东濮凹陷北部古近系沙三段超压岩性油气藏成藏机理

东濮凹陷深部储层致密,超压广泛发育,油气生运聚过程复杂。利用测井、录井、钻井及地球化学分析等资料,对东濮凹陷北部古近系沙三段超压的形成机制、超压对源岩与储层的影响以及油气运移动力进行了系统研究,并阐明深层超压岩性油气藏的成藏机理。研究结果表明:(1)东濮凹陷北部古近系沙三段超压岩性油气藏类型主要包括砂岩上倾尖灭油气藏、砂岩透镜体油气藏、裂缝油气藏3种纯岩性油气藏和岩性-构造油气藏、构造-岩性油气藏2种复合油气藏。岩性油气藏主要分布于东濮凹陷北部地区,尤其在前梨园洼陷、海通集洼陷、柳屯洼陷及濮城—卫城洼陷周边,具有“环洼有序分布”的特征。(2)研究区厚层膏盐岩发育及生烃过程产生的深层超压对烃源岩的生烃具有抑制作用,有效扩大了生油窗,增强了深部源岩的生烃能力,促进了其对环洼岩性油气藏的大规模近源供烃;膏盐岩发育、早期快速埋藏、超压的抗压实作用和晚期发育的溶蚀作用控制了优质储层的分布;深部广泛发育的超压和浮力协同作用为深层油气运移提供了有效动力。(3)研究区东部洼陷带为“单洼单源、早混相晚气相、自生自储、超压驱动运聚”成藏模式;东部陡坡带为“单洼多源、早混相晚气相、超压-浮力驱动侧向运聚”成藏模式;西部斜坡带为“单洼多源、油相、超压-浮力驱动侧向运聚”成藏模式;西部洼陷带为“单洼单源、油相、超压-浮力驱动侧向运聚”成藏模式。

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。

富油凹陷油气分布规律与勘探潜力分析:以东濮凹陷为例

渤海湾盆地各大油田均进行了长期的精细勘探,但最新资源评价仍表明富油气凹陷剩余资源潜力大,剩余资源丰度高,仍将是勘探开发坚持的长期阵地。如何深化富油气凹陷的油气富集规律,将对下一步油气勘探具有重要的指导意义。本文从烃源岩角度入手,明晰东濮凹陷古近系湖相泥岩和上古生界煤系源岩成烃特征,然后结合典型油气藏解剖和油气藏评价单元,建立源藏对应关系,结合其他成藏要素,建立油气成藏模式并明晰剩余油气富集规律。研究表明:东濮凹陷古近系富油气凹陷具有近源聚集、连续成藏和断超控富的特征,油气主要来自TOC含量大于1.0%的优质烃源岩,富油气区之所以富集油气主要是由于富油气区具有多套优质源岩、多含油气系统和多期油气成藏的“三多”特征。东濮凹陷上古生界煤成气主要分布在煤系源岩热演化程度R_(o)大于1.3%的区域,存在源内和源外两种成藏模式。上述成果认识,不仅将为常规油气藏的勘探提供技术支撑,也将为薄层致密油、页岩油的勘探提供技术支撑。

东濮凹陷油田卤水地球化学特征及其指示意义

采集东濮凹陷内不同层位卤水样品进行水化学与同位素分析,基于卤水水化学与δD、δ18 O和δ13 C同位素特征,探讨了东濮凹陷油田卤水地球化学起源及深部地层中相关的水文地球化学过程,最终提出了东濮凹陷油田卤水的成因机制。凹陷内油田卤水水化学类型为CaCl 2型,为典型的深成陆相成因,起源于地质历史时期受到强烈蒸发作用影响的地表古盐湖,后期被封存于岩石孔隙和裂隙中,并经历了一系列深层次生改造(岩盐溶滤、脱硫酸、阳离子交换及钠长石化等作用)和浅层混合过程,形成了现今东濮凹陷赋存的油田卤水。研究成果可为东濮凹陷油田卤水资源合理开发与高效利用提供科学指导,并可为其他同类型卤水资源研究提供借鉴思路。

基于人工神经网络方法预测油气资源丰度——以渤海湾盆地东濮凹陷文留地区古近系沙河街组三段为例

油气资源丰度通常受多个因素控制,其相关参数信息种类繁杂、数据量庞大,应用传统的地质统计学方法定量预测准确度不高。为了快速预测油气资源量丰度并明确其主控因素,以渤海湾盆地东濮凹陷文留地区古近系沙河街组三段为例,采用基于多层感知器神经网络(MLP)方法对油气资源丰度进行定量预测,同时采用Boosting集成学习算法优化预测模型,分别对66组样本油气资源丰度数据进行预测。结果表明,训练集数据实测值与预测值相关系数分别达0.789和0.989,验证集数据实测值与预测值相关系数分别达0.618和0.825,测试数据中实测值和预测值相关系数分别达0.689和0.845;有效厚度、平均渗透率、有效孔隙度是影响油气资源丰度最主要的3个地质因素,重要性系数分别为33.93%、20.12%和19.53%,圈闭面积、地面原油密度、生烃中心贡献等参数为次要影响因素。采用Boosting集成学习算法优化之后的多层感知器模型预测准确性得到了很大的提升,能为有利目标优选及勘探开发方案调整提供可靠依据,为凹陷内其他区块油气资源评价提供较好的参考和借鉴。

东濮凹陷多断多凸多洼构造特征及成因

从渤海湾盆地入手研究东濮凹陷的构造特征,利用地震剖面、钻井、测井等资料对东濮凹陷进行分区、分带、全层系构造解析。研究表明:1)东濮凹陷印支期挤压南北分区,燕山期弱挤压、古近纪沙四段-沙三段沉积期强烈拉张东西分带,古近纪晚期开始强走滑-弱拉张错断成块,具有多应力叠合时空演化的构造特征,呈现平面上隆洼相间、垂向上洼中有隆、断裂棋盘式交错的构造格局。2)东濮凹陷宏观上经历了四期构造演化,发育逆冲-拉张-走滑断裂系统,根据构造变形应力期次叠合特征,将中-古生界构造样式分为两类九种,古近系构造样式主要分为背斜、断阶和背形三大类共十四种。3)板块构造活动引起的地幔上拱和深断裂右旋走滑位移是东濮凹陷新生代形成的根本动力学原因;古近系基底横向构造的存在、兰聊断层活动分期分段性差异及控洼断层大量发育,单断大洼向多断多凸多洼转变;古近纪晚期浅层发育大量的四五级断层对洼陷和凸起进行调节改造,走滑构造应力逐步加强,断层在平面上分布形态从侧列变为羽列,导致多断多凸多洼格局发生扭动构造变形,复杂的断块群构造定型,早期形成的油气藏被调整改造,为东濮凹陷精细勘探和开发提供重要支撑。

东濮凹陷前梨园洼陷南部深盆气有利目标评价

依据烃源岩品质、盐岩分布以及烃源岩热演化程度的分析,认为东濮凹陷沙三下亚段是深盆气有利勘探区面积最大的区域,为深盆气风险勘探的首选层系。根据储集条件、盖层与保存条件优选勘探区带。前梨园洼陷南部沙三下亚段可细分为两套储盖组合,其特点在于断层较少、封堵性良好,被选定为深盆气的勘探区带。针对前梨园洼陷南部沙三下亚段的3砂组、5砂组、6砂组和7砂组这四套湖底扇储层,采用井控拓频技术以提高砂体纵向分辨能力。在优选勘探目标时,优选杜寨断层下降盘靠近物源区、储层厚度最大的构造-岩性圈闭进行风险勘探。这一策略为东濮老区天然气增储建产接替阵地指明了明确的方向。

东濮盐湖古近系硫酸盐硫同位素组成及地质意义

对东濮凹陷古近系同一层段内和不同层段间硫酸盐硫同位素的研究认为,由于不同时期气候、沉积环境、构造沉降等的变化,东濮凹陷盐湖环境中发育的古近系蒸发岩中的硫同位素具有旋回性,与层序发育的旋回性吻合很好;将东濮凹陷古近系蒸发岩的δ34S值(30‰)与海相蒸发岩的δ34S值相比,结合前人对东濮凹陷古近系蒸发岩锶同位素的研究成果,认为东濮凹陷的湖盆为封闭的陆相盐湖,当时的沉积环境对硫酸盐是封闭的。

氧同位素分析在东濮凹陷下第三纪沉积环境中的应用

主要介绍了氧同位素的地球化学特征 ,并利用这些特征在沉积环境方面的指示意义 ,分析了东濮凹陷下第三系盐湖沉积的氧同位素。分析结果表明 :尽管保存在碳酸盐中的氧同位素的值不能定量地反映原始氧同位素的值 ,不能够作为区分海陆相的标志 ,但它可以定性地探讨碳酸盐沉积时的沉积环境。通过对东濮凹陷下第三系盐湖沉积的氧同位素分析发现 ,从沙四上到沙一时期 ,除了沙三上的δ1 8O有些突变外 ,基本上呈递增趋势。这反映出 ,从沙四上到沙一时期该区的气候逐渐向干旱过渡 ;沙四上到沙三上一段δ1 8O明显比沙一和沙二上偏低 ,说明在沙四上到沙三上时期 ,该沉积区的蒸发作用还不是很显著 ,而另一方面也说明在由沙三上向沙二上过渡时 ,该区可能存在一次气候突变 ,使得沙二上和沙一时期的蒸发量远大于降雨量 ,δ1 8O的值也因此迅速增大。同时 ,也做了碳酸盐同位素系数Z值的研究 。

东濮凹陷断裂系统及变换构造

分析了东濮凹陷的断裂系统及其活动性,研究了断裂系统内部断层间及断裂系统之间的位移传递方式及相应的变换构造类型。研究结果表明,断层间位移的传递方式有传递式、接力式、消长式和消减式4种类型,分别形成了传递断层和楔状断阶、走向斜坡和地垒凸起、中央斜向背斜、消减斜坡和断鼻等变换构造。东濮凹陷不同时期形成的变换构造,在近东西方向上相互联接形成变换构造带。这些变换构造带在平面上将东濮凹陷分隔成具有不同构造、沉积特征的区段;在垂向上,不同时期形成的变换构造发生叠加、改造和迁移,从而对沉积起控制作用,有利于隐蔽油气藏的形成。

渤海湾盆地东濮凹陷古近系沙河街组盐岩成因——来自沉积学和地球化学的证据

东濮凹陷是渤海湾盆地盐岩最发育的凹陷,其古近系沙河街组主要发育有4套累计超过1 000 m厚的盐岩,其成因颇受争议。通过沉积学和地球化学方法对其进行了研究。盐岩与具纹层状沉积构造的泥页岩相间发育,泥页岩的V/（V＋Ni）平均比值为0.736（基本分布在0.64-0.81）,其中发育有石盐漏斗晶体并夹有砂质碎屑流块状砂岩等特征,表明具纹层状沉积构造的泥页岩形成于半深湖—深湖的强还原环境。盐岩与泥页岩之间没有侵蚀暴露面,泥页岩层面上也没有干裂沉积构造,盐岩厚度大且较纯净,从而推断盐岩和与其相邻的泥页岩的沉积环境一样,都是半深湖—深湖的强还原环境。纵向上,盐岩发育于层序的湖侵体系域和高位体系域,盐岩发育期也是东濮凹陷的主要裂陷期和扩张期;横向上,盐岩分布于凹陷中央,与凹陷边缘沉积的砂岩呈彼消此长的关系,泥页岩则主要分布于砂岩和盐岩之间的较广阔地区。即盐岩的沉积中心、凹陷的沉积中心及凹陷的沉降中心三者基本一致,盐岩发育期也是湖盆发育的鼎盛期。沉积学的证据支持东濮凹陷盐岩＂深水成盐＂的观点。在连续沉积的盐岩段,从老地层到新地层,δ37 Cl值没有出现逐渐减小的特征,而是呈不规律的变化,说明东濮凹陷沙河街组盐岩应是在温暖潮湿气候条件下一定水深环境中形成的,即＂深水成盐＂。通过与现代峡谷型湖泊和人工河道水库的对比,说明在盐岩发育期东濮凹陷应具较明显的湖水分层特征——＂深水成盐＂的基础和基本形式,从理论上也支持东濮凹陷盐岩＂深水成盐＂观点。

东濮凹陷沙三段盐岩成因

东濮凹陷沙三段(Es3)发育盐岩和膏盐岩,岩心观察见有冲刷面、泥裂、波痕等浅水和暴露标志,地震剖面显示有低位楔、削截面、下超等湖岸线进退现象,说明Es3沉积期古湖泊水体深度变化大。高水位期沉积深灰色、暗色泥岩与少量重力流砂体,低水位期沉积盐岩、膏岩,发育低位三角洲与扇三角洲沉积,纵向形成深湖泥岩与蒸发岩、低位砂岩的频繁互层。分析认为,盐岩为浅水成因,盐源为周边隆起的中、下奥陶统。这一认识不同于过去“高山深盆”、“深水成盐”和“海相成因”的观点,将给东濮凹陷沉积古地理、古环境研究带来新的认识。

兰聊断层的几何学、运动学特征对东濮凹陷构造样式的影响

东濮凹陷的古近系充填在由兰聊断层控制的一个复式半地堑断陷中。兰聊断层总体上为铲式断层面形态，但是沿东濮凹陷轴向断层面形态和拆离深度有明显变化。北段为浅层相对缓倾的铲式正断层，拆离面深度约9～12km；中段为浅层相对陡倾的铲式正断层，拆离深度约为14～16km；南段为坡坪式正断层，浅层的拆离深度约8km，深层拆离深度约11～13km。不同区段的兰聊断层在古近纪不同时期的运动学特征也具有明显的差异，中段的伸展量相对较大。由于兰聊断层的几何学、运动学特征沿东濮凹陷轴向发生变化，导致凹陷的构造样式、沉积作用、石油地质条件有明显的不同。

东濮凹陷平衡剖面与构造演化研究

本文运用平衡剖面的原理和方法研究了东濮凹陷构造演化史 ,并对其构造运动进行了分析 ,认为东濮凹陷的形成和演化受基底构造和断裂作用控制 ,其演化过程可分成 6个阶段 ;东濮凹陷南宽北窄的构造特征主要是拉张量南大北小造成的 ;东濮凹陷滑脱面深度不大 ,基底沉降南部普遍大于北部 ;西洼南部 ,滑脱面深度较大 ,构造幅度大 ,是油气勘探的有利地区。

盐在变形中的作用:库车坳陷与东濮坳陷盐构造对比研究

库车坳陷和东濮坳陷是两种变形性质完全不同的盆地,但构造的发育都与盐有关,通过对它们的对比来理解盐在变形中的作用具有重要的构造意义。库车坳陷盐构造主要发育在西部,受古近系库娒格列木群盐岩层分布控制,与印度板块和欧亚板块碰撞引起的压性应力场有关,发育的盐构造有盐核滑脱褶皱、盐滑断层、盐成盆地、盐焊接等。东濮坳陷盐构造主要发育在黄河北地区,受古近系沙三段的盐岩层分布的控制,与太平洋板块向欧亚板块之下俯冲引起的张性应力场有关,发育的盐构造有强制褶皱、盐滑断层、盐成盆地、盐焊接等。虽然两个盆地盐构造的性质不同,但盐在变形中所表现的主要作用相同,都主要起滑脱面的作用,盐发生流动的机理相同,主要与构造活动或断裂活动有关。

华北东濮凹陷异常高压与流体活动及其对储集砂岩成岩作用的制约

Basin-Mod软件模拟显示东濮凹陷35Ma左右孔隙流体已出现较高异常压力,综合分析表明欠压实作用是发育异常高压的主要机制。处于异常高压带内的泥岩存在微裂隙带,是异常高压流体压裂的直接结果井可以成为流体运移的通道。通过典型研究区砂岩压实(溶)量、压实-胶结关系、沉积参数-储集物性的对比,表明异常高压流体的确对砂岩的压实作用具有抑制作用。另一方面,自生石英流体包体均一温度大部分在105～145℃之间,频数呈多峰式展布,可能显示幕式流体活动。该温度范围内由于没有有机酸的大规模生成,泥岩频繁发生的幕式流体泄压活动,使得富含CO_3^(2-)的高压流体在注入砂岩(低压区)孔隙后易与Ca^(2+)、Mg^(2+)、Fe^(2+)等离子结合,导致砂岩储层发生强烈的(晚期)碳酸盐沉淀和胶结作用。

裂陷盆地构造演化及盆地伸展模式——以东濮凹陷为例

东濮凹陷是我国东部典型的裂陷盆地。盆地的构造演化经历了早古生代至三叠纪的克拉通盆地旋回和新生代的裂陷盆地旋回。新生代裂陷盆地旋回又划分为早期裂陷、强烈裂陷、晚期裂陷和晚第三纪整体坳陷4个阶段。东濮凹陷基底伸展量的变化总趋势是由北向南加大,地壳上部的伸展构造变形为简单剪切伸展模式,而地壳下部具有纯剪切机制。滑脱面变异带可能是造成东濮凹陷内桑村集-桥口-白庙横向构造变换带、南北构造活动差异性以及油气富集程度差异性的重要原因。

东濮凹陷盐湖层序结构与隐蔽油气藏

东濮凹陷岩盐层序的低位体系域主要为厚层块状岩盐夹薄层泥岩和砂岩 ,地震上表现为强振幅连续反射 ;湖侵期为深湖 -半深湖相泥岩夹薄层岩盐和重力流砂体 ;高位体系域为厚层块状岩盐夹薄层泥岩和砂岩。东濮凹陷沙河街组古生物化石资料显示 ,藻类生物发育 ,缺少淡水种类 ,介形虫成层出现 ,说明盐类沉积环境以潮湿和半干旱气候交替为主 ,在还原的深湖 -半深湖的背景中仍有碎屑物供给。

渤海湾盆地东濮凹陷古近系沙河街组层序地层

通过对研究区300多口钻井的地层对比和3 000多米岩心的详细观察及区域构造-沉积演化分析,综合运用构造、古生物、岩性、地质年代以及测井和地震反射等6个方面的特征,将东濮凹陷古近系划分为3个超长期层序,分别对应于沙河街组四段下亚段、沙河街组四段上亚段—沙河街组三段、沙河街组二段—东营组;并将沙河街组四段上亚段—沙河街组一段划分为4个长期层序,分别对应于沙河街组四段上亚段—沙河街组三段四亚段、沙河街组三段三亚段、沙河街组三段二亚段—沙河街组三段一亚段、沙河街组二段—沙河街组一段。提出同一套连续沉积的盐岩在长期及超长期层序划分中具不可分割性,并结合东濮凹陷及渤海湾盆地层序划分的实例,指出目前普遍存在的层序地层划分方案与岩石地层划分方案相一致的现象值得商榷。

东濮凹陷石炭—二叠系煤系烃源岩的生烃演化

东濮凹陷的石炭—二叠系煤系烃源岩主要分布在本溪组、太原组及山西组,厚度大,分布较稳定,其岩性主要包括暗色泥岩(含碳质泥岩)和煤岩。石炭—二叠系煤系烃源岩自沉积以来,遭受了海西—印支期、燕山期、喜马拉雅期等多期复杂的构造变动,经历了不均一的抬升、变形、埋藏,甚至岩浆作用,导致了烃源岩生烃演化的不连续性和分阶段性。在区域构造作用控制下,东濮凹陷石炭—二叠系经历了海西—印支期、喜马拉雅早期和喜马拉雅晚期等多期复杂的构造—埋藏作用过程,其中最大埋深发生在喜马拉雅早期(东营期末),当时研究区煤系的埋深已达4 300m。在此过程中,有机质的受热温度呈"脉动状"变化,最高受热温度达260℃,导致煤系有机质成熟度呈阶段性增加,并引发多次成烃演化过程。早喜马拉雅期的晚期,相对生烃量大,是煤系主要成烃期,成烃强度最大的区域位于凹陷的前梨园和南部的马厂一带。热解实验分析表明,其煤系有机质最大相对生烃量为300mg/g。但受东营运动的影响,该期部分煤系生烃可能被破坏,导致成藏条件的复杂化。