典型油气藏地质特征与成因模式探讨

总第128期2006年第12期

西部探矿工程

W EST -CHI NA EXPL O RA T IO N EN GI NEERIN G

series N o. 128Dec. 2006

文章编号:1004 5716(2006) 12 0101 03中图分类号:TE34 文献标识码:B

典型油气藏地质特征与成因模式探讨

邓文龙, 罗明高, 廖显涛, 熊治富

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(1. 西南石油学院, 四川成都610500; 2. 江苏油田试采一厂, 江苏扬州225000)

摘 要:20世纪80年代末以来, 我国东部许多老油区资源探明率已达30%~50%, 寻找新的储量难度越来越大, 而西部又面临地面、地下条件复杂等严峻挑战。为了在勘探上取得重大突破, 就必须在理论与技术上有创新才能实现。为此1997年总公司就盆地油气藏形成、分布及其主控因素和一些典型区带油气藏进行了研究, 收集了相关研究信息对典型油气藏地质特征和成因模式进行综述。

关键词:成藏模式; 成藏机理; 成藏事件; 运移; 聚集

1 油气藏形成模式研究的内容及思路

(1) 研究内容:油气藏形成模式研究的内容十分复杂, 涉及面较多, 一般包括静态描述和动态成藏过程研究。静态描述包括油气藏的构造特征、类型、生储盖组合特征、储集层的物性与分布、盖层的岩性与分布、流体分布特征和性质等; 动态成藏过程的研究包括烃源岩成烃史、运移通道与运移过程、成藏期次和成藏机理的研究;

(2) 研究思路:油气藏形成模式研究实际上是一项以油气藏形成为核心的油气地质综合研究, 其技术思路是以油气地质学、构造地质学、沉积学、有机地球化学等理论为指导, 综合应用地质、地球化学、地震、测井、测试、分析化验等资料, 运用油气地质新理论、新方法、充分应用油气地质综合研究方法、结合实验、计算机模拟等手段, 选取不同盆地典型油气藏, 对其静态、动态成藏过程进行分析。

2 典型盆地的油气藏地质特征与成因模式

2. 1 松辽盆地大庆长垣

松辽盆地自上而下发育的地层有火石岭组、沙河子组、营城组、登娄库组、泉头组、青山口组、姚家组、嫩江组、四方台组、明水组、依安组、大安组、泰康组及第四系。

(1) 盆地的油气藏特征如下:

储集层特征:大庆长垣油气藏储集层为河流 三角洲成因的砂岩储集层, 河流-三角洲砂体在该区广泛发育, 但砂体厚度向南减薄, 砂岩富含岩屑、长石、又处于中期成岩阶段早期, 发育大量残留原生孔隙和次生孔隙, 砂岩以中、高孔渗为特征;

! 盖层特征:大庆长垣的盖层为嫩以、嫩二段的暗色泥岩。这套泥岩厚度大, 分布广泛、稳定、质地纯、排驱压力高, 且普遍存在压实现象;

∀圈闭特征:整个大庆长垣是一个近北北东向延伸的巨型背斜圈闭构造南北长约145km, 东-西宽约6~30km, 闭合构造线为1025m, 闭合面积为2500km 2, 闭合高度392. 8m, 圈闭容积巨大;

#油气藏特征:大庆油田是大型背斜构造带整体含油的构造油藏, 只在北部构造有气顶。北部为大构造与原砂岩配合形成的块状构造油气藏, 构造幅度大, 从构造顶部到西侧向斜轴部构

造高差超过1000m, 到东侧向斜轴部构造高差大于700m 。南部主要形成断层复杂化的构造油藏, 局部可形成岩性油藏火构造-岩性油藏, 从平面上看, 油藏的油水分布比较复杂, 在高断块的低部位可以出现水区, 而低断块的高部位可以出现纯含油区。构造高部位断块油水界面高, 构造低部位断块油水界面相应降低, 大庆油田南部不具有统一的油水界面, 也没有统一的压力系统, 油气藏储量丰度低;

∃原油物化特征:粘度较高, 地面原油50%时粘度一般为10~40mP a &m; 凝固点高, 一般为20%~35%; 含蜡量高, 含硫量较低, 相对密度中等, 含胶量中等5%~25%。原油的族组成为总烃75%~93%, 饱和烃55%~93%, 芳香烃13%~25%, 非烃10%~30%, 沥青质0. 5%~2. 0%; 原油的色谱图中正构烷烃碳数分布范围为C 12~C 35, 主峰碳数为C 21、C 23、C 25、C 27, 正构烷烃奇偶优势1. 00~1. 10; 原油碳同位素 13C 值为-26. 8∋~-28. 3∋;

(2) 油藏成因模式:大庆长垣油气藏的形成是动、静态成藏事件在时空上有机匹配的必然结果。长期大规模发育的深湖-半深湖及前三角洲沉积, 形成了巨厚的、广泛分布的青山口组及嫩江组一、二段烃源岩, 为油气藏的形成准备了充足的油源基础。在孙吴-双辽基底断裂带控制下, 沿盆地长轴方向长期发育的河流三角洲体系, 在坳陷区中央地带形成丰富的青二、青三段及姚家祖砂岩储集层, 为油气藏形成提供了聚集空间。嫩江组一、二段巨厚的暗色泥岩覆盖于砂岩储集层上形成了良好的封盖条件。河流三角洲长期发育部位与大庆长垣背斜构造基本吻合, 从而形成了生、储、盖、圈成藏各静态地质要素间有效的配置关系。青山口组主力烃源岩具有漫长的生油历史, 而且生排烃过程与构造活动及圈闭增长过程在时间和数值上也有很好的匹配关系。青山口组烃源岩在嫩江组一、二段沉积末期77. 4M a 进入生排油高峰, 累计生油量达120(108t , 累计排油量达32(108t 。到嫩江组末期发生了较强烈的构造运动, 大庆长垣初步隆起, 背斜具雏形, 构造幅度增长到198m, 圈闭面积增加到1180km 2。73~65M a 为青山口组烃源岩生排油最高峰阶段, 到65M a 累计生油量达280(108t, 累计排油量达80(108t, 之后发生强烈构造运动, 背斜构造基本定型, 形成了完整圈闭构造, 闭合高度350m, 闭

合面积为1800km 2。大庆长垣地区青山口组到嫩江组一、二段构成良好的生、储、盖组合, 随着生油层埋深加大, 有机质成熟度逐步提高, 油气不断生成, 当油气的生成量大于烃源岩各种吸附、残留总量后, 油气就会从烃源岩中排除, 进入临近的储集层, 并在储集层中发生二次运移, 在圈闭中聚集成藏。大庆长垣油藏是77. 4~73M a 和65~40M a 两起成藏事件的产物; 在相对早期由于缺乏构造圈闭和生排油量较小, 主要形成岩性或岩性-断层油藏; 到后来大庆长垣背斜构造基本形成, 而且累计生排油量巨大, 是背斜构造油藏的成藏时期。

2. 2 渤海湾济阳坳陷典型油气藏特征与形成模式

济阳坳陷由东营、惠民、沾化、车镇登四个负向构造单元及若干凸起组成, 具有很好的石油地质条件, 是渤海湾盆地含油气最丰富的地区之一(王涛等, 1997) 。主要烃源岩系是下第三系沙河街组, 主要坳陷区烃源岩厚度可超过1000m, 有机质含量1%~3%, 生油母质好, 生油条件优越, 可提供大量油气。坳陷区储集层十分发育, 自下而上发育太古界变质岩, 下古生界海相碳酸盐岩, 上古生界海陆交互相砂泥岩, 侏罗系煤层, 白垩系火山岩储集层, 下第三系孔店组, 沙河街组和东营组等。坳陷区发育由三套区域性盖层:孔一段的膏盐层和泥岩层段, 沙三和沙四段的泥岩、页岩及膏岩层段, 沙一段的泥岩与页岩段。济阳坳陷的构造变动以断裂活动为主, 断裂伴生褶皱较为发育, 局部构造的发育与沉积作用由密切关系, 圈闭和油气藏类型也非常丰富。济阳坳陷油气藏类型丰富多样, 由构造油气藏、地层油气藏、岩性油气藏和古潜山油气藏等。下面要介绍的牛庄油气田就是典型岩性油气藏的代表。

(1) 油气藏特征:牛庄油田位于济阳坳陷东营凹陷中央断裂背斜带以南的牛庄-六户洼陷内, 牛六洼陷成为一个独立构造单元始于早第三纪中始新世沙四晚期, 到渐新世晚期, 沉积和沉降中心转移到牛庄-六户洼陷一带, 东营凹陷北带从深洼陷转变为持续断隆带, 牛庄-六户洼陷自成一个沉积和沉降中心, 并在后期不断加强, 其地层、储集层、局部构造圈闭和成藏作用也都受到这一构造背景和发育特征的控制。牛庄油田钻遇的地层自上而下为第四系平原组、上第三系明化镇组、馆陶组、下第三系东营组、沙河街组等。主要目的层是沙河街组三段。储集层岩石特征较为单一, 以碎屑岩为主。主要储集岩是沙三中、下亚段的砂岩, 成因类型为滑塌浊积、深水浊积、水下冲积扇、三角洲席状砂体等陆源碎屑沉积。盖层为深-半深水湖相泥质岩, 盖层纵向上厚度大, 而且分布广, 很稳定。牛庄油田是一系列较为典型的低渗、低产、中低丰度的岩性油藏组成, 以岩性圈闭为主要类型。油层分布分散, 具有含油层段长, 油气显示普遍、含油砂体众多、油层厚度和大小变化规律性不强等特点。整体含油砂岩体主要分布在深水-半深水环境中, 属于高压、低渗透岩性油藏。牛庄油田压力系统复杂, 压力系数的分布规律性较差, 原油具有密度小、粘度低、凝固点偏高等特征;

(2) 成藏模式:牛庄小型透镜状岩性油气藏形成的最重要条件是生油源岩层系中发育由有数量众多的透镜状储集岩体, 每个储集岩体周围都由有烃源岩包围, 构成许多自成封闭系统的岩性圈闭, 生油岩在向圈闭供油的同时, 又起到了封盖的作用, 油气在进入砂岩透镜体后, 在油水重力分异作用下向砂体高部位

聚集成藏。

3 塔里木盆地典型油气藏特征及成因模式

塔里木盆地位于新疆维吾尔自治区南部, 盆地周缘为山系环绕, 盆地地层齐全、厚度巨大, 地层划分为七个构造、六大沉积层序, 即:前震旦系基底变质岩系构造层、古生界下构造层、古生界中构造层、古生界上构造层、古生界上-中生界构造层、中生界上构造层和新生界构造层。

位于塔北隆起中段的轮南低凸起, 是一个大型潜山隆起。

(1) 油气藏特征:在中上奥陶统发育有优质烃源岩, 侏罗系储集层为滨浅湖相沉积的石英砂岩, 胶结物含量少, 平均孔隙度17. 44%, 储集层物性好; 三叠系储集层为扇三角洲水下河道沉积的岩屑砂岩, 成岩作用弱, 胶结物含量少, 原生孔隙保存好, 以粒间孔为主, 含油气层平均孔隙度为17. 4%~19. 7%, 属高孔高渗储集层; 奥陶系储集层岩性为白云岩, 储集空间是风化壳附近的溶孔、溶洞及裂缝。轮南潜山断垒带是前中生代多期构造运动的产物, 奥陶系顶面有5个局部高点自西向东呈串珠状排列, 中部的两个高点石炭系剥蚀殆尽, 整个潜山断垒带被三叠系超覆其上, 形成披覆背斜, 侏罗系继续发展;

(2) 成藏模式:晚海西期, 轮南地区古生界整体北倾, 二叠系和部分石炭系广泛剥蚀, 形成凹凸不平的残丘地貌。三叠-侏罗系沉积形成披覆背斜, 但要形成油气聚集, 就必须在上覆层具备一定的封闭能力, 因而油气聚集最早只能在燕山晚期-喜马拉雅早期。此时聚集的正常密度的原油已不可能来自过高成熟度的中下寒武统的烃源岩, 而只能来自中上奥陶统。断裂及不整合面是油气运移的主要通道, 石炭系油气的混入, 是通过奥陶系和石炭系之间的不整合侧向运移的结果, 三叠系及侏罗系披覆背斜中的油气则源于断层的垂向运移。

4 四川盆地典型碳酸盐岩气藏地质特征及成藏模式

天然气的生成、运移、聚集和保存条件与石油有明显不同, 成藏过程具有更大的复杂性。就烃类天然气而言, 在成烃的物质来源、生成方式等方面, 天然气比石油广泛得多; 天然气对储集层要求低, 但对盖层要求很高, 油藏刚好相反; 另外天然气还有运移相态多样, 多源复合、运聚动平衡成藏等特点。

川东地区气藏出要产层是石炭系, 目前探明储量和产量均占川东地区总量的75%以上, 占全盆地总产量的60%以上。最具代表性的气藏是五百梯石炭系气藏。

(1) 气藏特征:构造上该气田处于川东区带开江古隆起的东北上斜坡、大天池构造带的东北倾没端。该气藏产层为上石炭系黄龙组, 为一套白云岩为主, 夹石灰岩的碳酸盐岩。物性中等偏低, 平均孔隙度5. 86%, 横向变化大, 非均质严重, 储集空间包括孔隙、洞穴及裂缝三类。盖层是下二叠统梁山组泥页岩, 一套塑性强的不渗透层。该气藏甲烷含量均大于95%, 重烃含量较少, 属典型干气;

(2) 成藏模式:根据川东地区烃源岩热演化和构造发育特点及流体包裹体所提供的信息, 五百梯石炭系气藏的形成具有二次成藏过程。第一次成藏过程是大型古气藏形成阶段, 大致从晚三叠世印支运动至早第三纪末喜马拉雅运动前中三叠世末印支运动时, 志留系烃源岩埋深已达2500~2800m, 镜质体反射率大

(下转第104页)

环境恢复治理任务十分艰巨;

(6) 科技投入不足。加工、深加工技术装备差, 技术水平落后, 全市煤炭洗选技术水平落后。块煤选矿全为手选, 洗煤机电一体化技术落后, 不适应原煤性质及产品的不同要求, 远不能满足市内优质烟煤和无烟块煤的需求。娄底低炭化能源利用较早, 但行业竞争激烈, 现有设备配置复杂, 工艺不灵活, 生产成本高, 企业工效低落, 汽化业处于长期亏损状态, 年亏损200多万元。4 煤炭工业可持续发展对策

娄底市国民经济和社会发展) 十五∗规划和娄底市) 现代∗钢城、生态环境旅游城、高新技术产业城的发展战略, 对煤炭工业发展是新的机遇, 同时又是新的挑战。未来工业化进程对煤炭需求量有所增大, 煤业结构面临向高级化演进, 同时矿业负面影响又是矿业城市发展必须面对的现实问题。以下对策有利于娄底煤炭工业的可持续发展。

(1) 深化体制改革, 走规模经营之路。加快国有重点煤炭企业现代企业制度的改革步伐, 实施跨部门、跨行业、跨地区的企业联合发展战略。促使日趋分散、粗放、高劳动密集、低效益向勘查、科研、采掘、深加工的有效联合转变;

(2) 优化资源配置, 加入WT O 后, 在经济一体化趋势不断增强和国内、国际资源不断扩大的形势下, 任何地区都不可能完全依靠本区的资源满足经济发展的需要。立足用好区内煤炭资源, 利用娄底有利的区位和交通条件, 发挥区域资源潜力和优势, 形成各具特色、优势互补、共同发展的区域资源开发结局。建立金竹山电厂等耗煤大户紧缺优质用煤北煤南运的供应基地;

(3) 优化调整产业结构, 延伸产业链, 提高煤炭附加值, 正在实施的湖南金竹山电厂4期扩建工程, 将促成华中电力基地。煤炭工业发展以火电为龙头, 以原煤开采为依托, 大力发展煤 焦、(上接第102页)

于1%, 已形成大量液态烃, 油气开始横向二次运移。油气在开江古隆起两侧上石炭统残存区开始聚集成藏; 在早侏罗世燕山-烃源岩生烃高峰期, 古油藏的油柱及含油范围达到最大, 大量气态烃进入古圈闭, 形成带气顶的古油气藏到侏罗末燕山运动晚期, 随烃源岩演化程度的进一步增高, 进入过成熟阶段, 液态烃大量裂解为气态烃, 大量天然气向开江古隆起运移, 形成了以气为主的油气藏。喜马拉雅运动褶皱后至晚第三纪结束, 为第二次成藏期, 也是气藏定型期。早第三纪末喜马拉雅运动使四川盆地全面抬升、褶皱, 在川东地区形成了多排北东向褶皱强度大的隔挡式高陡背斜构造带, 在强烈构造运动作用下, 开江的确褶皱变形, 伴随断裂, 开江古气藏随之解体, 天然气再次大规模运移, 伴随大量散失。横向运移方向是高陡背斜的主题高点及潜伏高点的各类背斜圈闭。宽向斜中的天然气在向背斜部位运移时, 位于主体构造翼部倾没端的潜伏构造, 由于构造位置低, 汇气面积大, 保存条件好等有利条件, 能够形成储量大、充满程度高的大气藏。目前发现的包括五百梯在内的川东石炭系气藏中的天然气并非全部由古油藏或古油气藏转变而来, 在原生烃类聚集相态转变过程中, 还伴随大量烃源岩有机质直接以气态进入储集层的天然气, 以及由于喜马拉雅期强烈抬升而从地层水中离析的一部分天然气。5 结论

煤 化工、煤 建材等高耗能、附加值产业, 发展洁净煤技术, 力争开发煤层气, 加大城市能源结构向低炭化发展的进度, 市区居民生活燃气向周边县(市) 发展。全市形成主业突出、多元化煤炭产业结局;

(4) 加快煤炭工业技术改造步伐, 以科技为先导, 依靠科技进步, 推广应用采选冶新工艺、新技术, 促进产业升级, 促成规模矿业, 形成技术密集型加工业为重心的高加工度化产业模式;

(5) 加强资源安全意识, 资源禀赋是制约矿业城市发展的重要因素, 资源枯竭是矿业城市普遍遇到的发展问题。要不断提高资源的利用率, 大力发展替代型产业, 发展二次资源和非传统资源的开发利用的广度和深度。海螺水泥集团利用煤矸石发电的开发研究项目, 既是一种新能源的利用方向, 又能促进矿山环境的根本好转;

(6) 矿业与城市协调发展。矿业城市的发展得力于矿业的大力支撑, 但矿业负面影响直接危害到生态景观和城市生态环境。随着全社会资源、环境意识的增强和城市发展及社会财富的积累, 处理资源、环境问题有了基础和保障, 要结合城市发展战略建立和完善矿业生态环境管理制度和约束机制。生态环境恢复治理要着眼于长远规划, 起步阶段寻求国家的政策支持, 遂步实现经济效益、社会效益、环境效益协调发展。

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从上述典型盆地油气藏特征和成因模式的分析可以看出, 要了解和认识一个油藏, 需要做的工作量非常大, 涉及到油气藏类型与基本地质特征、油气生成、运移方向、聚集及通道、构造活动期、圈闭形成时期、油气运移聚集过程与期次、油气保存条件等内容。相信今后在地质工作者的共同努力下, 必然会在认识油气藏的静态地质特征、成藏条件、成藏机理及成藏模式, 以及建立油气藏形成的地质概念模型等方面取得新的突破。

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