從有機(jī)質(zhì)生烴角度分析北大港構(gòu)造帶東翼深層天然氣勘探潛力

路俊剛,陳世加,肖敦清,張紀(jì)智,文彥春

(1.西南石油大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,四川成都 610500; 2.大港油田集團(tuán)有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,天津300280)

從有機(jī)質(zhì)生烴角度分析北大港構(gòu)造帶東翼深層天然氣勘探潛力

路俊剛1,陳世加1,肖敦清2,張紀(jì)智1,文彥春1

(1.西南石油大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,四川成都 610500; 2.大港油田集團(tuán)有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,天津300280)

北大港構(gòu)造帶東翼緊鄰歧口凹陷,是歧口凹陷油氣運(yùn)移的有利指向區(qū).岐口凹陷有機(jī)質(zhì)類(lèi)型主要為腐泥型,埋深大,演化程度高,凹陷中心沙三段烴源巖成熟度達(dá)到2.5%,已到高—過(guò)成熟階段,應(yīng)有大量的高熟天然氣和原油裂解氣生成.北大港構(gòu)造帶東翼目前發(fā)現(xiàn)的油氣都是成熟階段的產(chǎn)物,后期高—過(guò)成熟階段的產(chǎn)物沒(méi)有運(yùn)移到中淺層.分析烴源巖特征、油氣成熟度、天然氣類(lèi)型及構(gòu)造特征.結(jié)果表明:烴源巖成熟階段生成的原油在構(gòu)造深層聚集,后因斷裂溝通,一部分運(yùn)移到淺層成藏,另一部分繼續(xù)在深部?jī)?chǔ)集物性較好的構(gòu)造和砂體中富集,隨演化程度不斷加深,原油裂解成氣.

北大港構(gòu)造帶;深層天然氣;烴源巖;有機(jī)質(zhì)生烴;原油裂解氣

0 引言

目前,北大港構(gòu)造帶東翼已發(fā)現(xiàn)馬東、馬西、港東、白水頭、唐家河等油氣田,主要集中在中淺層(小于3500m),深層(大于3500m)勘探程度較低[1].深層勘探成本較高,具有較大風(fēng)險(xiǎn),且因埋深大,演化程度高,根據(jù)生烴理論,主要以天然氣勘探為主.天然氣既可來(lái)源于干酪根的降解氣,也可來(lái)源于原油的裂解氣[2].對(duì)于腐泥型有機(jī)質(zhì),原油裂解氣量占天然氣總生成量的70%～80%,只有少量天然氣來(lái)源于干酪根的裂解氣[3-4].

北大港構(gòu)造帶東翼緊鄰歧口凹陷,是油氣運(yùn)移的有利指向區(qū).歧口凹陷有機(jī)質(zhì)類(lèi)型較好,屬于典型的以生油為主的腐泥型有機(jī)質(zhì);隨演化程度增加,這種腐泥型有機(jī)質(zhì)天然氣的產(chǎn)生數(shù)量及天然氣的演化階段關(guān)系到整個(gè)區(qū)域的勘探前景.

以有機(jī)質(zhì)生烴理論為基礎(chǔ),以油氣“分段捕獲”原理[5]為指導(dǎo),分析歧口凹陷烴源巖有機(jī)質(zhì)類(lèi)型、豐度、成熟度及北大港構(gòu)造帶東翼油氣地化特征,并結(jié)合構(gòu)造、儲(chǔ)層等石油地質(zhì)特征,認(rèn)為北大港構(gòu)造帶東翼深層天然氣源充足,勘探應(yīng)以高—過(guò)成熟階段生成的原油裂解氣為主要目標(biāo).

1 烴源巖特征

歧口凹陷位于黃驊坳陷的中央(見(jiàn)圖1),是第三紀(jì)以來(lái)長(zhǎng)期繼承發(fā)育的大凹陷,各層系有機(jī)質(zhì)豐度都很高(見(jiàn)表1),屬于好烴源巖.有機(jī)質(zhì)類(lèi)型總體較好(見(jiàn)表1),主要為Ⅱ1-Ⅰ型.

圖1 歧口凹陷地理位置

表1 歧口凹陷各層有機(jī)質(zhì)豐度、類(lèi)型參數(shù)

盆地模擬結(jié)果顯示,凹陷中心埋深大,最大可達(dá)8km,深層烴源巖成熟度(Ro)達(dá)到2.5%,已到高—過(guò)成熟階段(見(jiàn)圖2),有大量的凝析油氣和干氣生成,原油也可裂解成氣.這是后期深層斷裂封閉或受高壓影響后期產(chǎn)物未向上運(yùn)移,只能在深部聚集.

2 油氣成熟度

2.1 天然氣

歧口凹陷周緣北大港構(gòu)造帶東翼的天然氣甲烷體積分?jǐn)?shù)較低,重?zé)N體積分?jǐn)?shù)較高,干燥因數(shù)較低,小于0.90(見(jiàn)表2).甲烷碳同位素較輕,來(lái)自凹陷邊緣較差類(lèi)型有機(jī)質(zhì)的白水頭、唐家河和港東地區(qū)的天然氣主要為低成熟的腐殖型氣;來(lái)自較好類(lèi)型有機(jī)質(zhì)的馬東和馬西地區(qū)天然氣主要屬于成熟階段的腐泥型氣(見(jiàn)表3).目前歧口凹陷周緣沒(méi)有發(fā)現(xiàn)高—過(guò)成熟階段的天然氣,表明深層高—過(guò)成熟階段的產(chǎn)物沒(méi)有運(yùn)移到中淺層,還在深部聚集.

表2 北大港構(gòu)造帶東翼天然氣組分體積分?jǐn)?shù)

圖2 歧口凹陷深層烴源巖成熟度等值線

表3 北大港構(gòu)造帶天然氣碳同位素?cái)?shù)據(jù)

2.2 原油

ThompsonKFM[6]對(duì)凝析油烷基化進(jìn)行定量分析,提出用庚烷值和異庚烷值研究原油與凝析油的成因及原油成熟度分類(lèi),庚烷值、異庚烷值越大,原油成熟度越高.本區(qū)原油輕烴庚烷值為19.19～31.07、異庚烷值為0.81～2.07,根據(jù)文獻(xiàn)[6]提出的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),屬于低成熟—成熟階段的產(chǎn)物.

3 天然氣類(lèi)型判識(shí)

BeharE等進(jìn)行封閉體系下的熱解實(shí)驗(yàn)[7].結(jié)果表明:低溫和短時(shí)間模擬條件導(dǎo)致干酪根初次裂解;較高溫度和較長(zhǎng)時(shí)間模擬條件導(dǎo)致已生成石油和天然氣重?zé)N二次裂解.根據(jù)實(shí)驗(yàn),天然氣組分C2/C3值在干酪根初次裂解和烴類(lèi)二次裂解過(guò)程中有著截然不同的變化趨勢(shì).在初次裂解中C2/C3值基本不變,甚至減小,但在二次裂解中C2/C3值迅速增大;C1/C2值在初次裂解中逐漸增大,在二次裂解中基本不變. JamesAT[8-9]指出,生成氣體的Δδ13C2-3‰值(乙烷碳同位素與丙烷碳同位素之差)隨著成熟度的增大而趨向于0.PrinzhoferA等[10]通過(guò)Δδ13C2-3‰與ln(C2/ C3)關(guān)系,驗(yàn)證不同地區(qū)天然氣的成因,并指出干酪根初次裂解產(chǎn)生的天然氣在Δδ13C2-3‰(y軸)與ln(C2/ C3)(x軸)關(guān)系圖中呈近乎垂直分布,由原油二次裂解產(chǎn)生的天然氣在圖中呈近水平展布(見(jiàn)圖3).這種現(xiàn)象的原因是干酪根裂解氣的碳同位素分餾范圍較寬,Δδ13C2-3‰變化較大;原油裂解氣的碳同位素分餾范圍較窄,乙烷、丙烷碳同位素差值變化較小[11-12].

歧口凹陷周緣天然氣樣品點(diǎn)群分布與圖版中干酪根裂解氣基本一致(見(jiàn)圖3),說(shuō)明目前在歧口凹陷周緣發(fā)現(xiàn)的天然氣是干酪根裂解氣,不是原油裂解氣.

圖3 干酪根裂解氣和原油裂解氣的區(qū)分

4 深層地質(zhì)條件

如果深層不存在較好的構(gòu)造和儲(chǔ)層條件,那么深層烴源巖成熟階段生成的原油在深部不會(huì)聚集成藏,到高—過(guò)成熟階段時(shí)沒(méi)有足夠烴類(lèi)來(lái)裂解成氣.因此,深部具有較好的構(gòu)造和儲(chǔ)層條件是后期原油裂解氣勘探的主要地質(zhì)條件.

歧口凹陷深層發(fā)育較完整的低幅度同沉積背斜構(gòu)造,且存在連續(xù)砂體分布(見(jiàn)圖4和圖5).歧口凹陷存在4個(gè)次生孔隙發(fā)育帶,分別為2400～2600,2900～3200,3700～4000,4500～4800m.其中,在3 700～4000m深度段孔隙度最大為25%,平均為14%;部分地區(qū)在4000m以下孔隙度可達(dá)15%～20%.因此,歧口凹陷深層存在有利構(gòu)造和物性較好的砂體,成熟階段生成的油可以在深部聚集,這為后期高—過(guò)成熟階段原油裂解成氣提供烴類(lèi)保障.由于存在斷層和高壓封隔[13-14],后期生成的原油裂解氣也可以在深層聚集成藏.

5 勘探前景

歧口凹陷深層烴源巖有機(jī)質(zhì)類(lèi)型較好,為Ⅱ1-Ⅰ型,在成熟階段以生油為主,成熟度達(dá)到2.5%(見(jiàn)圖2),具備原油裂解生氣的條件.北大港構(gòu)造帶深層有較好的構(gòu)造和砂體分布,一方面,可以較好地保存成熟階段生成的、沒(méi)有運(yùn)移到淺層的原油;另一方面,隨演化程度的增加,得到較好保存的原油裂解成氣.再加上沙一中亞段區(qū)域性泥巖蓋層和沙二段高壓層的阻擋作用[13-14],使其可以在深層砂體中富集成藏.對(duì)于腐泥型源巖,天然氣勘探的主力是原油裂解氣(占天然氣總生氣量的70%～80%).歧口凹陷深層具有豐富的氣源、良好的儲(chǔ)層及優(yōu)越的圈閉條件,所以深層具有很大的勘探潛力.

圖4 歧口凹陷深層沙三段古構(gòu)造等值線圖(單位:m)

圖5 歧口凹陷深層有利砂體分布狀況

6 結(jié)論

(1)歧口凹陷烴源巖有機(jī)質(zhì)類(lèi)型主要為腐泥型,在高—過(guò)成熟階段原油裂解氣占烴源巖總生氣量的70%～80%,是歧口凹陷深層天然氣勘探的主要?dú)庠?

(2)歧口凹陷深層源巖成熟度達(dá)到高—過(guò)成熟階段,如沙三段達(dá)到2.5%,應(yīng)該有大量高成熟油氣及原油裂解氣生成,但是目前中淺層發(fā)現(xiàn)的油氣是成熟階段的產(chǎn)物,未發(fā)現(xiàn)高成熟油氣及原油裂解氣.這是后期深層斷裂封閉或受高壓影響后期產(chǎn)物未向上運(yùn)移,只能在深部聚集.因此,深部勘探潛力巨大.

(3)深層沙三段發(fā)育不同大小、成因的砂體,構(gòu)造較完整,源巖在成熟階段生成的油氣一部分沿?cái)嗔堰\(yùn)移到中淺層聚集成藏,另一部分進(jìn)入深層砂體及構(gòu)造形成巖性油氣藏及構(gòu)造油氣藏,晚期油藏中的原油大量裂解成氣在深部形成氣藏.

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Analysis of deep gas exploration potential in the eastpartof Beidagang formation on the basis of the hydrocarbon-generating theory/ 2010 ,34( 4) :40 - 44

LU Jun-gang1,CHEN Shi-jia1,XIAO Dun-qing2,ZHANG Ji-zhi1,WENYan-chun1
(1.SouthwestPetroleum I nstitute , Cheng du , S ichuan 610500 , Chi na; 2. Dagang Petroleum Exploration and DevelopmentInstitute , Dagang , Tianjin 300280 , China)

The eastof Beidagang structure beltis the mostfavorable exploration area of oil and gas fromthe Qikou sag. In Qikou sag , the main type of the kerogen is from Ⅰto Ⅱ1 . The Ro of the Es3 in thesag has reached 2. 5 %, which reached to high or pastmatured stage of kerogen and should have muchpast-matured gas produced. By analyzing the features of source rock , oil , gas and structure , itis pointedoutthatthe oil and gas found in the reservoir s near to the sag is matured p roducts , no high or pastmatured oil-gas has been found so far , the reason is thatthe blocking of the faultand the high pressuredseal limited the migration of the high-pastmatured oil and gas from the deep to the shallow. The goodsand and strap have been found in the deep of the sag , so the oil produced during oil generation peak canbe accumulated in them , and cracked to gas in the high-pastmatured stage.

Beidagang structure belt; deep-seated gas ; source rock ; hydrocarbon generating ; oil crackedgas

book=4,ebook=324

TE122

A

1000-1891(2010)04-0040-05

2010-03-19;審稿人:張?jiān)品?編輯:任志平,張兆虹

國(guó)家“973”重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(2006CB202305);四川省重點(diǎn)學(xué)科項(xiàng)目(SZD0414)

路俊剛(1980-),男,博士,講師,主要從事石油天然氣地質(zhì)與地球化學(xué)方面的研究.