南堡凹陷1号构造带油气成藏研究.pdf

石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 1 年 8 月第 3 3 卷第 8 期 J o u r n a l o f Oi l a n d G a s T e c h n o l o g y J ． J P I A u g ． 2 0 1 1 V o 1 ． 3 3 N o ． 8 南堡 凹陷 1号构造带油气成藏研究 万 涛 ，蒋有录 中国 石油大学 华东地球资源与信息学院， 山东黄岛2 6 6 5 6 5 董 月霞 ，马 乾 中 石油冀东油田 分公司 勘探开发研究院， 河北唐山0 6 3 0 0 4 徐小龙 中国 石油大 学 华东 地球资源与信息 学院， 山东黄岛2 6 6 5 5 5 [ 摘要]基于烃源岩成 熟度演化分析 、流体包裹体资料 ，结合埋藏史 综合分析对 南堡 凹陷 1号构造 带油气 成藏期进行 了研究 ，采用盆地二维模 拟技术对主要成 藏期 油气成 藏过程 进行 了恢 复。结果表 明研 究 区 烃源岩 内部砂体和古潜 山在东营组沉积末 期有 一期小规模 油充注 ，大规模 油气充注 期为 明化 镇组 沉积 中 期 ；储层 中检测到发橙色和绿色荧光 2 种 类型的烃 类包 裹体 ，盐水包 裹体 均一温度具有 2个峰值 区间，分 别 为 9 O ～l l O ℃ 和 1 3 O ～1 4 0 ℃ ；源上成藏组合油气大规模充注期为 明化镇组沉积 晚期 ，主要通过 油源 断层 垂 向输 导，储层 中检测 到发黄色 荧光 的烃 类包 裹体 ，盐水包裹体 均一温度 峰值 区间为 9 O ～ 1 0 0 ℃。分析认 为，研 究区油气主要来 源于沙三段和 沙一段烃源岩， ’ 烃源岩内部砂体 和古 潜山具有较大的勘探 潜力。 [ 关键词]成熟度演化；流体包裹体；盆地模 拟；油气成藏期；油气成藏过程；南堡 1号构 造带 [ 中图分类号]TE 1 2 2 ． 1 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 1 1 O 8 0 0 2 6 0 5 确定油气藏形成的时间和期次是油气成藏研究的一个重要 内容 ，对指导油气 田勘探具有重要 的理论 意义和实用价值 ，关于主要成藏期油气成藏过程的恢复是 目前油气成藏研究的热点和难度[ 】 ] 。笔者以渤 海湾盆地南堡凹陷 1 号构造带为例 ，在烃源岩演化史分析 、不同层系中储层流体包裹体的光性特征和均 一 温度结合埋藏史综合分析的基础上，确立了油气成藏 的时间和期次 ，并采用盆地二维模拟技术恢复了 主要成藏期油气成藏过程，以期为南堡油田下一步油气勘探提供理论指导 ，同时为渤海湾盆地类似油气 富集带的油气勘探提供借鉴意义 。 油气成藏基本条件 南堡凹陷是渤海湾盆地北侧一个小型油气 富集区，勘探面积为 1 9 3 2 k m ，它是在华北地台基底上 ， 经中、新生代的块断运动而发育起来 的一个中新生界北断南超的箕状凹陷[ 2 。 ] ，由高柳构造带 、老爷庙 构造带和南堡 1号 、2号 、3号 、4号、5 号构造带等 7个二级构造带和拾场、林雀 、曹妃甸等 3 个洼陷 组成。随着南堡油 田 南堡 1 号～南堡 4号构造带的发现，南堡凹陷迎来了前所未有的油气勘探高峰 期 。其中南堡 1 号构造带为该油 田的主要油气富集带 ，约 占探 明石油地质储量的 6 5 。研究 区勘探面 积约为 1 0 0 k m ，为一个发育在前第三系古 生界奥 陶系基底之上的潜山披覆断背斜 构造 ，以发育 “ x” 型断层 剖 面组合 样式 为特 征 。 1 ． 1 主 力烃 源岩及 有机 质成熟 度 研究区主力烃源岩发育层系为沙三段 E s 。 、沙一段 E s 和东三段 E d 。 ，烃源岩厚度分别为 2 0 0 6 0 0 m、l O 0 3 0 0 m 和 1 0 0 7 0 O m；有机 质类 型 主 要 为 Ⅱ 和 Ⅱ 型 干 酪根 ，含部 分 I型 ；平 均 总 有机碳含量分别为 2 ． 4 3 、1 ． 0 7 和 0 ． 9 2 9 ／ 6 [ 4 ] ；E s 。 烃源岩镜质体反射率 R 为 0 ． 9 2 ～1 ． 3 8 ， 已进人生凝析油一 伴生气阶段 ，E s 烃源岩 R。 为 0 ． 7 O ～1 ． 2 8 ，处于大量生油一 生凝析油阶段 ；E d 。 烃源岩 R 。为 0 ． 4 1 ～0 ． 7 8 ，主要处于生低熟油阶段 。大套烃源岩的发育及较高的有机质热演化程度 [ 收稿日期]2 0 1 1 0 4 2 9 [ 基金项目]国家科技重大专项 2 0 0 8 Z X0 5 0 5 0 。 [ 作者简介]万涛 1 9 7 9 一 ，男，2 0 0 3年江汉石油学院毕业 ，博 士生 ，现主要从事油气地质及勘探研究 工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 8 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 1 年 8月 表 明 ，研 究 区在 E d沉 积末期 有少 量油 充注 ，大 规模 油 气 充 注期 为 Nm 沉 积 中期 以后 ，E s 和 E s 烃源 岩 对油气 成 藏起 主要 贡献作 用 。 2 ． 2流 体 包裹体 均 一温度 法 流体包裹体是矿物结晶过程中从周围介质 中捕获的成岩成矿流体 ，记录了含油气流体及其他各种来 源流体的性质、组分、物化条件 和地球 动力 学条件 ，这 些信息对 于研究 油气 的成藏 过程具有重要 意 义 。根据包裹体 镜下 特征 和成 分分析 结果 ，研究 区 的包 裹体 类 型可分 为烃 类包裹 体 和盐 水包 裹 体 图 2 。 a 4 1 1 7 m， E s 灰色油斑细砂岩 左荧光；右透射光 b 2 7 1 8 ． 3 m， E d 浅灰色荧光细砂岩 左荧光；右透射光 图 2南堡 1井流体包裹体显微照片 2 ． 2 ． 1 烃类包裹体荧光特征及期次 烃类包裹体在紫外光照射下表现出的荧光特征是其区别于一般盐水包裹体最迅速而有效 的方法㈨。 不同的荧光颜色表明了烃类包裹体不同的成分 ，并且反映出有机质的热演化程度 。荧光颜色由火红色一 橙色一黄色一绿色一蓝 白色变化 ，反映出有机质从低成熟 向高成熟演化 。研究区南堡 1 井 Es 细砂岩中 的烃类包裹体检测到发橙色和绿色荧光 2种类型的油包裹体 ，表明有一期较低成熟油和一期较高成熟油 充 注 图 2 a 。该 井 E d 细 砂 岩 中检 测 到 的油 包 裹 体 表 现 为 黄 色 荧 光 ，呈 中等 成 熟 油 特 征 图 2 b。 2 ． 2 ． 2 盐水 包 裹体均 一温 度及 油气 成藏 期 盐水包裹体为研究区最常见 的包裹体类型 ，一般呈气液两相 ，直径在 3 ～1 0 ／ m 之间，为透明无色 或褐色 ， 形状多样，在室温下可见到气泡 图 2 。在实验室将包裹体置于冷热台上加热至气相消失 ，再 恢复成均一液相时的温度称为均一温度 ，该温度代表 了包裹体形成时的温度。结合储层的埋藏史，可确 定流体包裹体形成时储集层经受的温度 ，以及相应的埋深和地质年代等 ，从而判断油气充注的时间。研 究 区南堡 1井 E s 细砂岩 中盐水包裹体均一温度有 2 个峰值 ，分别为 9 0 ～l l 0 ℃和 1 3 0 ～1 4 0 ℃ ，结合埋 藏史得出源内成藏组合油气成藏期为 Nd沉积末期 距今 2 5 ． 5 ～2 4 ． 6 Ma 和 Nm沉积中期 距今 9 ． 5 ～ 6 Ma 。该井 E d 细砂岩中盐水包裹体均一温度峰值 为 9 0 ～1 0 0 ℃ ，结合埋藏史得 出源上成藏组合油气 成藏 期 为 N m 沉积 晚期 距今 4 ． 5 2 Ma 图 2 ，与烃 源岩成 熟度 史分 析得 出的结论 一致 。 3 油气成藏过程 油气成藏过程取决于研究区主力烃源岩大量生排烃期及其后的构造演化历史 。盆地模拟方法可耦合 给出盆地内不同时期的地温场和压力场特征 ，进而展示出盆地 内烃源岩的热演化和油气生成等 ，再现 符个时期不同层序的埋藏情况及油气运移特征 。笔者采用 I E S P e t r o mo d盆地模拟软件 的二维模 型 ，选 用南北向剖面，对 Nd沉积末期 、Nm沉积 中期和晚期等主要成藏期油气成藏过程进行了恢复。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m ● 第 3 3卷第 8期 万涛等南堡凹陷 1 号构造带油气成藏研究 3 ． 1 参数 的选取 及设 定 盆地 二 维 模 拟 选 取 的 主 要 参 数 ，如地质年代 、古大地 热流值 、 古水深等参考南堡凹陷最新一轮资 评采用 的数据 表 1 。古 近系与 新近系之 间存在 区域性不 整合面 ， E d剥 蚀 厚 度 取 2 0 0 ～ 2 5 0 m__ 1 。 。 。按 qp、 Nm 、 Nm 、 Ng 、 Ng 、 Es 1 、 Ed 2 、 Ed 3 、 Es i 、 Es r 、 Es 2 、 E s j _ 。 、E s ； 、O 等 共 1 4个 层 系 ， 将 Nm 、Ng 、E s 1 、E s 、E s 2 、O 等 6个层 系定义 为储集 层发 育层 段 ，E d 。 、E s r 和 E s { 等 3个层系 定义为 烃源 岩发育 层段 ，Nm 和 表 1 盆地模拟参数统计表 第四系 平原组 新近系 明化镇组 上段 下 段 馆陶组 古近系 东营组 沙河街组 孔店组 剥蚀期 一 段 二 段 三 段 一 段 二 段 三 段 四 段 1 4 ． 4 2 3 ． 3 2 4 ． 6 2 5 ． 3 2 7 ． 3 2 9 ． 3 3 5 ． 4 3 6 ． 4 4 2 南堡凹陷 普遍缺失 E d 等 2 个层系定义为泥岩盖层发育层段 ，Ng 和 E s { 等 2个层系定义为火成岩盖层发育层段 。研究区 断 层活 动性 评 价结 果认 为 ，在 E d剥 蚀期 前 断层 活 动性 较 强 ，在 Ng沉 积 时期 断 层 活动 性 弱 ，在 N m 沉 积时期再次加强，在第 四纪断层停止活动I 3 ] ，因此，将断层在 E d剥蚀期前和 Nm沉积时期设定为开启 性断层 ，将 Ng沉积时期和第 四纪设定为封闭性断层。将上述参数按规范输入 I E S P e t r o mo d盆地模拟 软件二维模型中进行计算 ，模拟误差为 0 ． 5 2 3 ，小于 1 的误差标准，模拟结果可靠 。 3 ． 2油气 成藏 过程 恢 复结 果 油气成藏过程恢复结果表明，在 E d沉积末期 ，E s 。 烃源岩进人生油阶段 ，原油生成量较小，成熟 度较低 ，通过油源断层和不整合面向 E s 、E s i 砂体和古潜 山中充注，充注规模较小 图 3 a 。 在 Nm沉积 中期 ，E s 。烃源岩主要处于生油高峰 、Es 烃源岩进人大量生油阶段 ，原油生成量大 ， 成熟度较高，在 E s 、E s 砂体和古潜 山中有一期大规模油充注 图 3 b ； 在 Nm 沉积晚期 ，E s 。 烃源岩主要处于生凝析油一 伴生气 阶段、E s 。 烃源岩主要处于生油高峰 ，E d 。 底部烃源岩开始进入大量生油阶段 ，该时期油气生成量大 ，油气通过油源断层向源上成藏组合大规模充 注 ，同时有部分凝析油和伴生气 向 Es 砂体和古潜 山中充注 图 3 c 。由于源上油气藏 以混源油气 为特征 ，油气充注过程中部分轻质组分散失 ，在储层 中烃类包裹体呈黄 色 图 2 b ，但其成熟度仍 高 于 E d沉积 末期 E s 。 烃 源岩生 成 的原 油 。 可以看出 ，油气成藏恢复结果与流体包裹体的光性特征、油气成藏期具有一致性 ，模拟结果可靠。 分析得出，研究区油气主要来源于 E s 。 和 E s 烃源岩，烃源岩 内部砂体和古潜山具有较大的勘探潜力 ， 这些认识将指导研究 区下一步油气勘探。 4 结 论 1 研究 区南堡 1 井烃源岩成熟度演化结果表明，在 E d沉积末期有少量油充注，大规模油气充注期 为 Nm 沉 积 中期 以后 。 2 研究区南堡 1井 E s 细砂岩中检测到发橙色和绿色荧光 2种类型的油包裹体 ，盐水包裹体均一 温度峰值区间为 9 0 ～1 1 0 ℃和 1 3 0 ～1 4 0 ℃ ，结合埋藏史得 出源内成藏组合油气成藏期为 E d沉积末期和 Nm沉积 中期 。该井 E d 细砂岩 中检测到的油包裹体为黄色荧光 ，盐水包裹体均一温度区间峰值为 9 0 ～ 1 0 0 ℃，结合埋藏史得 出源上成藏组合油气成藏期为 Nm沉积晚期 。 3 油气成藏过程恢复结果表明，在 E d沉积末期 ，在烃源岩内部砂体和古潜 山中有一期小规模 油 充注 ，大规模油气充注时期为 Nm沉积 中期。在 Nm沉积晚期 ，油气通过油源断层 向源上成藏组合大 规模充注 ，部分伴生气向 E s 。 砂体和古潜山中充注 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 0 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 O 1 1 年 8月 4 油气 成藏 恢 复结果 与 流体 包裹体 的光 性特征、油气成 藏期 具 有一 致 性 ，分 析 认 为 研 究 区 油 气主要 来源 于 E s 。和 Es 烃 源 岩 ， 烃源岩 内部砂体 和古潜 山具有较 穴的勘 探 潜 力 ，这 些 认 识 将 指 导 研究 区下 一步 油气勘 探 。 [ 参考文献] [ 1 ]蒋有录 ，查明 ．石油 天然气地质 与勘探 [ M]． 北京 石油工业出版社 ，2 0 0 6 ． E 2 ]汪泽成 ，郑红菊 ．徐安娜 ．等 ．南堡 凹 陷源上成藏组合油气勘探潜 力 E J ]．石 油 勘 探 与 开 发 ， 2 0 0 8 ， 3 5 1 ～ l 6 ． [ 3 ]刘德 志，周江 羽，马 良，等 ．渤海 湾盆 地南堡 凹陷断裂控藏特征研究 [ J ]．海 洋 石 油 。2 0 0 9 ，2 9 4 1 9 ～2 5 ． [ 4 j李素梅 ，姜振 学，董月霞 ，等 ．渤 海湾 盆地南堡凹陷原油成 因类型及其 分布规 律 [ 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期 距今2 M a 图 3 南堡 1 号构造带油气成藏过程模拟 图 [ 编辑] 宋换新 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m