冀中拗陷北部天然气成藏系统及勘探方向.pdf

第 3 2卷第 3期 2 0 1 0{ f _ 6 J ] 西南石油大学学报自然科 学版 J o inn a l o t S o u t h w e s t P e l n l e u n l U n i v e r ’s i t y S c i e n c e T e c h n o l o g y E d i t i r 1 Vo J ． 3 2 No． 3 J u n ． 2 0l O 文章编 号 1 6 7 4 5 0 8 6 2 0 1 0 0 3 0 0 6 7 0 8 冀中拗陷北部天然气成藏系统及勘探方 向 田建章 ， 张锐锋 ， 李先平 ， 曹建华 ， 赵伟森 1 ． 成都理工大学能源学院 ， 四川 成都 6 1 0 0 5 9； 2 ． 中国石油华北油 田分公 司地球 物理勘 探研究 院 ， 河北 任丘 0 6 2 5 5 2 ； 3 ． 中国石油华北油 田分公司勘探部 ， 河北 任丘 0 6 2 5 5 2 ； 4 ． 中国石油渤海钻探 公司第 _- Z 录井 分公司 ， 河北 任 丘 0 6 2 5 5 2 摘要 对冀 中拗 陷北部 天然气成藏地质要素研 究认 为 ， 该 区发育 下第三 系湖相泥岩 和石炭一二 叠 系煤 系地层 2套 烃源岩， 具备雾迷山组海相碳酸盐岩、 寒武 系一奥陶系海相碳酸盐岩、 二叠系砂岩、 下第三系砾岩和下第三 系砂岩等 5 套有利储层， 上古生界一新生界发育4套区域性盖层， 依据已发现天然气的成熟度、 地球化学指标和构造特征划分出 生物气 、 生物 热催 化气 、 热解 气 、 生物 改造 气和煤成气等 5种天然 气成 因类型。通过 对不 同类 型的天 然气受控 的成藏 组合和构造背景分析， 提出了冀中拗陷北部可划分为廊固凹陷深层、 浅层和霸县凹陷深层等 3个天然气成藏 系统， 总 结了8种天然气成藏模式。综合评价认为， 廊固凹陷和霸县凹陷2个深层天然气成藏 系统具有较大的资源潜力， 指出 牛东深潜山带 、 大兴砾 岩体和 苏桥一 文安 潜山 内幕等 3个领域是有利勘探 方向。 关键 词 气源岩 ； 成藏 系统 ； 天然 气成 因； 成藏模式 ； 潜山 内幕 中图分 类号 T E 1 2 2 文献标识码 A D O I 1 0 ． 3 8 6 3 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 45 0 8 6 ． 2 0 1 0 ． 0 3 ． 0 1 2 冀中拗陷北部廊 固凹陷和霸县凹陷是主要含油 气凹陷 ， 总面积 5 0 0 0 k m 图 1 。已发现明化镇 组 、 东营组 、 沙 一段 、 沙二段 、 沙三段 、 沙 四段 、 二叠 系 、 奥 陶系 、 寒武系 9套产气层位 。探 明河西务 、 永 清 、 别古庄 、 柳泉 、 顾辛庄 、 苏桥 、 文安 7个天然气 田， 探明加控制天然气储量大于 3 0 01 0 13 3 ， 是华北油 田的主要产气 区。区内天然气 资源丰富 ， 探 明率 不 到 1 O ％ ， 是下步天然气勘探 的重点地区 。 1 天然气成藏地质 要素 1 ． 1 发育两种类型气源岩， 天然气资源量丰富 冀中拗陷裂谷盆地 的烃源岩主要 为断陷期发育 的下第三系湖相 暗色泥岩 ， 其 次为前 断陷期 的海陆 交互相煤系烃源岩 。 1 ． 1 ． 1 下第三系湖相气源岩 冀中拗陷下第三系发育沙一下段 、 沙 三段和沙 四段一孔 店组 3套烃 源岩 ， 其 中后两 者 是 主要 气 源岩 。 沙三段有机质丰度高 ， 是主要烃源岩 ， 在廊 固凹 陷和霸县 凹陷都 很发 育 ， 洼槽 中地层 最 大厚 度 达 2 0 0 05 0 0 0 I Y I ， 暗色泥岩最大厚度达 7 0 0～ 2 4 0 0 m， 以湖相沉 积为 主， 有效烃 源岩厚 度 6 0 0～1 6 0 0 1 3 3 。 其中沙三中、 下段 T O C平均可达到 1 ． 0 ％ ～ 2 ． 0 ％ ， 氯仿 沥 青 “ A”的 平 均 含 量 为 0 ． 1 0 2 ％ ， 最 高 达 0 ． 1 6 1 8 ％， S 1 S 2 平均为2 ． 1 8～3 ． 5 7 m g ／ g ， 最 高可 达1 } ． 0 4 m g ／ g ， 有机质类型主要为 Ⅱ． 一Ⅱ 型， 是一 套 中一好烃源岩。凹陷中心部位该套烃源岩埋深一 般在 4 0 0 0～ 6 0 0 0 13 3 ， 已进入高成熟 阶段 ， 是主要气 源 层 。 沙 四段一孔店组演化程度高 ， 是重要的气源岩。 在本 区分布广泛 ， 洼槽中最大厚度可达 2 2 0 0～3 2 0 0 1 1 3 ， 暗色泥岩最 大厚度达 1 0 0 0～ 2 0 0 0 m， 以湖相沉 积为主 ， 有效烃源岩厚度 2 0 0～ 6 0 0 m。其 中沙 四上 段有机质丰度 高 ， T O C含量为 1 ． 0 ％ ～1 ． 4 ％ ， 氯仿 沥青“ A” 平均为 0 ． 0 4 5 9 ％ ， S 。 s 达 2 ． 2 9 m g ／ g ， 有 机质类型主要为 Ⅱ 一Ⅱ 型 ， 是一套 中一好烃源岩。 沙四中、 下段和孔店组有机质丰度较低 ， 但 霸县 凹陷 文安 1井 揭 示 沙 四 下 段 暗 色 泥 岩 发 育 ， T O C 为 0 ． 8 ％ ， 氯仿沥青“ A” 为 0 ． 0 1 6 2 ％ ～ 0 ． 1 0 8 5 ％ ， S ， s 2为 2 ． 0 1 m g ／ g ， 有机质类型主要为 Ⅱ。 一Ⅲ型， 是一 套 中等烃源岩。该 套烃源 岩在廊 固凹陷埋 深大于 4 0 0 0 I l l ， 在霸县 凹陷埋深大于 6 0 0 0 Il l ， 演化程度较 高 ， 是一套有利 的气源层 。 收稿 日期 2 0 0 90 5 0 1 作者简介 田建章 1 9 6 3一 ， 男 汉族 ， 河北栾城 人， 高级 工程师 ， 博 t研究 生 ， 主要从 事石油与天然气勘探综 合研 究。 6 8 四r } _』 火学学 自然科学版 图 1 冀中拗 陷北部构造 区划及天然气藏分布图 Fi g ．1 Th e s t r uc t ur e z o ni n g a n d n a t ur a l g a s r e s e r v o i r d i s t r i b u t i o n i n t h e no r t h o f Ji z h o n g De p r e s s i o n 1 ． 1 ． 2 石炭一二叠系海陆交互相煤系气源岩 石炭一二叠系是一套海陆交互相含煤沉积 ， 本 溪组一山西组沉积的浅海一滨海 、 沼泽相暗色泥岩 、 碳质泥岩和煤层是 良好 的烃源岩 l 6， 仅分布于廊 固 凹陷和霸县凹陷东部 ， 因遭受剥蚀程度不同， 地层西 薄东厚 ， 苏桥一文安地 区厚度 0～ 7 0 0 m， 其中， 暗色 泥岩厚 1 2 0～ 2 0 0 m， 碳质泥岩厚 1 5 0～2 0 0 m， 煤层 厚度 1 0～3 0 m。暗 色 泥 岩 T O C含 量 为 2 ． 9 5 ％ ， 氯 仿沥青“ A” 平均为 0 ． 1 7 8 7 ％ ～ 0 ． 3 3 0 0 ％ ， 有机质类 型主要 为 Ⅲ型 ； 煤 岩 T O C为 5 0 ． 0 3 ％ ， 沥青 “ A” 为 2 ． 0 5 4 8 ％ ， 总烃 达 4 7 9 61 0一， s s ，为 1 1 1 ． 4 5 m g ／ g ； 碳 质 泥 岩 T O C 为 6 ．5 7 ％，沥 青 “ A”为 0 ． 1 6 7 6 ％， 总烃 4 1 81 0 ‘ 。 ’ ， s 1 s ，为 1 2 ． 3 5 mg ／ g ， 是一套中等一高丰度气源岩 。 石炭一二叠纪末期 ， 受海西运动影响， 研究区经 历了第一次抬升 ， 后又沉积了中生界 ， 上覆地层厚度 达到 1 5 0 0～2 5 0 0 I l l ， R 仅为 0 ． 5 ％ ～ 0 ． 7 ％ ， 进入一 次成烃期。早第三纪前遭受强烈抬升剥蚀 ， 生气过 程停止 。早第三纪到第 四纪 ， 石炭一二叠系埋深再 次达 到 3 0 0 0～ 5 0 0 0 m， R ．． 为 0 ． 7 ％ ～1 ． 0 ％ ， 进 入二 次生气阶段 ， 由于苏桥一文安地区下第三系有火成 岩侵 入 ， 使 其 演 化 程 度更 高， R 达 到 1 ． 0 0 ％ ～ 3 ． 9 6 ％ ， 一般在 1 ． 2 ％以上 ， 是苏桥一文安地区的气 源岩 一 。 通过对冀 中拗陷北部两个凹陷 2套气源岩的资 源评价 ， 总资源量达到 3 0 0 01 0 I T I 。 ， 剩余 资源量 为2 5 0 0 X 1 0 m 。 。 1 ． 2 具备 五套 天然气储 层 ， 储 集岩 类型 多 本 区发育 5套天然气储层 ， 3种储集岩类型 ， 即 碳酸盐岩 、 砾岩和砂岩。 1 ． 2 ． 1 雾迷山组海相碳酸盐岩储层 雾迷山组储层分布于全区， 厚度巨大， 为 1 5 0 0～ 2 0 0 0 1T I ， 为局限海湾隐藻岸礁滩相沉积， 岩性 以叠层 石凝块石白云岩组合为主， 早第三纪前受过长期剥蚀 和风化、 溶蚀， 孔 、 洞、 缝发育， 并连成一体 ， 基本上不 受压实影响， 即使埋藏深度较大， 储集性能也很好 ， 试 油一般都能获得较高的产量 ， 是该区最优质储层 J 。 1 ． 2 ． 2 寒武系一奥陶系海相碳酸盐岩储层 寒武系储层主要为府君 山组 ， 厚度 7 0 m左 右， 为开阔海与潮坪间沉积 ， 岩性为具有 晶粒结构的 白 第 3 r 1 I 建章 ， 等 冀 巾拗 陷r j 匕 部灭然气战喊系统 及勘探 办 6 9 云岩 ， 缝 、 洞较发育 ， 是一套区域性优质储层 。 奥陶系主 要储层 段 为峰 峰组 和 马家 沟 组 ， 厚 6 0 0 H I 左右 ， 分布于本 区东部 ， 为开阔海或局限海 台 地相沉积 ， 岩性主要为灰岩与白云岩 ， 储集空间以裂 缝 、 孔隙为主 ， 有少量粒间孔和溶蚀孔 ， 裂缝发育 、 溶 蚀较强的地区储集性能变好。 1 ． 2 ． 3 二叠系砂岩储层 二叠系上石盒子组下部是砂岩最发育的层段 ， 称为“ 大砂岩段” ， 砂岩含量在 4 0 ％以上。下石盒子 组砂岩相 对也 比较发 育 ， 砂 岩含 量一 般在 3 0 ％ 以 上 ， 但横向变化比较大。 上石 盒 子 组 砂 岩 物 性 最 好 ， 孔 隙 度 一 般 为 9 ． 8 3 ％ ～ 2 0 ． 8 0 ％ ， 平均 1 4 ． 2 7 ％ ， 渗透率变化较大 ， 为 1 0 ． 0～2 5 2 ． 9 m D， 是一套有利 的储气层 ； 下石盒 子组 、 山西组 、 太原组砂 岩物性相对较差 ， 孔 隙度平 均为 1 1 ． 5 7 ％ ～1 0 ． 3 3 ％ ， 渗透 率均 在 1 0 ． 0 mD 以 下 ， 属低孔低渗型 ， 是次级储气层。 1 ． 2 ． 4 下第三系砾岩储层 主要分布于廊 固凹陷大兴断层下 降盘 ， 为沙三 段时期形成 的一系列 陡岸水下扇砾岩体 ， 主要为碳 酸盐岩砾石 ， 是重要 的天然气储 层。主要有 3种相 带 扇根滑塌砾岩相 、 扇 中碎屑流砾岩相、 扇端浊流 砾岩相 ， 其 中延伸较远 的扇 中块状砾岩体储层物性 最好 ， 储集空间以裂缝和溶蚀孑 L 洞为主 ， 岩芯分析孔 隙度为 4 ％ ～ 6 ％ ， 渗透率为 1 ～1 0 mD 。 1 ． 2 ． 5下第三系砂岩储层 下第三系砂岩储层广泛分布 ， 发育湖底扇 、 滨浅 湖 、 三角洲和河流等多种砂体类型， 分选好 ， 物性好 ， 产能较高 ， 砂体随着埋深 的增加 ， 孔 隙度逐渐减少 ， 是最主要的天然气储层。 1 ． 3四套有 利的 盖层 上古生界一新生界 ， 该 区发育 5套区域性盖层 ， 其中， c P 、 E s f、 E s 一E s 和 E s ． 一E d 均为泥质岩 发育段 ， 对天然气层的封盖起到了关键作用 ， 为形成 多种天然气成藏系统奠定了基础。 石炭～二叠系泥岩集 中发育于本溪一山西组和 上石盒子组上部 ， 全 区分布稳定 。本溪一 山西组泥 岩总厚度 5 0～1 0 0 m， 单层最大厚度 1 5 m； 上石盒子 组大砂岩段上覆泥岩段厚 1 0 0 2 0 0 m， 单层 最大厚 度 3 0 m， 为苏桥奥陶系和石炭～二叠系气藏 的主要 盖层 。 冀中拗陷北部下第三系在孔店组一沙一段时期 处于大型湖盆断陷期 的中心部位 ， 沉积 了巨厚 的湖 相泥岩层， 大致可分为 3套 第 1 套为下部的 E s f ， 泥岩发育段厚度为 5 0 0～6 0 0 m， 泥岩单层最大厚度 可达 】 0 0 m； 第 2套为中部的 E s 一E s ， 厚度 8 0 0～ 1 0 0 0 m， 主要为深湖相泥岩 ， 泥岩连续厚度可达 数 百米 ； 第 3套 为上部 的 E s 一E d ， 泥 岩发育 段厚 度 6 0 0～ 7 0 0 I l l 。前两套在霸县凹陷和廊 固凹陷埋深为 2 3 0 1 ]一4 0 0 0 m， 具 备 超压 封 闭 ， 盖 层 条件 最 好。 E s ． 一 - E d埋深相对较浅 ， 欠压实带厚度较薄 ， 但盖层 分布范围较广 。 1 ． 4 5种天然气成 因类型 冀中拗陷北部的天然气有两大类型， 一类是下第 三系油型气 ， 另一类 为石炭一二叠系煤成气 。根 据演化程度 自低到高， 下第三系油型气又分为生物 气 、 生物热催化气 、 热解气和生物改造气 4种 图2 。 图2 廊固凹陷天然气甲烷碳同位素与埋深关系 F i g ． 2 Re l a t i o n o f t he c a r b o n i s o t o p e v a l u e s o f me t ha n e a n d de p t h i n La ng g u S a g 1 ． 4 ． 1 生 物气 生物气为有机质在演化早期因微生物作用形成 的以甲烷 为主的天然气 。其特征是 埋藏 浅 ， 小 于1 7 5 0 13 1 ， C H 含量很高 ， 一般在 9 5 ％以上 图 3 ， 6 ” C ， 最 轻 ， 小 于 一5 5 ％ e ， 形 成 以 甲烷 为 主 的纯 气 藏H ， 主要分布在廊 固凹陷柳泉地区和旧州构造带 南端 ， 以泉 2 、 固 1 3等井为代表 图 1 、 2 。 1 ． 4 ． 2 生物热催化气 生物热催化气是烃源岩在低熟到成熟阶段形成 的低熟天然气 J 。主要特征是 埋深较浅， 为 1 7 5 0 ～ 3 0 0 0 i n ， C H 含量较低 ， 小于 7 7 ％ 图 3 ， 重烃含 70 2 0 1 0钲 量较 高， 为 2 0 ％ ～3 0 ％ ， 8 ”C 。较轻 ， 在 一5 5 ％ 。～ 一 4 6 ％ 0 图 2 ， 氢 同位 素也 轻 ， 一般 为 一2 1 0 ％ o ～ 一 2 2 5 ％ o ， 气藏常与低熟轻质油或凝析油伴生 ， 为 0 ． 4 ％ ～0 ． 7 ％ ， 在廊 固凹陷分布较广 ， 柳泉 、 廊东的 天然气属此种类型。 5 0 0 1 0 0 0 i 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0 里 H 3 0 0 0 3 5 0 0 4 0 0 0 4 5 0 0 CH ／ ％ 6 0 7 0 8 0 9 O l 0 0 图 3 冀 中北部天然气 甲烷 含量与埋深关 系 F i g． 3 Re l a t i o n o f t h e pr o p o r t i o n o f me t h a n e a nd de p t h i n t he n o rth o f J i z h o ng 1 ． 4 ． 3 热解气 热解气是烃源岩在高成熟 、 过成熟阶段形成的 天然气 ， 属正常演化天然气 。 主要特征是成熟度高 ， 围 U 、 rJ 为0 ． 5 ％ ～ 2 ． 0 ％ ， 埋深大 ， 为2 0 0 0～ 5 0 0 0 m， 甲 烷碳 同位 素 和氢 同位 素都 比其 他 气 重， 8 ”C 。为 一 4 6 ％ 0 ～一 3 9 ％ o 图 2 ， 氢同位素大于 一 2 0 0 ％ o ， C H 4 含量为 7 0 ％ ～ 9 5 ％ ， 重烃含量为 5 ％ ～2 0 ％。热解气 是深层天然气 的主要类型， 如大兴断层下降盘砾岩 体、 河西务潜山奥陶系、 霸县二 台阶奥陶系、 刘其营潜 山奥陶系和曹家务沙三段的天然气都属此种类型。 1 ． 4 ． 4生物改造气 生物改造气实际上是热解气 的一个变种， 是 由 于气层后期抬升变浅或 由于运移距离较远 ， 热解气 遭生物降解而形成 了生物改造气 ， 从气源上看 ， 它是 已成熟的热解气的一部分， 与未熟的生物气是完全不 同的2种类型 图 2 。虽然埋藏也浅 ， 小 于1 7 5 0 m， C H 含量较高， 在 9 5 ％以上 ， 但它伴生的是成熟油 ， 而且原油经过降解 ， 密度很大 ， 气油 比很高。这种天 然气只分布在后期抬升 的构造带和圈闭中， 别古庄 油田和泉 3 6井地 区的天然气是典型的生物改造气 图 1 。 1 ． 4 ． 5 煤成气 煤成气主要位于苏桥一文安石炭一二叠系煤系 气源岩分布 区 。煤成气 的主要特征为 8 ” C 偏 重， 一般重于 一3 9 ％ o ； 湿气含量相对较低 ， 为 1 0 ％ 一 2 0 ％ ， 分布范围较集中， 而热解气的湿气含量变化较 大； 煤成气 的 C } { 6含量相对 C ， H 含量要大得多， C 2 ／ c ；常常大于 1 ， 而油型热解气的C 2 ／ c ；一般为 0 ． 5～1 ． 5 ， 生物热催化气和生物气一般小于 1 图4 。 图 4 冀中拗 陷天然气 8 1 3 C 与 C 2 ／ c ；关系图 F i g ． 4 Re l a t i o n o f Cl a n d C 2 ／ c；i n J i z h o n g De p r e s s i o n 第 3 I 11 建章 ， 等 冀 巾拗陷r j 匕 部 天然气成藏系统 J 支 勘探方 2 天然气成藏 系统 通过对冀中拗陷北部气源岩特征 、 成藏条件 、 气 藏分布规模研究 ， 认为该 区可划分为 3套天然气成 藏系统 7 。它们在气源岩 、 天然 气成因类型 、 气 藏成藏规模 、 分布地区等都有明显差别 ， 属于不同的 勘探领域 。 g 里 }j 2 ． 1 廊 固凹陷深层天然气成藏系统 冀 中拗陷沙三早期是一次大规模 的水侵沉积 ， 水体加深 ， 水域扩大， 廊 固凹陷沙三下段几乎全为暗 色泥岩沉积 ， 泥岩厚度 占6 8 ％ ， 形成 了一套 区域性 的封盖层 ， 将 该凹陷分 隔成 上下 2套油气 系统， 即 深层 天 然 气 成 藏 系 统 和 浅 层 天 然 气 成 藏 系 统 图 5 。 ] 。 图 5 廊 固凹陷天然气成藏 系统 剖面图 F i g． 5 Th e pr o fil e o f t h e na t u r a l g a s r e s e r v o i r f o r mi n g s y s t e m i n La n g g u Sa g 2 ． 1 ． 1 气源岩分布及热演化特征 廊固凹陷深层气源岩主要为沙 四段和沙三下段 暗色泥岩， T O C1 ％的范围为 1 3 0 0 k m ， T O C最高达 2 ． 5 5 ％。气源岩埋深受喜 马拉雅期多次构造 活动 的 影响， 呈东高西低 、 南抬北降的构造背景 ， 沉积沉降中 心继承性分布在廊 固凹陷中西部。E s 西部埋深大部 分在4 4 0 0 m 以下， 尺 ． ． 为 1 ． 1 ％ ～1 ． 7 ％ ， 处于高成熟 阶段 ； E s 下段西部埋 深在 3 0 0 0～5 0 0 0 m， 处 于成 熟一高成熟阶段 ， 北部桐南洼漕的生气率最大， T O C 2 ％时， 生气率为 8 8 m ／ t ， 为有利气源层。 2 ． 1 ． 2 成藏模式 1 奥陶系潜 山内幕热解气成藏模式 河西务断垒潜 山带 ， 奥陶系储 层上覆有 石炭一 二叠系盖层 ， 组成潜 山内幕 圈闭。廊 固洼漕 的沙 四 段烃源岩生成的热解 气沿不整合 面、 断层等油气 源 通道聚集 于东部 的潜 山内幕 圈闭 ， 形成 此类 气 藏 图 5 。该带已发现了永 2 9 、 务古 1 、 务古 2井等多 个气藏 图 1 。 2 沙四段生物改造气成藏模式 廊 固凹陷沙三末期 ， 东部和南部大幅度抬升 ， 沙 河街组上部地层遭受剥蚀 ， 沙三一沙四段埋深变得 很浅 ， 深层热解气运移至浅层受到细菌生物降解改 造后 ， 形成生物改造气 ， 在沙 四段 圈闭中聚集成藏。 对京 2 1 3、 京 3 9气藏气样分析 ， i ． C ／ n ． C 为 2 ． 1 8～ 4 ． 5 0， 均大于 2 ， 具生物改造气特征 图 1 ， 图2 。 3 近岸水下扇砾岩体高成熟热解气成藏模式 由于大兴 断层 的剧烈活动， 在断层下降盘深湖 区形成 了很多快速堆积的近岸水下扇砾岩体。砾岩 体为以碳酸盐岩为主的厚层 、 块状砾岩储集体。砾 岩体规模大 、 延伸远 ， 远端上翘 ， 形成砾岩尖灭岩性 圈闭。它伸入到高成熟的沙三下气源岩之 中， 形成 自生 自储 式成 藏组合 。 目前 已发 现兴 8 、 兴 9 、 固 1 5 、 桐 4 3等多个砾岩体油气藏 图 1 、 图 5 。 2 ． 2 廊 固凹陷浅层天然气成藏系统 2 ． 2 ． 1 气源岩分布及热演化特征 烃源岩主要为沙三中上段暗色泥岩 ， 分布在凹 7 2 陷中西部 ， 北部埋深 大于 3 0 0 0 m， 南部埋 深小 于 20 0 0 m， 由于埋深差异较大 ， 在不 同地区形成 了不 同的天然气成因类型。 廊固凹陷南部为生物气生成 的有利 区， 一是具 备适合细菌生存 的环境 ， 沙三 中段 目前 埋深小 于 2 0 0 0 m， 温度小于 7 5℃ ， 地层水属 N a HC O 型。早 期埋深达到 3 0 0 0 m， 进入成熟阶段 ， 后期抬升到生 物化学带 ， R 为 0 ． 5 ％ ～ 0 ． 6 ％， 处于后生生物气生 成阶段 ； 二是烃源岩有机质丰度较高 ， 为细菌提供了 良好的营养底物， T O E1 ％ ， 有机质 富集层 T O C 2 ％； 三是具有 良好的盖层条件 ， 沙三中段上部泥岩 厚度为 1 0 0～4 0 0 m， 为 区域 性 盖层 ， 保存 条 件好 图 5 。 凹陷北部以生成生物热催化气为主。烃源岩埋 深在 3 0 0 0 m左右 ， T O C2 ． 5 ％ ， 有机质类型为 Ⅱ， 一 I I I 1 ， R ， 2 ％ 的 面 积 达 1 6 8 5 k m ， T O C最 高 为 3 ． 2 ％。气源灶 中心位 于霸县西北部 的霸县洼槽 ， T O C1 ％的暗色泥岩最厚为 1 5 0 m， 最大埋深大于 7 0 0 0 m， R 2 ． 0 ％， 达到高成熟阶段， T O C2 ％时 生气率 最高 达 2 5 0 m ／ t ， 是一 套 主要气 源岩。沙 四一孑 L 店组暗色泥岩 T O C平均为 1 ． 9 5 ％ ， 有效烃源 岩最厚 2 0 0 m， 面积 1 0 7 5 k m ， 生气 中心位于霸县洼 槽 ， 埋深大部分处于 5 1 0 0 m 以下， 已进人大量生气 阶段， 是深层的主要气源岩。 石炭一二叠系在文安斜坡存在残余 ， 最大厚度 为 7 0 0 r n ， 向西侧尖 灭。白垩纪初次进入生油 门限 深度 ， 中生代末期 ， 受燕山运 动影响， 构造抬升， 石 炭一二叠系埋深变浅， 生烃过程停止 。到新生代古 第 3期 F t I 建卷， 等 冀中拗陷北部天然气成藏系统及勘探方向 7 3 新世 ， 石炭一二叠系埋深再次增大 ， 超过初次成熟深 度 ， 进入二次生油气窗 口， 现今 R 为 1 ％ ， 古新世 以 来埋深加大 ， 是轻质油和天然气主要生成阶段 ， 是晚 期成藏的有效气源灶。 2 ． 3 ． 2 成藏模式 依据 凹陷气源灶类型 、 构造特征和天然气藏分 布规律 ， 可划分为 2个天然气聚集带 ， 即文安斜坡石 炭一二叠系煤层气聚集带和环霸县洼槽第三系油气 聚集带 ， 形成了 3种成藏模式 1 霸县二台阶潜山高成熟热解气成藏模式 霸县二 台阶位 于牛东断层 上升盘 ， 沙二 期一东 营期 ， 该带持续抬升 ， 寒武系一 奥陶系碳酸盐岩储集 层上覆 为石炭一二叠系和沙河街组盖层 ， 形成 了潜 山圈闭带。紧邻霸县主生气洼槽 ， 牛东断层为沟通 下第三系侧 向深层气源岩的主要通道 ， 生成 的高成 熟天然气在潜山圈闭聚集成藏 图 6 。对坝 6 7井 进行气样分析， 8 ” C 为 一 3 5 ％ 。 ， 干燥 系数大 于0 ． 9 ， 为高成熟的热解气 ， 属深层天然气成藏系统 。 2 石炭一二叠系煤成气二次生气成藏模式 苏桥一文安潜 山带石炭一二叠系上石盒子组大 砂岩段与上覆泥岩段组成 良好 的储盖组合 ， 在垒堑 相间的构造背景上形成多个断垒 、 断块 圈闭。断槽 中的石炭一二叠系煤系地层达到 了二次生 气阶段 ， 组成了 自生 自储式成藏组合 图 6 [ 2 2 J 。据 文 2 3井 气样分析 ， 8 ”c 为 一3 8 ． 2 ％ o ， C H 为 8 3 ． 4 ％ ， 苯指 数为 1 1 ． 8 ％ ， MC C 甲基环 己烷 为 5 3 ． 3 ％ ， C C 为 2 8 ． 3 ％ ， 属煤成气特征。已发现的苏 2 0井石炭一二 叠系气藏也为此种类型 图 1 。 3 苏桥一信安镇潜 山混源气成藏模式 该潜 山带奥陶系碳酸盐岩储集层上覆石炭一二 叠系盖层 ， 侧 向被石炭一二叠 系和 中生界泥岩发育 段封堵 ， 具备 良好 圈闭条件。它位 于 2套烃源岩油 气运移 的指 向区 ， 一是石炭一 二叠 系烃源岩生成 的 煤成气可直接运移到潜 山圈闭中； 二是 霸县洼槽深 层下第三系沙 四段一孔店组烃源岩与奥 陶系潜 山带 西侧接触 ， 生成 的天然气可通过不整合面 、 断层和碳 酸盐岩储集体 向潜 山聚集。因此 ， 具备充 足的天然 气资源 ， 形成了油型气和煤 成气共 同聚集 的混源气 潜山气藏 图 6 。据苏 l一9井气样分析 ， 8 ” C 为 一 3 8 ％ 。 ， 苯指数为 0 ． 0 4 ％ ， MC C 为 3 8 ． 2 ％， C C 6为 6 ． 3 7 ％ ， 属混源气特征。此潜山带已发现苏 1 、 苏 4 、 苏 4 9等气藏 图 1 。 3 有利勘探方 向 上述研究表 明， 冀 中拗陷北部发育多套气源岩 层 ， 形成了多种成因类型的天然气藏 ， 存在 3大套天 然气成藏系统 ， 天然气成藏条件优越 ， 具有广阔的勘 探前景。综合分析认 为， 2个深层天然气成 藏系统 资源量丰富 、 保存条件好 、 勘探程度低 ， 是形成天然 气藏的有利领域。评价优选 出深潜 山、 砾岩体和潜 山内幕等 3个 目标是下一步勘探 的有利方向。 3 ． 1 牛东断阶潜山带 通过三维地震 资料连片精细处理 ， 在霸县 凹陷 深洼槽 内牛东大断层下降盘 ， 发现并落实牛东断阶 潜 L 【 J 带 ， 层位为中上元古界雾迷山组 ， 上覆层是下第 三系 良好的盖层 ， 潜山通过断面 与霸县生油洼槽 内 的沙三段和沙四段一孔店组气源岩直接对接 ， 有 良 好 的气源条件 ， 是形成天然气藏的重要领域。该潜 山带埋深 5 6 0 0～6 5 0 0 m， 由 4个潜 山圈 闭组成 ， 总面积 达 5 0 k m ， 预 测天 然气 总 资 源量 为 5 0 0 X 1 0 m 。 3 ． 2 大 兴 砾岩体 廊 固凹陷西部大兴断层下降盘 ， 发育大套近岸 水下扇砾岩体 ， 沿断面呈裙带状分布。沙三下段砾 岩体最发育 ， 延伸远 ， 伸人到湖相 暗色泥岩之 中， 埋 藏较深 ， 深层气源充足 ， 后期构 造反转 ， 砾岩体上倾 尖灭形成岩性圈闭， 成藏条件有利 。砾岩体储集空 间以裂缝 、 溶蚀缝 洞为主 ， 非均质性强， 因此储层物 性是其成藏的关键因素。 目前已钻到砾岩体的井有 2 1口， 获工业油气流 8口， 6口井获高产油气流 ， 兴 9砾岩体气藏 已取得 良好 的开发效果。在沙三下段砾岩体 自南至北发育 有固安 、 石佛寺 、 旧州和采育等 4个砾岩体群 ， 预测 天然气总资源量约 2 0 0 X 1 0 m 。综合评价后认为 ， 固 1 3砾岩体和固 1 5 一兴 4砾岩体群是天然气勘探 的重点 目标 。 3 ． 3 苏桥一文安构造带潜山内幕 苏桥一文安是冀 中拗 陷天然气最 富集 的构造 带 在斜坡背景上形成 了断裂潜 山构造带 ， 针对潜 山内幕雾迷山组开展构造解释 ， 发现并落实 了成排 成 特的垒块构造 ， 其储 盖条件有利 ， 圈闭条件好 ， 霸 县 凹陷深层烃源岩具备 供气条件 ， 成藏条 件有利。 其 中苏 4 、 苏 4西等圈闭 ， 预测天然气资源量 1 0 2 1 0 I n ， 是潜 山内幕天然气勘探 的有利方向。 7 4 西南白油大学学报 自然科学版 2 0 1 0正 4 结 论 1 冀中拗陷北部发育下第三系湖相泥岩和石 炭一二叠系煤系地层 2套烃源岩， 是本 区形成多种 类型天然气藏的基础 ； 廊固凹陷从渐新世初期一末 期发生多期构造反转 ， 为形成 生物气 、 生 物热催 化 气 、 热解气、 生物改造气等多种成因类型的天然气创 造了条件。 2 根据该区气源岩发育特征 、 构造活动 、 成藏 组合和天然气分布规律 ， 首次将冀 中拗陷北部划分 为 3个天然气成藏系统 ， 即廊 固凹陷深层天然气成 藏系统、 廊固凹陷浅层天然气成藏系统和霸县 凹陷 深层天然气成藏系统 。根据天然气成藏要素， 总结 出 8种天然气成藏模式。 3 2个深层天然气成藏 系统 的烃源岩发育 ， 资源量丰富， 深层勘探程度较低 ， 发现并落实了深潜 山、 砾岩体和潜山内幕等多个有利 目标 ， 是下一步天 然气勘探的有利方 向。 参考文献 [ 1 ] 刘全稳． 关于“ 坳” “ 拗” “ 心⋯‘ 芯” 的使用及其它[ J ] ． 西南石油大学学报 ， 2 0 0 7 ， 2 9 6 1 7 6 ． [ 2 ] 梁生正， 杨国奇， 田建章， 等． 渤海湾叠合盆地大中型 天然气田的勘探方向[ J ] ． 石油学报 ， 2 0 0 1 ， 2 2 6 1 4． [ 3 ] 杜金 虎 ， 赵贤 正 ， 张 以明 ， 等 ． 中国东部 裂谷 盆地 地层 岩性油气藏[ M] ． 北京 地质出版社， 2 0 0 7 ． [ 4 ] 梁狄刚． 冀中坳陷油气的生成[ M] ． 北京 石油工业出 版社 ， 2 0 0 1 ． [ 5 ] 戴金星， 李先奇． 天然气地质研究 [ M] ． 北京 石油工 业出版社 ， 1 9 9 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