東濮凹陷胡古2氣藏成藏條件分析

李繼東，許書(shū)堂，楊玉娥，柯明文，趙強(qiáng)

（中國(guó)石化中原油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河南 鄭州 450000）

0 引言

東濮凹陷位于渤海灣盆地南緣臨清坳陷東南部，勘探面積5 300 km2，是渤海灣盆地既富油又富氣的凹陷，天然氣具多氣源、多類型、蘊(yùn)藏豐富的特點(diǎn)[1]。東濮凹陷已發(fā)現(xiàn)的天然氣類型主要有煤成氣和油型氣，其中，文23氣田是東部一個(gè)典型的煤成氣田[2-4]。據(jù)三次資源評(píng)價(jià)，東濮凹陷煤成氣資源量為1 111.3×108m3，資源量十分豐富，但目前找到的煤成氣藏（田）主要有文23氣田、戶部寨氣藏和馬廠氣藏。探明煤成氣儲(chǔ)量為251×108m3，探明率僅為22.6%，探明程度還很低，仍蘊(yùn)含著巨大的勘探潛力。

東濮凹陷的油氣勘探從20世紀(jì)50年代后期已開(kāi)始進(jìn)行，古生界的油氣勘探是除古近系以外投入工作量最大的一個(gè)領(lǐng)域。雖然有多口井在多套層系見(jiàn)較好的油氣顯示，但一直沒(méi)有取得大的突破。2003年在中央隆起帶鉆探的文古2井上古生界石千峰組3 813.5～3834.3 m井段16.8 m/3層壓裂試油，日產(chǎn)天然氣量為11 000 m3，日產(chǎn)油量6.3 m3，成為古生界第一口工業(yè)油氣流井。經(jīng)分析，文古2井油來(lái)自古近系烴源巖，天然氣來(lái)自上古生界煤系烴源巖[5]。

2012年，借鑒渤海灣盆地其他凹陷潛山勘探成功經(jīng)驗(yàn)，重視供烴條件研究，在西部斜坡胡慶潛山帶低位潛山部署了胡古2井。該井于2012年4月19日開(kāi)鉆，2013年1月4日完鉆，井深5 245.0 m，完鉆層位奧陶系，鉆井過(guò)程中見(jiàn)到了較好的油氣顯示。2013年5月31日對(duì)胡古2井上古生界上石盒子組4854.6～4858.1 m井段3.5 m/2層壓裂試氣，日產(chǎn)氣量1 712 m3；7月1日對(duì)上古生界上石盒子組4 748.0～4 767.0 m井段10.2 m/2層壓裂試氣，日產(chǎn)氣量9 585 m3；2014年1月8日，對(duì)上古生界石千峰組4 572.6～4 605.6 m井段15.1 m/2層壓裂試氣，日產(chǎn)氣量23 170 m3，油量0.2 m3，獲得工業(yè)氣流，進(jìn)一步揭示了區(qū)內(nèi)上古生界良好的勘探前景。

1 油氣地球化學(xué)特征及成因分析

1.1 天然氣地球化學(xué)特征及成因分析

胡古2井天然氣組分以烴類氣體為主 （見(jiàn)表1），烴類氣體中甲烷體積分?jǐn)?shù)高，重?zé)N氣體積分?jǐn)?shù)低。非烴類氣體以二氧化碳為主，另外含微量氮?dú)狻?/p>

表1 胡古2井與典型油氣田天然氣組分及碳同位素分析數(shù)據(jù)

從天然氣組分碳同位素看，胡古2井天然氣碳同位素較重，其中甲烷碳同位素為-28.6‰，乙烷、丙烷碳同位素都為-15.7‰，丁烷碳同位素為-17.5‰，反映出其原始母質(zhì)以腐殖型為主。其甲烷碳同位素值與文23氣田（文23-40井）天然氣相近，乙烷、丙烷、丁烷碳同位素值較文23氣田（文23-40井）天然氣還要重，而與文72油田（文72-462井）中伴生的凝析氣相差較大，因此，綜合判斷，胡古2井天然氣為煤型氣。

1.2 原油地球化學(xué)特征及成因分析

胡古2井原油密度0.762 9 g/cm3，黏度1.18 mPa·s，膠質(zhì)+瀝青質(zhì)體積分?jǐn)?shù)低，為2.46%，蠟質(zhì)體積分?jǐn)?shù)高，為19.90%；原油化學(xué)組成具有高飽和烴，低芳烴、非烴特征，飽和烴體積分?jǐn)?shù)為90%以上。

原油氣相色譜顯示，主峰碳nC11，ΣnC21-／ΣnC22+=6.226，Pr／Ph=0.65，CPI=1.03。其色譜與胡狀集油田古近系原油色譜圖特征明顯不同，前者輕烴組分體積分?jǐn)?shù)高，后者輕烴體積分?jǐn)?shù)低。色質(zhì)分析顯示，胡古2井二疊系原油與胡狀集油田古近系原油規(guī)則甾烷相對(duì)組成不同，前者為反“L”型、后者為不對(duì)稱“V”字型分布，表明胡古2井二疊系原油主要來(lái)源于陸源高等植物。

胡古2井原油碳同位素與文23井Es4原油及毛4、豐2井石炭—二疊系層熱模擬原油同位素相近，比古近系源巖成因白12、文古2井原油同位素重，表明有煤成油特征（見(jiàn)表 2）[6]，為熱模擬產(chǎn)液“A”。 綜合判斷，胡古2井原油為煤成油。

表2 胡古2井與典型油氣田原油碳同位素分析數(shù)據(jù)對(duì)比

2 成藏條件

2.1 烴源巖

上古生界濱海陸緣沉積體系的海灣瀉湖、濱海沼澤、潮坪等相帶，以及三角洲沉積體系的三角洲分流平原、分流沼澤等相帶，為弱氧化—還原沉積環(huán)境。上古生界氣候潮濕，水體較為閉塞，適宜生物生長(zhǎng)，有利于有機(jī)質(zhì)的富集，是有利的生烴相帶。東濮凹陷上古生界烴源巖主要包括暗色泥巖 （含碳質(zhì)泥巖）和煤巖2大類。本溪—太原組、山西組煤巖發(fā)育，泥巖有機(jī)質(zhì)豐度較高，是本區(qū)上古生界的主要烴源巖系。東濮凹陷煤巖總厚度13～23 m，暗色泥巖厚度140～400 m，自北向南厚度增大。本溪組、太原組、山西組暗色泥巖有機(jī)質(zhì)豐度最高，有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.34%～5.27%，平均2.06%，生烴潛力0.06～4.41 mg/g，平均1.20 mg/g。有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ2—Ⅲ型，其中Ⅲ型占56%，Ⅱ2型占44%。Ro值為0.7%～7.2%，達(dá)到成熟—過(guò)成熟階段，為較好烴源巖。下石盒子組和上石盒子組泥巖也具備一定的生烴能力，但有機(jī)質(zhì)豐度較低，為較差烴源巖。

東濮凹陷石炭—二疊系喜山期的二次生烴是主要生烴期，以煤成氣為主，二次生烴門限深度為3 600 m左右，4 500 m左右進(jìn)入生烴高峰期 （見(jiàn)圖1）。胡古2塊烴源巖處于生烴高峰期內(nèi)。

圖1 烴源巖鏡質(zhì)體反射率隨深度變化

喜山早期中央隆起帶及西部斜坡帶古地溫大于130℃，區(qū)域上成熟度演化幅度大，Ro為0.85%～3.00%。尤其是前梨園洼陷，埋藏深度高達(dá)8 000 m，為東部洼陷帶上古生界生烴演化的中心。孟崗集洼陷埋深也在5 000 m以下，是西部洼陷帶古生界二次生烴演化的中心（見(jiàn)圖2）。

2.2 儲(chǔ)集層

西斜坡上古生界二疊系石盒子組、石千峰組砂巖儲(chǔ)層發(fā)育，物性相對(duì)較好，可作為主要儲(chǔ)集層?？v向上，下石盒子組上段—上石盒子組下段是儲(chǔ)層的集中發(fā)育段，砂巖厚60～90 m，單層一般厚2～8 m，最大厚15 m；石千峰組下部 （平頂山砂巖段）砂巖也比較發(fā)育，厚30～60 m，單層一般厚 5～10 m，最大厚 23 m（開(kāi) 40 井）。

西斜坡上古生界砂巖整體上屬于低孔、低滲、致密儲(chǔ)層，非均質(zhì)性強(qiáng)。上部石千峰組、上石盒子組儲(chǔ)層物性相對(duì)較好，經(jīng)統(tǒng)計(jì)孔隙度大于8%的有效砂巖厚度占砂巖總厚度的1/3左右，有效儲(chǔ)層的厚度還是比較可觀的。胡古2井有效儲(chǔ)層共41.2 m/9層。從孔隙度隨深度變化來(lái)看，上古生界物性和埋深關(guān)系不大，物性雖差，但由于后期抬升剝蝕，導(dǎo)致小斷裂發(fā)育，構(gòu)造裂縫十分發(fā)育。開(kāi)17、開(kāi)40、慶古2等井取心證實(shí)裂縫發(fā)育，可見(jiàn)裂縫也是該區(qū)重要的儲(chǔ)集類型。

圖2 烴源巖生氣強(qiáng)度

2.3 蓋層

與油藏相比，天然氣藏對(duì)儲(chǔ)層條件要求低，而對(duì)蓋層條件要求高[7]。從巖性組合及油氣顯示情況看，該區(qū)上古生界主要發(fā)育2套儲(chǔ)蓋組合。

上儲(chǔ)蓋組合。以石千峰組上段及中生界底部厚層泥巖為蓋層，石千峰組下段砂巖為儲(chǔ)層的儲(chǔ)蓋組合，是西斜坡石炭—二疊系的上部?jī)?chǔ)蓋組合。石千峰上部加中生界底部泥巖，厚152 m，中生界底部斜坡泥巖段厚度60 m，穩(wěn)定分布。目前開(kāi)40井、開(kāi)17井、慶古2井在該組合中見(jiàn)良好油氣顯示，文古2井、胡古2井在該組合中獲工業(yè)油氣流。

下儲(chǔ)蓋組合。上石盒子組下段、下石盒子組上段河道砂體發(fā)育，儲(chǔ)集性能相對(duì)較好，是石炭—二疊系的主要儲(chǔ)層發(fā)育段；上石盒子組上段的厚層泥巖作為蓋層，可組成上古生界的下儲(chǔ)蓋組合。石盒子組上部泥巖，厚240 m，單層最大厚度23 m。西斜坡開(kāi)40井、開(kāi)35井、慶古2井在該組合中見(jiàn)油氣顯示，胡古2井在該組合中獲低產(chǎn)油氣流。

2.4 圈閉及保存

西部斜坡帶在整體向北抬高的背景上，由南向北發(fā)育慶祖集、胡狀集2大古隆起背斜構(gòu)造。基底構(gòu)造特征和下第三系構(gòu)造特征一樣，構(gòu)造格局嚴(yán)格受斷層控制。由于東傾斷層的強(qiáng)烈活動(dòng)，將總體東傾的斜坡帶切割為具東西分帶、南北分區(qū)的斷階-斜坡帶。在胡慶地區(qū)，由于長(zhǎng)垣、石家集、五星集、邢莊大型東傾斷層的發(fā)育，形成典型的“斷階”式構(gòu)造格局。自東向西劃分為低位潛山、中位潛山和高位潛山。

胡古2井位于胡狀集低位潛山帶，為夾持在石家集斷層和長(zhǎng)垣斷層之間隆起背景上的反向斷塊圈閉。該圈閉主要受一系列西傾反向斷層控制，形成于沙四—沙三下期，定型于沙三上沉積前。后期發(fā)育的石家集斷層及長(zhǎng)垣斷層雖然切割了西傾斷層，但沒(méi)有對(duì)圈閉形成破壞。該區(qū)油氣大規(guī)模運(yùn)移期均在東營(yíng)期，為晚期成藏，因此構(gòu)造與油氣的生成運(yùn)移具有較好的時(shí)空配置關(guān)系，油氣也得到了很好保存。

3 成藏模式

該區(qū)烴源巖主要為上古生界山西組、太原組、本溪組煤巖、暗色泥巖及碳質(zhì)泥巖，儲(chǔ)層主要為上古生界二疊系石盒子組、石千峰組砂巖，蓋層為石千峰組上段、中生界底部泥巖及石盒子組上部泥巖，是典型的自生自儲(chǔ)油氣藏（見(jiàn)圖3）。

圖3 胡古2井成藏模式

東濮凹陷在三疊紀(jì)末的印支運(yùn)動(dòng)時(shí)期，曾一度上隆遭受剝蝕，造成石炭—二疊系早期生成的煤成氣大量散失[8-9]。古近紀(jì)以來(lái)，東濮凹陷進(jìn)入了斷陷—裂陷發(fā)展時(shí)期，煤系烴源巖再次被深埋，超過(guò)了印支期末的一次埋藏深度，全區(qū)范圍內(nèi)廣泛生烴。由于埋藏深、有機(jī)質(zhì)演化程度高，成為本區(qū)生烴的主要時(shí)期。該生烴期主要發(fā)生在40～20 Ma，處于東營(yíng)運(yùn)動(dòng)之前，以氣態(tài)烴為主。該生烴期較晚，東濮凹陷大規(guī)模的斷陷活動(dòng)逐漸減弱，大部分圈閉已形成且定型，有利于油氣藏形成并保存[10-14]。

東濮凹陷上古生界烴源巖二次生烴的門限深度在3 600 m左右，埋深大于4 500 m左右時(shí)，鏡質(zhì)體反射率達(dá)1.5%，開(kāi)始進(jìn)入生氣高峰期，當(dāng)埋深大于5 800 m左右時(shí)，進(jìn)入生氣枯竭期。胡古2井山西組頂面埋深4 998 m，烴源巖正處于生氣高峰期內(nèi)，這也是胡古2塊氣藏形成的主要因素。

4 結(jié)論

1）胡古2氣藏油氣主要來(lái)自上古生界煤系烴源巖，是自生自儲(chǔ)煤成氣藏。

2）胡古2氣藏自身煤系烴源巖處于生烴高峰期內(nèi)，為氣藏提供了充足的資源保證。上古生界發(fā)育良好的儲(chǔ)蓋組合，為氣藏提供了有效的儲(chǔ)集空間和封蓋條件。圈閉類型為反向斷塊圈閉，形成于沙三上沉積前，油氣大規(guī)模運(yùn)移期在東營(yíng)期，構(gòu)造與油氣的生成運(yùn)移具有較好的時(shí)空配置關(guān)系，油氣得到了很好保存。

3）上古生界烴源巖鏡質(zhì)體反射率大于1.5%的區(qū)域是尋找上古生界自生自儲(chǔ)油氣藏的有利區(qū)帶，該區(qū)帶中具有一定構(gòu)造背景的洼中隆起是有利的鉆探目標(biāo)。

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