准噶尔盆地车排子地区油气成藏期次研究.pdf

4 0 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 0 8 年 6 月第 3 0 卷第 3 期 J o u r n a l o f O i l a n d Ga s T e c h n o l o g y J ． J P I J u n ． 2 0 0 8 V o 1 ． 3 0 N o ． 3 准噶尔盆地 车排子地 区油气成藏期次研 究 徐 兴 友 嘉 室 ’ 四 川 成 都 。 [ 摘要] 车排子地 区位于准噶 尔盆地 西部 ，在不同层位发现众 多稠 油及油气 显示，并发现 了具有工 业价值 的轻质油， 因此．研究该 区的油气成 藏期 次，对车排 子地 区的勘 探突破 具有 重要 的意义。该 区原 油按 地 化特征的差异可分为 3类 ，油源分析表 明 它们分 别来 自中下侏 罗统混合 型烃 源岩 、中二叠统 烃源 岩 以及 中二叠统和 中下侏罗统腐泥型烃源 岩的混 源。在油源分 析和 烃源岩 生烃史模 拟 的基础上 ，结合准 噶尔盆 地及 车排子地 区构造发育 史，将 车排子地 区油气充注分 为 4期，即侏 罗纪至 早 白垩 世来 自中二叠 统烃源 岩 的油气充注成藏 、中晚白垩 世以来早期 形成 的稠 油发 生再 次运移 形成 次生稠 油油藏 、新近纪 早期来 自 中下侏 罗统 烃源岩早 期生成的少量油气在 中生界 、古近 系和 新近 系地 层充注 成藏 以及新 近纪 中晚期至 第 四纪来 自中下侏 罗统 烃源岩 中晚期生成的油气在新近 系地层充注成藏 。 [ 关键词]车排子地区；油气成藏；生烃史；油气充注；期次 [ 中图分类号]TE l 2 1 ． 1 2 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 09 7 5 2 2 0 0 8 0 3 0 0 4 0 0 5 车排子地区位于准噶尔盆地西部，其西北为扎伊尔 山，东以红车断裂与昌吉凹陷相接 ，南面为四棵 树凹陷，面积约 1 0 8 0 0 k m 。该地区油气勘探始于 2 0世纪 5 0年代，分别于 6 0年代建成红 山嘴油田、8 0 年代建成车排子油田、9 0年代建 成小拐油 田，且采 出原油 皆为稠油[ 1 ] 。2 0 0 3年以来 ，中石化进入这 个 “ 边 、贫”地区展开勘探 ，除在不同层位发现众多稠油及油气显示外 ，更是首次发现了具有工业价值 的轻 质油 ，展示 了车 排子 地 区原油 “ 多层 系 、多 品味 、多类型 ” 的特征 ，同时也 表 明这一 地 区油气 来源 及成 藏过程 的复 杂 。研究 这一 地 区 的油气 成藏期 次 ，对科 学认 识和 总结 油气 富集 规律 ，寻求 车排子 地 区 的勘探 全 面突破 具有 重要 的意 义 。 1 原油地化特征及油源分析 综合原油的物性和地化特征 ，车排子地区原油可分为 3 类 ，即轻质油 、降解严重且无后期充注特征 的稠油和前期降解严重但有明显后期充注特征的稠油。 1 ． 1 轻 质油地 化特 征及 油 源 这类原油发现于排 2井 、排 2 0 6井和排 8井的新近系储层 。原 油密度为 0 ． 8 g ／ c m。 ；族组成 以饱和 烃 为主 ，相对 含 量 为 7 5 ． 9 2 9 ／ 6 ～ 8 2 ． 5 8 ；其 次 为 芳 烃 和非 烃 ，分 别 为 l 3 ． 8 9 9 ， 6 ～ 1 6 ． 1 8 9 ／ 6 和 3 ． 5 3 9 ／ 6 ～ 6 ． 5 5 ，不含沥 青 质 。原 油 的稳定 碳 同位 素重 ，全 油 ”C为 一 2 6 ． 3 ‰ ～ 一 2 6 ． 4 ‰ ，烷 烃 、芳 烃 和 非 烃 组分 ” C分别为一2 7 ． 5 ‰一～2 7 ． 8 ％ 0 、一2 5 ． 7 ‰一～2 5 ． 9 ‰和一2 6 ． 6 ％ o ～一2 6 ． 7 ‰。饱和烃 中正构烷 烃分布齐 全并 以 中低 碳 数 为 主，主 峰碳 为 n C1 5 ；姥植 比较高 ，为 2 ． 0 4 ～ 2 ． 1 7 ；不 含 B 一 胡 萝 卜烷 图 1 a 。 甾烷中以规则 甾烷为主，孕 甾烷系列含量低 ；规则 甾烷中 a a a C 2 0 R 、a a a C 。 2 0 R 和 a a a C z 。 2 0 R 基本呈 “ V”字型分布 ，三者的相对含量分别为 3 3 9 ／ 6 、2 7 9 ， 6 、4 0 9 ， 6 图 2 a 1 。萜 烷 中以五环三萜烷为主，三环二萜烷系列在整体含量较低的背景下相对富含 C l 9和 C 2 0三环 以及 C 2 4 四环萜烷；藿烷系列中伽马蜡烷含量较高 ，其与 13 - C 。 。 藿烷的比值为 0 ． 2 9 图 2 a 2 。 原油的重碳同位素 、高姥植 比、不含 B 一 胡萝 卜 烷 、三环萜烷中相对富含 C 。 和 C 。 。 三环 以及 C 。 四环 [ 收稿日期]2 0 0 8 0 2 1 0 [ 作者简介]徐 友 1 9 6 8 一 ，男，1 9 9 1 年大学毕业，高级工程师，博士生，现从事油气地球化学研究工作。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 O 卷 第 3 期 徐 兴友 准 噶尔盆地车 排子地区油气成藏期次 研究 图 1 车 排 子 地 区 原 油 饱 和 烃 色 谱 图 排 l 井 ，K l t g ， J L 、 一． I “ C 0 8 伽 马 蜡烷 _9 c ． ． 一止 I ／ 上 j u ． l 0 90 m LL L L 血 伽马蜡烷 ／ ．． 图 2 车排子地区原油甾烷、萜烷质量色谱图 萜烷等特征与中下侏罗统腐殖型烃源岩十分相似 ，而规则甾烷的近似 “ V”字型分布 、萜烷 中较高的 伽马蜡烷含量又显示出中下侏罗统腐泥型有机质的特征 ] 。综合认为该原油来 自中下侏罗统混合型烃源 岩 。 1 ． 2无 后期 充注 特征 稠 油 的地 化特 征 及 油源 此类 原油 发现 于 排 1井 、排 1 0 3井 和 排 7井 的 中生界 储层 。原 油 密度 0 ． 9 5 ～ 0 ． 9 9 g ／ c m。 ；族 组成 中 以饱和烃 为主，为 4 0 ． 2 3 ～4 8 ． 4 3 ，芳烃和非烃基本相 当，分别 为 l 7 ． 4 9 ～l 8 ． 9 7 和 l 6 ． 1 4 ～ 2 1 ． 6 8 ，并含有少量沥青质 ，为 3 ． 1 4 ～4 ． 6 2 。原油的稳定碳同位素较轻 ，全油 艿 C为一3 0 ． 3 ‰～ 一 3 1 ． 0 ‰ ，烷 烃、芳 烃、非 烃 和 沥 青 质 组 分 分 别 为 一 3 1 ． 4 ％ 0 ～ 一 3 2 ． 4 ％ 0 、一 2 9 ． 3 ％ o ～ 一 2 9 ． 7 ％ 0 、 一 2 9 ． 8 ‰～一3 0 ． 0 ‰和一3 0 ． 2 ‰～一3 1 ． 3 ‰。饱和烃色谱基线弯曲严重 ，没有正构烷烃分布，表明原油 遭受过严重生无降解且无后期正常原油 的充注 ；饱和烃色谱图 中不含 l 3 ～ 胡萝 卜烷 图 1 b 。甾烷 分布中规则甾烷系列已面 目全非 ，生源参数无法应用 ；而抗降解能力较强的孕 甾烷系列保存相对完好且 相对含量超过规则 甾烷 图 2 b 2 。 萜烷 中含有明显的 2 5 一 降藿烷 ；三环萜烷 以 C z I 为 主峰 图 2 b 1 ； 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 2 石 油天然气学报 江汉石 油学 院学报 2 0 0 8年 6 月 伽 马蜡烷指 数 为 0 ． 2 6 ～ 0 ． 3 8 。 该类原油的轻碳 同位素、不是很高的伽马蜡烷指数 以及互环萜烷 中以 c 。 为主峰等特征与中二叠统 烃 源岩有 较强 的亲缘 关 系__ 6 ] ，表 明该地 区无 后期充 注特 征 的稠油来 源 于 中二叠统 烃 源岩 。 1 ． 3具 有后期 充注 特征 稠油 的地 化特 征及 油源 此类 原油 发现 于排 6井新 近 系 、排 6 0 2井 白垩 系以及 排 2 0 4井古 近 系 、 白垩 系和 侏 罗 系储层 。排 6 井 区原油 密度 为 0 ． 9 8 g ／ c m ；族组 成 中饱 和烃 含 量 高 ，为 5 1 ～ 5 3 O ；芳 烃 和 非烃 次 之 ，分 别 为 2 7 ～ 2 8 和 2 O ～2 1 ，不 含 沥 青 质 。稳 定碳 同位 素 较 轻 ，全 油 C 为 一3 0 ． 3 ‰ ～ 一3 0 ． 4 ‰ ，饱 和烃 、 芳 烃 、非烃组 分 6 ” C分 别 为 一3 1 ． 5 ％ 0 、一2 9 ． 5 ‰ ～ 一2 9 ． 6 ‰ 和 一2 9 ． 5 ‰ ～ 一2 9 ． 7 ‰ 。饱 和烃 色 谱 图基 线弯曲，表明其中含有较多的降解油 ；但其上分布着保存相对较完整、以中低碳数为主的色谱峰群，指 示其中混有非降解油_ _7 ] ，其主要特征是主峰碳为 n C 姥植 比较低 ，为 0 ． 8 4 ～1 ． 0 4 ；不含 8 一 胡萝 b 烷 图 l c 、 d 。从整体峰型来看 ，整份原油 以降解油为主，且非 降解油的 C 。 以后碳数烷烃含量 已很低 ，因此甾萜烷饱和烃峰群反映的主要是降解油的特征。由图 2 c 1 可以看 出，主要指示降解油 特征的规则 甾烷峰群已面 目全非，反映生源特征的参数 已失真；萜烷分布虽 然也受到 了较大程度 的影 响，但从其高含量 的 2 5 - 降藿烷 与 a J3 一 C ∞藿烷的比值为 1 ． 3 4 和严重 降解后不是很高的伽马蜡烷相对 含量 与 f3 一 c 。 。 藿烷的比值为 0 ． 5 0 来看 图 2 c 2 ，降解前原油中的伽马蜡烷相对含量并不高。 从原油的轻碳同位素 、不是很高的伽马蜡烷含量等特征来看 ，降解的原油来 自中二叠统烃源岩。另 外，原油遭受了严重的生物降解而族组成中却不含沥青质，说明原油在成藏并遭受了生物降解后至少又 经历了一次运移 ，导致较重 的沥青质组分在运移通道上被吸附，次生油藏中只保 留了分子量相对较小的 烷烃 、芳烃 和非 烃组 分_ _8 ] 。 从原油 中非降解部分较低的姥植 比来看，其源岩发育于偏还原 的沉积环境 。由于受生烃规模 的 限制，生烃中心在盆地南缘的古近系安集海河组或下 白垩统湖相烃源岩生成的原油不可能运移如此远的 距离到达排 6井区；而来 自生排烃较早的二叠系烃源岩的原油在构造如此复杂、储层埋藏较浅的车排子 地区不可能保存有如此完整的正构烷烃。因此 ，该地区非降解的原油最有可能米 自中下侏罗统腐泥型烃 源岩。勘探实践表明，中下侏罗统不但包括有机质类型较差的腐殖型烃源岩 ，也包括较好的腐泥型烃源 岩，后者饱和烃中的姥植 比较低 ，且在稳定碳 同位素上仍然重 于其它层 系的腐泥型烃源岩 。该类原 油虽然整体显示较轻碳 同位素的特征 ，但代表后期 原油充注特征的正构烷烃的碳 同位素却较重 C ～ C 。 。 的单体烃碳同位素平均为一2 8 ． 4 5 ％ o ，因此该原油来 自中下侏罗统腐泥型烃源岩 的可能性较大 。 综上所述 ，该类原油中早期充注的部分来 自中二叠统烃源岩，而且遭受了严重的生物降解并经历了 再次运移；而后期充注部分来 自中下侏罗统腐泥型烃源岩。 2 烃源岩生烃史模拟 综合地球化学研究表明，昌吉凹陷中二叠统 1 中下侏罗统烃源岩是向车排子地区提供油气的有效烃 源岩。这 2 套烃源岩在成烃成藏过程中的演化规律与油气在圈闭中的聚集密切相关 。 此 ，认识该地区 的油气 成藏过 程 ，必须 模拟 和再 现 烃源 岩 的生烃 演化史 。 2 ． 1 模拟 参数 的选择 影响生烃史模拟结果的参数主要有烃源岩的沉积埋藏史 、热史及烃源岩的生烃动力学参数。本次模 拟研究采用 I E S盆地模拟 软件；烃源岩沉积埋藏史主要根据盆地构造演化 、沉积 以及钻井实际资料； 地层分层数据由钻孔得到，在钻孔未钻达深度的地层厚度则由地震剖面得到 ；古地温等热参数主要参考 前人研究资料口 叫 ；生烃模型采用 E a s y ／ ／oo R。 模型 ；成熟度校正 以实测的 R。 为准 ；以 R。 作为烃 源 岩成 熟生油 气 阶段 的划分 指标 。 2 ． 2烃源岩 生烃 史 由于昌吉凹陷二叠系烃源岩埋深较大而没有实钻资料，因此 ，在西参 l 井正东和安 4井正北的交叉 位置 ，利 用地 震资 料读 取 了一 口虚 拟井 ，用 以模拟 中二 叠统 烃源岩 的 生烃史 ；而另 外一 口为盆 地腹 部的 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 0卷第 3 期 徐兴 友 准噶尔盆 地车排子地区油气 成藏期次研究 4 3 董 3井 ，模拟 目的层 为 中下侏 罗 统烃 源 岩 。最终 模 拟结 果见 图 3 。 1 ． 2 1 ． 0 0 ． 8 ＼ 0 ． 6 0． 4 0 ．2 0． 0 1 1 0 0 0 0 0 0 图 3 准 噶尔盆地 昌吉 凹陷烃源岩生烃史模拟结 果 生烃模拟结果表明，中二叠统烃源岩在早三叠世进入成熟期 ，中三叠世进入大量生油阶段 ，三叠世末 到侏罗纪初期达生油高峰 ，中侏罗世主要生油期基本结束。由于虚拟井所处位置在盆地深洼处 ，因此其演 化程度基 本上代表 了中二 叠统烃 源岩 的最高 演化 阶段 。而在 昌吉 凹陷的其 它 部位 ，该 套烃 源岩 出现生 烃高 峰的时 要相对晚一些，生油过程一直持续到早白孚世l 1 引。下侏罗统八道湾组烃源岩 中有机质在白垩纪中 期进入生烃成熟门限，在古近纪 中期进入大量生烃阶段；三工河组烃源岩有机质在 白垩纪晚期进入生烃成 熟门限，在古近纪晚期烃源岩有机质进入大量生烃阶段；西山窑组烃源岩有机质在古近纪中期进入成熟演 化阶段，目前刚进入大量生烃期 ，与实测镜质体反射率 R 。为 0 ． 8 0 o ,4 ～0 ． 8 4 接近。 3 构造发育对成烃与油气分布的控制作用 盆地的构造沉降或抬升直接控制烃源岩的沉积演化 、储盖层的发育、断裂及不整合面形成，控制着 成烃 与成 藏过程 ，与油 气 的成 藏期 次 之 间有 着 密切 的联 系 。 3 ． 1 盆地中新生代主要构造运动 准噶尔盆地 中新生代 的各剃构造运动中具有重大油气地质意义的构造运动主要有 5幕[ 1 引 1 印支 Ⅱ幕 T末 是 中、新生代第一次盆地级构造运动 ，其 中盆地西北缘构造活动最剧烈 。 2 燕山 Ⅱ幕 J末 是盆地最重要的构造圈闭形成期，也是盆地 中部 的主要油气成藏期和西北缘 油气 破坏期 。 3 燕山Ⅳ幕 K末 晚白垩世盆地基底发生南降北升的区域性掀斜，形成第一个 区域性的楔状体。 4 喜山 Ⅱ幕 E末 是盆地基底最大的南北掀斜期，是油气从南向北大规模运移 的主要时期，对 盆地腹部及南部影响最大 ，对西北缘及北缘影响较小 。 5 喜山Ⅲ幕 N末 是盆地南缘主要构造 的形成期 ，也是盆地的主要构造定型期 ，表现为第 四系 与下伏地层之间的角度不整合 。 3 ． 2 车排子凸起构造及地层发育 晚石炭世，准噶尔盆地转入盆一 山发育体系，西准噶尔造山褶皱带不断抬升并向东南方向推覆，由 于受北天山造山带阻挡 ，整个车西南 地区强烈隆升 ，同时在其前方为 了削减应力而形成 了红车断裂，并 向东挤压冲断。晚海西期运动、印支运动和早 中期燕山运动期间，车排子凸起继续强烈隆升 ，而印支燕 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石 油天然气学报 江汉石 油学 院学报 2 0 0 8年 6月 山运动期问车排子 凸起活动尤为强烈，断层发育 。早 白垩世 以后，车排子凸起区开始进入缓慢沉 降阶 段 ，但具差异沉降特点东部地区沉积了较薄的下 白垩统中下部地层，向而车排子凸起西部地区仍为隆 起区。早自垩世中晚期一 晚白垩世车排子凸起区沉降再次停止。古 近纪 以后，又开始缓慢沉降，但差异 沉降更为明显。古近系在车排子凸起上沉积范围较小 ，主要分布在车排子凸起东南部较小范围，而车排 子凸起中西部广大地 区仍为剥蚀区，缺失了古近系地层 。新近纪 以后 ，车排子凸起继续沉降，受差异沉 降的响 ，车排子凸起南部急剧沉降，新近系地层南倾 ，由于沉降速度快 ，导致部分地区地层受到拉张力 作用，发育有一些正断层 ，断层走 向近东西向。沙湾组沉积以后 ，车排子凸起沉降范围和幅度继续加大 直至整体都处于水下 ，沉积了较厚的塔西河组、独山子组和第四系地层 。 4 油气成藏期次分析 综合油气来源研究 、烃源岩的生烃模拟以及准噶尔盆地和车排子地区的构造演化史，车排子地区油 气 成藏 可 以分为 以下 4 期 1 侏 罗纪至早白垩世充注期 来 自昌吉凹陷中二 叠统烃源岩生成的油气充注成藏 昌吉凹陷中 二叠统烃源岩在中三叠世进入大量生油阶段 ，三叠纪末至侏罗纪早期达到生烃高峰 ，且生油过程一直持 续到早 白垩世。由于盆地大规模的构造运动 主要为印支 Ⅱ幕和燕山 Ⅱ幕 ，油气在 向上运移 的过程 中 部分可能已经散失，但 由于在这一阶段该套烃源岩基本为连续生烃 ，油气可以不断地得到供给，因此仍 有 ～部 分油 气通过 红 车断裂 带运 移 至车 排子地 区 的三叠 、侏 罗系地 层 。 由于燕 山运 动期 问正值 车排 子地 区的强烈隆升期 ，因此大部分油气可能已经损失殆尽 ，保存下来的油气也遭受了严重的生物降解而形成 稠油油藏。早白垩世 ，车排子地区基本结束强烈隆升阶段而进入缓慢沉降期 ，但沉积作用具有明显的差 异性 ，此时继续运移至该地 区的油气在较薄的下 白垩统中下部地层充注，并在早 白垩世 中晚期～ 晚 白垩 世沉降再次停止后遭受破坏形成稠油油藏。 2 中晚 白垩世调 整充 注期 早期形 成的稠油发 生再 次运移 形 成 次生稠 油 油藏 中晚 白垩 世 ，中二 叠统烃源岩形成的油气在车排子地区的充注基本停止，并以稠油油藏的形式存在。之后，部分早期形成的 稠油可能发生了再次运移并在更浅的地层聚集。特别是在新近纪以后，车排子凸起南部急剧沉降，导致部 分地区地层受到拉张力作用，发育有一些正断层 ，使次生稠油油藏的形成更为普遍 。这一过程可能持续到 沙湾组沉积以后，导致车排子地区中生界至沙湾组底部储层普遍存在再次运移并重新调整的稠油油藏。 3 新近纪早期充注期 来 自昌吉凹陷中下侏罗统烃源岩早期生成的 少量油气充注成藏 中下侏 罗统包括八道湾组、三工河组及西 山窑组三套烃源岩，三者在生烃时间上存在差异 ，总体上可分为早期 和中 晚期 2个 阶段 。新 近纪早 期 为 中下侏 罗统早 期 生油 阶段 ，此时 只有八 道 湾组 烃源 岩处 于大 量生烃 阶 段 ，但尚未进入生油高峰期 ，因此 只能排出少量油气 。此时，车排子地区处于缓慢沉降阶段，这些油气 运移至车排子地区后 ，在中生界 、古近系和新近系地层聚集，并与先期存在的来 自中二叠统烃源岩的稠 油～起构成混源油藏 。由于这一阶段油气充注量较小 ，油藏仍以稠油为主。这些油藏与遭受严重生物降 解但无后期充注的油藏一起，构成了车排子地区主要的稠油油藏类型。 4 新近纪中晚期至第四纪充注期 来 自昌吉凹陷中下休 罗统烃源岩 中晚期 生成的油气充注成藏 新近纪 中晚期 以后 ，八道湾组和三工河组烃源岩相继进入生烃高峰阶段 ，西山窑组 目前也处于大量生 烃期。这一时期来 自昌吉凹陷的中下侏罗统的油气主要在车排子地区新近系地层充注成藏 。由于这一时 期中下侏罗统烃源岩处于连续大量生烃 阶段 ，因此油气可 以持续充注并形成较大规模的聚集。 5 结 语 车排子地区勘探在沉寂 良久 以后重又受到关注，与中石化在这一地区获得稀油的勘探新 突破相关。 4期充注合理解释了车排子地区独特的成烃与成藏特点，对车排子地区的甩开勘探具有重要意义。 下 转第 4 9页 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 O卷第 2期 王拥军等 洪泽凹陷管镇次凹断裂发育与油气成藏 4 9 [ 1 ] F 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] E 6 ] 图 8 管 1井 、管 3井油藏 剖面图 [ 参考文献] 范文科 ，王建功 ，刘丽芳 等 ．苏北盆 地洪泽 凹陷含 油气系统研究 [ J ]．石油实 验地 质 ． 2 0 0 6 ，2 8 3 2 5 3 ～2 5 8 ． 傅学斌 ，王旭东 ，刘淑 华 等 ．洪泽 凹陷管镇次凹油气成藏 基本 规律初 探 [ J ]．河南石油 ． 2 0 0 4 ，1 8 5 4 ～6 ． 范文科 ，杜小弟 ．苏北盆地洪 泽凹陷油气地质特 征及下步勘探领域 [ J ]．大庆石 油地 质与开发 ． 2 0 0 6 ，2 5 3 3 1 ～3 4 ． 邓运华 ．断裂一 一砂体形成油 气运 移的 “ 中转站 ”模 式 [ J ]．中国石油勘 探 ． 2 0 0 5 ，1 0 6 1 4 ～1 7 ． Al l a n U．Mo d e l 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 e n t r a p me n t wi t h i n f a u l t e d s t r u c t u r e s[ J ]．AAP G，1 9 8 9 ，7 3 7 8 0 3 ～8 1 1 ． An t o n e l l i n i M，Ay d i n A．E f f e c t o f f a u l t i n g o n f l u i d f l o w i n p o r o 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