（一）概述
靖边气田区位于鄂尔多斯盆地中部伊陕斜坡的主体部位，北起乌审旗，南止永宁，东起子洲，西抵安边，面积约4.8×104km2（图7-23）。
中奥陶世，鄂尔多斯盆地中部和东部沉积了一套海相碳酸盐岩为主夹蒸发岩的地层，即马家沟组。该组沉积过程经历了3 次海侵和海退旋回，在纵向上构成了6个岩性段沉积，即马家沟组一至六段（以下简称马一段、马二段……马六段）。其中，马一、马三、马五段沉积时处于高位体系域.形成白云岩、硬石膏岩为主夹石盐岩（榆林—安塞以东）及一些过渡岩类的沉积组合，靖边气田区东部的内陆棚盆地内主要形成硬石膏岩、石盐岩、白云岩为主，夹过渡岩类的沉积组合。马二、马四、马六段沉积时处于海侵体系域。主要形成白云岩、石灰岩沉积组合，有些时期沉积环境较局限，在研究区中东部有硬石膏岩夹层形成。
图7-23 鄂尔多斯盆地中部研究区位置图
马家沟组沉积后发生了晚加里东运动，使华北地块整体抬升为陆，经历了140Ma的沉积间断，缺失上奥陶统—下石炭统的沉积，到晚石炭世又接受沉积。鄂尔多斯盆地马家沟组顶部地层遭受了长期剧烈的风化剥蚀，其剥蚀程度各地不等，致使风化壳呈现出凹凸不平的古地貌特征.其中马六段在盆地东部和东南部残存范围较大，局部厚度亦相对较大，而在中部靖边气田区仅在少数井中零星见及。
马五段由上向下划分为10个亚段（即马五1亚段、马五2亚段……马五10亚段）。上部成为最主要储层的马五1—马五4亚段又根据其岩性及储层性质优劣，可再细分为2～4个小层不等，共12个“层”（表7-9）。位居马五段最顶部的马
层遭到的剥蚀最强，残留地层沿靖边气田区中部由北向南呈断续带状分布，向下部各小层的保存逐渐变好，分布面积逐渐增大。至马
层，除靖边气田西缘个别井被剥蚀外，区内地层已保存完整（附图18）。
表7-9 鄂尔多斯盆地靖边气田区中奥陶统马家沟组五1—五4亚段岩性及储集性能
在马五1—马五4亚段中，储层主要岩石类型为基岩中或多或少含晶间孔的含硬石膏结核和或含硬石膏柱状晶和结核的粉晶白云岩，其次为含原生晶间孔的粗粒晶白云岩。由于遭受长期的表生淋溶作用，各种岩溶孔、洞及缝十分发育，以后又有埋藏溶解的次生溶孔和构造裂隙叠加其上，从而形成了良好的以风化壳为主的孔隙网络系统，成为现今的大气田储集体（图7-24）。具体产层依次有马
、马
、马
、马
、马
和马
层等。
图7-24 鄂尔多斯盆地中部S15井古岩溶剖面
根据地层的保存情况，有利和不利储层岩石类型纵向分布和平面沉积微相的展布规律、建设性和破坏性古岩溶的发育等特征，综合各小层的孔隙度、渗透率、地层厚度、测井有效厚度、含气饱和度及已有井的无阻流量等，并结合日前勘探和生产成果，对靖边气田区各小层分别进行了储层评价。平面上圈出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类储层分布区块。在此基础上对各个小层进行综合储层评价，最好的储层有马
和马
层，其次为马
、马
、马
和马
层，较差的有马
和马
层。此外，可能局部地区发育储层的有马
和马
层。
（二）古岩溶发育差异性
加里东期岩溶涵盖整个鄂尔多斯盆地，盆地中、南部存在以下差异：
（1）岩溶结构不同。盆地中部岩溶结构完整，代表水平径流带的暗河充填明显存在两期，且都发育在白云岩、灰岩互层中的灰岩层段；而盆地南部岩溶结构难于识别或岩溶结构不完整，很少发现暗河充填，仅在Y2井风化壳顶部灰岩沉积中发育岩溶。
（2）溶孔发育程度不同。盆地中部溶孔特别发育且发育段厚度大，溶孔主要出现在含膏微粉晶白云岩、含膏泥微晶白云岩或微晶灰质白云岩层段中；盆地南部虽有溶孔发育，但含溶孔层段厚度不大，溶孔较发育层段岩性为粉细晶白云岩或含砂屑粉细晶白云岩。
（3）溶缝发育程度不同。盆地中部溶缝数量较少，垂直、水平方向均有发育；而盆地南部泥晶、微晶含灰白云岩中溶缝发育，且微晶灰岩内数量增多，溶缝以垂直及高角度斜交缝为主。
（三）主要岩石类型
马五1—马五4亚段位于马家沟组最上部，除少数井区上覆有马六段外，它们经风化剥蚀后的残余厚度为70～80m。表7-9 中列出了马五1—马五4亚段各小层的原始岩性组合，也列出了岩溶建造岩的发育程度，后者极大地影响到储层的保存程度。表7-9中也列出了各小层储层的优劣性。
从表7-9中看出，储层岩石类型最主要的为含硬石膏结核和/或含硬石膏柱状晶和结核的粉晶白云岩。其次为含晶间孔的粗粉晶白云岩。由于经历了140Ma以上的表生成岩期古岩溶作用，这些白云岩，特别是前者，伴随硬石膏结核的溶解，产生网状裂缝，使其局部破裂并受后来溶蚀改造，甚至形成并未发生位移的细角砾状白云岩。埋藏成岩期的次生溶解作用主要叠加在表生成岩期古岩溶形成的具有孔隙的地层上。储层发育的沉积环境是内陆棚盆地盆缘坪亚环境，是干燥气候条件下盆缘坪演化为含硬石膏质白云岩坪及白云岩坪微环境时的沉积体。
（四）岩溶储集体类型
据现有资料靖边气田中奥陶统隙间组岩溶储集体类型有：
1.风化壳洞穴型
经多井钻探发现多层溶洞角砾岩及地下河砂质冲积岩，表明原洞穴垮塌或堆积和地下河流沉积而成。
2.溶蚀孔洞型
经地表水和地下水溶蚀作用，是灰岩和白云岩溶蚀成直径、大小不一的孔洞。有些已被充填，是该气田另一类储集体。
3.白云岩化型
白云岩在同生和成岩作用时期，在有机酸或热液作用下，原灰岩、泥质灰岩演化为白云岩，使原生孔隙更大，并形成发育的溶蚀孔、溶蚀洞等，是储层物性变好。
4.裂缝型
在成岩过程中，岩石收缩缝，压溶缝及构造运动造成的构造裂缝，也是该气田奥陶系马家沟组重要的储集空间。
（五）古岩溶储层形成的因素
1.沉积相对岩溶储集体的控制
马家沟组沉积期，靖边气田区处于一个特殊的古地理环境，在两面贺兰裂谷拉张作用下，鄂尔多斯盆地两缘和西南缘引起裂谷肩翘升。呈“L”形隆升脊。在地壳均衡补偿作用下，其东面为因裂谷肩翘升而引发的补偿坳陷盆地，北面为伊盟隆起（古陆），南面为“L”形裂谷隆升脊的向东延伸段。研究区位于北、西、南三面均向东面补偿坳陷盆地缓倾斜的（内）陆棚盆地中的盆缘坪环境。由于鄂尔多斯盆地为一南北向的矩形盆地，因此，由西向东，即由西部裂谷隆升脊经研究区直至补偿坳陷盆地的洋底向东缓倾斜的坡度应较南北向稍大些。马五1—马五4亚段沉积期为干旱炎热气候条件，在这样一个古地理环境中，洋域中含盐度高、相对密度大的重卤水必然向研究区东部坳陷盆地汇聚，甚至发育成膏盐盆地，因此，在同一沉积时间段内，即使是研究区东西方向各点上，或南北方向各点上的海水含盐度也都是不一样的，表现在同一小层的沉积微相是不一样的，平面上产生微相的逐渐过渡（图7-25）。
图7-25a为东西向穿越靖边气田区中部由苏7井向东至陕201井的马
岩性横向对比图。图7-25 a中西部各井剖面上部主要为含硬石膏结核粉晶白云岩及粗粉晶白云岩，向东逐渐过渡为以微粉晶白云岩为主，夹含硬石膏结核粉晶白云岩的地层；剖面中下部由含硬石膏结核粉晶白云岩、微粉晶白云岩向东逐渐过渡为鸡雏状白云质硬石膏岩夹微粉晶白云岩和层状硬石膏岩的地层。前面已讨论到，有利储层发育的岩性主要为含硬石膏结核和/或含柱状晶和结核粉晶白云岩，其次为粗粉晶白云岩，那么，对马
层来讲，靖边潜台中西部储集空间的发育程度应较东部为优。图7-25 b为位于靖边气田区靠西北部的陕179井向南到中部偏西的陕75井的马
岩性横向对比图。由图看出，位于北面的陕179井中，因接近盆缘，马
层中作为最有利储层的含硬石膏结核粉晶白云岩的厚度较小，结核的数量较少，核径较小，向南结核层的厚度增加，结核的数量增多，核径亦增大，储集性能变好。
根据图7-25中马
层东西向和南北向的剖面岩性对比图可以明显地看出一个事实，在图7-25 b中不存在鸡雏状白云质硬石膏岩和层状硬石膏岩，其原因上面已谈到，当时盆地底部的古地形是北、西、南三面向东面膏盐坳陷盆地倾斜的，含盐度高的重卤水向东汇聚。因此，图7-25 a中由西向东的剖面中硬石膏岩不断增多。相反，图7-25 b位居靖边气田区的靠西部，整体上海水含盐度较小，因此，由北向南虽然海水含盐度有所增大，亦不能沉积出硬石膏岩来。由上昭示，马
层在研究区具有明显的微相相变规律。其他各小层具有类似的微相相变规律，不再重复。
2.古地貌对储层发育的控制
勘探实践表明，在紧贴岩溶沟槽边缘往往为低产和无工业气流的井，而距沟槽一定距离的范围内将获得高产井。这一现象，中国地质科学院岩溶地质研究所作了合理的解释。其认识大致如下：在马家沟组古岩溶斜坡区，上覆砂、泥岩可与不同岩性的若干小层的地层相接触。上覆砂、泥岩中的压释水有下渗进入岩溶含水层的水动力势。但因沉积较松散，压释水中悬浮泥含量较高，在下渗过程中对岩溶斜坡边缘马家沟组地层的岩溶介质孔隙造成普遍的充填，形成较致密的外衬边带。随埋深增大和埋藏成岩作用的继续，上覆砂、泥岩中有机质裂解过程中分解出的有机酸和CO2不断增加，同时砂、泥岩压释水的水头势亦不断增大，这时压释水可渗透入距岩溶斜坡一定距离的范围，一方面改善已有的孔隙，同时形成新的次生孔隙，在岩溶斜坡带形成良好储渗体的内衬边带。
中国古生界海相碳酸盐岩岩溶储集体地质特征
（据侯方浩等，2024）
A—A＇和B—B＇剖面位置见附图18
较大的岩溶洼地、岩溶天坑周缘也应该形成溶孔发育的内衬边地带。但这也有不利的一面，因这里常是地表径流和部分地下径流的汇聚中，马家沟组表生成岩期的地表不溶残余物质（以泥质为主）中的一部分被地表径流携带并沉积于此。在石炭纪再度海侵时，入侵的海水将会以“扫地”的形式。在较短的时间里将更多的地表残余不溶物质扫入岩溶洼地和天坑内。由于不溶残余物质以泥质、铝土质为主，且很少含有机质，这对岩溶洼地和天坑处储集空间的发育将起不利的影响。
此外，岩溶微地貌也应对局部储层的非均质性起一定的作用。在岩心中常见纵向岩溶溶管，有的井纵向岩溶溶管主要被渗流水带入的含粒间孔隙的渗流粉砂充填，并可贯穿若干具有孔隙的含硬石膏结核粉晶白云岩或粗粉晶白云岩层，沿较大溶管两侧还可发育顺层方向的溶缝和溶洞，也同时被含粒间孔的渗流粉砂充填，这样的溶管成为储层孔隙网络中的重要成员之一。但也有的井纵向溶管中相当部分被灰色含细碎屑的泥质（即不溶残余物质）或炭质泥岩充填，对储层起破坏作用。可能前者位于岩溶微地貌高处，地表只有未风化溶蚀完的白云质细碎屑，以渗流粉砂形式被渗流水带入岩溶溶管内沉积；后者位于微地貌相对低洼处，风化壳中的不溶残余泥和铝土质，以及石炭系最早期形成的炭质泥岩均积存于此。首先被渗流水带入岩溶溶管中沉积。
表生古岩溶作用使岩层成为良好储层常具备两方面的条件：一是该层段具有发育成古岩溶储层的岩性，特别是需发育有含硬石膏结核的粉晶白云岩。二是在马家沟组沉积后的构造抬升期，该层段没有遭受较长时间大气淡水活动潜流带的溶解并形成规模较大的岩溶建造岩。或者说，该层段在抬升过程中。仅处于渗流带位置，仅有因越流下渗的大气淡水形成的纵向管、缝所构成的岩溶建造岩，规模较小，发育成好储层的岩性未遭破坏。
马
层即具备上述两个条件，并成为最佳储层段。马
层厚度仅4m左右，以含硬石膏结核或含柱状晶和结核的粉晶白云岩为主，结核含量可高达20%～30%，核径较大，可达2～3mm或更大，夹含原生晶间孔的粗粉晶白云岩，其内仅能见到小型纵向的岩溶渗流管道，向下常分叉成若干更细的渗流管道继续延伸，其内被含粒间孔隙的渗流粉砂半充填，或被白云岩细角砾和渗流粉砂半充填。这表明马
在抬升过程中仅处于渗流带位置。
沿纵向越流下渗的大气淡水首先要对较白云岩更易溶解的硬石膏发生溶解作用，在溶解过程中硬石膏首先要转化为（软）石膏，体积增大30%，对基岩粉晶白云岩施压，而（软）石膏溶解，形成溶模孔隙，又对基岩释压，因之，在溶模孔间产生大量的裂碎缝，大部分裂碎缝又可经大气淡水扩溶。硬石膏柱状晶和结核的溶模孔、裂碎缝及扩溶裂碎缝内首先被淡水成因的细粉晶亮晶白云岩及少量自生石英等半充填，形成假示底构造。由于硬石膏柱状品和结核溶模孔及大量裂碎缝的存在，为越流下渗的大气淡水顺层理方向的溶解作用创造了有利的途径，因此在该层段中可以见到各种顺层方向的岩溶缝、沟及小溶洞。并常与纵向渗流管道相衔接，其内有的存在被溶后的粉晶白云岩或含硬石膏结核粉晶白云岩残余小“角砾”，但仔细观察，半充填硬石膏结核溶模孔形成的假示底构造并未变位，表明为原地溶解残剩的“角砾”。溶蚀空洞几乎毫无例外地与渗流管道一并被含粒间孔隙（5%～l0%或更多）的渗流粉砂半充填（此处半充填是指孔隙和裂隙中仅被后来的淀积物或填积物或多或少地部分充填，仍保存有一定量的残余孔隙）。这些现象在纵向的被渗流粉砂半充填的岩溶管道两侧更为明显。以上这些含残余孔隙的岩溶组构，结合粗粉晶白云岩中的原生晶间孔隙，组成了风化壳储层的孔隙体系。
马
层也是区内的好储层，但比马
层要差一些。马
层厚7m左右，仅上部以含硬石膏结核或含柱状晶和结核的粉晶白云岩为主，或由两者组成中、薄层的不等厚互层。总体上讲，作为最佳储层岩性的含硬石膏结核粉晶白云岩中结核的含量、核径以及在马
层中所占厚度比例均较马
层略为逊色，因此，硬石膏溶模孔和裂缝的发育程度亦稍逊于马
层。此外，马
层的下部以细粉晶白云岩为主，夹两层含泥质微晶白云岩，除能见到纵向上小型的被渗流粉砂半充填的岩溶管道外，有的井中还见到岩溶角砾岩，这可能与某些井或井区马
层距风化剥蚀面较近有关。
3.深埋成岩期岩溶作用
埋藏成岩期发生了中等强度的次生溶解作用。大量的岩心和铸体薄片观察表明，埋藏成岩期的次生溶解作用主要发生在表生成岩裸露期古岩溶形成的具有残余孔隙的填隙物中，主要是对表生期填隙在各种孔缝中的含粒间孔的渗流粉砂再溶解或局部再溶解，特别是对裂碎缝和扩溶裂碎缝中充填的渗流粉砂的局部再溶解。这表明含粒间孔隙的渗流粉砂有利于埋藏成岩期产生的含CO2和有机酸流体的流动。与之同时，次生溶解作用也对半充填硬石膏结核溶模孔边缘扩溶。亦见对渗流粉砂充填物两侧的基岩和被渗流粉砂包围的角砾边缘发生较弱的次生溶解。从上看出，埋藏成岩期次生溶解作用主要叠加在表生裸露期古岩溶发育的部（层）位上（可增加l%～3%或更多的孔隙量），由此，形成了粗粉晶白云岩原生晶间孔隙、表生岩溶期溶蚀孔隙和埋藏成岩期次生溶解孔隙三者叠合的孔隙。
4.岩溶储层充填作用
由于靖边气田区的地层倾角小于1°（目前仍在0.5°左右），几乎是水平的。晚加里东运动的抬升是脉动式地进行的，因此，当某一层段抬升并停滞在活动潜流溶解带的情况下，即可产生大面积、同层位的岩溶并形成岩溶建造岩，主要为岩溶塌积岩和冲积岩。这类岩溶建造岩一般无储集性能，并对储层起极大的破坏作用，如马
层，上部4～5m地层原来以含硬石膏结核粉晶白云岩为主，但除顶部保存较好外，中、下部已成1.5～2m的岩溶建造岩，其中常见含硬石膏溶模孔粉晶白云岩的角砾，表明有利储层的岩性已遭破坏。马
层厚10m左右，除顶部微晶白云岩保存外，大部分地层均已成岩溶建造岩，如陕222井。马
层中岩溶建造岩厚达9.5m，由多期的岩溶塌积岩和冲积岩叠置而成，表明活动潜流溶解带曾在该段地层埋深处多期上下摆动。
岩心和铸体薄片观察表明，在破坏性岩溶形成的塌积岩和冲积岩中，特别是后者，角砾间由不溶残余泥填隙，不存在孔隙，因之，埋藏成岩期次生溶解孔隙亦不发育。
5.构造裂隙和断层
研究区岩层中发育三组裂隙，最主要的为30°和60°的共轭裂隙，以30°方向一组发育较好，60°方向一组较差。其次为80°近于垂直方向的裂隙。局部能见到顺层理方向的裂隙。在所有岩性中都能见到裂隙，包括岩溶建造岩中，但以含硬石膏结核粉晶白云岩和粗粉晶白云岩中发育较好。明显地，早期存在孔隙的地层有利于后期裂隙的发育，从而形成孔、缝、裂隙共同组成的良好的孔隙网络。成为以表生成岩裸露期古岩溶孔隙为主的天然气储渗体。
在若干口井的岩心中见到断层（带），如G41-7井、陕51井、陕221井、陕247井及林5井等，其他的小错断常见，这些井大多无气或无工业气流，而与之相邻的井则可以获得高产气流。断层错开面和断层角砾间都被来自石炭纪的炭质泥岩充填，说明断层对气储起着破坏作用。