徐深气田深层气藏温-压场特征与天然气运聚.pdf
2 0 1 0年 1 0月 第 2 9卷第 5期 大 庆石 油地 质 与开 发 P e t r o l e u m Ge o l o g y a n d Oi l f i e l d De v e l o pme n t i n Da q i n g Oe t ..2 0l 0 V0 1 . 2 9 No . 5 DOI 1 0 . 3 9 6 9 / J . I S S N. 1 0 0 0 3 7 5 4 . 2 0 1 0 . 0 5 . 0 0 3 徐深气 田深层气藏 温一 压场特征 与天然气 运聚 王金 山 大庆油 田有 限责任公 司勘探开发研究 院 ,黑龙 江 大庆1 6 3 7 1 2 摘要 油气是在压力 和热力 的作 用下 , 自烃源岩 中生成 ,又以某种方 式从其 中运 移 初次运 移 出来 ,再经过 输导层运移至 圈闭 二次运 移 中聚集成藏 。因此 ,对 于地温 场 、压力场 的特征 研究 至关重 要。为此对 松辽 盆 地北部徐家 围子断 陷深 层气藏地 温场一压 力场 特征及 天 然气 运聚 特点进 行 了详细 研究 ,通过分 析包 裹体 资料 , 确定 了天然气充注 时期 和主成藏期 ,从而 揭示 了营 城组 火 山岩气 藏地 温场一压力 场 特征 与天然 气 的运 聚规 律 , 对今后的勘探方 向与开发部署具 有一定 的指导意义 。 关键词 徐深气 田;地温场 ;压力场 ;包 裹体 ;天然气运聚 中图分类号T E l 2 2 . 1 文献标识码A 文章编号1 0 0 0 3 7 5 4 2 0 1 00 5 . 0 0 1 3 _ I 5 TEM PERATURE. PRESS URE FI ELD CHARACTERI S TI CS AND NATURAL GAS M I GRATI oN. ACCUM ULATI oN oF DEEP GAS RESERVoI RS I N XUS HEN GAS FI ELD WANG J i n s h a n E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p m e n t R e s e a r c h I n s t i t u t e o f D a q i n g O i lfie l d C o m p a n y L t d . ,D a q i n g 1 6 3 7 1 2 ,C h i n a Abs t r a c t Oi l a n d g a s g e n e r a t e f r o m h y d r o c a r b o n s o ur c e r o c ks un d e r t h e e f f e c t o f p r e s s u r e a n d t e mpe r a t u r e,mi g r a t e o u t o f t h e m i n s o m e w a y p r i m a ry m i g r a t i o n ,t h e n d o i n t o t h e t r a p t h r o u g h t r a n s p o r t i n g l a y e r s s e c o n d a r y m i g r a t i o n t o a c c u m u l a t e a n d f o r m r e s e r v o i r s .S o t h e s t u d y o n f o r ma t i o n t e m p e r a t u r e - p r e s s u r e fi e l d c h a r a c t e r i s t i c s i s c r i t i c a 1 .Fo r t hi s r e a s o n,t h i s p a p e r s t u d i e s t he f o r ma t i o n t e mp e r a t u r e p r e s s u r e fie l d c ha r a c t e r i s t i c s a n d g a s mi g r a - t i o n a c c u mu l a t i o n f e a t u r e s o f d e e p g a s r e s e r v o i r s i n X u j i a w e i z i F a u h D e p r e s s i o n i n n o r t h S o n g l i a o B a s i n i n d e t a i l , de t e r mi n e s t h e g a s fil l i n g a n d ma i n r e s e r v o i r f o r mi ng p e r i o d s t h r o u g h i n c l u s i o n d a t a a n a l y s i s ,t h e r e b y r e v e a l i n g t h e f o rm a t i o n t e mp e r a t u r e p r e s s u r e fi e l d c h a r a c t e r i s t i c s a n d t h e g a s mi g r a t i o n - - a c c umu l a t i o n l a ws o f v o l c a n i c g a s r e s e r - v o i r s i n Yi n g c h e n g Fo r ma t i o n,a n d p r o v i d i ng t h e g ui d e for f ur t h e r e x p l o r a t i o n di r e c t i o n a n d de v e l o p me n t d e p l o y m e nt . Ke y wo r d s Xu s h e n Ga s fie l d;f o r ma t i o n t e mp e r a t ur e fie l d;p r e s s u r e fie l d;i n c l us i o n;g a s mi g r a t i o n - a c c u mu l a t i o n 通过对徐深气 田深层天然气形成与分布规律研 究得 出,松辽盆地北部深层天然气在区域构造 的控 制下 ,受区域盖层 、砂体分布及断裂的影响 ,在基 岩凸起 、侏罗系火石岭组、白垩系沙河子组 、营城 组 、登娄库组和泉 头组一 、二段 6套地层 聚集成 藏 】 J 。生烃断陷控 制天然 气分布 区 ,伸入 断陷 中 收稿 日期 2 0 1 0 - 0 6 1 0 作者简介 王金 山 ,男 ,1 9 7 7年生 ,硕 士 ,工程 师 ,从事断陷盆地油 气评 价研 究工作 。 E m a i l w a n g j i n s h a n y j y p e t r o c h i n a . c o m . C F I 1 4 大庆石油地 质与开发 2 0 1 0年 心的鼻状隆起具有得天独厚的油气聚集条件,构造 控制油气的运聚,岩性是形成圈闭的重要条件 ,断 层 是深层 油气 纵 向运 聚 的通 道 。通 过 对 已发 现 天然气藏进行解剖 ,总结出 5种主要的天然气成藏 模式 沿不整合面短距离运移至基岩风化壳成藏模 式 ;沿裂缝运移至源岩区内火山岩成藏模式 ;沿不 整合面、砂体和断层运移至古隆起之上各种类型圈 闭成藏模式 ;沿砂体侧向运移至地层超覆圈闭成藏 模式 ;深部无机成因天然气沿深大断裂运移至盆地 盖层圈闭中聚集成藏模式_ 5 J 。本文 旨在根据 6套地 层的地温场、压力场特征来描述徐深气 田深层天然 气的运聚规律 ,进而指导今后 的勘探方向以及开发 部署 。 1基本原理 1 . 1地 温场 地层温度只反映地下某点的绝对温度值 ,随测 点深度和地理位置的变化而变化 ,对于同一 口井的 同一地层其值也是不同的 ,不便于对具体层位的地 温场分布进行评价 ;而地温梯度一般反映了区域的 地温梯度纵向特征,也不便于对具体层位的地温场 分布进行评价研究 ;针对研究 目的,在研究过程中 使用了地温异常这一个新的评价参数。 地温异常反映了某深度的地层温度相对于该深 度的区域地温背景值 的偏离程度 , 用该点 的测温值 与区域地温背景值 的差值表示 , 在应用该参数对地 温场进行评价时 , 就消除了深度对地温的影 响。对 于某个研究区其地温梯度基本是恒定 的, 反映了该 地区的地温背景 , 可以看作一个常数。其与测点深 度的乘积就是该点的正常地层温度 , 根据地温异常 把地温场分为高温区 A t i4 、 常温区一 4。 【 ≤ ≤4 o C 和低温区 A t ≤ 一 4℃ , 高温区具有较高 的热能量场 , 低温区的热能量场相对较低。 。 。 1 . 2压 力场 压力场的数据得到以后,为了便于研究 ,需要 对其进行类 型划 分 ,有关压力场 的描述参数有很 多,包括地层压力 、地层压力梯度 、压力系数等。 地层压力梯度反映了该地区的压力场背景 ,地 层 压力反 映 了地 层某 深度点 压力 的绝对值 ,压 力系 数是地层某处的压力相对于该点正常静水压力的偏 离程度 ,是该点的地层压力与静水压力的比值 ,无 量纲 。地层压力系数消除了深度对压力场评价的影 响 ,是压力 场划分 的首选 参数 ,根据 地层压 力 系数 划分为高压 F c ≥1 . 2 、常压 0 . 9≤F c ≤1 . 2 和低压 F c ≤0 . 9 3种类型“ J 。 1 . 3温一压 系统地温场与地压场耦合 地温一地压系统简称为温一压系统 ,根据前述 分类方法压力 场可分为高压 、常压 和低压 3种类 型 ,地温场分为高温区、常温区和低温区。根据地 层压力和地层温度的耦合特征 ,垂向上可构成单一 型温一压系统 ;高压型复式温一压系统 ;高温型复 式温一压系统和低压型复式温一压系统 。平面上可 以形成 9种类型的温压分区 图 1 。 辍 1 . 2 地温异常/C 一 4 0 4 低温高压区 常温高压区 一一一一一一一一一一上一一一一~~一一 I 低温常压区 常温常压区 I ⋯ 。⋯⋯⋯⋯⋯ 低温低压区 常温低压区 j 高 浸 书 目 哆 _ 十 一 一 一 一 1___ ‘ ≥ . - 高 哆 翱 挚 离澧 倾 图1徐家围子断陷温一 压系统平面分区标准 Fi g.1 Pl a ne di vi Si on s t and a rds f or t e mpe r at u re p r e s s u r e s y s t e m o f X u j i a w e i z i F a ul t D e p r e s s i o n 2天然气充注时期和主成藏的确定 流体包裹体系统分析的结果与埋藏史研究和热 史研究的成果相结合 ,可以有效地确定出所检测到 的各期次天然气充注发生的时间。流体包裹体测试 结果表明,徐家围子断陷区营城组储层中捕获的 4 期含烃盐水包裹体 的平均均一温度分别为 9 7 . 1 1 1 4 . 1℃ 、1 2 1 . 4~1 2 8 . 3℃ 、1 3 0 . 5~1 3 8 . 2℃ 和 1 4 0 . 6~1 5 6 . 7℃ ,而从 均 一 温度 统 计 直 方 图 中可 知 ,与之对应的同期盐水包裹体的均一温度分别集 中于 1 l 0~1 2 0 c c、1 2 5~1 4 0 c I 、1 4 01 5 5 o C和 1 6 0~1 8 0 c C。将各期次含烃盐水包裹体所对应的 同期盐水包裹体的均一温度作为捕获时的最小古温 度 ,投影到附有古地温演化的埋藏史图中即可间接 得出各期次天然气充注 的时间 图 2 。从 图 2可 以看出,徐家围子断陷区营城组发生的第 1次天然 气充注成藏是在泉头组沉积的早期 ,第 2次天然气 充注成藏发生在泉头组沉积的中期 ,第 3次天然气 充注成藏发生在泉头组沉积末期一青山口组沉积中 晚期 ,第 4次天然气充注成藏发生在姚家组一嫩江 组沉积时期 。从时间上看,这 4次天然气充注发生 在 1 2 0~ 8 5 M a ,各次充注的持续时间一般都小于 1 0 Ma 。结合生储盖组合进一步分析可知,在第 1 第 2 9卷第 5 期 王金山 徐深气 田深 层气藏温一压场特征与天然气 运聚 1 5 期天然气发生充注的时期 ,泉头组这一区域性盖层 刚刚开始沉积 ,因此 ,该期天然气充注由于封盖条 件不成熟而不能形成有效的气藏 ;在第 2期天然气 发生充注的时期 ,泉头组 已经沉积 了一定 的厚度 , 具 有 一定 的封 盖能 力 ,已经 可 以形 成气 藏 ,但此 时 能封盖住的天然气量很有限;在第 3期天然气发生 充注的时期 ,泉头组沉积已达到末期 ,此 时区域性 盖层分布广 ,其封盖能力已经完全形成 ,能够大量 地封盖 由烃源岩生成排出的天然气 ,形成有效 的天 然气藏 ;在第 4期天然气发生充注的时期 ,虽然封 盖能力等均已存在,但由于已处于烃源岩排气高峰 末 ,因此也不能形成大规模 的天然气藏 。 地质年 龄/ Ma 1 5 O 1 0n 5n n 第 l 2 0 0 0臼 \ 图2 徐 家围 子断 陷区 营城 组天 然 气充 注 时期 埋藏史据付广等 ,2 0 0 3 F i g . 2 G a s f i l l i n g p e r i o d o f Yi n g e h e n g F o r m a t i o n i n X u j i a w e i Z i F a u l t D e p r e s s i o n 综合以上 分析可知 ,徐家 围子 断陷区营城组 的4期天然气充注成藏中,第 3期是形成大规模天 然气藏的重要成藏期 ,且流体包裹体系统分析 中也 表明,第 3期含烃盐水包裹体在检测频率统计中为 最高。因此 ,可以通过以上各种 因素综合判定 ,徐 家围子断陷区深层天然气成藏的主成藏期为第 3期 天然气充注期 图 3 ,即泉头组沉 积末期一青 山 口组沉积中晚期 。徐家围子地区烃源岩生排烃期与 储层 、盖层圈闭形成期 匹配 ,在第 3期天然气发生 充注后 ,有利于兴城地 区天然气聚集成藏。 地质 年龄/ Ma 1 4 0 1 2 0 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 l l l 『 1 I 成藏事件 J h s I① I② ③ ④ ⑤ _ K 2 s - Q 霾 豳 盖 层 豳 露 储 层 烃源岩 生物 有机 质 甲烷 气 转化油气 凝析气一 千气 生烃史 l 2 3 d 充注期次 9 8 Ma , 青山口组沉积末期‘ 关键时刻 持续时期 兴城地区 保存时间 ①一Kl s h;②K1yc ; ③K1 d; ④ 一 K1 q; ⑤一K2 q n K2 Y; -K2 n 图3 徐家 围子 断 陷区 兴城 地 区天然 气 充注 成藏 图 Fi g .3 6as fi 11 i ng a nd res e rvoi r f o rmi ng di a g ra m o f X i n g c h e n g a r e a i n X u j i a w e i z i F a u l t D e p r e s s i o n 3温一压 场 特征 及 其 控 制 下 的 天然 气 运 聚 根据以上分类及判别标准,对松辽盆地北部徐 家围子断陷营城组火山岩储层地温场一压力场特征 及运聚特点进行 了详细的描述 。 3 . 1地温 场 特征 3 . 1 . 1纵 向特 征 从 徐 家 围子 断陷 营城组 火 山岩储 层 温度一 深 度 关系图 图 4 上可以看出 其温度和深度呈极好 的直线关系 图 4 a ;全区地温梯度主要集 中 在 3 . 7~4 . 3℃/ h m,平 均地 温梯度 4 . 0 3 3℃/ h m 图 4 b 。 3 . 1 . 2平 面特征 从徐家围子断陷温度梯度等值线分布图上可以 看出全区地温梯度分布较稳定 ,主要集中于 3 . 7 ~ 4 . 2℃/ h m。地温梯度最小值 在安达一汪家屯气 田达深 1 井处 ,梯度值为 3 . 6℃/ h m;地温梯度最 大值 在 长 春 岭 背 斜 带 朝 深 3井 处 ,梯 度 值 为 5 . 1 ℃/ h m。 3 . 1 . 3地 温异 常预 测 1 泉头组地 温异常 泉头组总体上 属常温 区;不存在低温异常区和高温异常区。 2 登楼库组地温异 常 登楼 库组在 昌德气 田芳深 1 、芳深 2 、芳深 3井和长春岭背斜带朝深 3 井 区属高温异常区;其他属常温区;不存在低温异 常 区。 3 营城组 四 段 砾 岩 地 温 异 常 营 城 组 四段 I 6 大庆石油地质与开发 2 0 1 0钷 目 \ 箔 j蟊 地层 温度/ ℃ b 地 温梯度与深度 图4徐家围子断陷地层温度和地温梯度与深度关系图 Fi g . 4 Cr os s pl o t o f fo r mat i on t e mp er at u re a nd g e o t h e r m a l g r a d i e n t a n d d e p t h o f X u j i a w e i Z i Fa ul t De p res si o n 砾岩大部分属常温 区;在兴城气 田徐深 6 、徐 深 6 0 1井区属低温异常区。 4 营城组三段火 山岩地温异常 营城组三 段火山岩大部分属常温区;在安达一汪家屯气 田达 深 3井区属低温异常 区。总体上呈北低南高趋势。 5 营城组一段火 山岩地温异常 营城组一 段火山岩地温异常值在整个断陷分布杂乱 ,大部分 属常温 区;在徐深 气 田徐深 4 、徐深 5 、徐 深 6、 徐深 8 、徐深 1 4 1井区属低温异常 区;在徐深 9 . 3、 徐深 9 _ 4 、徐深 1 8 、徐深 2 1 1 井区属高温异常区。 6 沙河子组地温异常 沙河子组 大部分属 常温区;在安达一汪家屯气 田达深 3井区属低温异 常区。总体上呈北低南高趋势。 7 火石 岭组 地 温 异 常 火 石 岭 组 在 升 平 气 田升深 1 0 1井区属 常温区;在徐深气田徐深 1 井 区 属低温异常区。 8 基 岩地 温异 常基 岩大 部分属 常 温区; 昌德气田昌 1 0 1 、1 0 2井区属高温异常区。 3 . 2压 力场特征 3 . 2 . 1纵 向特征 从徐家围子断陷营城组火山岩储层压力一深度 交会图 图 5 上可 以看出 其压力和深度呈极好的 直线关系 图 5 a ; 地层压 力基本保持在静水压 力带附近 , 压力系数 一般 在 0 . 9~1 . 2 , 属正常压力 系统 , 只有局部井 区存在高压 、 低压 图5 b 。 目 \ 账 怒 嚣 压力系数 图5徐家围子断陷地层压力和压力系数与深度关系图 Fi g. 5 Cr os 8 p l ot of f o r ma ti o n p re ss u r e a nd pr es s u re f a c t o r a n d d e p t h o f X u j i a w e i z i F a u l t D e p r e s s i o n 3 . 2 . 2平 面特 征 徐家围子断陷深层 5套含气层系地层压力场分 布非常简单 ,几乎全部为常压环境 ,无异常压力存 在。只是在徐深气 田徐深 1 0 、徐深 1 5井和肇深 1 2 井营城组一段火 山岩储层和肇深 1 2井 营城组四段 砾岩储层以及徐深 1 井火石岭组储层属高压区;长 春岭背斜带属低压区。 3 . 3温一压系统对油气运聚的影响 3 . 3 . 1温一压 系统垂向上耦合特征与油气运聚 根据徐家围子断陷地层压力和地层温度关系图 图 6 可以看 出地层压力和地层温度在关系图 上呈单一 的直线关系,不存在折转或错开 ,表现为 一 个统一的单一型温一压系统。这一特征说明整个 地层流体属于一个开放的流体系统 ,地层压力和地 层温度处于同一个简单的系统中,该类温一压系统 具有的能量较低 ,深部流体上窜的动力较弱 ,仅靠 浮力油气难 以长距离从深部 向浅部运移。 因此 ,该 类型 的温一压 系统具有 如下特 点 1 流体垂 向运移 的动力较弱 ,垂 向不太容易长 距离向浅部运移。 2 运移速度缓慢。 3 深部 1I I \ 醛疆嚣 第 2 9卷第 5期 王金山徐深气田深层气藏温一压场特征与天然气运聚 1 7 。 1 O 2 0 室 。 R 思4 。 舞 5 O 6 0 7 0 地层温度 / v 7 0 9 0 l 1 O l 3 O 1 5 0 l 7 0 1 9 0 图6地温一 地压 系统耦合剖面模式 Fi g. 6 Co upl i ng pr of il e pat te r n of f o r mat io n t e mpe r at u re p re ss u re s ys t e m 生成的油气在 同层系的圈闭中聚集成藏 ,油气藏以 自生 自储型原生油气藏为主。 4 浅层有可 能发 育小型与深断裂有关的深源油气藏。 5 纵 向油 气储量取决于各层系本身的资源量 。 3 . 3 . 2温一 压 系统 平 面耦合 模 式 温一压系统的剖面特征取决于温一压系统的类 型 ,决定了油气在垂向上的运聚和分布特征 ;温一 压平面分区则决定了油气在平面上的运移和分布特 点 。 根据徐家围子断陷深层压力场 、地温场特征进 行温一压的平面分区,以徐家围子断陷营城组火山 岩储层的压力场 、地温场可以形成 3种类型的温压 分区。安达一汪家屯井区属低温常压区 ,热能量场 相对较低 ;兴城 气 田徐深 1 0井 区属高温 常压 区, 具有较高的热能量场 ;其他区域为常温常压区,总 体呈 中间高两头低 的趋势 。 3 . 3 . 3温~ 压 场控 制 下的 天然 气运 聚 烃源岩是生成油气 的必要物质基础 ,具备相 当 大体积 、优质且已成熟烃源岩是油气富集 的前提。 在徐家围子断陷 ,断陷期的火石岭组一段含煤碎屑 岩地层 、沙河子组暗色泥岩及煤层和营城组二段为 徐家围子断陷的主要烃 源岩层 。其有机质丰度高, 生排气强度和天然气资源丰富。断陷周边隆起及斜 坡 带是 油气 运 聚的有 利地 区 ,伸 人断 陷 中心 的升平 一 兴城鼻状隆起具有得天独厚 的油气聚集条件 。 油气运移是三维过程 ,从垂向和侧 向上看 ,流 体动力特征决定了本地 区油气运移方向。从垂向上 看 ,徐家围子断陷的所有气田都发育为单一型温一 压系统 ,深部为高动力环境 ,浅部属于相对 的低动 力环境 ,火石岭组一段 、沙河子组 、营城组二段烃 源岩生成 的天然气在深部强大动力作用下 ,趋向于 顺断层 、不整合面 、裂缝及深大断裂向浅部相对较 低动力环境运移 ,距离烃源岩近的营城组火山岩储 层分布着 大型气藏 ,而距离烃 源岩较远 的登 娄库 组 、泉头组砂岩储层零星分布着小型气藏。从平面 上看 ,由于大部分都为常温常压环境 ,各方向没有 明显的运移优势可言 ,但每个气 田又都有 中心控制 井 ,兴城气田以徐深 1井为 中心 、升平气 田以升深 2井 为 中心 、昌德 气 田以芳 深 6井 为 中心 向 四周运 聚成藏 。 4结 论 1 徐家 围子地 区烃 源 岩生排 烃期 与储 层 、 盖层圈闭形 成期匹配 ,在第 3期天然气 发生充注 后 ,有利于兴城地区天然气聚集成藏。 2 徐家围子断陷的所有气 田都 发育为单一 型温一压系统,距离烃源岩近的营城组火山岩储层 分布着大型气藏 ,而距离烃源岩较远的登娄库组 、 泉头组砂岩储层零星分布着小型气藏 ,指明徐家围 子断陷 目前勘探的主攻方向应该是营城组火山岩储 层 。 3 系统总结并分析 了徐家围子断 陷温一压 系统平面耦合模式 ,对今后勘探部署及气 田开发具 有 一定 的指 导 意义 。 参 考文 献 [ 1 ]冯志强 .松辽盆地庆深大 型气 田的勘探前 景[ J ].天然气工 业 , 2 0 0 6 , 2 6 6 2 9 3 3 . [ 2 ]王贵文 ,惠 山,付广 .徐家围子断陷天然气分布规律 及其 主控 因素[ J ].大庆石油地质与开 发,2 0 0 8,2 7 1 6 - 9 . [ 3 ]舒萍 ,纪学雁 ,丁 日新 ,等 .徐深气 田火山岩储层 的裂缝特征 研 究 [ J ].大庆石油地质与开发 ,2 0 0 8 , 2 7 1 1 3 . 1 7 . [ 4]闫林 , 周雪峰 , 高涛 , 等 .徐深气 田兴城 开发 区火 山岩储层 发育 控制 因素 分析[ J ] .大庆石油地质与开发 , 2 0 0 7, 2 6 2 9 . 1 3 . [ 5 ]付 广 ,张立含 .松辽盆地徐家 匍子断 陷火 山岩 天然气成藏主控 因素及模式[ J ] 地质科学 ,2 0 0 9, 4 4 2 I 7 2 1 . [ 6]郭巍 ,方 石 .松 辽 盆 地 南部 泉 头 组一 嫩 江组 热 演化 史研 究 [ J ]. 石油天然气学报 ,2 0 0 9, 3 1 3 1 8 - 2 2 . [ 7]孙 明亮 ,柳广 弟 .超 压 体 系 内天然 气 成藏 的源 储 能量 配 置 [ J ]. 天然气地球科 学 ,2 0 0 7 ,1 8 2 1 7 . 2 1 . [ 8 ]段毅 ,孙涛 .柴达木盆地西部尕斯库勒油田油气成藏动力学特 征[ J ] 天然气地球科 学 ,2 0 0 9 ,2 0 3 5 - 8 . 编辑宋铁 星