鄂尔多斯盆地储层生物成因硫酸岩溶发育机理

The low H2S content of H2S-bearing natural gas in the Ordos Basin has been mainly explained by the different origin of H2S. Although some evidences suggested that there had a suitable condition for the occurrence of bacterial sulfate reduction and thermochemical sulfate reduction in the reservoir, the role of H2S produced by sulphate reduction on the geochemical processes which was taken place within reservoir is not paid enough attention yet. This may limit our understanding on the development of reservoir karst. This project will select the Ordovician stratum in the Ordos Basin as the main object to study the development of reservoir karst by biogenic sulphate acid corrosion. The method of geological survey, laboratory experiments, isotope hydrology and molecular biological techniques will be employed to study the origin of formation water and its erosiveness, mineral assembly of fillings in reservoir fracture and its implications for the forming of sulphate acid and dissolution of carbonate. A key focus of this study will be on the mechanism of karst development by biological processes in buried environment, with a special focus on tracing the sources of corrosive fluid and quantifying the dissolution of carbonate rock by high salinity formation water. This study will develop a biogenic mode of karst development for buried reservoir, which may be of great importance to the oil and gas exploration.

天然气H2S含量低的原因大多从H2S成因角度分析，而鄂尔多斯盆地储层硫酸盐岩具有发生细菌硫酸盐还原和热化学硫酸盐还原的条件和证据，却没有形成高H2S含量气田。目前很少从硫酸盐还原产物H2S在储层内的地球化学作用来研究，这限制了对储层埋藏岩溶成因的理解，也不利于寻找有利于油气聚集的储层。本项目以鄂尔多斯盆地奥陶系储层为研究对象，采用野外调查与室内模拟实验相结合的手段、运用分子生物学技术、以及稳定同位素追踪技术、结合地球化学模型和热力学模拟等手段，识别地层水的来源及其侵蚀性，解析高含盐量地层水中的硫酸对碳酸盐岩的侵蚀能力，研究储层充填矿物组成及其充填效应，揭示奥陶系储层在埋藏条件下岩溶发育的生物成因机理，阐明碳酸盐岩储层岩溶的发育机制，提出埋藏条件储层岩溶的生物成因模式，为预测有利于油气聚集的储层发育区提供理论指导。

为寻求鄂尔多斯盆地奥陶系储层岩溶发育与储层内分布的硫酸盐岩之间的成因联系，揭示奥陶系储层的生物成因机理而开展本项研究，试图从鄂尔多斯盆地奥陶系地层水的来源与特性、储层充填矿物及其同位素组成、流体包裹体等方面入手，阐明油气盆地内硫酸盐还原产物在地层水中的生物地球化学演化机制，以及在埋藏的温度和压力条件下储层的溶蚀过程。取得以下成果：.通过本项研究确定了地层水的来源及其地球化学特征，构建了地层水中总细菌 16S rRNA 基因克隆文库，通过水中环境因子与微生物种群结构的RDA分析，确定了影响微生物种群的环境因子，DO对微生物的分布影响最大，HCO3-、总碱度（以CaCO3计）、锌则影响3种微生物分布。地下水从流动到滞留过程中，微生物种群结构的分布总体趋势受阴阳离子（Ca2+、Na+、SO42-和Cl-）影响逐渐增大。.揭示了地下水流动及滞流状态下岩溶含水层中所发生的地球化学作用，提出了不同埋藏条件下储层岩溶发育的生物成因模式。总体上，若地下水在含溶含水层中流动时与岩溶含水层之间发生的作用包括可溶岩的溶解作用、去白云岩化作用、离子交换作用；当地下水在岩溶含水层中滞流时除发生上述作用外，还可发生硫酸盐还原作用。.硫酸盐还原产物溶解地层水后，在储层的温压环境中，在化能自氧硫氧化菌作用下，氧化形成的硫酸增强了储层孔渗性。.通过本项研究进一步从微生物角度揭示了鄂尔多斯盆地储层岩溶的生物成因机理，拓展对埋藏岩溶成因机理及其发育规律的认识，为寻找油气资源提供方向，为盆地中东部地区寻找有利的勘探区段提供理论依据。