滩相厚层马四段白云岩虽然储集性能和储盖配置更好, 但是由于其沉积相带主体处于现今中央坳陷带和伊陕斜坡的相对低部位, 导致马四段及深层以含水为主, 这也证明了在现今的构造背景下, 上倾方向是更为有利的天然气运聚指向区。中央古隆起东侧乌审旗— 靖边、神木— 米脂古低隆带, 既是台内颗粒滩相白云岩储集相带发育区, 也是上、下古生界气源运移的有利指向区, 勘探潜力较大。
在神木— 米脂地区部署的米探1井获高产工业气流, 证实了鄂尔多斯盆地东部米脂地区马四段白云岩岩性上倾尖灭圈闭可以规模成藏。以马四段有利储集层面积推算, 预测神木— 米脂有利勘探面积1.1× 104 km2, 乌审旗— 靖边低隆带有利勘探面积1.3× 104 km2, 马四段有望形成盆地天然气规模储量接替新层系。
奥陶纪中央古隆起分隔华北海与祁连海, 控制盆地构造古地理格局。马四段沉积期中央古隆起为台缘带, 沉积巨厚丘状颗粒滩相白云岩, 与中央古隆起相伴生的水下低隆带控制台内颗粒滩的规模发育, 盐下多层系白云岩向东逐渐减薄相变为灰岩或膏盐岩, 古隆起控相、控储特征明显。
加里东晚期, 鄂尔多斯盆地整体抬升, 遭受长达120~150 Ma年的风化剥蚀, 形成了大面积区域不整合面。中央古隆起区隆升幅度较大, 出露马四段— 长城系, 至晚石炭世沉降接受沉积, 被大面积石炭系— 二叠系烃源岩所覆盖, 形成近6× 104 km2供烃窗口。
印支期— 燕山期, 鄂尔多斯盆地构造转换, 中央古隆起下拗, 盆地东部整体掀斜西倾, 中央古隆起近6× 104 km2高孔渗白云岩剥蚀区转变为高效供烃窗, 为上古生界煤系烃源岩通过中央古隆起高孔渗白云岩体向盐下多层系大面积岩性圈闭供烃提供了有利条件。
马家沟组沉积期, 盆地东部发育与中央古隆起相伴生的乌审旗— 靖边、神木— 米脂两个水下低隆带, 沉积台内颗粒滩相白云岩, 与加里东末期北东— 南西向断裂输导体系叠合, 共同控制着天然气富集成藏。
盆地东部奥陶系盐下马四段具有“ 上、下古生界双源供烃、断裂-裂缝-高孔渗储集层双带叠合输导、局部低幅构造-岩性圈闭富集成藏” 的特征, 其中乌审旗— 靖边、神木— 米脂两大有利区带资源潜力大, 是有利勘探方向。