渤海湾盆地黄骅坳陷上古生界暗色泥岩地球化学特征及其发育机制

上古生界暗色泥岩是渤海湾盆地黄骅坳陷主力烃源岩之一,具有重要的勘探价值。为进一步明确黄骅坳陷上古生界暗色泥岩有机质富集环境与形成机制,开展了岩石学、元素地球化学、有机地球化学分析。结果表明:渤海湾盆地黄骅坳陷上古生界暗色泥岩具有近源沉积特点,沉积时处于炎热潮湿向温暖湿润气候转换期,整体处于中高风化程度,沉积分选与再循环作用较弱,较好地保存了物源信息,且源岩为长英质岩石;暗色泥岩从太原组沉积期到下石盒子组沉积期,有机质的富集不是由单一因素所控制的,而是氧化-还原条件、古生产力、古气候、沉积速率等多个要素共同控制与相互耦合的结果;太原组沉积期,表层水具有较高的生产力和相对还原-硫化的水底环境,有利于有机质富集和保存;山西组沉积期,在炎热潮湿的气候条件下表层水体也保持较高的初级生产力,同时较高的沉积速率有利于有机质的保存;下石盒子组沉积期,温暖湿润的气候有利于有机质的富集,但较低的沉积速率导致有机质被黏土矿物以及其他无机矿物稀释,相对较难保存。

渤海湾盆地黄骅坳陷古生界源内和源下油气成藏特征及有利区预测

煤系烃源岩是渤海湾盆地黄骅坳陷古生界含油气系统的主要烃源岩,源内和源下油气聚集机制和油气成藏过程不清。基于测井、录井、地震资料,结合烃源岩地球化学分析、储层岩心测试、包裹体测试、物理模拟实验等多种手段,探讨了渤海湾盆地黄骅坳陷古生界源内及源下油气聚集机制和成藏过程。研究结果表明:①黄骅坳陷古生界源内储层可有效聚集油气,紧邻的煤系地层烃源岩可优先对其供烃,稳定的构造背景使源内油气藏得到良好的保存。②研究区源下储层油气成藏的2个必要条件为:上部终止于煤系内部且下部连接奥陶系储层的断裂系统,且低角度断裂的油气输导效率更高;源储间存在大于10 MPa的压差,可为源下储层的油气成藏提供良好的动力。③研究区源内及源下油气藏具备早晚2期成藏、中期破坏的特征。中白垩世,低熟的煤系原油大量充注于储层中;白垩纪末期,地层的强烈抬升使古油藏遭受破坏或调整;新生代,随着烃源岩进一步成熟并生、排烃,形成了大量煤型气和轻质油油气藏。④研究区烃源岩有效充注范围内,储层相对优质、构造相对稳定的区域为源内勘探有利区,印支期逆冲断裂发育、受后期伸展作用改造较弱的区域为源下勘探有利区。

黄骅坳陷上古生界油气成藏史数值模拟

成藏史数值模拟是通过对成藏温度及成藏诸要素(生、储、盖、运、圈、保)的模拟来研究油气聚集规律,确定成藏主控因素。对黄骅坳陷孔西潜山埋藏史、地热史、生储盖发育史和排烃史的研究表明,上古生界煤系烃源岩主要形成两期油气藏,第一期油气成藏发生在晚侏罗世—早白垩世,该期生烃量有限,成藏规模较小;第二期成藏始于早第三纪且持续至今,是黄骅坳陷的主要成藏期。对上古生界石炭—二叠系成藏条件的综合研究表明,以孔西潜山为代表的黄骅坳陷的成藏主控因素是生、排烃史和构造发育史的匹配以及成藏后的保存条件,次要因素是储集层和盖层条件。

黄骅坳陷上古生界异常压力的分布及其意义

根据对黄骅坳陷上古生界泥岩声波时差资料的分析 ,认为石炭系煤系地层和二叠系顶部的石千峰组为两个异常高压段。上古生界超压在整个黄骅坳陷均有分布 ,且坳陷南区的超压幅度高于中区。产生超压的原因主要为不均衡压实 ,与烃类生成和黏土矿物转化亦有一定关系。异常高压层作为良好的区域盖层 ,十分有利于古生界含油气系统的保存。实际资料表明 ,超压使上古生界烃源岩生烃滞后 ,油气大量生成和运移期较晚 ,因此既有可能形成“古生古储”、“古生中储”的油气藏 ,还有可能形成“古生新储”油气藏 ,拓宽了以古生界为油气源的找油范围。图 4参 4(王书香摘 )

鄂尔多斯盆地上古生界异常低压分布特征及形成过程

鄂尔多斯盆地上古生界多见异常低压、低压,高压少见。平面上,苏里格庙地区地层呈异常低压、低压,米脂区地层呈高压和常压,其他地区地层以常压和低压为主;垂向上,水层压力基本沿静水压力趋势线分布,而气水层和气层压力均偏离静水压力趋势线,气层压力偏离程度大于气水层,且压力系数随深度的增加而减少。包裹体测试数据和盆地埋藏-剥蚀资料都表明,鄂尔多斯盆地上古生界异常低压气藏的形成大体分两个阶段:晚侏罗世—早白垩世末的充气增压阶段;早白垩世末至今散失降温降压阶段。气藏压力的降低主要与盆地抬升降温、天然气散失和气水密度差等因素有关。

黄骅坳陷歧口凹陷深层异常压力特征

对歧口凹陷单井压实曲线的分析表明 ,歧口凹陷的压力体系在纵向上可以划分为 3个压力系统 ,即静水压力带、上超压带和下超压带。静水压力带的底界深度为 2 0 0 0m左右。上超压带主要分布在盆地中心部位 ,深度范围较窄 ,仅几百米 ,超压幅度不高 ,压力系数相对较低 ,一般为 1 .3～ 1 .4。下超压带分布在整个凹陷范围内 ,起始深度为 2 0 0 0～ 3 0 0 0m ,在凹陷中心较深 ,边缘较浅 ;下超压带超压值高 ,压力系数大 ,可达 1 .5～ 1 .6。在层位上 ,沙一中、上亚段地层压力系数最大 ,沙一下亚段次之 ,沙二段和沙三段压力系数较低 ,各层位的压力系数平面分布趋势基本一致 ,均表现为从凹陷中心 (海岸线位置 )向西南方向压力系数逐渐降低 ,最后变为正常的静水压力。异常压力的分布主要受深度和层位的控制 ,并与成岩作用有密切关系。图 3参 1

成熟度指标在恢复地层假整合面剥蚀幅度中的应用

古剥蚀幅度的恢复是反演盆地埋藏史和油气生成史的前提条件 .利用黄骅坳陷现有数十口探井钻到的古生界地层资料 ,采用频数分布统计的方法建立该区综合地层厚度剖面 ,在此基础上 ,试用镜质组反射率 R0 法 ,对该区上、下古生界地层之间假整合面的平均剥蚀幅度进行了尝试性研究 ,并以分子级成熟度参数 C2 9Ts/C3 0 H对所得结果加以验证 ,表明黄骅坳陷上、下古生界间假整合面的最小平均剥蚀幅度为 440 m,同时 ,也说明该方法简便可行 。

黄骅坳陷上古生界煤系烃源岩生烃潜力评价

热模拟实验结果表明,黄骅坳陷上古生界煤和煤系泥岩均具有较强的生气能力,是两套高效的气源岩。热解气均以干气为主。进入高演化阶段后,煤的生气能力要大于泥岩的生气能力,因此,尽管上古生界煤层的厚度远小于泥岩的厚度,但其生气能力不可忽视;煤具有较高的生油潜力,液态烃最高产率达到36·99mg/g,具有形成煤成油藏的潜力。而泥岩的液态烃产量有限,不足以形成有产量的油藏。利用热模拟实验的结果,结合盆地热演化史,计算出黄骅坳陷内两个重要古潜山地区蕴含的资源量相当可观,指示本区古生界良好的勘探前景。

辽河坳陷东部凸起上古生界致密砂岩气成藏特征

东部凸起为辽河坳陷的一级构造单元,由于勘探程度低,探井有限,对研究区生、储盖、组合等地质条件缺乏系统认识,导致对该地区的勘探一直处于停滞状态。通过对东部凸起已钻探井的录井、测井及岩心资料的系统分析,从烃源岩、储集条件、盖层条件及构造演化的角度出发,对影响油气成藏的主控因素展开分析,认为东部凸起上古生界石炭—二叠系具备形成致密砂岩气藏的优越条件,为该地区开展非常规油气勘探奠定了基础。

异常压力与深层油气藏——黄骅坳陷为例

黄骅坳陷内已发现的第三系深层油气藏中几乎都与异常压力有关,形成超压封闭型油气藏。黄骅坳陷第三系深层存在四种超压封闭型油气藏,其共同特点是:油气藏处于超压封闭系统,压力系数一般为1.3～1.6;从多口井泥岩声波时差曲线和异常压力曲线中,可以看出在2800m以下深层普遍存在异常压力带(欠压实带),并可明显划分出三个异常压力带,分别控制各自的成藏动力系统;超压异常与储集层、含油性三者具有互相制约的因果关系,表明在超异常压力带(欠压实带)的下伏砂层出现异常高的孔隙值,并往往成为良好的产油层;超异常压力区和超压区内的低压区控制着油气的分布;异常压力形成期与异常孔隙发育带及油气大量生成期三者有机匹配,可能成为深层油气富集的重要条件。

上古生界煤系烃源岩显微组分组成及生烃特征——以渤海湾盆地石炭-二叠系烃源岩为例

上古生界煤系烃源岩在渤海湾盆地广泛发育,是我国东部深层油气的主要贡献者之一。综合前人对该套烃源岩分布、地球化学特征及生烃演化特征研究成果,应用显微傅里叶红外光谱、激光热解-气相色谱、核磁共振等测试数据分析不同有机显微组分的化学成分及其结构差异,探讨煤系地层有机显微组分与倾油性、倾气性之间的关系;综合多个地区的煤系烃源岩和有机显微组分特征进行分析,明确黄骅坳陷各地区上古生界煤系烃源岩生烃潜力,为合理评价研究区上古生界煤系地层油气勘探前景提供参考。结果表明渤海湾盆地黄骅坳陷上古生界煤系烃源岩厚度大,有机显微组分以镜质组为主,富氢组分含量较高,壳质组+腐泥组含量为2.8%~54%,基质镜质体含量为2.68%~32.4%,生油能力最强的组分为角质体、树脂体和孢子体;由于区域构造活动的频繁及差异,导致复杂多样的构造热演化史,存在多种热演化生烃史类型,持续深埋型和稳定埋深型是探区内主要的生烃演化史类型,有利于二次生烃的形成以及油气保存,区域内孔西-王官屯、乌马营一带,以及歧北-张巨河地区是寻找上古生界煤成油气的有利地区。

鄂尔多斯盆地南部上古生界泥岩盖层封闭性能评价

根据钻井、测井、岩心分析、地层埋藏史、古地温等资料,研究了鄂尔多斯盆地南部上古生界泥岩的空间展布范围、成岩与封闭性演化模式及孔隙度、渗透率、突破压力分布特征。在此基础上,提出相应的评价标准和评价方法,并对其封闭性能进行综合评价。结果表明:鄂尔多斯盆地南部石千峰组泥岩Ⅰ类盖层发育,封闭性能最好,特别是在镇探1、黄深1井区,综合评价权值达到3.5;上石盒子组泥岩发育异常高压,Ⅳ类盖层分布广泛,物性封闭性能最差;下石盒子组泥岩在研究区的西部和南部为Ⅳ类盖层,北东方向发育Ⅰ类、Ⅱ类盖层;山西组达到晚成岩C阶段的泥岩为Ⅲ类、Ⅳ类盖层,晚成岩B阶段的泥岩发育Ⅰ类、Ⅱ类盖层。工业性气流井分布在盖层封闭性能好的区域内,封闭性能评价结果与勘探实践相匹配。

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区上古生界地层压力演化研究

为揭示鄂尔多斯盆地杭锦旗地区上古生界地层压力演化特征及异常压力形成机理,基于现今储层压力状态分析,结合泥岩压实研究及包裹体测试古压力恢复结果,采用盆地数值模拟系统,定量分析了杭锦旗地区上古生界异常压力演化史。研究表明,杭锦旗地区储层现今处于异常低压状态,目的层在早白垩世末达到最大埋深,泥岩剩余压力最大值集中在上石盒子组中下部—下石盒子组盒3段,不同区带最大剩余压力大小有所差异,西部区带剩余压力最大(15~20 MPa),东部区带剩余压力居中(10~15 MPa),北部区带剩余压力最小(5~10 MPa)。地层压力演化与构造运动具有同步性,三叠纪末印支运动时期,剩余压力开始形成,中侏罗世早期燕山运动时期,剩余压力略微下降,白垩纪晚燕山运动时期,剩余压力达到最大,随后发生大规模构造抬升剥蚀,剩余压力迅速下降,形成现今储层异常低压和盖层残余不同程度剩余压力的状态。杭锦旗地区现今储层异常低压形成主要原因是天然气扩散,其次为构造抬升引起的温度降低和剥蚀卸载。烃源岩层、盖层及储层古异常高压成因有所差异,烃源岩层以生烃作用为主,盖层以泥岩欠压实作用为主,储层古异常高压形成与砂泥岩配置关系有关,盒3段以泥包砂沉积为主,受泥岩欠压实作用影响较大,下部以砂泥互层或砂包泥为主,泥岩欠压实作用影响减弱甚至消失,以构造挤压作用为主。

黄骅坳陷上古生界储层粘土矿物研究

通过对黄骅坳陷上古生界储层78个样品的X衍射分析、扫描电镜和铸体薄片观察指明其储层中粘土矿物以伊利石、伊/蒙间层为主,含少量自生高岭石及绿泥石,产状以薄膜式、搭桥式为主。随深度增加伊利石含量上升、伊/蒙间层比增大,致使储层孔、渗减小。与压汞测试结果进行对比后确定粘土矿物与压汞曲线间存在三种典型对照关系。同时,粘土矿物组合暗示本区为干旱盐湖的古环境。全区成岩环境均为碱性,仅在油藏附近表现为碱-酸-碱的变化过程。

黄骅坳陷上古生界埋藏史研究及生烃有利区预测

黄骅坳陷作为渤海湾盆地的一个负向构造单元,其深层资源具有巨大的潜力,蕴含的资源量十分丰富。黄骅坳陷经历多次构造运动,其地层经过多次抬升剥蚀与沉降,导致各个区域埋藏史具有较大差异,而埋藏史之间的差异一定会导致热史、成熟史和生烃史,特别是二次生烃的不同。对黄骅坳陷埋藏史分析研究后,把不同地区埋藏类型做了分类,作为对二次生烃有利区预测的依据。最终预测出孔西—王官屯—乌马营地区、歧北—歧南—埕海等地区为有利的二次生烃区,是寻找油气的有利目标区。