塔里木盆地东部地区古生界原油裂解气成藏历史分析——以英南2气藏为例

近年来,在塔里木盆地东部烃源岩高—过成熟区的油气勘探获得重大发现,已在几口井中获得工业气流或油气显示,位于英吉苏凹陷中部英南构造带上的英南2气藏就是其中一个颇具代表性的重要气藏。对其油气的成因和成藏历史的研究引起了地质学家和地球化学家的广泛兴趣。英南2气藏中的天然气属富氮湿气,甲烷和乙烷的稳定碳同位素组成分别在-38.6‰～-36.2‰和-30.9‰～-34.7‰之间。与众多塔里木盆地海相油型气的比较发现,该气藏天然气明显具有成熟度偏高的海相成因的特点。通过对其伴生的凝析油分子标志物的研究可以断定,凝析油不可能来源于浅部的中侏罗统煤系地层,而是与下古生界的寒武系—下奥陶统海相地层密切相关。不过,随之而来的问题是,寒武系—下奥陶统海相烃源岩层目前已经过成熟[Re(等效镜质体反射率)=3%～4%]。从其埋藏史和成熟演化史来看:由于中晚奥陶世的急剧沉降和高古地温,在加里东晚期短短的20Ma(458～438Ma)内,古地温从90℃急剧升高到210℃,以致"生油窗"经历的时间只有10Ma左右,尚未来得及充分排油就已迅速转入生气阶段;现今生油气潜力已很低。再从流体包裹体均一化温度与埋藏—生烃史的数据来看,英南2气藏形成于最近10Ma;而现今寒武系—下奥陶统烃源层不可能直接向气藏提供干燥系数仅0.

塔里木盆地英南2气藏成藏机理

探讨了塔里木盆地东部英南2凝析气藏的非常规盖层———致密钙质胶结砂岩的形成机理。这种致密砂岩孔隙中钙质胶结物共有两期,早期方解石阴极发光下发出桔红色光,晚期发出桔黄色光,早期方解石被晚期交代。碳酸盐岩胶结物微区和全岩碳、氧同位素分析表明,钙质胶结物碳同位素组成表现出与生物成因有关的负值,δ13C分布在-7.17‰～-9.06‰,氧同位素组成具有淡水渗流成岩的特点,δ18O分布在-12.44‰～-21.85‰,这说明致密砂岩是“与烃类相关的成岩作用带(HRDZs)”的产物。HRDZs的形成是烃类缓慢渗漏遭受生物降解的过程,它使气藏的天然气组分的成分和同位素组成产生了分异。该气藏是特殊的下生上储、早期散失、晚期聚集成藏的次生凝析气藏,成藏过程伴随着圈闭致密性的逐渐加强,气藏的成藏过程是有机无机相互作用的结果。

塔里木盆地东部英南2气藏天然气散失特征

英南2气藏的盖层是特殊的致密砂岩,天然气来自寒武系—奥陶系,为湿气。对侏罗系砂岩碳酸钙胶结物碳同位素的分析认为有20%的碳酸钙胶结物与天然气散失有关,致密砂岩盖层的形成也与天然气散失有关,甲烷的优先散失和消耗可以导致天然气偏湿。利用天然气运聚动平衡模型模拟了英南2气藏天然气的聚集和散失过程,认为英南2气藏是喜山期以来一直处于天然气储量递减的残留气藏。

英吉苏凹陷英南2气藏天然气成因判识

依据英南2井天然气组分特征、碳同位素特征及成藏时间等方面的研究,对英南2气藏成因进行了探讨,认为英南2气藏为一经后期调整的次生气藏。天然气为奥陶纪晚期—志留纪早期生成并保存在志留系和奥陶系上部储层中的凝析气、原油伴生气和加里东末期生成的干气的混合气,也可能有一些原油裂解气的混入。石油伴生气和凝析气是英南2井天然气高氮、富集重烃的根本原因。后期裂解干气的注入是英南2井天然气碳同位素较重的主要原因之一。扩散作用在华力西—印支期这一漫长地质时间内为奥陶系和志留系气藏保持其湿气藏特征和氮气的富集起到了重要作用。喜马拉雅晚期,古生界气藏沿断层运移到侏罗系聚集成藏,并在进入侏罗系储层后有少量的煤成气混入,进一步使天然气碳同位素变重。

塔里木盆地塔东英南2气藏气源分析

英南2凝析气藏天然气属富氮湿气,烃类气体体积分数一般为78.86%~87.67%;甲烷68.92%~76.67%,重烃气体为9.17%~14.01%,非烃气体氮气为13.89%~21.07%,甲烷和乙烷的碳同位素分别为-38.6‰^-36.2‰和-30.9‰^-34.7‰.根据天然气组分、天然气碳同位素的特征,认为英南2凝析气藏的天然气来源于高过成熟的下古生界海相寒武系—下奥陶统腐泥型干酪根形成的原油裂解气,同时应用ln(C2/C3)-ln(C1/C2)及δ13C2-δ13C3与ln(C2/C3)判识模式也印证了英南2气藏气源为原油裂解气,气藏凝析油中存在高含量的金刚烷,指示原油经历了裂解,裂解程度为80%~90%.

英吉苏凹陷英南2致密砂岩气形成条件与成藏模式

英南2气藏是塔里木盆地东部典型的致密砂岩气藏,但其成因机制研究亟待加强。通过对英南2致密砂岩气藏的沉积地质背景及生、储、盖等地质条件的研究,探讨了英南2气藏的形成条件及成藏模式,认为英南2气藏为一经后期调整的次生气藏。

塔里木盆地英南2井侏罗系与志留系界限厘定及意义

塔里木盆地孔雀河斜坡区块多井获气流,是天然气勘探重要领域。通过岩电及古生物组合特征,结合成藏史对英南2井地层层序进行重新剖析。在此基础上搞清该区高产层归属问题,明确主要勘探目的层为志留系,为该区今后油气勘探提出新思路,指明了勘探方向。

塔里木盆地英南2井气藏生烃动力学研究

英南2井是塔里木盆地东部地区一口重要的预探井,该井在侏罗系获得高产工业油气流.天然气组分与碳同位素组成表明该气藏中的天然气属于腐泥型天然气.由于该区存在多套源岩,天然气来自干酪根气还是原油裂解气存在一定争议.通过应用生烃动力学与碳同位素动力学的方法,认为英南2井天然气以原油裂解气为主,约占72%,气源来自寒武-下奥陶统干酪根的二次生气、中上奥陶统油藏的裂解气.英南2井侏罗系气藏主要充注时间在65Ma之后,属晚期成藏,持续充注.