东海盆地西湖凹陷天然气及原油地化特征分析.pdf

第 3 7卷第 5期 2 0 1 5年 9月 石 油 察 量 参沾届 P ETRoLEUM GEoLoGY EXP ERI M ENT V0 1 ． 3 7． No． 5 Se p． ， 2 01 5 文章编号 1 0 0 1 - 6 1 1 2 2 0 1 5 0 5 0 6 2 7 - 0 6 d o i 1 0 ． 1 1 7 8 1 ／ s y s y d z 2 0 1 5 0 5 6 2 7 东海盆地西湖凹陷天然气及原油地化特征分析 曹 倩 ， 徐旭辉 ， 曾广东 ， 周小进 ， 江 平 ， 王 岭 1 ． 中国石化 石油勘探开发研究院 无锡石油地质研究所， 江苏 无锡2 1 4 1 5 1 ； 2 ． 中国石化 上海海洋油气分公司， 上海2 0 0 1 2 0 摘要 对西湖 凹陷天然气组分、 轻烃 、 碳 同位素等特征进行了系统地分析 ， 结果表 明天然气类型以煤型气与油型气的混源气为主且偏 煤型气， 其演化成熟度较高， 属于Ⅱ 型偏煤型母质成熟一过熟阶段的产物， 主要来源为平湖组及其下部的烃源岩。通过对原油的物 性 、 饱 和烃 、 碳同位素 、 轻烃等特征的研究表明 ， 西湖 凹陷原油可分为轻质原油与凝析油 2种类型 。这 2种类 型原 油物性 一致 ， 母质 来源均有煤的贡献 ， 形成 于弱还原 的淡水湖沼环境 ； 原油可以分为成熟 R 1 ． 0 ％ 和高熟一 过熟 R l _ 3 ％一 2 ．0 ％ 2 种类型。 关键词 天然气 ； 原油； 地化特征 ； 碳 同位素 ； 西湖凹陷 ； 东海盆地 中图分类号 T E l 2 2 ． 1 1 文献标志码 A Ge o c h e mi c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f n a t ur a l g a s e s a n d c r u d e o i l s i n t he Xi h u S a g o f Eas t c h i n a S e a Bas i n C a o Q i a n ， X u X u h u i ， Z e n g G u a n g d o n g ， Z h o u X i a o j i n ， J i a n g P i n g ， Wa n g L i n g 1 ． Wu x i R e s e a r c h I n s t i t u t e ofP e t r o l e u m G e o l o g y ， S I N O P E C，W u x i ， J i a n g s u 2 1 4 1 2 6 ， C h i n a ； 2 ． S 1 NO P E C S h a n g h a i Ma r i n e P e t r o l e u m B r a n c h ， S h a n g h a i 2 0 0 1 2 0 ， C h i n a Ab s t r a c t S t u d i e s o f t h e c o mp o s i t i o n，l i g h t h y d r o c a r b o n s a n d c a r b o n i s o t o p e s o f n a t u r a l g a s e s f r o m t h e Xi h u S a g s h o w e d t h a t t h e g a s e s w e r e a mi x o f c o a l t y p e a c c o u n t i n g f o r t h e ma j o r p r o p o r t i o n a n d o i l t y p e g a s e s h a v i n g h i g h ma t u r i t i e s ． T h e y w e r e ma i n l y d e ri v e d fro m t y p e I I s o u r c e r o c k s i n t h e Pi n g h u F o r ma t i o n a n d u n d e r l y i n g for ma t i o n s d u rin g t h e ma t u r e a n d o v e r - ma t u r e s t a g e s ．Cr u d e o i l s f r o m t h e Xi h u S a g we r e c l a s s i f i e d i n t o l i g h t o i l s a n d c o n d e n s a t e s a c c o r d i n g t o s t u d i e s o f t h e i r p h y s i c a l p r o p e rt i e s ，s a t u r a t e d h y d r o c a r b o n s ，c a r b o n i s o t o p e s a n d l i g h t h y d r o c a r b o n s ．Th e s e t wo t y p e s o f c ru d e o i l s h o we d s i mi l a r p h y s i c a l p r o pe r t i e s s u g g e s t i v e o f a c o a l o rig i n，a n d we r e g e n e r a t e d i n f r e s h w a t e r l a k e s w i t h w e a k l y a n o x i c c o n d i t i o n s ． S o m e o f t h e c rud e o i l s w e r e ma t u r e R 1 ． 0 ％ a n d s o m e a r e h i g h t o o v e r m a t u r e R 。 1 ． 3 ％～ 2 ． 0 ％ ． Ke y wor dsn a t u r a l g a s；c r u d e o i l ；g e o c h e mi c a l c h a r a c t e ris t i c s ；c a r b o n i s o t o p e s ；xi h u S a g；Ea s t Ch i n a S e a Ba s i n 西湖凹陷位于东海盆地浙东坳陷中部 ， 总面积 5 ． 9 1 0 k m ， 是 我国东部海域重点勘探 的含油气 凹陷之一。虽然该凹陷勘探程度低 ， 但探井成功率 较高。通过三十多年的勘探， 西湖凹陷已发现的油 气田主要分布在保傲斜坡和 中央背斜带南部的苏 堤构造带上 ， 近年来在保傲斜坡和中央背斜带 中北 部及三潭深 凹都有较 大发现 ， 展示 了良好 的勘探 前景。 目前油气主要分布在中新统花港组和始新统 平湖组 ， 凹陷内油气并举 、 以气为主， 关于油气地化 特征及成因前人进行了相关分析[ 1 - 3 ] ， 但研究资料 主要集中在凹陷中南部 ， 对近年来新 的钻井资料涉 及 较少 ． 在 油气 成 因类 型及 成 熟度 方 面存 在争 议 [ 1 - 3 ] 。本文综合前人的研究成果 ， 结合近年来新 的钻探井资料 ． 从天然气组分 、 轻烃、 碳同位素等方 面系统地分析 了天然气地化特征 ， 进一步探讨 了其 成因类型及成熟度特征 从原油的物性 、 饱和烃 、 碳 同位素、 轻烃等方面分析了原油地化特征 ， 揭示其 母质类型及成熟度特征 ， 以期为下一步的油气勘探 提供理论依据 。 1 地质背景 西湖凹陷为新生代叠加盆地 ， 呈 N N E向展布， 从西往东可分成 5个二级构造单元 。 即保傲斜坡 、 三潭深 凹、 中央背斜 带、 白堤深 凹和天屏 断裂带 。 新生代以来 ， 西湖凹陷经历了断陷一拗陷一区域沉 降 3个演化阶段 4 ] 。凹陷沉积地层 自下而上为古 薪统 E ， 中下始新统宝石组 E b ， 中上始新统 收稿 日期 2 0 1 4 1 卜 t O ； 修订 日期 2 0 1 5 0 8 0 5 。 作者简介 曹倩 1 9 8 3 一 ， 女 ， 硕士 ， 工程师 ， 从事油气成藏的研究工作。E ma i l c a o q i a n ． s y k y s i n o p e c ． c o m。 基金项 目 中海石油 中国 有限公 司科研项 目“ 东海西湖凹陷中央背斜 带成藏 主控因素研究 ” 3 4 0 0 0 0 0 0 - 1 2 - Z C 0 6 1 3 0 0 0 4 资助。 6 2 8 石 油 褒 劈沾 届 第 3 7卷 平湖组 E z P ， 渐新统花港组 E ， 中新统龙井组 N ， Z 、 玉泉组 N ， Y 、 柳浪组 N Z ， 上新统三潭 组 N ， S 和第 四系东海群 Q d 。 西湖凹陷在断陷和拗陷沉积期发育了5 套烃 源岩 系 古新 统、 宝石组 、 平湖 组、 花港组 及 中新 统 。前人研究认为 ， 西湖凹陷的主力烃源岩为 平湖组 的煤系地层[ 6 ， 其次为花港组和宝石组烃 源岩 ． 埋藏更深 的古新 统烃源岩也可能 为重要来 源[ 1 】 。平湖组烃源岩厚 度大 ， 岩性 以泥岩 、 碳 质 泥岩和煤 为主， 母质类 型为 Ⅱ一Ⅲ型， 有机质丰度 较高， 总体为中等一好烃源岩[ 8 ] 。 2 天然气地球化学特征 本次研究采用 的天然气及原油 的地化测试数 据涉及西湖凹陷大部分的含油气构造， 包括 中央背 斜带 、 三潭深凹和保傲斜坡等构造， 层位上 主要分 布在宝石组 、 平湖组 、 花港组和龙井组。 2 ． 1 天然气 组 分 西湖 凹陷天然气组分总体以烃类气体为主． 含 量 8 0 ．2 ％一 9 9 ．3 7 ％． 甲烷含量分布范围为 7 0 ． 5 ％～ 9 7 ． 5 ％， 重烃气含量介于 1 ． 4 J 4 ％～ 1 9 ． 7 3 ％。 干燥系数 C ， ／ C 分布在 0 ． 7 8 ～ 0 ． 9 8 图 1 。其 中中央背 斜带 中北部的 D、 E、 F构造天然气为干气 。 其产 出 层位为花港组， 除中央背斜带南部的 C构造上花 港组 、 平湖组分别有个别样 品为干气 。 其他地 区花 港组和平湖组 的样品均为湿气 。非烃气体 以 C O ， 和 N ， 为主 ， N ， 含量介于 0 ． 0 5 ％一 2 9 ． 6 2 ％， C O ， 含量 介于 0 ． 2 1 ％～1 2 ． 7 3 ％ 图 2 ， N ， 含量有个别样品较 高， 超过了2 0 ％， 其成因主要为有机质热降解作用 生成 [ 3 ； C O ， 的含量属于正常范围， 其成 因以干酪 图 1 西湖凹陷天然气烃类气体干燥系数与 C H , 含量关系 F i g ． 1 D r y c o e f f i c i e n t V S ．C H4 c o n t e n t o f n a t u r a l g a s e s i n t h e Xi h u S a g N 含量／ ％ 图 2 西湖凹陷天然气 N 与 C 0 含量关系 F i g ． 2 N2 c o n t e n t V S ． C O2 c o n t e n t o f n a t u r al g a s e s i n t h e Xi h u S a g 根热降解为主【 3 ] 。 2 ． 2 天然气碳 同位素 西湖凹陷 c ， 值介于一 4 7 ． 7 4 ‰ 一 2 8 ． 2 ‰之 间。 除了中央背斜带 E构造上龙井组个别样 品大 于一 4 0 ％ 。 外 ， 其他 地 区样 品 的 C 值 在 一 4 0 ％ o ～ 一 2 9 ％ e 之间 图 3 。6 ” C ， 值 除了中央背斜带 B、 D 构造和三潭深 凹 G构造上 花港组个 别样 品大于 一 2 8 ％ 0 ， 其余样品都小于一 2 9 ％ o ， 这与本区烃源岩类 型主要为 Ⅱ一 Ⅲ型有重要关 系。 天然气碳 同位素系列组成可分为 2类 一类为 正碳 同位素系列 ， 即 8 1 3 C C 1 ． 3 ％， 主要分布在三潭深凹的 J 、 G、 I 及保 做斜坡的局部构造上 4 结论 1 西湖凹陷普遍分布偏煤型气 的混源气 ， 在 保傲斜坡和中央背斜带北部构造上分布有煤型气 ， 在三潭深 凹及 中央背斜带南部构造上分布有油型 气。几种类 型的天然气 的演化 程度都较高 ， 属于 Ⅱ一 Ⅲ型母质来源的成熟一过熟 阶段 的产物， 其烃 源岩以平湖组及以下深部烃源岩为主 。 2 西湖 凹陷原油按照产 出状态 可以分为凝 析油和轻质原油 2 种类型， 中央背斜带主要分布凝析 油， 保傲斜坡主要分布轻质原油。 而三潭深凹中 2种 类型原油都有分布 。2种类 型原油都具有低密度 、 6 3 2 石 油 褒 劈 沾 届 第 3 7卷 低含蜡、 低硫物性特征 ， 母质来源均有煤的贡献 ， 母 质沉积相为弱还原 的淡水沼泽环境。按照成熟度 可以分为成熟原油 R 1 ． 0 ％ 和高熟一过熟原油 R 1 ． 3 ％～ 2 ． O ％ 2种类型， 成熟原油主要分布在 中央背斜带上 ， 高熟一过熟原油则主要分布在保傲 斜坡上 ． 而三潭深凹中 2种类 型原油都有分布。 参考文献 [ 1 ] 叶军， 郭迪孝． 东海西湖凹陷天然气地化特征[ J ] ． 石油实验 地质 ， 1 9 9 6 ， 1 8 2 1 7 4 -1 8 1 ， 1 4 5 ． Ye J u n， Gu o Di x i a o ． Ge o c h e mi c a l c h a r a c t e r s o f t h e n a t u r al g a s i n w e s t l a k e d e p r e s s i o n ， t h e E a s t C h i n a S e a [ J ] ． E x p e r i me n t a l P e t ro l e u m G e o l o g y ， 1 9 9 6 ， 1 8 2 1 7 4 1 8 1 ， 1 4 5 ． [ 2 ] 贾健谊， 须雪豪， 孙伯强． 东海西湖凹陷原油与天然气的地球 化学特征[ J ] ． 海洋石油 ， 2 0 0 0， 2 0 2 1 - 7 ． J i a J i a n y i ， Xu Xu e h a o， S u n Bo q i a n g ． Oi l ／ g a s g e o c h e mi c a l c h a r a c - t e r i n t h e Xi h u t r o u g h o f t h e E a s t C h i n a S e a [ J ] ． O ff s h o r e Oi l ， 2 0 0 0 ， 2 0 2 1 7 ． [ 3 ] 苏奥 ， 陈红汉 ， 王存 武． 东海盆地西湖 凹陷油气成 因及成熟度 判别[ J ] ． 石油勘探与开发， 2 0 1 3 ， 4 0 5 5 2 1 - 5 2 7 ． S u Ao ， C h e n Ho n g h a n， W a n g C u n wu ． Ge n e s i s a n d ma t u ri t y i d e n t i f i c a t i o n o f o i l a n d g a s i n t h e X i h u S a g ， E a s t C h i n a S e a B a s i n [ J ] ． P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n and D e v e l o p m e n t ， 2 0 1 3 ， 4 0 5 5 2 1 5 2 7 ． [ 4 ] 李上卿 ， 李纯洁． 东海 西湖 凹陷油气 资源分 布及勘探 潜力分 析[ J ] ． 石油实验地质， 2 0 0 3 ， 2 5 6 7 2 1 - 7 2 8 ． L i S h a n g q i n g ， L i C h u n j i e ． A n aly s i s o n t h e p e t r o l e u m r e s o u r c e d i s - t r i b u t i o n an d e x p l o r a ti o n p o t e n tial o f t h e Xi h u d e p r e s s i o n，the E a s t C h i n a S e a [ J ] ． P e t r o l e u m G e o l o gy ＆ E x p e ri m e n t ， 2 0 0 3 ， 2 5 6 7 2 1 7 2 8 ． [ 5 ] 叶加仁 ， 顾惠荣 ， 贾健谊． 东海西湖 凹陷油气地质条件及其勘 探潜力[ J ] ． 海洋地质 与第 四纪地质 ， 2 0 0 8 ， 2 8 4 1 1 1 1 1 6 ． Ye J i a r e n， Gu Hu i r o n g， J i a J i a n y i ． P e t r o l e u m g e o l o g i c al c o n d i t i o n and e x p l o r a t i o n p o t e n t i a l o f X i h u d e p r e s s i o n ， E a s t C h i n a S e a [ J ] ． Ma r i n e G e o l o g y＆Q u a t e r n a r y G e o l o g y ， 2 0 0 8 ， 2 8 4 1 1 1 1 1 6 ． [ 6 ] 仝志刚， 贺清， 何仕斌， 等． 东海西湖凹陷地温场及其对烃源 岩的作用[ J ] ． 石油实验地质 ， 2 0 0 9 ， 3 1 5 4 6 6 - 4 7 1 ． T o n g Z h i g a n g ， H e Q i n g ， H e S h i hin ， e t a1． G e o the r ma l fi e l d and i t s e ff e c t o n s o u r c e r o c k i n the X i h u S ag， the E a s t C h i n a S e a B a s i n [ J ] ． P e t rol e u m G e o l o gy ＆E x p e ri m e n t ， 2 0 0 9 ， 3 l 5 4 6 6 4 7 1 ． [ 7 ] 魏恒飞， 陈践发， 陈晓东， 等．西湖凹陷平湖组滨海型煤系烃源岩 发育环境及其控制因素[ J ] ． 中国地质 ， 2 0 1 3 ， 4 0 2 4 8 7 4 9 7 ． We i He n g f e i ， Ch e n J i a n f a ， C h e n Xi a o d o n g， e t a1． T h e c o n t r o l l i n g f a c t o m a n d s e d i me nta r y e n v i r o n me n t for d e v e l o p i n g c o a s t al c o a l b e a r i n g s o u r c e r o c k o f P i n g h u F o r ma t i o n i n X i h u d e p r e s s i o n [ J ] ． G e o l o gy i n C h i n a ， 2 0 1 3 ， 4 0 2 4 8 7 4 9 7 ． [ 8 ] 叶加仁 ， 顾 惠荣． 东海西 湖 凹陷浙东 中央背斜带 烃源岩 生排 烃史研究[ J ] ． 海洋地质 与第 四纪地质 ， 2 0 0 1 ， 2 1 3 7 5 8 O ． Ye J i a r e n， Gu Hu imn g ． A s t u d y o n h y d r o c a r b o n g e n e r a t i o n h i s t o r y an d e x p u l s i o n h i s t o ry o f s o u r c e r o c k i n t h e Z h ed o n g c e n t r a l a n t i c l i n e b e l t ， X i h u d e p r e s s i o n [ J ] ． M a r i n e G e o l o gy ＆Q u a t e rn a r y G e o l o gy， 2 0 o l ， 2 1 3 7 5 8 0 ． [ 9 ] 张银国．东海西湖凹陷花港组油气地质条件与油气分布规律[ J ] ． 石油实验地质 ， 2 0 1 0 ， 3 2 3 2 2 3 - 2 2 6 ． a n g Yi n g u o ．Pe t r o l e u m g e o l o g y a n d h y d r o c a r b o n d i s t r i b u t i o n p a tt e rn o f 弛 】 a l 】 g F o rm a ti o n i n t h e X i h u S ag of th e E a s t C h i na S e a [ J ] ． P e t r o l e u m Geo l o g y＆E x p e ri m e n t ， 2 0 1 0 ， 3 2 3 2 2 3 2 2 6 ． [ 1 O ] 张喜林．东海盆地西湖凹陷中一下始新统宝石组沉积特 征[ J ] ． 地球科学与环境学报 ， 2 0 1 4， 3 6 3 3 1 3 7 ． Xil i n ．S e d i me n t a r y c h a r a c t e r i s ti c s o f Ba esh i f o r ma t io n o fL o we r M i d d l e E o c e n e i n X i h u S ag o f E ast C h i n a S e a B a s i n [ J ] ．J o u rna l o f E a r t h S c i e n c e s a n d E n v i r o n me n t ， 2 0 1 4， 3 6 3 3 1 - 3 7 ． [ 1 1 ] 杨彩虹， 曾广东， 李上卿， 等． 东海西湖凹陷平北地区断裂发 育特征与油气聚集 [ J ] ． 石油实验地质 ， 2 0 1 4 ， 3 6 1 6 4 - 6 9 ． Yan g C mh o n g ， Z e n g Gu an g d o n g ， L i S h a n g q i n g， e t a1． F a u l t d e v e l o p m e n t c h a r a c t e ri s ti c s and h y d r o c a r b o n a c c u m u l a t i o n in P i n ghe i a 嘞 n f Ⅺh u S a g ， E ast C h i n a Sea [ J ] ． P e t r o l e u m Geo l o g y＆ E x p e fi me n t ， 2 0 1 4， 3 6 1 6 4 6 9 ． [ 1 2 ] 李敏， 陈永进， 姜文斌． 西湖凹陷平湖组岩性油气藏形成条 件[ J ] ． 油气地质与采收率 ， 2 0 1 2 ， 1 9 2 2 3 - 2 5 ． L i Mi n ， C h e n Y o r in， J i a n g We n hin ． Hy d r o c a r b o n a c c u mu l a t i o n c o n d i t i o n s f o r l i t h o l o g i c r e s e r v o i r s i n Pi n g h u f o rm a t i o n，Xi h u d e p r e s s i o n[ J ] ． P e t r o l e u m G e o l o gy and R e c o v e r y E ffic i e n c y ， 2 0 1 2， 1 9 2 2 3 2 5 ． [ 1 3 ] 胡惕麟， 戈葆雄， 张义纲， 等． 源岩吸附烃和天然气轻烃指纹参数 的开发和应用[ J ] ． 石油实验地质 ， 1 9 9 0 ， 1 2 4 3 7 5 - 3 9 4 ． Hu Ti l i n， G e B a a x i o n g ， Ch an g Yi g a n g ， e t a 1 ． Th e d e v e l o p me n t an d a p p l i c a t i o n of fi n g e r p rin t p a r a me t e r s for h y d r o e a r b o as a b s o r b e d b y S O U l e r ock s and l i g h t h y d r o c ar bon s i n n a t u r a l g as [J] ． E x p e r i me n t al P e t r o l e u m G e o l o gy， 1 9 9 0 ， 1 2 4 3 7 5 3 9 4 ． [ 1 4 ] 胡国艺， 李剑 ， 李谨 ， 等． 判识天然 气成因的轻烃 指标探讨 [ J ] ． 中国科学 D辑 地球科学 ， 2 0 0 7 ， 3 7 S 2 1 1 1 1 1 7 ． Hu G uo y i ， L i J i an ， L i J i n， e t a1． P rel i mi n a ry s t u d y o n t h e o rig i n i d e n t ific a t i o n o f n a t u r al g as b y t h e p a r a me t e r s o f l i g h t h y d r o c a r b o n [ J ] ． S c i e n c e i n C h i n a S e ri e s D E a r t h S c i e n c e s ， 2 0 0 7， 3 7 s 2 1 1 1 1 1 7 ． [ 1 5 ] 庞雄奇．判别混源气母质转化程度的定量模式及其应用 [ J ] ． 石 油学报 ， 2 0 0 0 ， 2 1 5 1 6 - 2 0 ． Pang Xi o n g q i ．Th e q u an t i t a t i v e i d e n t i fi c a t i o n mo d e l of t h e e v o l u t i o n d e g r e eof mi x i n g n a t u r a l g a s s o u r c ema t e rial an dt h e a p p l i c a t i o n o f t h i s m o d e l [ J ] ．A c t a P e t ro l e i S i n i c a ， 2 0 0 0 ， 2 1 5 1 6 - 2 0 ． [ 1 6 ] 戴金星 ， 戚厚发 ， 宋岩． 鉴别煤 成气 和油型气若 干指标 的初 步探讨[ J ] ． 石油学报， 1 9 8 5 ， 6 2 3 1 - 3 8 ． D a i J in x i n g ，Q i Ho u f a ， S o n g Y a n ． O n t h e i n d i c a t o rs for i d e n t i - f y i n g g a s f r o m o i l a n d g a s f r o m c o al m e a s u r e [ J ] ． A c t a P e t r o l e i S i n i e a ， 1 9 8 5， 6 2 3 1 3 8 ． [ 1 7 ] 沈平， 申歧祥 ， 王先彬， 等． 气态烃同位素组成特征及煤型气 判识 [ J ] ． 中国科学 B辑 ， 1 9 8 7 6 6 4 7 - 6 5 6 ． S h e n P i n g ， S h e n Q ix i ang ， Wan g X i a n b i n ， e t a 1 ． G ase o u s h y d r o c a r - bon s i s o t o p i c c o mp o s i t i o n s and d i s c ri m i n a t i o n o f c o a l ty p e g a s [ J ] ． S c i e n c e i n C h i n a S e ri e s B， 1 9 8 7 6 6 4 7 6 5 6 ． 编辑黄娟