中国中低丰度油气资源大型化成藏与分布.pdf
2 0 1 3年 2月 石油勘探与开发 PETROLEUM EXPLoR T1 0N AND DEVELoPM ENT Vl01 . 40 No .1 文章编号1 0 0 0 0 7 4 7 2 0 1 3 0 1 0 0 0 1 1 3 中国中低丰度 油气资 源大型化成藏与分布 赵文智 ,胡素云 2 ,王红军 2 ,卞从胜 2 ,汪泽成 2 ,王兆云 2 1 .中国石油勘探与生产公司;2 .中国石油勘探开发研究院 基金项目国家重点基础研究发展计划 9 7 3 项目 2 0 0 7 C B 2 0 9 5 0 0 ;国家碳酸盐岩重大专项 2 0 0 8 Z X0 5 0 0 4 摘要分析中国中低丰度油气资源大型化成藏的条件与分布特征。成藏要素的大型化发育与规模变化是油气大型化 成藏的物质基础,决定 了油气藏分布的区域性;海相烃源灶 内分散液态烃裂解规模生气与煤系烃源灶抬升期规模排 气是大型化成藏的重要条件,决定 了烃源灶整体进入主生气阶段的规模性;体积流和扩散流是大型化成藏的主要运 聚机制,保证 了烃源输入的充分性;薄饼式、似层状和集群式成藏是大型化成藏的主要形式,保证了成藏的规模性。 中低丰度油气资源成藏分布有近源性、成藏组合有主体性 、成藏时机有晚期性、成藏类型有单一性特点。海相克拉 通盆地古隆起围斜 区、陆内坳陷盆地广大斜坡低部位一坳陷区以及前陆盆地缓翼斜坡 区等是油气大型化成藏的主要 部位,表现为大面积和大范围成藏两种类型。中国中低丰度油气资源大型化成藏认识的提 出,提升了叠合盆地中深 层和坳陷盆地斜坡低部位一坳陷区油气资源发现潜力,规模 扩大 了勘探范围,实现 了油气勘探 “ 由局部二级构造带 向以主力烃源灶为 中心的全盆地”和 “ 由中浅层 向深层、超深层”的推进发展。图 9 表 5 参 3 0 关键词中低丰度油气资源;大型化成藏;条件;分布特征;勘探领域;叠合盆地;坳陷盆地;中国陆上 中图分 类号 T El 2 2 . 1 文献 标识码 A La r g e - s c a l e a c c u m ul a t i o n a nd di s t r i bu t i o n o f m e d i um l o w a b u nda nc e hy d r o c a r bo n r e s o ur c e s i n Ch i n a Z h a o We n z h i , Hu S u y u n , Wa n g Ho n g j u n , B i a n C o n g s h e n g , Wa n g Z e c h e n g , Wa n g Z h a o y u n 1 . P e t r o C h i n a E x p l o r a t i o n&P r o d u c t i o n C o m p a n y , B e ij i n g 1 0 0 0 0 7 , C h i n a ; 2 . Pe t r o C h i n a R e s e a r c h I n s t i t u t e o f P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n&De v e l o p m e n t , B e r i n g 1 0 0 0 8 3 , C h i n a Abs t r ac t Thi s pa pe r a na l y z e s t he l a r g e ‘。 s c a l e a c c u mul a t i o n c o nd i t i o ns a n d d i s t r i b ut i o n c h a r a c t e ris t i c s of me d i um - l o w a b un d an c e h yd r o c a r bo n r e s o u r c e s i n Chi n a .Large - s c a l e de ve l o p me n t of a c c u mul a t i o n e l e me nt s a n d t h e i r c h a n ge i n s c a l e a r e t h e ma t e ria l b a s i s o f l a r g e s c a l e o i l a nd ga s a c c u mul a t i o n,d e t e r mi ni ng t he r e g i o na l na t u r e of o i l a nd ga s di s t r i b ut i o n. Li q u i d h y d r o c a r b o n d i s p e r s e d i n ma r i n e s o ur c e r o c k s be i n g c r a c k e d t o f o r m a l arg e vo l um e o f g a s a n d c o a l me a s u r e s o urc e r oc ks e xp e l l i n g ga s d u ring up l i ft are t wo i mp o r t a n t f a c t o r s for t h e f o r ma t i o n o f l arg e s c a l e h y d r o c a r b o n a c c um u l a t i o n , wh i c h c o n tr o l t h e s c a l e o f s o urc e r o c k s t h a t e n t e r t h e m a i n g a s g e n e r a t i ng s t a ge . Vol um e flo w a nd d i f f u s i ve f l o w a r e t h e ma i n mi g r a t i o n a c c um u l a t i o n me c ha ni s m for t he l arg e s c a l e h y d r oc a r b o n a c c u mu l a t i o n, wh i c h e n s ur e s t h e s u ffi c i e n c y o f h y droc a r b o n s u p pl y. Pa n c a ke ,l a y e r - l i ke ,a n d c l us t e r are t h r e e ma i n a c c um ul a t i o n for ms o f l a r g e s c a l e h y dro c a r b o n a c c u mu l a t i o n , wh i c h e n s ure t h e s c a l e o f h y dro c arb o n a c c u mu l a t i o n . Mi d d l e t o l o w a b u n d anc e h y d r o c a r b o n r e s o u r c e s are c hara c t e r i z e d b y n e a r s o u r c e d i s t rib u t i on ,ma i n b o d y pl a y ,l a t e a c c umul a t i o n s t a ge a n d s i n g l e a c c umul a t i on type .The pe r i c l i na l a r e a o f pa l a e o h i g hs i n ma rine c r a t o n b a s i ns ,t h e l o we r s l o pe s a nd s a g s i n an i n t r a c on t i n e n t a l d e p r e s s i o n ba s in,an d t h e g e n t l e s l o pe s of f or e l a nd ba s i n s a r e t h e mo s t l i k e l y are a s for t h e d e ve l o pme n t o f l arg e s c a l e h y droc arb o n a c c umul a t i o n ,an d t h e y h a v e t wo t yp e s of a c c u mul a t i on ,l a r g e a r e a a n d l a r ge s c o p e .Th e p r o p o s a l of t h e l arg e s c a l e a c c umul a t i on of mi d dl e t o l o w a b un d a n c e h ydro c arbo n r e s o u r c e s i n Chi n a i mp r o ve s t he hy droc a r b o n d i s c o v e r i n g p o t e nt i a l i n mi d d l e t o de e p l a y e r s o f s up e rimpo s e d b a s i ns an d i n t h e l o we r s l o pe s a n d s a gs i n de pr e s s i o n b a s i ns ,e n l arge s t he e x pl o r a t i o n s c a l e ,a nd e x t e n ds t he hy dro c a r b o n e x pl or a t i o n f r o m l o c a l s e c o n d o r d e r s t r u c t ur e z o ne s t o t he who l e b as i n wi t h t he ma i n s o ur c e r o c k a s the c e n t e r ,a nd f r o m mi d dl e l a ye r s t o d e e p, e v e n s u pe r d e e p, l a y e r s . Ke y wor ds mi dd l e -- l o w a b u nd a n c e hy d r oc a r b o n r e s o u r c e s ; l a r g e -- s c a l e h ydro c a r bo n a c c u mu l a t i o n; c o n di t i o n; d i s tri bu t i o n c ha r a c t e r i s t i c s ; e x pl o r a t i o n fie l d ;s u p e rimp os e d b a s i n; de pr e s s e d ba s i n; o ns h o r e Ch i na 1中国陆上叠合盆地含油气资源 中国大陆板块 由多个规模 不等且偏小 的古板块 华北、 塔里木、 扬子等 经碰撞 、 增生和拼合而成【 。 其上发育的沉积盆地大多经历了复杂而漫长的演化历 史 ,自下而上发育 了早古生代海相 、晚古生代海相一 海陆过渡相和中、 新生代陆相沉积建造 4 ] , 经历了多期 地球动力学体系的叠加 与改造 ,形成 了多个具有多旋 回发育特点的大型叠合沉积盆地 ] ,典型的有鄂尔多 斯 、四川 、塔里木 、松辽和渤海湾等盆地 。 2 0 1 3年 2月 赵文智 等中国中低丰度油气资源大型化成藏与分布 7 主要 目的层现今的埋藏深度均大于 2 0 0 0 m。研究发 现 ,抬升对油气规模成藏 的有利因素有以下 3方面 ①持续埋藏期 , 油气成藏呈递进发生并在烃源岩 内发生 阶段 “ 储蓄” ,为抬升阶段发生排烃积蓄了能量 ;②抬 升降温过程 中尽管生烃过程有所减缓 ,但压力降低油 气发生体积膨胀 ,如煤系烃源灶抬升卸载导致气体释 压解吸并膨胀[ 拍 ,海相液态烃在高一过成熟阶段 由 液态 向气态转化使得体积增容[ 2 8 - 2 9 ] ,这使烃源岩内部 出现油气集 中释放过程 ,可 以发生规模排烃 ;③中国 陆上大型坳陷湖盆的抬升过程多发生在白垩纪末期 以 后 ,导致成藏过程偏晚,利于油气藏的保存。 3中低丰度油气资源大型化成藏机理 与分布特征 中低丰度油气资源大型化成藏的地质条件主要有 3方面 ①源储近邻并大面积接触 ; ②储集体非均质性 强 ,且孔喉结构复杂、物性偏差 ;③地层产状平缓 , 缺少明显的构造圈闭和优质盖层。上述 3方面条件决 定了中低丰度油气藏大型化成藏的机理和分布特征既 与常规油气藏分布明显不 同,也与非常规连续型油气 聚集有 明显差异。 3 . 1大型化成藏的主要运聚机制 如前述 ,中低丰度油气资源大型化成藏的基本条 件之一是烃源岩与储集体近邻 ,且大面积接触 ,这对 中低丰度油气资源大型化成藏有两方面重要作用 ① 将烃源灶 内部的过剩压力充分转化为有效动力 ,从而 把烃源灶 中产生的烃类 ,规模 、短距离地驱注入储集 体 ,为致密储集体大型化成藏提供 了重要动力条件 ; ②大面积接触导致大面积短距离运移和成藏 ,保证 了 油气规模化成藏 。 物性较差的储集体得以规模成藏的运聚机制主要 有以下 2方面①体积流运聚机制。烃源灶内部阶段 性大量生烃储 蓄了足够的油气 ,并形成超压 ,且源 内 压力远高于与之紧密接触的储集体 ,这种源一 储 间存在 的剩余压力差 ,成为将油气 以体积流方式整体驱注于 相对致密 的非均质储集体 的强大动力 。同时 ,源储间 的烃类浓度也有差异 ,这种烃浓度差也是油气向储集 层扩散运移的重要动力之一 。笔者研究发现 ,体积流 充注主要发生于地层埋藏期 ,也是源储剩余压力差发 育期。以鄂尔多斯盆地为例 ,包裹体测试压力数据证 实 ,盆地埋藏期上古生界 山西组内的烃源岩与砂体之 间至少存在 7 MP a左右的剩余压力差 ,而山西组与临 近的石盒子组砂岩之 间也存在约 5 MP a的剩余压力 差 ,这种剩余压力差的存在 ,必然导致烃源岩中的天 然气在超压驱动下向储集层运移 ,即发生体积流充注。 后期盆地抬升期 ,由于烃源灶生气过程停止 ,源储剩 余压力差逐渐降低 ,但地层 的抬升导致气源岩微孔隙 中的游离气体积膨胀 ,可以部分地增加烃源灶 内部压 力 ,使烃源岩内部仍可保持一定的排驱动力。同时 , 在抬升过程 中,由于烃源灶压力 的降低 ,以吸附形式 赋存于烃源灶内的天然气将发生解吸 ,进入气源岩的 微小孑 L 隙中增加 了气源岩孑 L 隙 中游离气 的数量 ,也是 源储间驱动力的重要贡献者 。②扩散流运聚机制。总 体而言 ,中低丰度油气资源大型化成藏 的储集体多表 现为低孑 L 、低一特低渗 、高排替压力 、高束缚水饱 和 度的特点 ,源储间除压差驱动下的体积流动外 ,烃浓 度差驱动下的扩散作用也是重要 的运聚机制 。特别是 储集层物性 、孔喉结构更差的致密储集层成藏 ,烃类 主要是在烃浓度差驱动下以扩散方式进入储集层 。由 于源储间大面积直接接触 的良好条件,这种扩散作用 可以呈 区域性大面积发生 。因此 ,扩散作用也是 中低 丰度天然气藏群大型化成藏的又一重要机制。 3 . 2 大型化成藏的主要样式 大型化成藏的主要样式有薄饼式 、集群式与似层 状成藏 ,保证 了成藏的规模性 。薄饼式成藏是指油气 藏的油气柱高度很小 一般为几米至数十米 ,而含油 气面积却很大 一般为数千至数万平方千米 的一类 成藏类型 ,因空间上油气层的分布形似薄饼状 ,故称 之薄饼式成藏 。为便于用数值来表述其特征 ,将该类 油气藏按实际分布面积转化为规则 的正方形 ,用油气 藏实际油气柱高度 , 构成一个三维空间分布的“ 薄板” 。 用正方形的面积近似代表薄饼式成藏含油气面积 ,正 方形边长与油气柱高度之 比即可反映油气藏的饼式特 征。以此方法对 中国鄂尔多斯 、四川 I、塔里木等盆地 已发现的中低丰度气藏群作统计 见表 3 ,发现这类 气藏的正方形边长 与油气柱高度之 比多在 1 0 0 0以上 , 最大 可 达上 万 ,如 苏 里格 气 田已探 明含 气 面积 约 2 0 8 0 0 k m ,气层有效厚度 5 ~1 5 m,平均含气范围宽 度与气层平均厚度之 比高达 1 4 4 2 2 ,远大于高丰度大 气 田的比值 。高丰度大气 田的比值一般为几十至数百 , 如克拉 2气 田的含气面积 4 8 k m , 气柱高度平均 5 5 m, 含气范围平均宽度与气层平均厚度之 比仅为 1 2 6 , 而普 光气田此比值仅为 7 5 。 需要说明的是 , 薄饼式成藏可以在盖层条件较差的地 区大规模成藏, 这是薄饼式成藏在中低丰度油气资源大 8 石油勘探与开发 油气勘探 V o 1 . 4 0 No . 1 型化成藏中的重要贡献。如鄂尔多斯盆地苏里格气 田上 古生界构造平缓,总体为北高南低、倾角在 l 。 ~3 。 的单 斜, 气田的气层厚度一般 5 ~1 5 m, 单个含气砂体一般长 1 0 0 0 2 5 0 0 m,宽 1 0 0 2 5 0 m,由气柱高度所产生的 浮力最大为 0 . 1 5 MP a 。 气田的直接盖层是物性更差的致 密砂岩 ,经实验测试 ,其排驱压力大于 1 . 2 MP a ,气层 和盖层之间的排驱压力差大于 0 . 5 MP a ,因此气柱产生 的浮力不足以突破盖层 ,从而使气藏得以较好地保存。 集群式成藏是指油气在一系列呈集群式发育的地 层 、岩性圈闭中聚集而形成的一类成藏现象。这是 由 于在克拉通盆地平缓 台地 区的碳酸盐岩层系 、陆内坳 陷海陆过渡相与陆相层系以及前陆盆地缓翼广大斜坡 区的陆相沉积层系中,因建设性成岩和后生成岩改造 作用 ,或由于原始沉积物源区岩性多变 、水动力能量 多变等 ,导致储集层非均质性强 ,形成众多呈独立或 半独立状分布的聚集体 ,就像玻璃板 中众多大小不一 的气泡 ,单体规模不大 ,但储集体众多则形成了规模 巨大的集合体 见表 4 。当油气充注后 ,不仅形成 的 油气藏群规模很大 , 而且这些规模巨大的油气藏群对封 盖条件的要求也不高,只要有遮挡条件 多数小于几个 兆帕 就可规模成藏 ,其 中丰度较高的油气藏 俗称 “ 甜点” 是油气勘探的重点。 如鄂尔多斯盆地苏里格气 田盒 段心滩砂体 ,由于岩性、物性横向变化剧烈,致 使大气田由成千上万个单体规模较小的气藏群构成 , 常 规小型岩性气藏之间连续或不连续分布着含气饱和度 较低的致密气层 、 干层或水层 苏里格西区低部位 ,总 体表现为非常规气与常规气的混合共生。 根据对苏里格 气 田的解剖 , 气田的含气面积接近 3 . 3 1 0 k m2 , 依据砂 体形态可以确定的气藏数量约 5 1 0 ~8 1 0 个, 单个气 藏气柱高度 2 ~6 m、 储量规模一般在 3 0 0 0 x 1 0 4 ~1 0 0 0 0 1 0 m ,整个气田的平均储量丰度约 0 . 7 1 0 m / k m 。 致密砂岩普遍含气 ,含气饱和度不高但连续分布。 表 4 典型中低丰度气藏集群式成藏一览表 似层状成藏是碳酸盐岩岩溶缝洞型储集层的主要 成藏样式。克拉通盆地继承性古隆起围斜部位受风化 岩溶 以及顺层 、层间岩溶作用的综合影响 ,广泛发育 似层状分布的岩溶缝洞型储集层 ,当充注油气后 ,就 形成了似层状油气分布格局。以塔里木盆地塔北隆起 斜坡 区奥陶系一间房组 、鹰山组和 良里塔格组成藏为 例 ,多种岩溶作用形成的缝洞体数量多达数百甚至上 千个 ,每个缝洞单元都是一个相对独立的油气聚集单 元 见图 7 。多套似层状分布的油气藏群可以形成大 油气田,如塔河油 田、哈拉哈塘油 田等 ,地质储量规 模在数亿吨甚至数十亿吨。 3 . 3 中低丰度油气资源大型化成藏的分布特征 3 - 3 . 1油 气分布 的近 源性 所谓大型化成藏分布的近源性 ,是指 中低丰度油 气藏主要分布于有效烃源灶范围内或与烃源灶紧密关 联 的范围内 ,成藏分布具明显的源控性。有两方面含 义①与烃源灶共生 ,中低丰度油气藏群大型化成藏 的基本条件是烃源灶和储集体不仅规模大,而且两者 必须紧密接触 。②烃源灶与储集体间存在较大的压力 差或烃类浓度差 ,以保证油气有效成藏和大规模成藏 。 近期通过对鄂尔多斯 、四川 、松辽 、吐哈和准噶尔等 盆地 已发现中低丰度油气藏解剖研究 ,发现这类油气 1 2 石油勘探与开发 油气勘探 v 0 1 . 4 0 No , 1 中国陆上中低丰度油气资源大型化成藏认识 的提 出与形成 ,丰富发展了油气成藏理论 ,提升了叠合盆 地 中深层油气资源发现潜力 ,有效推动油气勘探 “ 由 局部二级构造带 向以主力烃源灶 为中心 的全 盆地 ” 、 “ 由中浅层 向深层 、超深层”发展 ,对未来油气勘探 领域和范围拓展具有重要指导意义。 目 致谢 除参考文献外 ,本文还引用了国家 9 7 3项 2 0 0 7 C B 2 0 9 5 0 0和 国家 碳 酸 盐 岩 重 大 专 项 2 0 0 8 Z X0 5 0 0 4的部分研究成果。 参考文献 [ 1 】 任 纪舜 ,邓平 ,肖藜薇 ,等 .中国与世界 主要 含油气 区大地构造 比较分析[ J ] . 地质学报, 2 0 0 6 , 8 0 1 0 1 4 9 1 - 1 4 9 9 . 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[ 1 5 ] 金之钧 .中国典型叠合盆地及其油气成藏研究新进展之一叠合 盆 地 划 分 与 研 究 方 法 [ J ] l石 油 与 天 然 气 地 质 ,2 0 0 5 ,2 6 5 5 5 3 5 6 2 . J i n Z h u n .Ne w a d v a n c e me n t i n r e s e a r c h o f C h i n a ’ s t y p i c a l s u p e r i mp o s e d b a s i n s a n d r e s e r V 0 i r i n g P a r t I Cl a s s i fi c a t i o n a n d r e s e a r c h me t h o d s o f s u p e r i m p o s e d b a s i n s [ J ]Oi l G a s Ge o lo g y . 2 0