准噶尔盆地乌-夏地区油气成藏期次分析.pdf

1 8 石油 天然 气学报 江汉石油学院学报 Z O O 9 年 6 月第3 1 卷第 3 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 1 J u n ． 2 0 0 9 V o 1 ． 3 1 N o ． 3 准噶尔盆地乌一 夏地 区油气成藏期次分析 吴孔友 中国石油大学地球资源与信息学院， 山东东营2 5 7 0 6 1 [ 摘要]乌一 夏地 区发育佳木河组、风城组和下乌尔禾组 3套烃源岩，它们的热演化程度和排烃高峰期具 有明显差异 。由于多期的构造运 动，使 得该 区断裂发 育。 以侏 罗系底界 为限．纵 向上可划 分 为深、浅两 套断裂体 系．其 中深层断裂的持续活动为油 气的垂 向运移 提供 了良好通道 。依 据地 化特 征，可将 乌一 夏地 区的原油分 为 I～Ⅳ类．不同类型的原油分 布在 不 同层 系和 区域 。多套烃源 岩、不 同的排 烃 期、持 续 的 断裂活动和 多种 类型的原油显示该 区油气成藏 过程 复杂。根据 流体包裹体 均 一温度 分析 ，三叠 系具有三 叠纪末和 白垩 纪末两期油气成藏，而二叠 系具 有二 叠纪 末、三叠纪末和 白垩纪 末 3期 油气成 藏。多期 的 油气充注 ，预 示着鸟一 夏地 区乃至西北缘 二叠 系仍具有 巨大的勘探潜 力。 [ 关键词] 乌一 夏地 区；原 油类型；断裂体 系；成 藏期次；勘探潜力 [ 中图分类 号]TE l 2 2 ． 1 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 0 9 O 3 0 0 1 8 一O 6 乌一 夏地区位于准噶尔盆地西北缘北东部 ，处于哈拉阿拉特 山前 ，是一个受海西 、印支 、燕 山和喜 马拉雅等多期构造叠加的断褶带[ 1 ] 。该 区紧邻玛湖 生烃 凹陷 ，发育二 叠系佳木河组 P j 、风城组 P f 和下乌尔禾组 P z w三套烃源岩 ，不同烃源岩具有不同的生、排烃高峰期[ 3 ] 。由于经历多期构 造运动的改造 ，断裂和不整合发育 ，构成油气运移的良好通道【 4 ] 。目前已在二叠系、三叠系和侏罗系 等 3个层系的 1 O个层组发现了油气藏或油气显示 ，建立 了乌尔禾 、风城 、夏子街和玛北等 4个油气田， 而且物性分析和化学特征研究表明，该 区发育多种类型 的原油 ，不同类 型的原油分布在不同层系和区 域。诸多特征显示 ，乌一 夏地区成藏过程复杂 。开展成藏年代学研究 ，确定油气充注期次 ，对揭示该区 油气成 藏过 程 和机理 具有 重要 意义 。 1 烃源 岩特征 准噶尔盆地乌一 夏地区油气主要源于玛湖生烃凹陷的二叠系佳木河组 、风城组和下乌尔禾组口 ] 。其 中佳木河组泥质岩类有机碳含量平均为 0 ． 5 6 ，有机质类型为 Ⅱ 一 Ⅲ型 ， R 。 值为 1 ． 1 8 ～ 1 ． 9 ；风城 组主要 岩性为黑灰色泥岩、白云质泥岩 ，其残余有机碳含量平均为 1 ． 2 6 ，有机质类 型多为 I 一 Ⅱ型， R 。 值 为 0 ． 8 5 ～ 1 ． 1 6 ；下 乌 尔 禾 组 为 暗 色 泥 岩 、粉 砂 质 泥 岩 ，残 余 有 机 碳 含 量 平 均 为 0 ． 7 ～ 1 ． 4 ，有 机 质类 型为 Ⅲ型 ，处于 成熟一 高 成熟 阶段 [ 7 ] 。中晚二 叠世是 准 噶尔盆 地沉 降 、沉 积最快 速 的一 个时期L 8 ] ， 佳木河组烃源岩迅速成熟 ，成熟油气沿断 裂和不整合进入斜坡区的石炭系和二叠系佳木河 组 、夏 子街 组储 层 中 。晚 三叠世一 早侏 罗世 ，风城 组 烃 源 岩开 始 成熟 ，并 大量 排 出液 态 烃 ，油气 聚 集在 从二叠 系到 三叠 系 的各套 储层 中 。白垩纪 ，下乌 尔禾 组烃 源岩 开始 生烃并 达 到生 排烃 高 峰 ，沿 断层 运聚 至二叠 系一 白垩系 的各 套储 层 中 ， 使得 不 同烃源 岩或 不 同成熟 度油气 发生 混合口 ] 。 2 原油类型 乌一 夏地 区原油来 自多套烃源岩 ，而且由于成熟度不 同，并加上后期受到生物降解和氧化等次生作 [ 收稿日期]2 0 0 90 20 4 [ 基金项 目]国 家自然科 学基金项 目 4 0 7 7 2 0 8 1 。 [ 作者简介]吴孔 友 1 9 7 1 一 ，男 。1 9 9 5年大学毕业 ，博士 ，副教授 ，现主要从事地质构造与油气成藏方面的研究工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 l卷第 3 期 吴孔友 准噶尔盆地乌一 夏地区油 气成藏期次 分析 l 9 用，原油族组分差异较大 。依据甾烷 、萜烷、类异戊二烯烷烃 等分布特征的差异性 ，可将乌一 夏地 区的 原油分为 I～Ⅳ类 第 1类原油来 自风城组烃源岩 ；第 Ⅱ类原油来 自下乌尔禾组烃源岩；第 Ⅲ类原油是 来 自于风城组烃源岩和下乌尔禾组烃源岩的混合 ；第Ⅳ类原油是来 自于风城组烃源岩和佳木河组烃源岩 的混合 。 第 1类原油 来源于风城组烃源岩，在乌尔禾油 田、风城油 田、夏子街油田和玛北油 田各含油层位 均有分布，是乌一 夏地区分布最普遍 的一类原油 。原油的 P r ／ P h 1 ，饱和烃气相色谱图为后峰型， 一 胡 萝 卜 烷丰度较低或中等 ，C 2 o - C 。 一 C 2 。 三环二萜烷呈“ 上升型” ，含量依次升高，伽马蜡烷 含量较 高，孕 甾烷含量中等 见图 1 a 。原油族组分 中饱和烃含量为 3 2 ． 7 3 ～9 O ． 6 3 ，平均值为 5 7 ． 1 5 ；芳 烃含量为 1 ． 7 8 ～2 3 ． 3 4 ，平均含量为 1 3 ． 1 5 ；非烃和沥青质 含量为 4 ． 8 4 ～4 7 ． 5 5 ，平均值为 24 ． 38 。 a 夏8 1 井 ．r 2 k 1 c I L 2 o 2 J P l f 三环萜烷 ■烷 b 1 1 3 0 井 J 2 t 三环稿烷 一娩 1 , 9 s ， ， 。 ＼ C 。 四环萜烷 L u ． ． ． ．／ d 夏7 7 井 “r e k 1 三环 藉烷 霍烷 图 1 乌一 夏地区原油 m／ z l 9 1质量 色谱图 第 Ⅱ类原油 来源于下乌尔禾组烃源岩 ，主要分布在乌尔禾油 田三叠系和侏罗系以及玛北油田的二 叠系和三叠系 ，如乌尔禾油 田重 3 O井侏罗系头屯河组 J 。 t 原油。该类原油的 P r ／ P h 0 ． 8 ，饱和烃气 相色谱图为后峰型 ，8 一 胡萝 卜 烷丰度较高 ，C 。 。 - C 一 C 2 。 三环二萜烷呈 “ 山峰型” ，伽马蜡烷含量较低 ，孕 甾烷含量中等 见图 1 b 。原油族组分 中饱和烃含量为 6 4 ． 8 5 ～8 4 ． 3 5 ，平均值为 7 4 ． 7 9 ；芳 烃 含量 为 8 ． 6 O ～1 3 ． 1 O ，平 均 含 量 为 1 O ． 4 6 ；非 烃 和 沥 青 质 含 量 为 4 ． 6 8 ～ 1 5 ． 2 6 ，平 均 值 为 9 ． 8 5 第 Ⅲ类原油 来源于风城组烃源岩和下乌尔禾组烃源岩的混合油 ，在风城油 田和夏子街油 田的风城 组 以及玛北油田的乌尔禾组和百 口泉组 T b 均有分布 ，风 l 5井风城组 和夏 2 0 2井风城组 中便有此 类原油。原油的 P r ／ P h 1 ，饱和烃气相色谱 图为前峰型 ，B 一 胡萝 卜 烷丰度高 ，C 。 一 c 一 C 。 。 三环二萜烷呈 “ 山谷型” ，具有 C 。 。 对 C 。 优势 ，伽马蜡烷含量高 见图 1 c ，孕 甾烷和升孕 甾烷含量 中等 。此类原 油族组分中饱和烃平均含量 为 7 9 ． 8 O ，芳烃平均含量为 1 3 ． 1 1 ，非烃和沥青质平均含量为 6 ． 3 3 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 O 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 0 9年 6月 第 Ⅳ类原油 主要为风城组烃源岩和佳木河组烃源岩生成原油的混合 ，在乌尔禾油 田的克拉玛依上 亚组 T k 和夏子街油 田克拉玛依下亚组 T k ，夏 7 7井有分布。原油的 P r ／ P h 1 ，饱和烃气相 色谱图为前峰型 ，8 一 胡萝 卜 烷丰度较低 ，C 。 。 一 C 。 。 一 C 。 三环二萜烷呈 “ 山谷型” ，且有 C 。 。 对 C 。 优势 ，伽 马蜡烷含量含量 中等 ，孕 甾烷 和升孕 甾烷含量较高 见图 1 d 。此类原油族组分 中饱 和烃含量为 7 2 ． 6 1 ～8 4 ． 3 5 ，平均值为 7 9 ． 9 8 ；芳烃含量为 8 ． 0 1 ～8 ． 6 9 ，平均含量为 8 ． 4 3 ；非烃和沥 青质 含量 为 4 ． 6 8 ～5 ． 9 7 ，平 均值为 5 ． 2 3 。 乌一 夏地 区原油 的多样性 ，反 映油气 运 聚过程 的复 杂性 和成 藏 的多期性 。 3 断裂活 动特征 自成 盆期 以来 准 噶 尔盆 地 经 历 了多期构 造 运 动 的叠 加 ，其 中对 乌 一 夏地 区影 响 较 大 的 构 造 运 动 主 要 是海 西期 、印支 期 和 燕 山期 。 由于 构造活动的频繁性和继承性，使得 该 区断层 极 为 发 育 ，数 量 多 ，活 动 强 度大 。以侏 罗 系底 界 为 限 ，在 纵 向上 可划分 为深 层 断裂 体 系 和浅 层 断裂体系[ g ] 。深层 断裂体 系主要是 指 断 开 石 炭 系 一三 叠 系 的逆 断层 ， 为研究区的一 、二级断层 ，形成于 海西运动早 、中期 ；浅层 断裂体系 主要是指形成于燕 山运动 时期 ，断 开 层位 为三 叠系 包括 三 叠 系以 上 的一 系列 正 断 层 。一 、二级 断 层 为深大 断裂 ，也 是油 源 断 层 ，具 生 地 质年 代 深 层断裂 浅层断裂 烃j 原岩 排烃期 匹配 活 动期 活动期 佳木河 组 风 城组 乌尔禾组 关系 古近纪一 第 四纪 白 东 沟 组 K ,d T 次生 垩 成藏期 纪 吐 谷 鲁 群 K 。tg I 齐古组 J 3 q 侏 头屯河组 J t 罗 西山窑组 J x 成藏期 纪 T河绸 J ．s 八道湾 组 J b 白碱 滩组 T r 叠 克拉玛依组 T k 运移 纪 百口泉组 T I b 成藏期 二 乌尔 禾组 P a w r 叠 夏子街组 P x 纪 风城组 P 。 f 无 佳木河组 P 。 j 效 期 石炭纪 C 图 2 断 裂 活 动 期 与 烃 源 岩 排 烃 期 配 置 关 系 图 长性 ，属同沉积断层 ，二叠纪生长指数达 1 ． 4 3 ～2 ． 3 ，三叠纪生长指数为 1 ． 4 3 ～ 1 ． 6 4 ，到侏罗纪大部 分逆冲断层停止活动 ，最大生长指数仅为 1 ． 1 2 [ ] 。由于深大断裂的活动期 与源岩的生烃期相匹配，为 油气 的多期 成 藏提供 了重要通 道 。浅层 断裂体 系 由于 活动 时 间较 晚 ，只是在 一定 程度 上 破 坏 了早期 形 成 的油气 藏 图 2 4 成藏期 次分析 上世纪 9 O年代 以来 ，特 别是 近年来 ，流 体包 裹 体方 法 在 油气 成藏 期 次确 定 中得 到 了广泛 应 用[ 1 卜n ] ，已成为当代油气成藏年代学研究的一种重要方法[ 1 4 , 1 5 和有效手段n 。 4 ． 1 样 品选 取及 均一 温 度测试 研究 针对 乌一 夏 地 区 1 2口取 心井取 样 2 5块 次 。取 样 层 段 主要 集 中在 主力 出油层 位 ，包 括 三叠 系 的 克 拉玛依 上 亚组 Tz k 和百 口泉组 T b ，二 叠系 的下 乌 尔禾组 P w 、夏子街 组 P x 和风城 组 P f 共 5个层位。通过薄片观察 ，包裹体主要分布在石英次生加大边或裂缝中，形态有近圆形、椭圆 形 、长条状、三角状 、菱形等 ，大小 l ～1 0 m不等，气液比小于 5 ％。共找到 1 7 6个流体包裹体，其中 测得与烃类包裹体伴生的盐水包裹体的均一温度数据近 6 O个 图 3 。 4 ． 2成 藏期 次确 定 4 ． 2 ． 1 三 叠 系油气 成 藏期 研究在三叠系克拉玛依上亚组获得近 1 4个流体包裹体均一温度实测数据，其 中玛 2井的均一温度 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 1卷第 3期 吴孔友 准噶尔盆地乌一 夏地区油气成藏期次分析 2 1 - ＼ 疃 _ ＼ 籁 赔 、 略 棼 _ ＼ 嚷 _ _ 均一温度 ／ C a 玛 0 0 2 井 T 2 k ■■_ ___ 均一温度 ／ C d 夏3 6 井 T 2 k _ _ 均一温度 ／ C g 风 2 6井 T l b 均一温度 ／ C j 夏 古4 P 2 x - ＼ 赣 咯 ＼ 籁 喀 ’ ＼ 繇 疃 - ＼ 籁 喀 _ _ _ I _ _ _ 均一温度 ／ C b 玛 2 井 T 2 k __ ___ 均一温度 ／ C e 玛 0 0 3 井 T 1 b 均一温度 ／ C h 夏 4 O 井 P 2 w 均一温度 ／ C k 风 1 7井 P 2 X - ＼ 咯 、 籁 疃 - ＼ 籁 晤 _ ＼ 籁 咯 壮 _ ■_ ■_ 均一温度 ／ C c 夏 2 8 井 _r 2 k l ■ _ l ■ __I ■ 均一温度 ／ C f 玛 0 0 2 井 T 1 b ■■■ ■■■ 均 一温度 ／ C i 夏 l 4 井 P z w 图 3乌一 夏地 区流体包 裹体均一温度分 井分层统计 图 J 夏4 O 井 P l 】 可分 为 7 5 ～8 O ℃和 9 5 ～ 1 0 0 ℃ 等 2个 区 间 图 3 b ；夏 3 6井 的 均 一 温 度 可 分 为 7 5 ～8 O ℃ 、9 5 ～ 1 0 0 ℃和大于 1 2 0 ℃等 3个区间 图 3 d 。三叠系百 13 泉组获得 1 7个流体包裹体均一温度实测数据 ， 其 中玛 0 0 2井 的均一 温度 可分 为 7 5 8 0 ℃、9 5 1 0 0 ℃和大 于 1 2 0 ℃等 3个 区间 图 3 f ；风 2 6井 的 均一温度可分为 7 5 8 0 ℃和 9 5 ～1 0 0 ℃ 等 2个区间 图 3 g 。总体上三叠系实测流体包裹体均一温 度大致 可分为 3个 区间 7 5 ～8 O ℃、9 5 ～1 0 0 ℃和大于 1 2 0 ℃。根据 玛 2井三叠系埋藏史 曲线 图 4 ， 前 2组温度符合形成包裹体储层 的埋藏深度 ，分别对应三叠纪末期和 白垩纪末期 ，也即三叠系油藏至少 有 2次成藏期。而第三组温度大于其地层埋 藏温度 ，不能用来推测油气成藏时间。究其原因 ，一方面可 能是成藏时封盖条件欠佳 ，成藏过程处于开放系统中，流体呈多相 气一 油相、气一 水相或油一 气一 水三 相运移 ，包裹体所捕获 的流 体为非均一相 ，导致均一温度 过高 ，不能反 映包裹体形成 时的地层温 度[ 1 ] ；另一方面 ，该区经历了多期构造运动，受其影响 ，断裂重新开启或形成新的断裂，流体沿 断裂 快速由深部运移至浅部并被成岩矿物捕获，形成包裹体L 】 。 l l 9 j ，因此包裹 体的均一温度并不代表其形成 深度的储层埋藏温度 ，而代表更深部流体来源的地层温度，这种流体来源可能是烃源岩，也可能是早期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 2 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 0 9 年 6 月 形成 的油气藏遭受破坏，应以烃源 岩 为主 。 4 ． 2 ． 2二叠 系油 气成藏 期 研 究 在二 叠 系下 乌 尔 禾组 获 得 8个流体包裹体均一温度实测数据 ， 其中夏 4 0井实测均一温度处于 l 1 5 ～ 1 2 5 ℃之 间 图 3 h ；夏 1 4井 实测 均一 温 度 处 于 7 5 ℃左 右 图 3 i 。二 叠系 夏子街 组 获得 1 1个 流 体包裹体均一温度实测数据 ，其 中 风 1 7井 实 测 均一 温度 可 分 为 3个 区 间 7 O ～ 8 O ℃ 、9 5 ～ 1 0 5 ℃ 和 大 于 1 2 0 ℃ 图 3 k ；夏古 _ 4井实 测 均 一 温 度 均 大 于 1 l 5 ℃ 图 3 j 。二叠系风城组仅在夏 4 O井获 得 1 0个 流体包裹 体均一温度实 测 数据 ，可分 为 2个 区 间 6 5 ～ 7 O ℃ 和 1 1 5 ～1 2 5 ℃ 图 3 1 。总 体 上 ，二叠系实测流体包裹体均一温 度 可分 为 3个 区 间 6 5 ～8 O ℃ 、9 5 ～ 1 0 5 ℃和 1 1 5 ～ 1 2 5 ℃ ，其 中 第 一 区间 占主体 。依据二叠 系夏 4 O井 埋 藏史 曲线 图 5 ，3组 均一 温 度 所对应的深度均符合流体包裹体形 成时的储层埋藏深度，分别为二叠 纪末 、三叠 纪末 和 白垩 纪 末 期 ，反 映二 叠 系 油 气 成 藏 是 在 封 闭 系 统 g 中，流体 主要处于均一状态下被捕 获形成包裹体 ，因此能用其均一温 度推测油气 的成藏期。根据均一温 度结 合 埋藏 史 曲线 ，二 叠 系 主要 经 历 了三期 油 气 充 注过 程 ，分 别对 应 二 叠 纪 末 、三 叠 纪 末 和 白 垩 纪 晚 期 。二 叠 系所 经历 的 油气 充 注 过 程 比三叠 系 多 ，预示 着 准 噶尔 盆 地 乌 一 夏 地 区乃 至 整 个 西 北 缘 二 叠 系 仍 蕴藏着 巨大 的勘探潜力 ，而且近 2 年 来 先 后 完 钻 的 乌 3 5井 和 风 城 1 P T ． ． J ．． K E N Q ⋯ ． 叶～ ／-f ～ ．． ～ I ～ e二、 、一 ＼ ＼ ＼ ＼ tg J t 取 ， Is i l ～ -＼ - 一 - 一兰 ～ ～ ～ 一 ．． ，． ，lb 9一 ’’～～ ．一 T 。’ ●一 ～ T , k T。6 ” ～～ ～ P - w - 。 ’ I 。 。 。 。 I 。 。 。 ’ _ ’ 。 。 ’ I ’ 。 ’ ’ ● 。 ’ 。 ’ n I 时 间 a 图 4玛 2井埋藏 史图 1 ． P ． ． - 1 ． ． T ． ． J ．．I K ． 1 E l N l q { ； 一．．．．⋯⋯⋯⋯ KItg Lt 、 ～～’i_’ ＼ ； 60 7‘ ． c 卜 堰 蕈朔 l ～ ． ＼ ～ ～． ． ． ． ． ～～ ． 1 ,b ． c U’＼ ～⋯⋯ T l b ． c 、 ．I 、 ＼ 、 、 - ～ ． ＼～ ～- 一- 一 ． ～ 一 T T I b ． m ps , v P , x P l f 2 0 0 1 0 0 时间／ Ma 图 5夏 4 0井埋藏史图 井 二叠 系 高产 油流 也进一 步证 实 了这种潜 力 的存 在 。 总之 ，原油的多样性显示乌一 夏地区油气成藏过程的复杂性，多套烃源岩与不同的排烃期 ，以及持 续 的断裂活动为该区多期 的油气成藏打下了基础。通过流体包裹体均一温度 ，结合埋藏史分析，乌一 夏 地 区三叠 系具 有三 叠纪 末和 白垩 纪末 两期油 气成 藏 ，而二叠 系具 有二叠 纪末 、三叠 纪末 和 白垩纪 末期 三 期 油气 成 藏 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 l卷第 3期 吴孔友准噶尔盆地乌一 夏地区油气成藏期次分析 2 3 5 结 论 1 乌一 夏地区发育二叠系佳木河组、风城组和下乌尔禾组 3套烃源岩，在中晚二叠世 、晚三叠世一 早侏罗世和白垩纪，3 套烃源岩分别达到排烃高峰。 2 依据甾烷 、萜烷 、类异戊二烯烷烃等分布特征的差异性 ，可将原油分为 I～Ⅳ类 第 1类来 自 风城组的原油 、第 Ⅱ类来 自下乌尔禾组的原油 、第 Ⅲ类来 自风城组和下乌尔禾组混合的原油、第Ⅳ类来 自风城组和佳木河组混合的原油 。 3 在纵向上 ，乌一 夏地区发育深、浅 2套断裂体系 ，其中深大断裂的持续活动为油气的多期成藏提 供 了重要 通 道 。 4 通过流体包裹体分析 ，乌一 夏地区三叠系具有三叠纪末和白垩纪末两期油气成藏 ，而二叠系具有 二叠纪末 、三叠纪末和 白垩纪末三期油气成藏。多期 的油气充注 ，预示着乌一 夏地区乃至西北缘二叠系 仍具有巨大的勘探潜力。 [ 参考文献] [ 1 ]李秀鹏 ，查 明 ．准 噶尔盆地乌一 夏地 区油气藏 类型及油气 分布 特征 [ J ]．石油天 然气学 报 江汉石 油学 院学报 ，2 0 0 7 ，2 9 3 1 8 8 - 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