渤海湾盆地东濮凹陷天然气成因及分布特征

针对东濮凹陷高热演化程度区天然气成因复杂,天然气富集规律及勘探潜力认识不清等问题,文中利用聚类分析、生烃模拟实验等手段,对天然气成因类型及分布特征进行了研究。研究结果表明:东濮凹陷存在油型气、煤成气及混合气3大类天然气。其中:油型气包括低熟油型气(Ro介于0.5%~1.2%)、中熟油型气(Ro介于1.2%~1.6%)和高熟油型气(Ro介于1.6%~2.0%),依次分布于构造顶部、斜坡带、洼陷带;煤成气Ro介于2.0%~3.0%,包括源外高熟煤成气和源内高熟煤成气;而混合气主要分布在高热演化烃源灶的大断裂周围。通过对主力生气区分析发现,油型气和煤成气对应的烃源岩主力生气深度分别介于4000~5000,5000~7000 m,空间上具有接力特征。东濮凹陷天然气富集程度与生烃洼陷的热演化程度关系密切,中、高热演化洼陷(Ro介于1.0%~3.0%)将是渤海湾盆地和东濮凹陷未来天然气勘探的重点领域。

不同沉积环境下陆相页岩储集特征差异性对比——以中原油田三大探区为例

通过研究中原油田三大探区不同沉积环境下的页岩储集特征,发现不同环境下的页岩储集特征存在较大差异。通过氩离子抛光扫描电镜、压汞与液氮吸附联合测定等手段进行测试,发现在东濮凹陷咸水环境下,盐类物质丰富有利于藻类勃发,成烃生物主要为蓝藻、丛粒藻、沟鞭藻、颗石藻及少量疑源类等,形成有机质纹层与碳酸盐纹层、黏土纹层交替发育的特征,碳酸盐矿物质量分数较高,孔隙类型以晶间孔、黏土孔为主,有机孔不发育,无机孔具有介孔为主、大孔次之、微孔最低的发育特征。在普光地区淡水环境下,页岩内的有机质以镜质组和贫氢次生组分为主,成烃生物主要为高等植物腐殖体、镜质组及浮游藻类无定形体,矿物组成中黏土矿物质量分数高,有机孔以沥青孔为主,无机孔以黏土层间缝为主,孔径分布具有以介孔为主、微孔次之、大孔最低的特征。在内蒙探区半咸水环境下,成烃生物以藻类体和高等植物为主,碳酸盐矿物质量分数最高,孔隙类型以晶间孔、粒间孔和有机质收缩缝为主,孔径分布具有以大孔为主、介孔次之、微孔最低的特征。适当咸化沉积有利于有机质堆积与保存,半咸水、咸水湖盆发育碳酸盐类细粒沉积,因气候季节性变化形成的富藻纹层+碳酸盐纹层结构形成了有效的源储一体模式;淡水湖盆发育长英质-黏土质页岩岩相,还原、稳定、母质来源充足的沉积环境是淡水湖盆优质页岩储层发育的基础,有机质气孔与黏土矿物晶间孔形成了有效的储集空间。

普光地区千佛崖组一段流体包裹体特征及其地质意义

针对普光地区千佛崖组一段陆相油气性质差异大、油气成藏期次不清等问题,文中利用包裹体均一温度和激光拉曼光谱对普光地区千佛崖组一段储层中的包裹体进行了研究。研究表明:普光地区千佛崖组一段有机包裹体主要有含液烃甲烷包裹体、含焦沥青甲烷包裹体和甲烷包裹体3类,这3类包裹体的特征显示普光地区千佛崖组一段至少存在原油充注、原油裂解和天然气充注的3期成藏过程;通过包裹体均一温度测试发现,普光地区千佛崖组一段中甲烷包裹体均一温度在-109.1~-91.2℃,密度为0.271~0.332 g/cm3,属于超临界状态高密度甲烷包裹体,其捕获压力达到了96.16~156.61 MPa,显示明显的超压特征。这一发现为普光地区千佛崖组一段致密砂岩和泥页岩储层裂缝形成机制和气藏富集规律研究提供了重要的理论依据。

东濮凹陷古近系优质烃源岩特征与剩余资源潜力分析

为明确东濮凹陷优质烃源岩特征及剩余资源潜力,采用有机、无机地球化学分析技术,应用测井预测与地质分析相结合的方法,分别从宏观和微观进行了探讨。东濮凹陷优质烃源岩有机质丰度下限为总有机碳质量分数TOC=1.0%,受古气候、古环境的控制,在沙四上和沙三下分布最广;以北部沉积中心附近的厚度最大,具有环盐岩分布的特征;不同盐度环境下形成的优质烃源岩有机质来源差异显著:咸水环境蓝藻、颗石藻和沟鞭藻均发育,半咸水环境沟鞭藻最繁盛,淡水环境则以绿藻为主;优质烃源岩是东濮凹陷主力供烃源岩,剩余资源主要分布于近优质源岩的沙三下和沙三中储层中,埋深在2000~4500 m,占剩余资源的59%以上,近源岩性油气藏和非常规油气是下一步油气勘探主攻方向。

渤海湾盆地东濮凹陷盐湖相成烃成藏特征

盐湖相油气聚集是全球,特别是中国中新生代陆相地层一个有特色的石油地质现象。为丰富发展这一领域研究,文章报道了中国东部渤海湾盆地东濮凹陷的研究进展,通过系统的烃源岩和原油地质地球化学研究,分析了盐湖相烃源岩的成烃和成藏特征,也为区域下步勘探部署提供依据。结果表明,典型盐湖相烃源岩发育在凹陷北部,主要层位为沙河街组三段下亚段(简称沙三下亚段)和沙河街组四段上亚段(简称沙四上亚段),岩性为页岩,发育"双层"结构(下层为有机质和粘土,上层为黄铁矿和方解石),生油具有早生与早排的特点。盐湖相油气聚集呈现出常规与非常规油气藏共同发育的特征,其中常规油气藏具有"有序分布、差异富集"的特点,而非常规页岩和致密油气藏的发育也与盐湖相富有机质烃源岩关系密切,反映了盐湖相富有机质烃源岩对油气成藏的控制。建议下步区域勘探围绕沙三下亚段和沙四上亚段这两套富有机质烃源岩发育区展开多类型油气藏的勘探。这些认识可供其他咸化湖盆油气地质研究和勘探参考。

四川盆地普光和通南巴地区须家河组气藏气源探讨

以天然气和烃源岩的地球化学特征为主要依据,通过气藏气、烃源岩脱附气、烃源岩综合对比,深入探讨了普光和通南巴地区须家河组气藏的气源。2个地区的须家河组天然气以甲烷为主,干燥系数普遍高于0.97,为典型干气。普光地区天然气甲烷和乙烷的δ^(13)C值分别为-36.1‰~-30.8‰,-28.9‰~-26.0‰,具有正碳同位素序列特征,表现为高—过成熟油型气和煤型气的混合气。通南巴地区天然气甲烷的δ^(13)C值高达-25.2‰,具有煤型气的特点,乙烷的δ^(13)C值介于-35.5‰~-28.9‰,为油型气成因,甲烷和乙烷的碳同位素发生倒转,且甲烷的δD值介于-173‰~-122‰,具有海、陆相混源的特征。气源对比研究表明:普光地区须家河组天然气主要来源于自身腐殖型和混合型干酪根,为自生自储型气藏;通南巴地区须家河组气藏具有“海、陆相双源供烃”的特点,通南巴背斜带须家河组天然气主要来源于中—下三叠统碳酸盐岩气藏以及龙潭组和龙马溪组烃源岩,通江凹陷带须四段气藏中海相油型气的比例明显降低,气源主要为须家河组烃源岩。

陆相断陷咸化湖盆有机质差异富集因素探讨——以东濮凹陷古近系沙三段泥页岩为例

我国中、新生代陆相断陷咸化湖盆广泛发育含盐泥页岩,蕴藏着大量页岩油资源。页岩油“甜点”发育与有机质富集密切相关,但含盐泥页岩有机质差异富集主控因素研究相对较少,且存在争议。以渤海湾盆地东濮凹陷为例,针对古近系沙三段泥页岩取芯,开展总有机碳(TOC)、扫描电镜、能谱分析以及主量、微量和稀土元素分析,探讨泥页岩的有机质丰度与古气候、古盐度、沉积速率、古生产力和氧化还原条件的关系。结果表明:沙三段泥页岩的有机质富集主要受控于古生产力、古盐度和沉积速率。古生产力越大,有机质富集程度越高;随古盐度和沉积速率升高,有机质富集程度先增大后减小。氧化还原条件对有机质富集的影响不大,这与泥页岩整体发育于缺氧的还原条件有关。只有在高的古生产力、适当的古盐度和适当的沉积速率背景下,方才利于沉积有机质富集。泥页岩的有机质差异富集是非常规油气沉积学研究的重要内容之一,揭示有机质差异富集主控因素,对我国陆相页岩油勘探开发具有重要意义。

不同环境下陆相页岩油气富集关键要素下限研究--以中原油田探区为例

通过研究中原油田三大探区不同环境下的页岩油气成烃成藏要素,发现不同环境下形成规模性页岩油气的成藏关键要素下限存在差异:在咸水环境下,能够形成有效烃源岩的总有机碳质量分数(TOC)下限为0.6%,镜质组反射率(R_(o))下限为0.5%;在淡水环境下,TOC下限为1.5%,R_(o)下限为1.0%;在半咸水环境下,TOC下限为0.8%,R_(o)下限为0.7%。随着沉积水体由咸变淡,形成有效页岩油气的TOC及R_(o)下限存在逐渐升高的趋势,其内在机理为不同环境下生烃母质的差异造成。

东濮凹陷北部流体作用与油气运聚

东濮凹陷北部断裂破碎,盐岩发育,油气运聚过程及油、气、水分布关系复杂。文中通过分析东濮凹陷北部古近系现今流体在平面和剖面上的分布特征,结合研究区地质背景及分析测试资料,研究了东濮凹陷北部古近系流体作用与油气富集、分布、成藏之间的关系。东濮凹陷北部地层水矿化度高值区主要分布在中央隆起带的文留地区,沙河街组各层段高矿化度地层水分布范围基本吻合,表明该地区断裂发育,地层垂向连通性具有一定的继承性。地层水矿化度高值区与油气富集区在平面分布上具有高度的一致性。总体上,东濮凹陷北部地层水以原生沉积水为主,是强烈水岩作用的结果,受大气降水影响作用相对较弱,地层封闭条件较好。东濮凹陷北部沙三段除西部斜坡带及卫城-文明寨地区为弱低压—常压外,其余地区普遍发育高压。超高压主要分布在文留东部及中部,超高压分布区也是油气最为富集的区域。文留地区油气以垂向运移为主、侧向运移为辅,油气大量运移充注及盐岩良好的封盖性,对文留地区高压的保存起着极其重要的作用。

东濮凹陷原油含硫化合物的分布特征及其应用

东濮凹陷盐湖相原油中杂原子化合物研究薄弱。采用高分辨率质谱结合色谱-质谱技术,对东濮凹陷盐湖相、淡水湖相原油中的含硫化物进行了检测。结果表明,原油中含有丰富的含硫化合物,S1和O1S1占绝对优势,咸水相原油富含S1类、淡水相原油相对富集O1S1类,指示O1S1/S1具有原始沉积环境指示意义。东濮盐湖相原油中的硫化物富含碳数为C27-35、C40的化合物,与原油中丰富的甾类、藿烷类与β-胡萝卜类化合物碳数相吻合,指示菌藻类、色素类生源的重要贡献。随成熟度增加,硫化物缩合度增加、烷基侧链碳数范围降低,相关参数DBE6/DBE12-S1、DBE3+6/DBE12+15+18-S1等可用于辅助评价原油成熟度。东濮低熟油含有丰富的低热稳定性硫化物,指示富硫干酪根和/或富硫大分子低温降解是低熟油形成的重要机制之一。

形成规模油田成烃要素下限探讨——以东濮凹陷马寨油田为例

随着勘探程度日益加深,我国东部老油区大油气田逐步发现殆尽,小洼陷的油气勘探渐成勘探热点。文中根据有机地球化学理论解剖了东濮凹陷独立含油气系统的马寨油田,探讨了形成千万吨级规模储量油田必需的成烃要素下限。研究认为形成千万吨级规模储量油田至少需具备3个要素:1)成熟烃源岩镜质组反射率至少大于0.6%,其对应埋藏深度至少大于3 000 m;2)总有机碳质量分数大于或等于1.0%的烃源岩厚度至少在279 m以上;3)生烃强度大于50×104t/km^2的烃源岩面积至少50 km^2。

东濮凹陷马厂地区原油地球化学特征与油源对比

以东濮凹陷南部烃源岩及马厂地区原油为主要研究对象,对原油与烃源岩抽提物进行了饱和烃色谱、饱和烃与芳烃色谱-质谱分析,剖析了两者的分子地球化学特征,并对马厂地区原油进行了油源对比。研究表明:东濮凹陷南部沙三下8高丰度烃源岩与马厂地区原油的三环萜烷均呈现C23占优势的正态分布,升藿烷系列呈现阶梯状分布;甾烷分布中,烃源岩与原油样品均表现为C27甾烷稍占优势的弱“L”形;三芳甾烷组成也显示出马厂地区原油与东濮凹陷南部沙三下8的高丰度烃源岩具有较好亲缘关系。饱和烃与芳烃组分亲缘关系揭示,马厂地区原油显然更有可能来源于沙三下8的高丰度烃源岩。

东濮凹陷南部湖相油气特征与成因机制

文中采用生物标志物、链烷烃单体碳同位素、天然气组成与碳同位素技术方法,研究了东濮凹陷南部油气特征及成因机制。结果表明:东濮凹陷南部油气纵向上来自沙三中、沙三下亚段烃源岩。但是,平面上,桥口油田主要是来自前梨园洼陷Ⅱ型干酪根生成的油气,天然气以油型气为主,油气具有多期充注特征,属于深部超压油气藏;马厂与三春集油田主要是来自葛岗集洼陷Ⅱ2-Ⅲ型干酪根生成的油气,天然气以煤型气为主,充注时间单一,为常温常压油气藏。东濮凹陷南部油气藏普遍层薄、致密、低孔、低渗,具有重要的致密气勘探前景。

内陆湖盆“深水成盐”形成条件和识别标志:以东濮凹陷与现代盐湖为例

位于我国东部的许多新生代盆地,在地质历史时期发育了巨厚的岩盐沉积。尽管这些盆地的成盐模式研究已经历了40多年,但由于缺乏“深水成盐”的现代沉积模式,到底是“深盆深水”还是“深盆浅水”成盐,一直难以定论。为了理解“深水成盐”的控制因素,很多现代盐湖开展了水文学和水化学调查,然而这些湖盆的矿物组合各不相同,“深水成盐”的形成条件和控制因素尚不清楚。本文对死海、佛瑞湖等“深水成盐”的现代盐湖以及我国东濮凹陷沙三段的成盐特征进行了解剖,从盐度、水深、湖平面波动以及卤水分层等角度探讨了“深水成盐”的形成条件,对比分析了“深水成盐”的相对位置以及沉积物特征,总结了“深水成盐”的识别标志。研究表明,盐岩层系在岩心和测井资料上显示出多尺度的旋回性。“深水成盐”为水深较大的洼陷中心成盐,与盆缘的“浅水成盐”同盆共存。沉积相对岩盐层系的结构和组成有明显的控制作用,其中洼陷带的“深水成盐”,主要在洼陷带的卤水湖底沉积物界面附近,析出和增生粗晶的盐类矿物,常与富含有机质和黄铁矿的暗色泥岩共存;而湖滨附近的“浅水成盐”,单层厚度薄,结晶粒度细小,通常含有较多的陆源碎屑。死海为代表的现代盐湖以及东濮凹陷等古代成盐盆地的沉积特征表明,“深水成盐”发生于湖平面的下降期,而且卤水剖面的厚度对蒸发岩的形成分布有明显的控制作用,同时具有“深水”和“深盆”特征的内陆盐湖更容易形成单层厚度大、横向稳定的岩盐沉积。本研究有助于改变人们以往对内陆湖盆成盐机理的认知,尤其是现代盐湖的卤水分层析盐特征,对解读地质历史中的其他成盐事件具有重要启示。基于现代沉积实例的“深水成盐”识别标志,可以为古代岩盐沉积模式的建立提供限定条件。

东濮凹陷盐湖相原油氮/氧化合物分布特征及其应用

东濮凹陷盐湖相原油中杂原子化合物研究薄弱。采用高分辨率质谱技术、结合色谱-质谱,对东濮凹陷盐湖相、淡水湖相原油、烃源岩中的含氮、氧化合物进行了检测。结果表明,原油中含有丰富的氮、氧化合物,N1、O1和O2占绝对优势;随成熟度增加,N1和O1类化合物相对丰度增加、O2类化合物相对丰度降低、氮/氧化合物的缩合度增加、烷基侧链碳数范围降低,提出了多项氮、氧化合物的成熟度辅助识别指标,建立了DBE15/DBE9-N1和DBE15+/DBE14--N1与折算镜质体反射率之间的定量关系式。通过对氮、氧化合物的油-油、油-岩对比,认为东濮凹陷盐湖相原油要来自成熟烃源岩。基于高分辨率质谱的氮、氧化合物具有重要的成熟度评价、油源对比、油气运移示踪的应用前景。

东濮凹陷沙一段油气来源

东濮凹陷沙一段油气来源认识不清,影响了下步勘探进程。通过研究沙一段原油及烃源岩的族组分、碳同位素、饱和烃色谱、生物标志化合物等地化特征,对比沙河街组油源,分析认为:沙一段原油具有高密度、高黏度、高凝固点特征;原油与烃源岩中含有较高的姥鲛烷、植烷、γ-蜡烷,较低的重排甾烷、规则甾烷,微量孕甾烷及三环萜烷;沙一段原油为自生自储的低熟油,与沙二、沙三段烃源岩生成的原油有明显区别。

渤海湾盆地东濮凹陷沙三段泥页岩储层孔隙微观特征及其对油气滞留的意义

结合基础地化特征,对渤海湾盆地沙三段泥页岩进行XRD全岩矿物测试、镜下薄片鉴定和扫描电镜观察、低温氮气吸附实验,分析泥页岩储层孔隙空间的微观结构特征,并在此基础上研究沙三段泥页岩储集空间发育的影响因素,阐述孔隙发育对泥页岩油气富集的意义。结果表明:东濮凹陷沙三段泥页岩可划分为粉砂质泥页岩、灰质泥页岩和膏质泥页岩,其地化特征非均质性很强,显示出油气在沙三段泥页岩中的富集特征十分复杂。沙三段泥页岩中发育有粒间孔隙、粒内孔隙、有机孔及裂缝,不同岩性中的主要孔隙类型及孔隙分布存在差异。低压氮气吸附实验显示出沙三段泥页岩孔径分布体系可分为微孔主导、大孔主导和多孔径共控3种孔隙结构。沉积作用及成岩作用对沙三段泥页岩孔隙网络的发育均有影响,沉积环境为不同类型孔隙在各个岩性中的发育奠定基础,成岩作用在泥页岩埋藏过程中对孔隙网络起改造作用,大孔隙和微裂缝为液态烃及游离气的主要富集场所,微孔及介孔能够为吸附气提供吸附位,溶解气对于页岩油的开发具有重要意义。

东濮凹陷古近纪断裂活动对沉积的控制作用

为了研究东濮凹陷的盆地结构、断裂活动及其对沉积的控制作用,开展了地震资料解释、非地震物探资料分析、钻井岩心和测井曲线分析。结果表明:①东濮凹陷古近纪盆地具有多断、多凸、多洼的结构特征。始新统沙河街组沙四段沉积期为单断湖盆,湖平面宽广,形成了一套优质烃源岩,为三角洲、浅湖-半深湖沉积,局部见深湖沉积。②沙三段下亚段沉积期以"多凸-多洼"构造样式为主,湖盆中心向西迁移,生烃层段较沙四段有所变化,为三角洲、浅湖、半深湖和深湖沉积。③沙二段上亚段沉积期继承性发育多洼构造,湖盆萎缩,生烃潜力变差,卫东-文东断层系开始发育,导致东部的洼陷区沉降幅度加大,烃源岩快速成熟。④断层活动频繁期,断距大的区域发育优质烃源岩,邻近烃源岩的近洼带发育的三角洲前缘砂体、滩坝砂和浊积砂均是良好的储集层;早期形成且长期活动的二、三级断层是油气运移的主要通道。因此,可以判断柳屯洼陷和濮卫洼陷的浊积砂岩油气藏与马寨洼陷沙三段的上倾尖灭型油藏均为未来勘探挖潜方向。该研究成果对东濮凹陷的勘探具有指导意义。

东濮凹陷膏盐岩对烃源岩成烃演化的控制作用及其石油地质意义

东濮凹陷北部盐湖相膏盐岩极其发育,膏盐岩对烃源岩性质及生烃特征的影响研究薄弱。采用地质与地球化学相结合途径,探讨了含膏盐岩层系烃源岩特性及其成烃演化规律。结果表明,盐区与无盐区烃源岩的特性有很大差异,北部盐湖相含盐区深灰色、褐色等暗色页岩有机质丰度一般大于1. 5%,有机质类型以Ⅱ1型和Ⅰ型为主,是区内主要的优质烃源岩;南部淡水湖相无盐区主要发育有利生气的Ⅱ—Ⅲ型干酪根,反映东濮凹陷烃源岩的质量及生烃潜能与膏盐岩的发育密切相关。观察到膏盐岩影响烃源岩的成烃演化进程,当膏盐层厚度为50 m时,生油窗的范围显著增加;随着盐岩厚度(> 50 m)的增加,湿气窗的范围也逐渐增加;当膏盐岩厚度约400 m时,生油窗范围开始减小,湿气窗的范围仍有增加趋势。膏盐岩对烃源岩"生油气窗"的影响是基于其较高的热导率属性,通过影响地温场而实现。以地质解剖为依据,建立了文留地区含膏盐岩层系烃源岩成烃演化模式。东濮凹陷含膏盐岩层系烃源岩的演化特征对该凹陷及同类含膏盐岩盆地油气勘探具有重要指示意义。

东濮凹陷古近系构造特征及其对油气成藏的控制作用

为了明确东濮凹陷古近系的构造特征及其与渤海湾盆地其他坳陷的差异,利用地震、钻井、测井及重磁等资料对东濮凹陷进行构造解析,并结合原油样品及相关分析化验资料研究构造演化对油气成藏的控制作用。研究结果表明:东濮凹陷古近纪盆地是在距今51 Ma发育的第2期开裂盆地,具有沉降深(6400 m)、速率快(246 m/Ma)的特征,在北东向断层的切割作用及构造频繁转换作用下,盆地具有非均质性强、横向变化大的特征,发育多凸多洼的盆地结构,为复式含油气系统奠定了构造格架基础。依据有效烃源岩分布、油气成藏期古构造脊、流体差异性等因素,将东濮凹陷划分为10个油气系统,具有油气近源聚集的特征。东濮凹陷正向构造的规模大、幅度高、坡度陡,与生储盖有效配置,利于油气向构造高部位运聚和保存,控制着油气的分布和富集。本次研究采用体积守恒法,综合地层厚度趋势法、邻近厚度对比法及镜质组反射率法等,认为东濮凹陷东营组剥蚀量整体为200~800 m,古近系持续深埋、稳定保存,为弱改造、复式含油气系统型盆地,具有油气近源聚集、正向构造控富、连续成藏的特征。