松辽盆地南部嫩江组-泉四段油气运移特征.pdf

4 0 第 2 6卷 第 6期 大庆石油地质与开发P ． G ． O ． D ． D ． 2 0 0 7年 1 2月 文章编号1 0 0 0 ． 3 7 5 4 2 0 0 7 0 6 - 0 0 4 0 - 0 3 松辽盆地 南部嫩江组一泉 四段油气 运移特征 唐振兴 ，苗洪波 ，李爱民 ，于连香 1 ．中国地质 大学 武汉地球科学学院 ，湖北 武汉4 3 0 0 7 4；2 ．吉林油 田公司 勘探 开发研究院 ，吉林 松原1 3 8 0 0 1 ； 3 ．吉林油田公 司 扶余采油厂，吉林 松原l 3 8 0 0 1 摘要目前，很多学者分别研究构造应力场、温度压力、断裂、有机质的成熟度等因素对油气运移的 影响 ，但大多数学者是研究单一 因素对油气运移聚集的影响，本文以松辽盆地中浅层为对象，研 究上 述各 因素的影响结果 、各因素共同效应。研 究认 为，松辽盆地南部油气藏的形成主要受第三 系初期的 喜山运动影响 ，本次构造运动带来第三次热流高峰 ，使青山 口组大量生烃 ，构造应力和大量生烃产生 的超压是油气运移的动力，以断层为油气运移的通道聚集成藏 ，主要成藏期是明水期末一第三纪。 关 键词油气运移；异常高压；包裹体 ；白垩系；松辽盆地 中图分类号T El 2 1 文献标识码A Hy d r o c a r b o n mi g r a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f Ne n j i a n g F o r ma t i o n - Me mb e r 4 o f Qu a n t o u F o r ma t i o n i n s o u t h e r n S o n g l i a o b a s i n TANG Z he n x i ng 。 一， MI AO Ho n g b o ，LI Ai mi ng 3 ，Yu Li a n x i a n g 1 ．E a r t h S c i e n c e C o l l e g e ，G e o l o g y U n i v e r s i t y o f C h i n a ，Wu h a n 4 3 0 0 7 4 ，C h i n a ；2 ． E P R e s e a r c h I n s t i t u t e ， J i l i n O i lfi e l d C o m p a n y ， S o n g y u a n 1 3 8 0 0 1 ，C h i n a；3 ．F u y u O i l P r o d u c t i o n C o m p a n y ， l i n O i e l d C o m p a n y ， S o n g y u a n 1 3 8 0 0 1 ， C h i n a Abs t r a c t Re c e n t l y，ma n y s c h o l a r s h a v e s t u d i e d f a c t o r s t ha t i n flu e n c e h y d r o c a r b o n mi g r a t i o n，i nc l u d i n g t e c t o n i c s t r e s s f i e l d ， t e mp e r a t u r e ， p r e s s u r e ， f a u l t s ， a n d o r g a n i c m a t t e r ma t u r i t y ， e t c ．H o w e v e r ， mo s t r e s e a r c h e r s j u s t c o n s i d e r o n e s i n g l e i n fl ue n t i a l f a c t o r ．T hi s p a p e r ， t a k i n g mi d d l e s ha l l o w l a y e r o f S o n g l i a o b a s i n a s a n e x a mp l e，s t u di e s t h e a l l i e d r e s u l t s a f f e c t e d b y a l l t h e s e f a c t o r s ．T h e s t ud y s u g g e s t s t ha t t h e h y d r o c a r b g o n r e s e r v o i r g e n e r a t i o n i n s o u t h e r n S o n g l i a o b a s i n i s a f f e c t e d ma i n l y b y e a r l y T e r t i a r y Hi ma l a y a n mo v e me n t ．T h i s t e c t o n i c mo v e me n t i n t r o d u c e s t h e 3 r d h e a t fl o w p e a k ，r e s u l t i n g s u b s t a n t i a l h y d r o c a r b o n g e n e r a t i o n i n Q i n g s h a n k o u F o r m a t i o n ．T e c t o n i c s t r e s s a n d o v e r p r e s s u r e c a u s e d b y s u b s t a n t i a l h y d r o c a r b o n g e ne r a t i o n a r e t i l e d y n a mi c f o r c e f o r h y d r o c a r b o n mi g r a t i o n，a n d t h e f a u l t s a r e t h e mi g r a t i o n c h a nn e l s for h y d r o c a r b o n a c c u mu l a t i o n．T h e ma i n a c c u mu l a t i o n p e rio d i s f r o m t h e e n d o f Mi n g s h ui p e rio d t o Te rti a ry． Ke y wo r d s h y d r o c a r b o n mi g r a t i o n；o v e r p r e s s u r e ； i n c l u s i o n；C r e t a c e o u s ；S o n g l i a o b a s i n 松辽盆地南部 中浅层是指白垩系上统的嫩江组一 白垩系下统 的泉三段 ，分 3套含油气组合 ，自下而上 为下部含油气组合 包括泉头组三、四段 的扶余 油层和杨大城子油层 、中部含油气组合 包括青 山 口组的高台子油层 、姚家组一段 的葡萄花油层和二 、 三段的萨尔图油层、上部含油气组合 嫩江组的黑 帝庙油层 。油气资源主要分布在中、下部含油气组 合，源岩为青山口组泥岩。 前人对松辽盆地南部油气运移研究认为 ，在嫩江 组一、二段和青山口组一段存在明显的欠压实现象， 油气运移 的动力主要来 自于欠压实作用形成 的超压 ， 由于超压作用使青山口组一段源岩生成的油气可以向 下排替到下伏地层泉四段 、泉三段 ；向上可以运移到 姚家组 _ l 。 j 。笔者研究认 为，影响油气运移的因素除 了超压作用以外 ，还与烃源岩的成熟度 、构造运动 、 断裂 、地层挤压变形等事件有关。 l 油气运移的影响因素分析 1 ． 1 烃源岩的成熟度对油气运移的影响 松辽盆地南部中浅层发育两套烃源岩，即青 山口 收稿 日期 2 0 0 7 -0 5 - 2 2 作者简 介唐振兴 1 9 6 8一 ，男 ，吉林松原人 ，在读博士 ，从事石油地质综合研究 。 维普资讯 2 0 0 7年 1 2月 唐振兴等 松辽盆地 南部嫩江组～泉四段油气运移特征 4 1 组泥岩和嫩江组泥岩 ，两套烃源岩 的有机质丰度高 、 类型好 以 I型干 酪根 为 主 ，是 两大 湖泛期 的产 物 ，其中嫩江组沉 积时期较青 山口组沉积时期水体范 围大 ，湖水深 ，所以上部的嫩江组烃源岩质量好于青 山口组烃源岩 ，但由于成熟度的不同导致两者的生排 烃量差异很大。 1 嫩江组烃源岩成熟度较低 ，初次运移量少 虽然嫩江组烃源岩的成熟度较低 ，但有机质丰度 高 、类型好 ，所 以能够在未熟一低熟阶段生排油 ，即 所谓早期生成 的低熟油 ，但 由于成熟 度低 ，生烃量 少，又 由于 质量 好 的烃 源 岩残 留油 多 ，排烃 效 率 低 ] ， 从而使嫩江组烃源岩排油量较少，目前仅在 深凹陷 古龙凹陷边部有少量低熟油发现。 2 青 山口组烃源岩成熟度高 ，生排烃量大 青 山口组烃源岩已经成熟 ，排烃量较大 ，如表 1 所示 ，青山口组的生 烃量是嫩江组 的 2 ． 1 5倍，青 山 口组的排烃量是嫩江组 的 3 ． 2 7倍 ，目前所发现油气 的9 6 ． 5 ％是来 自青山口组烃源岩，但 由于砂体连续 厚度不大，物性较差，使油气侧向运移距离短，从而 使油气藏基本分布在有效烃源岩区 ，即中央凹陷区。 表 1 松辽盆 地中浅层生排烃量表 Tab l e 1 Vo l ume o f hyd r oc a r bo n ge ne r at e d a nd di s c ha r g e d f r o m mi d d l e - s h a l l o w l a y e r s i n S o n g l i a o b a s i n 1 ． 2 超压对油气运移的影响 根据声波测井资料分析 ，青 山口组地层存在异常 高压 ，尤其是青一段地层 ，超压值高，范围大 ，正是 这种超压作用对油气 的运移产生很大影响。 1 ． 2 ． 1 较高的压力抑制 了有机质 的成 熟作 用，从 而 扩大了液态窗的深度 区间 目前 ，两套烃源岩 的成熟度都 不是很 高 ， 。值 为0 ． 5 ％ ～ 0 ． 9 ％，尤其是超压值较大的地区，镜质 体反射率值随深度变化不明显 。图 1是大 2 0井镜质 体反射率随深度变化 图，不但 R o值偏低 ，且随深度 变化不明显，从而使松辽盆地中浅层以原油为主，仅 发现少量生物气。 1 ． 2 ． 2 异常高压是油气运移聚集的重要动力来源 J 扶杨油层虽然在烃源岩的下部 ，但分布很广 ，整 目 ＼ 送 图1大2 0 井青三段一青一段 镜质体反射率深度变化 Fig．1 Dept h change of vi tri nite re fle ctance f o r Me m be r 3 t o Me m be r l o f Q i n s h a n k o u F o r m a ti o n i n le l l D a - 2 0 个中央坳陷区皆有分布，不论是 凹陷中还是构造带上 都有一定的储量发现。资源丰富的主要原因是 该油 层油源 、盖层 、储层都很好 ，断层是油气纵向运移的 主要通道 ，由于超压的存在 ，使青一段的油气能够向 下和横向排运 ，聚集于下部扶杨油层 ，又因为高压泥 岩的 自身是理想的盖层 ，被称为 “ 压力封 闭” J ，从 而使扶余油层在整个中央凹陷普遍存在。 1 ． 3 断裂对油气运移的影响 断层主要发育在青 山口组烃源岩底界 面 T 反 射层 ，发 育密集 的小断层 ，而且大 多数消 失在青 山 口组的泥岩层 中。断层在 油气运移 的过程 中主要 有两个 方 面 的作 用 ，一是 起 到侧 向截 挡油 气 的作 用 ，如 凹陷两 侧 的 阶地 红 岗 阶地 和华 字 井 阶 地 的油气藏的形成 与断层截挡作用密切相关 ，油 气沿着储层从生烃灶中向两侧阶地运移，被断层截 挡成藏 ，尤其是反 向断层更利 于成 藏 ；二是纵 向上 的输导油气作用 ，主要 以涌 流排液方式 为主 J 。如 松辽盆地南部的萨尔 图油层 、葡萄花 油层 、扶 杨油 层都离不开断层 的输 导作用 ，密集的小 断层是油 气 向下部组合 扶杨油层 排放的主要通道 。少量大 断层 同时断穿 T 、T 反射层 ，沟通了中部组合和下 部组合，从而使油气沿着断层上运至萨尔图油层 、 葡萄花油层 图 2 。 1 ． 4 构造应力对油气运移的影响 松辽盆地在明水组沉积 以前盆地应力主要以张性 维普资讯 4 2 大庆石油地质与开发I ’ ． G ． 0 ． D ． D ． 第 2 6卷 第6期 - 1 3 0 0 - 1 4 0 0 蠢一 1 5 。 。 { 齄一1 6 0 0 1 7 0 0 1 8 0 0 英1 0 2 英1 2 8 英 2 o 7 s 2 8 S 3 1 0 S 7 1 2 S 1 3 1 6 英1 4 3 图2英1 0 2 - 英 1 4 3 油藏剖面 Fig． 2 Oi1 re servoi r profit es of Wett Y J ngl O2 tO Yi ngl 43 为主 ，除了嫩江组沉积后期有微弱的反转 ，在明水组 末期一第i暴早期发生了大规模的反转逆冲事件，应 力主要 以挤压性为主 。 。正是这次大规模 的挤 压事 件导致油气大规模的运移和聚集。 1 以挤压特征的构造应 力场有利于油气 的运 移和聚集 流体介质受到构造应力挤压， 会从高势区向低势 区流动，在构造应力以挤压性为主的盆地中，低势区 主要是主干断裂 区，包括其分支及软弱带 。松辽 盆地的逆冲构造都是有利的聚集油气场所 ，而且以多 油层的复合油气藏为主。 2 介质的应力状态是影响油气运移重要因素 主要表现在 3个方面一是应力状态影响了渗透 系数 ；二是应力状态的变化率可作为一个驱动力；三 是应力状态的改变产生一个附加的孔隙压力，改变整 个渗流场的定解条件。应力状态对运移的影响是以上 3方面的综合效应l 】 。又凶为第三 系初期 的构造 事 件发生时间也是青山口组大量生排烃的时期 ，而且本 次构造事件使老断层重新活跃 ，同时伴生新断层 ，所 以油气以构造应力为动力 ，以断层和储层为通道，进 行大规模的运移和聚集 。 2 主要运移期次 2 ． 1 烃源岩在短期内达到成熟 。使生烃具有突发性 研究认为，松辽盆地有三次热事件 ，它们都与构 造事件有关 ；第三 系初期 ，盆地萎缩 ，东南隆起抬 升 ，盆地受到挤压 ，伴生大量褶皱 、断裂，使中浅层 的两套烃源岩在短期 内达到成熟 ，使生油事件有突发 性 ，尤其是下部的青 山口组地层受益最大。从松南青 一 段底部烃源岩镜质体反射率平面变化情况可知 ，烃 源岩的镜质体反射率值与烃源岩的埋深关系不大，地 层变形较大的地区烃源岩的镜质体反射率高；如红岗 构造 、扶新隆起的构造高部位的烃源岩镜质体反射率 高于低部位 ，说明地层挤压变形促进了生烃作用 。 另外 ，构造变形对有机质演化的影响研究结果认 为 ，构造变形可促 使有机质成熟度 的提高 ，那么在 第三系初期 的构造事件 中伴生大量褶皱 、断裂 ，从 而导致 有 机 质 的 成 熟 度 提 高 ，达 到 大 量 生 烃 阶 段 ” ] 。 油气大规模初次运移一般发生在主要生油期 ， 所 以在第三系初期 应该是 油气大规模运移聚集 的时 期 ，也是各种圈闭的定型期。 2 ． 2 油气的充注时间 根据流体包裹体研究成果 ，结合生排烃史 、构造 演化史及运聚条件 ，可以确定油气成藏的过程及主要 成藏期 。 通过对海坨子地 区和黑帝庙地 区进行包 裹体研 究，得到相同的结 论，即流体包裹体均一化温度的分 布显示油气充注有两期 图 3 。结合埋藏史和古地 温史资料， 认为第一期流体包裹体均一温度为 1 1 0 1 2 0 ] 对应的地质时间为嫩江期末 ，第二期 流体包裹 体均一温度为 9 0～1 0 0 ℃对应的地质时间是明水期末 一 第三纪㈣ 。 均～温度／ ℃ 图3黑帝庙地区高台子油层包裹体均一化温度分布特征 Fig． 3 t t omoge ni zatio n tem perature di st ri butio n ch aracte riSti cS of encl osures i n Ga ot aiZi Oi 1 1 ayer at Heidi mi ao 1 嫩江期末油气初次充注期 流体包裹体反映嫩江期末有少量烃类注人，但不 是主要成藏期，主要表现在嫩江期末乾安一长岭凹陷 青山口组泥岩第一次进人生排烃期 ，嫩江期末的构造 运动使生成的油气排 出并在高 台子油层中发生运移， 流体包裹体记录了这次运移过程，但 由于此时构造带 未形成，生烃量也不大，无法发生有效聚集，致使在 此次充注期内包裹体捕获烃类少。 2 明水期末一第三纪为主要成藏期 在明水组沉积末期，构造带已基本定型，为油气 聚集提供 了圈闭条件。另一方面 ，明水组沉积时期又 是油气大量生排烃期 ，油气开始在高 台子油层 中聚 集，喜山运动期间，乾安一长岭凹陷青一段泥岩仍处 于生排烃高峰期，使得油气进一步运移和聚集，流体 包裹体记录了这次运聚过程，显示有机包裹体捕获烃 类多 ，因此明水期末一第三纪是主要成藏期 ，与大量 生烃时间一致。 下转第 4 6页 维普资讯 4 6 大庆石油地质与开发P ． G ． 0 ． D ． D ． 第2 6卷第 6期 圈4头台地区扶 I 砂组沉积微相平面圈 Fi g ． 4 Se di me n ta ry mi cr of aci e s o f Ful s an d s e cti o n i n To ut ai a rea 河 口坝分布局限。滨湖亚相在该 区不发育， 因此整体 上扶余油层沉积环境的演化过程 自下而上为三角洲平 原一三角洲前缘一浅湖 ， 反映 了该段地层从扶 Ⅲ砂组 到扶 I 砂组是不断水进的过程 ， 湖泊范围逐渐扩大； 泉 四段末期形成的河口坝整体呈下细 、 上粗的反韵律， 但 由于湖泊快速水侵 ， 导致河 口坝砂体 的顶部为正韵律 ， 形成整体反韵律 、 局部正韵律的沉积特征。由于河流 的横向迁移摆动频繁 ， 因此砂体多呈条带状和透镜状 ， 同时分流河道相互交织呈 网状 ， 形成的砂体在平面上 错叠连片， 为扶余油层形成岩性油藏提供 了良好 的储 集空间 ； 而且分流河道间发育 ， 其泥岩常常包裹或覆盖 分流河道砂 、 河 口坝和薄层砂等砂体 ， 可形成 良好的储 盖组合 ， 有利于形成岩性圈闭油气藏。 参考文献 [ 1 ]高瑞祺 ，蔡希源 ，松辽盆地油气 田形成条 件与分 布规律 [ M]． 北京 石油工业出版社 ，1 9 9 71 0 3 ． 1 0 6 ． [ 2 ] 张明学 ，朗彦杰 ，朱赫 文，等 ．松辽盆地海坨子地 区葡萄 花油层 沉积微相 [ J ]．大庆石油学院学报 ，2 0 0 0，2 4 2 8 ． 1 1 ． [ 3 ]李延平 ，陈村民 ，宋永忠 ，等 ，大庆长垣及 以东泉三 、四段扶杨 油层浅水湖泊一 三角洲 体系沉积 特征 [ J ]．大庆石 油地质与开 发 ． 2 0 0 5，2 4 5 1 3 ． 1 6 ． [ 4 ]李淑筠，高彦楼，唐振海，等 ． 扶杨油层砂体综合预测技术 [ J ] ，大庆石油地质 与开发 ，2 0 0 2 ，2 l 4 l 1 ． 1 3 ． [ 5 ]于兴河． 碎屑岩系油气储层沉积学 [ M]． 北京，石油工业出版 社．2 0 0 22 3 2 - 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