板桥凹陷深层天然气成藏机理分析.pdf

石油天然气学报 江汉石油学院学报2 0 1 3 年 1 月 第3 5 卷 第 l 期 J o u r n a l o f O i l a n d G a s T e c h n o l o g y J ． J p I J a n ． 2 0 1 3 V o 1 ． 3 5 N o ． 1 板桥 凹陷深层天然气成藏机理分析 刘萍 ，马建英 中石油大港油田分公司勘探开发研究院， 天津3 0 0 2 8 0 罗涛 中 石油 大港油田分公司原油运 销公司， 天津3 0 o 2 8 0 任仕超 ，王昌丽 ，白晶 中石油大港油田分公司勘探开发研究院， 天津3 0 0 2 8 0 [ 摘 要] 从天然气成藏机理 研究 出发 ，烃源岩评价入手 ，详细分析 了油气来源及 油气充注历 史，建 立板桥 凹陷深层岩性 油气藏成 藏模 式。研 究表 明① 沙三段 中下部 烃源 岩 以腐 殖型 有机 质为主 ，对 天然 气 的形 成有利 ；② 沙三段烃源岩有机质 丰度 高，演化程度 高，资源 丰富；③ 油气主要来 源于沙三段烃源 岩，分 2 期充注，早期为低 熟油，晚期 以成 熟一 高成 熟天 然气为 主。建立 了该 区近源 断裂疏 导及 岩性 砂体 充注模 式，总结 出3种 油气富集主控因素近 源一 优 相一 超压，优选有利 区带 ，为下一步板桥凹陷深层天然气藏勘 探 指 明 方 向 。 [ 关键词]板桥次 凹；成藏机理 ；成藏模式 ；天然气 富集规律 [ 中图分类号]TE 1 2 2 ． 1 [ 文献标 志码]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 1 3 O 1 0 0 2 6 0 6 板桥凹陷深层是指古近系沙河街组三段 中下部 E s ； ，深度大于 3 5 0 0 m地层 。以前 ，由于对成 藏条件缺乏足够的认识 ，导致了研究区深层天然气勘探步伐缓慢 。近年来 ，随着 C 1 井 、C 2井 、C 3井 、 C 4 井等井在沙河街组获得工业气流以后 ，深层天然气勘探工作才逐步展开。 通过对板桥 凹陷油 气 富集 规 律 分 析，发 现 纵 向上 ，沙 三 段上 部 E s { 以油 藏 为主 ，中下 部 E s 。 为气藏 ，出现 “ 上油下气”的油气倒置分布的特征。笔者主要针对板桥次 凹成藏研究存在的复 杂问题，展开成藏机理分析。明确油气来源 ，确定油气充注时期，建立源储关系及输导体 系，总结成藏 模式 ，指 导该 区 的评价 。 勘探现状及天然气分布特征 板桥凹陷北起塘沽一 长芦潜山，南至沈青 庄，西 自沧东断裂，东至滨海断裂系，勘探面积 7 0 0 k m。 。 整体上板桥次凹形态呈长条状 ，与沧东断裂平行 ，凹陷以北为陡坡，以南为凹陷向正 向构造单元过渡的 大型斜坡构造，砂体与斜坡背景相配置 ，形成了多种类型 的岩性油气藏 。截止 目前累计探明石油储量 4 0 6 6 1 0 t ，天然气储量 2 1 8 ． 0 8 1 0 m。 ，依据第 3次资源评价结果 ，板桥次凹计算天然气总资源量为 1 0 3 8 ． 8 1 Q 。 m。 ，已探 明储 量仅 占 2 1 ． 0 6 ，由此 可见 ，该 区深 层还 蕴藏 着丰 富 的天然气 资源 。 板桥次 凹整体上被沧东断层与大张坨断层所夹持 ，依附于大张坨断层下降盘的大型鼻状构造 ，东西 向以增福台浅鞍相隔，西侧为沈青庄构造，东侧为大张坨断鼻构造 ，并沿断层伸向歧 口主凹，完整的构 造背 景利 于天然 气成 藏 。 从宏观沉积环境来看 ，研究区发育 以小站物源为主的扇三角洲砂体 ，C 5井钻遇扇三角洲根部 ，砂 层厚度达 8 0 m，主体 A3井仅揭开 E s 。 顶部，就见到 3 5 m厚油层 ，并且发育裂缝、粒间、粒 内等多种孔 隙类型，孔隙度达 1 3 ％～1 6 ％。位于三角洲前缘的 C1 井 ，砂层变薄，岩性变细，颗粒之间充填大量泥 质 。板桥次凹主体北侧为长芦油 田，南侧为板南 含油气构造 ，均发育大套厚 油层，油层厚 度达 2 0 ～ 4 0 m，产量 1 0 ～3 0 t ，那么该区则位于 2大含油区之间，沉积相带有利，进一 步证实了深层具有一定勘 [ 收稿 日期]2 0 1 2 0 2 2 0 [ 作者简介]刘萍 1 9 7 9一 ，女 ，2 0 0 1 年江汉石油学院毕业 ，工程师 ，现 主要从事油气地质综合评价工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 5 卷第 1期 刘 萍等 板 桥凹陷深层天然气成藏机理 分析 探 潜 力 。 2 气源岩特征及评价 2 ． 1 有机 质 类型 根据干酪根 H／ C和 o／ c原子 比的统计 ，板桥次 凹烃源岩干酪根主要以 Ⅱ一 Ⅲ型为主，E s 。 热解资料 统计看出，E s 烃源岩干酪根以 Ⅱ 一 Ⅱ。型，偏腐泥型为主 ；而 E s ； 、E s i烃源岩于酪根以 Ⅱ 一 Ⅲ型为主， 偏腐殖型 ，有利于天然气藏的形成 图 1 。 2 ． 2有机质 丰度及 演化 程度 通 过 对 板 桥 次 凹 暗 色 泥 岩 有 机 碳 质 量 分 数 叫 T OC数据统计分析 表 明[ 】 ] ，板 桥 凹 陷 沙 一 1 ． 5 段 E s 1 叫 TOC 主 要 集中 在0 ． 5 ～ 1 ．0 1 ． 5 ％，平 均 为 0 ． 9 ； 氯仿 沥 青 “ A”质 量 分 数 大 于 0 ． 1 仅 占 1 3 。 沙 二 段 E s TOC 偏 低 ，平 均 为 0 ． 7 5 ， o 主 要集 中分 布在 0 ． 5 ～ 1 ． 0 区域；氯仿沥青 “ A ” 质 量 分 数 大 于 0 ． 1 占 4 4 ；E S 3烃 源 岩 T OC平 均 值 为 1 ． 1 5 ， 大 于1 ． 0 的 0 O ． 0 5 O1 0 O ． 1 5 0 ． 2 0 0 ．2 5 0 ． 3 0 4 0 0 4 4 0 O ／ C 原子 比 f ～ ／ ℃ 注j H 为氢指数；f ～为最高热解峰峰值 图 1 干酪根母质类型评价 样品达 5 4 ；氯仿沥青 “ A”质量分数大 于 0 ． 1 达 到 5 8 。综合认 为，E s 。烃源岩为板桥主力烃源 层 ，而 E s 。 、E s 。 具 备 了生烃 能力 的 良好烃 源层 。 在 有 机质 丰度 和类 型确 定 之后 ，有 机质 成熟 度就 成 为 烃 源岩 能 否 生成 大 量 石 油或 天 然气 的关 键【 2 ] 。 从分析情况来看 ，研究区烃源岩埋深在 3 0 0 0 m左右，镜质体反射率 R。 达到 0 ． 5 ，烃源岩开始进入生 烃门限；当埋深近 4 0 0 0 m时 ， R 。 超过 0 ． 7 9 ／ 6 ，源岩进入成熟阶段 ，达到生油高峰期 ；在深度大于 4 8 0 0 m 时 ，烃源岩进入高成熟阶段 ，有机质进入热裂解生湿气阶段 ，并伴生凝 析油 ；埋深超过 5 5 0 0 m 时， R。 大于 2 ． 0 ，有机质演化进入过成熟阶段 ，开始高温生成干气 。 3 油气来源与成藏期次分析 3 ． 1油 气来 源 ’ 1 原油类型划分及油一 源对比该区天然气主要为油溶气 原 油伴生气 ，油溶气遍布各个含油层 位。为了确 切了解油气来源 ，必须进行油一 油、油一 岩对 比，确定它们之间的亲缘关系。综合运用板桥地 区原油生物标志物特征 ，将该区原油划分为 2大类低成熟型 B 1 、成熟型 B 2 ，其中 B 1类原油 P r ／ P h值一般大 于 1 ． 5 ；一般 Ts 丰度低于 Tm；伽马蜡烷含量较低 ；规则甾烷呈 “ L ”形 ；C 。 规则甾烷 的异构化指数低。说明其对应源岩沉积时的环境偏氧化 ，水体较淡 ，原油成熟度较 B 2类原油低。B 2类 原油 P r ／ P h值一般大于 1 ． 5 ；一般 Ts 丰度高于 Tm；伽马蜡烷含量较低 ；规则 甾烷呈 “ L ”形 ；C 。 。 规 则 甾烷 的异构化指数高，原油成熟度较 B 1类原油高 图 2 。B 1 、B 2类原油生标参数差异较小 ，二者 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石 油天 然 气地 质 2 0 1 3年 1月 仅在成熟度上差异明显 ，B 1类原油 C 。 甾烷 a a a 一 2 0 5 ／ 2 O s 2 0 R 小于 0 ． 4 ，B 2类原油该值大于 0 ． 4 ， 表 明二 者 同源不 同期 。 1 0 O *5 O 莨 0 1 0 0 拂5 0 接 0 一一 t⋯ 一 I ． 5 O 6 O 7 0 时 间／ mi n c 7 井， 3 6 7 4 3 ～ 3 6 9 8 l m， E s 3 ，B 2 类油 ．一⋯⋯．． ． ．． *5 O 篱 0 时间／ rai n ． L I．J㈠ ． ．． 4 0 5 O 6 O 7 0 时间／ mi n 8 0 I ． ． ． ．．． T ． ． 4 0 1 0 0 忡5 0 靛 O 件 霞 罂 1 O O 0 1 0O 忡5 O 霞 罂 0 1 O 0 ‘ 5 0 靛 O h ⋯． 一 4 5 5 O 5 5 6 O 6 5 7 0 时间／ mi n 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 时 间／ mi n 5 0 6 0 7 0 时 间／ mi n 5 O 6 O 7 O 8 0 时间／ rai n 图 2原 油 类 型 划 分 及 油一 源 对 比 6 O 时间／ rai n 从坐标特征来看 ，B 1 、B 2类原油的生标特征和 E s 。 源岩的生标特征相似，与沙一下亚段 E s 的 源岩差别很大 ，应该来 自于 E s 。 源岩 图 2 ，B 2类原油的成熟度比 B 1 类原油的高 ，说明 B 1 类原油是 E s 。 源岩早期生成的原油，在构造演化过程 中沿着断层 向上运移在上覆地层中成藏 ；而 B 2类原油生成 时间比 B 1 原油晚，为 E s 。晚期所生。 2 天然气成 因类型及气一 源对比 利用碳 同位素与气源岩成熟度关系对比 表 1 ，进行气源对 比。 依据戴金星 、国建英等不 同类 型天然气 回归方 程计算相应 烃源岩 的 R。值。油型气 6 C 1 1 5 ． 8 l g k。 一4 2 ． 2；混合气和煤型气 艿 C 一1 8 ． 0 0 9 l g R。一4 4 ． 3 6 。 通过计算结果表明板桥凹陷混合型气、油型气 R。 值为 0 ． 6 8 ～1 ． 2 2 9 ，6 ，较板桥 凹陷 E s 烃源岩 成熟度稍高，与板桥 凹陷 E s 。 源岩 R。 相近，为成熟阶段原油伴生气 图 3 。 ∞ 0 o／ 0 ／ 许茛 罢 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 5 卷 第 1期 ． 5 Z 』 萍等 板桥 凹陷深层 天然气成藏机理分析 2 9 3 ． 2 天 然气 充 注期次 A7 井为板桥 次凹钻遇 E s ；的唯一 重 要 的深 探井 ，通 过对 A7井 E s ；细砂 岩储 层 样 品，进 行 包 裹 体 的 测 温 实 验 3 ] ，流体包裹体 的均一温度 主要分 布在l 1 5～ 1 5 5 ℃，大 部 分 在 1 2 5～ 1 5 5 ℃之 间 。均 一 温 度 的 分 布 主 要 有 2 个峰值 区，一个 是 1 3 0 ～1 3 5 ℃，另一 个是 1 4 5 ～1 5 5 ℃，说明油气流体具有 2 期充注的特征。根据 已测定的流体包裹 体数据 ，结合沉积埋藏史 、热史资料 ， 初步认为油气充注有 2期 第 1期是沙 河街组 一 东 营组 Es 一 E d 沉 积 时期 ， 对应的 流体 包裹 体 均一 温 度 为 1 2 5 ～ 1 4 0 ℃；第 2期为明化镇组 Nm沉积 时期至现今 ，对应的流体包裹体均一温 度 为 1 4 5 ～ 1 5 5 ℃ 图 4 。 g 涨 乓 图例 板桥凹陷E d 源岩 ◇板桥凹陷E s 源岩 口板桥凹陷E s 源岩 。板桥凹陷E s 源岩 △北 大港构造带E s 源岩 X板桥 E s ， 气 板桥E s ， ， 气 - 板桥E s ， 气 图 3’ 实测烃源岩 R 。 与计算 R 。 比较 图 4 A 7井埋藏史与热史模 拟 Q № №尉 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石 油天 然 气地 质 2 0 1 3 年 1 月 从 A7井的压力演化可以看 出，存在 2个超压区域 ，一是 E s 。地层在 E s 一 E d沉积末期出现超压。 二是 深层 E s 。和 E s 。 在 Nm 开 始沉 积时期 ，产 生超 压 ，压力 系数较 大 。超压 的形 成推 测与烃 源 岩生烃 导 致的流体热增压有关 ，2期超压分别对应 2次生排烃过程 ，其中 Nm沉积初期产生的超压对应着生排烃 高峰 期 。 图 5 板 桥 次 凹成 藏 模 式 姜 野 3 ． 3成 藏模 式 综合利用相关资料 ，建立近源一 断裂输导一 多期充注成藏模式l_ 6 ] 。E s 一 E d沉积时期 E s 。 烃源岩开始 排烃，导致的流体热增压 ，此时大张坨及板桥断裂活动较强，在超压动力下沿断裂垂 向运移至 E s 、E d 成藏只在 自身形成小规模油气聚集；Nm沉积时期 ，该区接受沉积并快速埋深 ，E s 。 烃源岩在主凹带进 入生气 门限，生成大量油气导致地层普遍出现超压 ，此时大张坨 、板桥断裂不活动 ，存在流体压力封存 系统 ，促使天然气 进入 岩性 砂体 内，形 成 晚期 的天 然气 藏，早 期形 成岩性 油 藏发 生气侵 ，形 成凝 析气 藏 。 4 天然气成藏主控因素及有利区带优选 在建立板桥凹陷成藏模 式基 础上 ，总结 出了该 区油气 富集 三大主控 因素_ 8 一 近源 、优相 、超压。 ①近源 靠近烃源岩生烃 中心， R。 大于 1 ． 2 烃源岩进入高成熟演化阶段 ，开始大量生气 ，天然气短距 离运移就近成藏。②优相有利的沉积相带控制着储层 的物性。③超压油气运聚动力，同时 E s 。的超 压形成流体封存箱 。而板桥次凹 E s 。 烃源岩演化程度高 ，具有超压特点，发育扇三角洲大型砂体 ，叠合 3种控制因素 ，因此板桥 凹陷 E s 。 可作为勘探有利区带。 结合油气富集主控因素分析 ，证实板桥次凹深层还蕴藏着 丰富天然气 资源，通过地震剖面砂 体识 别 ，明确了受控于小站物源 ，3 支砂体带相互叠置 ，东部主砂体带分布稳定 ，面积大。沿板桥次凹长轴 方向地震剖面表现出，E s ； 内幕反射西部沈青庄向凹陷区逐渐呈楔形收敛特征 ，在板桥东翼沿沧东断 层发育多个具有丘状反射外形 的异常体 ，相位不连续 ，为低频强振幅特征 ，优选板桥凹陷东部主砂体 区 为首选 目标。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 5卷第 1期 刘萍等 板桥 凹陷深层 天然气成藏机理分析 3 1 5 结 论 1 母质类型好 ，E s ； 以腐植型有机质为 主，对 天然气 的形成有利 ，并且 E s 。烃源岩有机质丰度 高 ，演化程度高，资源丰富。 2 该区油气主要来 自E s s 烃源岩 ，分 2 期充注 ，早期 以低熟油为主 ，在 中浅层富集成藏 ，晚期以 成熟一 高熟天然气为主，在深层岩性圈闭聚集成藏。 3 建立近源一 断裂疏导一 多期充注成藏模式 ，为深层天然气勘探提供部署依据。 4 叠合近源 、优相、超压 3 种控制因素 ，优选板桥 凹陷 E s ； 深层天然气作为勘探有利区带。 [ 参考文献] [ 1 ]朱光有，金强，戴金星，等 ． 复合生烃系统陆相断陷盆地烃源岩评价和油气预测的重要概念 [ 叮 ． 地质科学，2 0 0 5 ，4 0 1 1 3 3 ～ 1 4 4 ． [ 2 ]陈斌 ， 邹华 耀，于水，等 ．渤 中凹陷油气晚期 快速成 藏机理研究 以黄河口凹陷 B Z 3 4断裂 带为例[ J ]．石油天然气 学报 江汉 石油学院学报 ，2 0 0 5 ，2 7 6 8 2 1 ～8 2 4 ． [ 3 ] ’ 郝 芳等 ．超压盆地生烃 作用动力学与油气成 藏机理 [ M]．北京 科学出版社 ，2 0 0 5 ． 1 9 3 6 ． [ 4 ] 张柏 桥 ．盆地中心天然气 系统 成藏机 理 [ J ]．石油天然气学报 江汉石油学院学报 ，2 0 0 6 ，2 8 4 6 ～1 1 ． [ 5 ]刘超英 ，闫相宾 ，徐旭辉 ，等 ．应用流体包裹体研究惠 民凹陷南斜坡油气充注史 [ J ]．石 油与天然 气地质 ，2 0 0 8 ，2 9 4 5 0 8 ～ 51 2 ． [ 6 ]陈恭洋 ，王湘平 ，王铁冠 ，等 ．板桥凹陷低熟烃源岩的压实特征与油气初次运移 [ J ]．江汉石油学院学报 ，1 9 9 9 ，2 1 1 1 5 ～8 ． [ 7 ]邹华耀 。陆建峰 ．断层 低熟油烃源岩排油的控制因素 [ J ]．江汉石油学院学报 。1 9 9 8 ，2 0 2 3 3 3 7 ． [ 8 ]李军 ，李凤 霞，周立英 ，等 ．板桥 凹陷带油环凝析气藏类型和成藏条件分析 [ J ] ．天然气地球科学 ，2 0 0 3 ，1 4 4 2 7 1 2 7 ． [ 编辑 ] 宋换新 上接 第 2 5页 [ 参考文献] [ 1 ]Ab r a ms M． S i g n i f i c a n c e o f h y d r o c a r b o n s e e p a g e r e l a t iv e t o p e t r o l e u m g e n e r a t i o n a n d e n t r a p me n t[ J ]． Ma r i n e a n d P e t r o l e u m Ge o l o g y ， 2 0 0 5， 2 2 4 4 5 7 ～ 4 7 7 ． [ 2 ]B e r n a r d B B，B r o o k s J M，S a c k e t t W M． Na t u r M g a s s e e p a g e i n Gu l f o f Me x i c o[ J ]． E a r t h a n d P l a n e t a r y S c i e n c e L e t t e 1 9 7 6 ， 3 1 ， 4 8 ～ 5 4 ． [ 3 ]蔡乾忠 ．中国东部朝鲜大地构造单元对应划分 [ J ]．海洋地质与第 四纪地质 ，1 9 9 5 ，1 5 1 7 ～2 4 ． [ 4 ] 王丰 ，李慧 君 ，张银国 ．南黄海崂山隆起地层属性及油气地质 [ J ]．海洋地质与第四纪地质 ， 2 0 1 0 ，3 0 2 9 5 ～1 0 2 ． [ 5 ]S v e n H，Ol a v H，R o g e r S ． Te s t o f a n e w s u r f a c e g e o c h e mi s t r y t o o l f o r r e s o u r c e p r e d i c t i o n i n f r o n t i e r a r e a s[ J ]． Ma r i n e a n d P e t r o l e u m Ge o l o g y，1 99 6 ， 1 3 1 l O7 ～ 1 2 4 ． [ 6 ] B e r n a r d B B ， B r o o k s J M，S a c k e t t W M． L i g h t h y d r o c a r b o n s i n r e c e n t Te x a s c o n t i n e n t a l s h e l f a n d s l o p e s e d i me n t s [ J ] ． J Ge o ph y s Re s ， 1 9 7 8，8 34 0 5 3 4 0 6 1 ． [ 7 ] Ab r a ms M A． I n t e r p r e t a t i o n o f s u r f a c e me t h a n e c a r b o n i s o t o p e s e x t r a c t e d f r o m s u r f i c i a l ma r i n e s e d i me n t s f o r d e t e c t i o n o f s u b s u r f a c e h v d r o c a r b o n s[ A]． S c h u ma c h e r D，Ab r a ms M． Hy d r o c a r b o n Mi g r a t i o n a n d i t s n e a r - s u r f a c e e x p r e s s i o n [ c]． AAP G Me mo i r ，1 9 9 6 ， 6 6， 3 0 5 ～ 3 1 4 ． [ 8 ] 顾兆峰 ，张志瑚 ，刘怀山 ．南黄海西部地区浅层气地震特征 [ J ]．海洋地质与第 四纪地质 ，2 0 0 6 ，2 6 3 6 5 7 4 ． [ 9 ]顾兆峰， 刘怀山，李刚，等．南黄海西部地区浅层气成因 [ J ]． 天然气工业，2 0 0 9 ，2 9 1 2 6 2 9 ． [ 1 O ]李凡 ，张秀荣 ，唐宝珏 ．黄海埋藏古 河道及灾 害地质 图集 [ M]．济南 济南出版社，1 9 9 8 ． 1 2 3 ． [ 1 1 ]李刚 ，陈建文 ．南黄海海域 的海相 中一 古生界油气远景 [ J ]．海洋地质动态 ，2 0 0 3 ，1 9 8 1 2 ～1 6 ． [ 1 2 ]欧 阳凯 ，张训华 ，李刚 ．南黄海 中部隆起地层分布特征 [ J ]．海 洋地质 与第 四纪地质 ，2 0 0 9 ，2 9 1 5 9 ～6 6 ． [ 编辑] 宋换新 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m