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油气藏形成条件的分析与综述--《石油地质学》-课程设计

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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《石油地质学》课程设计(三)油气藏形成条件的分析与综述制作人 : 指导老师 : 油 气 资 源 学 院1目录第一章 盆地地质概况 ……………………………………………… 2第一节 沉积史 ………………………………………………………… 3第二节 构造格局 ……………………………………………………… 4第三节 盆地形成机理 ………………………………………………… 6第二章 盆地的地层格架 …………………………………………… 10第一节 地层概述 ……………………………………………………… 10第二节 生储盖 ………………………………………………………… 12第三节 生储盖组合样式 ……………………………………………… 18第三章 盆地中油气分布 …………………………………………… 23第一节 油气藏类型及其在构造带上的分布 ………………………… 23第二节 油气藏垂向分布 ……………………………………………… 26第三节 油气藏的平面分布 …………………………………………… 27第四章 盆地典型油气藏胜坨油田成藏分析 ………………… 29第一节 油区地层 ………………………………………………………… 30第二节 主要烃源岩 …………………………………………………… 31第三节 储层成因类型及特征 ………………………………………… 33第四节 油气藏特征、类型及分布 …………………………………… 35第五节 胜坨地区油气源供给期次 …………………………………… 37第六节 油气运移特征 ………………………………………………… 38第七节 胜坨地区两期成藏过程 ……………………………………… 39第八节 油气成藏的有利条件 ………………………………………… 41小结 ……………………………………………………………………… 43参考文献 ………………………………………………………………… 442第一章 盆地地质概况渤海湾盆地位于华北地区的中北部,南北分别与鲁西隆起区和燕山造山带相邻,东西两侧分别为胶辽隆起和太行山隆起所围限(图 1—1)。盆地是地貌特征明显的新生代盆地,其东部以郯庐断裂带营口—潍坊段为界,西部以太行山山前紫荆关断裂带及其延伸为界,二者呈北北东方向延伸,南部和北部分别以齐广断裂和燕山南缘断裂为界,近东西向分布。从几何形态看,渤海湾盆地呈规则的菱形,为 Z 型。面积约 20 万平方公里,包括河北省、山东省北部和西部、辽宁省南部、河南省北部、北京市、天津市和渤海海域。图 1—1 渤海湾盆地形势图 (比例尺 1:5000000) (据 李春光)3第一节 沉积史渤海湾盆地是一个复式叠加型沉积盆地。新生界、中生界、古生界和震旦亚界地层内广泛分布有多套生储盖组合。具有多旋回、多层系和多油气藏类型的含油气盆地的特色。其沉积史可划分以下几个时期:晚元古代(震旦亚代) 准地槽沉积发展时期:吕梁运动后,沿着内蒙古陆南缘,张家口—北票深断裂南侧形成一个北东东方向的沉降带,称为燕山准地槽。沉积了晚元古代震旦亚界最厚 9400 米以碳酸盐岩为主的巨厚沉积。早古生代(下寒武世—中奥陶世)地台沉积发展时期:蓟县运动时,华北陆台一度上升,下寒武世时又沉没在浅海之中,一直到中奥陶世末才结束。在内蒙古陆以南和鲁东古陆以西广阔的浅海内,沉积有 1000~1500 米厚以碳酸盐岩为主夹少量泥质岩和蒸发岩的沉积。晚古生代(中石炭世—二叠纪)地台含煤建造沉积发展时期:中奥陶世之后,加里东运动使华北陆台整体上升成陆,经历长期的风化剥蚀和岩熔作用。到中石炭世,华北陆台又整体下降,沉积有 200~400 米厚的海陆交替相含煤地层。二叠纪为地台内部陆相盆地,各坳陷各内沉积厚度不等,自 300~1500 米。二叠纪后期的海西运动,使华北陆台继续向上升起。全区除平顺、峰峰、平泉等地有零星三叠系陆相碎屑岩沉积外,其他地区均为高峻的山区。印支运动使陆台上沉积层(自震旦亚界至三叠系 )全部褶皱形成一系列大型的背斜和向斜构造。中、新生代断陷与坳陷沉积时期:渤海湾盆地的中、新生界剖面内可能有过多次“断—坳型”沉积发育阶段。(1)早侏罗世门头沟组断陷期,沉积 1750 多米厚的砂岩、页岩、砾岩夹煤层,底部为玄武岩。中、晚侏罗世九龙山组、岩髻山组、后城组、张家口组、九佛堂组和阜新组坳陷期,沉积厚度达 8000~10000 米的火山碎屑岩、集块岩、页岩、砂岩、砾岩、凝灰岩夹油页岩和煤层。(2)早白垄世青山组断陷期,沉积 1200~5400 米厚的凝灰岩、安山集块岩、安山岩、玄武岩、凝灰质砂砾岩和粉砂岩。晚白垄世王氏组第二次坳陷期沉积 2000~4360 米厚的砂岩、砾岩、粉砂岩和页岩。4(3)早第三纪孔店组、沙河街组、东营组断陷期,沉积 2000~5000 米厚的砂岩、泥岩、油页岩、生物灰岩和砾岩沉积。晚第三纪馆陶组、明化镇组和第四纪平原组第三次坳陷期,沉积厚达 800~5000 米的砾岩、砂岩和泥岩层。由于燕山运动的多次活动,使侏罗纪和白垄纪的断—坳盆地因遭受剥蚀而保存不全。只有第三纪—第四纪的断—坳盆地在渤海湾盆地全区保存得比较完整。第二节 构造格局震旦亚代和古生代时,东西方向的纬向构造体系控制了本区的构造格局。北面有东西向的内蒙古陆,南面有北西西方向的濮阳古陆。古生界广阔的浅海内有露出海面的东西向营口—遵化隆起、沈阳—北镇隆起和五台—河间隆起以及隐伏水下的海中—理宁—德州隆起和篙山—太康—商丘隆起。纬向的锦西—青龙大断裂,南口—灵山大断裂,晋县—衡水断裂,宁津—羊二庄断裂和黄河大断裂等当时已有活动。三叠纪末的印支运动和下侏罗世末开始的燕山运动是渤海湾盆地断陷和火山活动的初始期。在强烈的张扭性和张性断裂作用下,地台内部开始断裂。北北东方向的邦庐断裂带、沧州 —东明断裂带、太行山东麓断裂带和近东西方向的北塘—乐亭断裂带、齐河—广饶断裂带、黄河断裂带代表了当时的主要破裂带。经过二次或二次以上的断陷—坳陷发展期,渤海湾盆地已初具雏型。进入早第三纪(本区缺古新世沉积 )始新世—渐新世华北运动期本区仍处于强烈的 块断差异活动时期。在总的引张应力作用下,老的断陷区继续扩大、加深和陷落,又产生一系列新的断裂改造基底结构。由于块断活动强烈,使凹陷边缘的块体上升,并受到剥蚀。沿着断面高侧剥蚀下切到古生界和震旦亚界,局部地区甚至深达前震旦亚界变质岩系。下第三系的主要断陷沉积盆地都沿着下列断裂带而分布(图 1—1,图 1—2)。(1)郊庐断裂带在鲁中地区由四条北北东向断裂组成一个中央地垒 (汞丹山地垒)和两侧的首县地堑和沂河地堑构造。向北延伸至辽东湾和下辽河坳陷,仍具有相似的构造特征。下辽河坳陷有一中央隆起带,两侧为西部凹陷和东部凹陷。辽东湾中央隆起带分为两支,其两侧各自的下第三系凹陷分为三带。(2)北塘—乐亭断裂带进一步分解成老王庄—马头营—石臼坨南深断裂,石臼坨北断裂和海中北断裂,形成秦南凹陷、南堡凹陷和渤中凹陷。(3)齐河—广饶断裂带进一步分解成平方王南断裂、陈家庄 —滨县南断裂、义和庄南断裂、5埋西—煌东断裂。形成东营、临南、沾化、车镇、羊鱼沟、理北和沙南等凹陷。(4)聊考—宁津—沧东断裂带进一步分解后形成北塘、板桥、歧口、沧东、南皮、吴桥亏德州、冠县、萃县和东濮等凹陷。(5)太行山东麓断裂带比较重要的有两条:一是邯郸—束鹿—坝县断裂带,形成巨鹿、束鹿、饶阳、坝县和武清等凹陷。另一条是石家庄—泳县—大兴断裂带,形成石家庄、晋县、保定、徐水、固安和大厂等凹陷。(6)由于南口—灵山断裂的继续活动,形成北京凹陷和灵山凹陷。图 1—2 渤海湾盆地下第三系断陷与隆起分布图( 比例尺 1:5000000) (据李德生)(7)在鲁西隆起区和鲁西南地区,由于肥城断裂、泰安— 铜冶店断裂、羊流店—新泰断裂、蒙山断裂、汉山—临沂断裂、沛县断裂和城武断裂的活动,形成肥城、大坟口、莱芜、新泰、蒙阴、泅水、演上、金乡和城武等凹陷。按构造线方向盆地区内可划分为 3 个坳陷构造区:6(1)东部走滑构造带,主要位于郯庐断裂带的营口潍坊段,包括下辽河坳陷、渤中坳陷和昌潍坳陷。构造线和油气田分布以北北东向为主。(2)中部拉分构造区,位于渤海湾盆地的中部,包括黄骅坳陷和济阳坳陷、构造线和油气田分布以北东和近东西向及北西向为主。3)西部走滑构造带,主要位于太行山山前断裂与沧东断裂之间。该带包括冀中坳陷和临清坳陷构造线和油气田分布以北北东向为主。研究了覆盖区下面的许多地震反射剖面,加上大量的钻探资料,说明凡是继承性发育的正断层都具有缓断面。多数断层面的倾角在 35~50 度。古生界、震旦亚界或前震旦亚界块体因张性缓断面正断层而拉开形成的裂谷,其宽度可达 2~15 公里,垂直落差的规模亦可达到1~10 公里。多数块体是一侧产生张性断裂,形成簸箕式凹陷。少数断陷是两侧产生张性断裂,形成地堑式凹陷。每个凹陷内充填满了中、新生界沉积层,其厚度取决于每条断裂带的垂直落差幅度和平均下降速率。说明自中、新生代以来,基底产生裂谷的累计宽度可达剖面长度的 16%。因此盆地面积日益扩大。沙河街组地层沉积的范围要比孔店组扩大,上第三系沉积范围又比下第三系扩大。渤海湾盆地是以断裂活动为特征的块断构造性质、整个油气区正负向构造的展布和各种类型油气聚集带在纵向上和平面上的分布都受这种块断差异活动的制约和控制。第三节 盆地形成机理渤海湾含油气盆地大规模张性断裂系统的发生和发展,与本区岩石圈曾发生过垂直隆起有关。当岩石圈隆起时,莫霍面的位置随之上升。在渤海海域第三系坳陷最深的部位有一个渤中力高,地震反射资料说明该处为第三系沉积厚达 10 公里坳陷很深的负向构造单元。但在此位置出现一个大型的圆形重力高异常带,可能为由莫霍面隆起所形成的“地鳗柱”在重力上的反映(图 1—3) 。根据刘元龙和王谦身等的计算:地壳厚度在渤中最薄为 29 公里,向四周增厚到 31~34 公里,华北平原地区为 33~35 公里,燕山山区为 37~38 公里,太行山区为41~42 公里。由于莫霍面隆起的幅度很大,使上层地壳产生极大的拉张量。因此围绕着“渤海地慢柱”产生一系列缓断面的正断层呈有规律的展布:(1)在“渤海地鳗柱”以南的济阳坳陷内,各簸箕式凹陷都呈 北断南超。即在鲁西隆起向7渤中、坳陷的北倾斜坡背景上,由子重力滑动作用,一组同生正断层向深场膺内逐级下掉;老断裂呈反向正断层的展布型式。(2)在“渤海地慢柱”以北的秦南和昌黎等凹陷内,各簸箕式凹陷都呈 南断北超。即在燕山隆起向渤中深坳陷的南倾斜坡背景上,一组同生正断层向深坳陷内逐级下掉,老断裂亦呈反向正断层的展布型式。(3)在“渤海地慢柱”以西的黄骅坳陷和冀中坳陷内,各簸箕式凹陷都呈 西断东超。即在太行山隆起向渤中深坳陷的东倾斜坡背景上,一组同生正断层向深坳陷内逐级下掉,老断裂亦呈反向正断层的展布型式。(4)由郑庐断裂带所控制的辽河断陷、渤东断陷和鲁中断陷等,正处在“渤海地慢柱”的顶端轴线部位,上层地壳的拉张量最大,因此产生一系列由相向的正断层组成的地堑式凹陷或东断西超的簸箕式凹陷。各簸箕式凹陷断侧油气藏层位新,含油井段长,圈闭类型多;坡侧层位老,含油井段比较集中,圈闭类型比较简单。渤海湾盆地在断陷期,沿着主要断裂带有规模不等的火成岩喷发,主要是玄武岩。如济阳断陷早第三纪始新世孔店组和沙河街组三段均有玄武岩层。黄骅断陷南部渐新世沙河街组三段和一段有玄武岩喷发和辉长岩侵入。歧口凹陷北部和南堡凹陷渐新世东营组内夹有厚度很大、层数很8图 1—3 渤海湾盆地地质—地震—重力剖面略图 (据侯贵延)多的玄武岩。辽河断陷自始新世到渐新世有多期的玄武岩喷发。至于中生代,更是渤海湾盆地断裂火山活动的主要时期,多处大面积的发生以安山岩为主的喷溢。断裂火山活动导致地慢柱最上部热量的散失,逐渐被上部岩石圈所吸收。因此渤海湾盆地又为一地温梯度高异常区( 每深 100 米地温增高 ) ,有利于石油的成熟,使烃类从生油岩体内产出的效率比较高。随着热能的外泄,地慢柱逐渐转化,导致莫霍面的逐渐下降。中新世以后,一个大型的盆式坳陷开始形成。它的范围东面到胶辽隆起,西面到太行山隆起,北面到燕山隆起,南面到鲁西隆起。在此范围内形成一个统一的渤海湾坳陷盆地。自晚第三纪至第四纪沉积了一套河流相到浅湖相的砾岩、砂岩和泥岩沉积。一般厚度 800~1400 米。早第三纪断陷中心的渤中地区,亦为后期坳陷最深的部位。这里晚第三纪至第四纪沉积物厚度达到 5000 米。上地慢内部物质的运动导致局部隆起,使该区岩石圈因受力而向两侧伸张,致使地壳浅层产生断陷与坳陷。渤海湾盆地中、新生代以来断坳发育过程的多旋回性,说明渤海湾盆地面相对应的上地慢物质运动仍然在作用,岩石圈的隆起仍然存在。莫霍面上地慢柱的形成或消蚀,扩张或收缩仍在反复间歇地进行着。这种构造发展史上断坳交替的活动性,为渤海湾盆地多层系含油创造了有利的条件。从渤海湾盆地规则的菱形几何形态、所处的滑移场、盆地的沉积演化史、盆地内部与走滑有关的构造和大地构造背景分析,认为渤海湾盆地是新生代太平洋板块俯冲使郯庐断裂和太行山断裂右行滑移而形成的拉分盆地。中生代就已存在的东西两个走滑构造带是新生代形成渤海湾走滑拉分盆地的基本地质条件。从渤海湾盆地的构造演化分析,大部分新生代盆地与中生代盆地无继承性。早中生代扬子板块与华北板块最终碰撞造山,同时西伯利亚板块仍向华北板块接近,并继续影响华北板块内部的构造活动。这时的郯庐断裂表现为左行剪切运动,在鲁西南及渤海湾地区形成北西向雁行排列的中生代断陷盆地。中生代晚期和早第三纪早期由于菲律宾板块和库拉板块的俯冲作用,郯庐断裂进一步左行剪切,北西向断陷进一步裂陷(图 1))。9图 1—4 渤海湾盆地构造演化模式(据侯贵延)从早第三纪中期始新世(沙河街三段 )开始,由于库拉板块消失 ,太平洋板块的运动方向从北北西转为北西西,以致郯庐断裂带由左行转为右行,营口—潍坊段也就表现为右行张性走滑运动。由于印度板块对欧亚板块的俯冲,对华北板块施加南西向挤压应力,华北板块向东逃逸,并沿着古生代就已存在的燕辽太行中条断裂带发生右行张剪运动,沧县隆起从太行山隆起分离形成渤海湾盆地西部的走滑构造带(图 1))。这样,新生代各板块间综合协调运动的结果使渤海湾盆地的东部走滑构造带和西部走滑构造带的右行走滑作用下形成拉分盆地,由边界的走滑运动导致盆地内部的拉分伸展( 图 1))。因此,渤海湾盆地在新生代始新世中晚期—渐新世为松弛叠型走滑拉分盆地。10第二章 盆地的地层格架第一节 地层概述渤海湾盆地,作为华北板块的组成部分,其形成与演化受华北古板块及相邻板块的多重作用与控制,使该盆地沉积构造演化具多旋回性。形成多套烃源岩层系、储集岩系和封盖岩系,也随之构成了多样式的生储盖组合(图 2—1)。同时,在平面上,盆地的沉积和沉降中心也由盆地周缘向盆地中心逐步迁移,造成含油气体系在时空上的有序分布。众所周知:渤海湾盆地经历了太古代和早元古界地台 基底的形成阶段、中元古代至二叠纪地台盖层沉积阶段和中、新生代大陆裂谷发育阶段。在青白口群沉积末期,几乎整个华北地区上升为陆,遭受剥蚀,致使华北陆块的沉积基底趋于准平原化,尤其是经过早寒武世的添平补齐作用之后,华北地区的沉积物厚度较为均匀,沉积相带的展布相当宽阔。自寒武纪至早一中奥陶世,该区为典型的陆表海环境,中奥陶世峰峰组沉积末期,全区整体上隆,结束了早古生代的沉积历史,华北地台的加里东运动表现为整体抬升,长期遭受剥蚀,缺失晚奥陶世至早石炭世沉积。并开始了晚古生代石炭一二叠纪海陆交互相含煤岩系的沉积,沉积具东西展布、南北分异的基本格局。中三叠世末期的印支运动结束了该区大规模海侵的历史,进入以陆相沉积为主的演化阶段,构造一沉积的分布格局也由近东西向展布转化为北北东向与东西向展布并存的复合。中生代燕山期的构造运动以拉张一挤压、伴以剪切交替出现,早期以挤压作用为主,形成一系列呈北东一南西方向展布的褶皱,构成了渤海湾盆地的雏形。早中侏罗系盆地以张陷盆地为主,充填了一套河湖沼泽相含煤碎屑沉积。燕山晚期,地壳活动加剧,裂陷作用加强,伴有强烈的中酸性岩浆活动,盆地充填以夹有大量火山岩的河湖相红色碎屑岩为主。在此基础上,开始了新生代裂陷作用旋回。喜山运动可分为早第三纪裂陷沉降和晚第三纪坳陷热沉降两个阶段。早第三纪裂陷作用构成了三个由张裂沉陷充填一湖侵扩张和深陷~抬升收缩的过程,即孔店组沉积11时期,沙四和沙三沉积时期,以及沙二段至东营组沉积时期。晚第三纪为后裂谷阶段,沉积了一套以河流相为主的碎屑岩建造。盆地显著的不整合面有:元古界与中生界之间不整合、奥陶系与石炭系之间不整合、古生界与中生界之间不整合、中生界与新生界之间不整合、沙四组与沙三组之间不整合、沙河街组内部不整合、东营组与馆陶组之间不整合。12图 2—1 渤海湾盆地地层综合柱状图 (图由胜利油田研究院原图加工而来)第二节 生储盖13(一)下古生界生储盖条件:下古生界上马家沟组和峰峰组为最有利的烃源岩,整个下古生界存在四套主要储集层,最重要的是奥陶系顶的古风化壳型储层。而上古生界底部本溪组铝土岩,以及上石盒子组上段和石千峰组大套泥岩为下古生界良好的区域性盖层。(1)烃源岩特征从下古生界岩性分布、体系域展布以及有机地化分析看,奥陶系马家沟组和峰峰组是下古生界最有利的烃源岩,尤其是上马家沟组。下古生界烃源岩以深灰色、灰色泥晶石灰岩、藻石灰岩、泥灰岩等为主。普遍处于成熟晚期至高成熟阶段。源岩有机质生源为低等植物菌藻类和一些浮游动物,其原始生源类型为 I~。各主要生烃层系源岩厚度在空间上有较大变化(表 2—1),其中以胜利油田最厚,华北油田最薄,大港与中原油田相近而居次。表 2—1 渤海湾盆地下古生界烃源岩厚度统计表(据胜利油田研究院)从盆地下古生界主要生烃层有机质热演化成熟度数据分布来看,自东濮北部至大港南区一带 大多小于 仍处于液态烃生成阶段。自该带向两侧方向 升高,处于凝析油和干气生成阶段。(2)储集岩特征下古生界具四套主要储集层,从下至上分别是:辛集组与白云岩化和角砾岩化有关的储层; 张夏组与鲕粒石炭岩短期暴露有关的储层;上寒武统至下奥陶统亮甲山组白云岩型的储层以及奥陶系顶部长期风化剥蚀形成的古风化壳型储层。各类储层虽以一定的储集空间为主,但往往是多种类型的复合。①下寒武统辛集组储层14下寒武统辛集组储层在研究区分布不广,其厚度不稳定,横向连续性差。岩性主要为滨海碎屑岩和含陆源碎屑的泥、粉晶白云岩,但在京、津、唐等地的辛集组则为较纯的泥粉晶石灰岩及颗粒灰岩。在任丘油田获得辛集组碳酸盐岩新生古储油藏,其储层为顶部的古卡斯特岩溶。②中寒武统张夏组储层中寒武统张夏组储层主要是指呈孤立(台) 滩出现的张夏组鲕粒灰、云岩。滩的分布具明显的方向性,以北东向为主,次为北东东向。鲕粒石灰岩储集空间主要是未被完全充填的淡水淋滤形成的溶孔。大量负鲕、单晶鲕及多晶鲕的存在,表明鲕粒石灰岩经过多次溶解一充填一再溶解一再充填的成岩过程。同时鲕粒石灰岩,在北京、唐山、山东等地鲕内溶孔甚为发育,而山西等地却少见,这表明成岩环境条件存在地区性差别。③上寒武统至下奥陶统亮甲山组储层上寒武统至下奥陶统亮甲山组储层主要指白云岩储层及其上部的古卡斯特储层。其中亮甲山组岩性主要为含隧石条带或结核的白云岩,局部地区有膏云岩。厚度从几十米到 250在空间上连续分布。有两类储集空间,一类是成岩作用期间形成的膏模孔、晶间孔、粒间孔等,另一类是形成于成岩作用以后与古风化有关的卡斯特溶洞、溶缝等。前者分布地区局限,主要见于亮甲山组厚度保存较全的地区,后者则在全区发育,尤以剥蚀程度大的河北峰峰、山西等地区发育更好。④古风化壳型储层古风化壳型储层是指奥陶系与石炭系之间不整合面所代表时期内所形成的储集空间。这是一个长期遭受风化淋滤的风化淋滤带,被淋滤的岩层为下奥陶统马家沟组及中奥陶统峰峰组。由长期风化淋滤形成的溶蚀孔洞、溶蚀洼坑及构造裂缝构成主要储集空间。同时风化作用形成的铝土层及泥质层可作良好盖层,有利于形成油气藏。如晋 34 井有多次几十厘米到几米的放空,表明该风化面卡斯特化程度较高。(二)上古生界生储盖条件(1)烃源岩特征上古生界烃源岩有碳酸盐岩、暗色泥岩、碳质泥岩和煤,主要分布于本溪组、太原组和山西组。其中煤层和暗色泥岩为主力烃源岩。15从垂向上看,晚古生代海陆交互相聚煤作用始于晚石炭世早期本溪组沉积期,晚石炭世晚期太原组至早二叠世山西组沉积期达到高潮。下石盒子组沉积期聚煤作用减弱,富煤带位于渤海湾盆地以南的南华北地区,上石盒子组沉积以干燥气候下的红色碎屑岩为主,聚煤作用停止。因此,渤海湾地区上古生界生烃层系包括本溪组、太原组、山西组和下石盒子组,尤其以山西组和太原组煤层和暗色泥岩厚度大、丰度高,是主力生烃层系;本溪组因地层厚度较小,分布局限,生烃贡献较小。烃源岩空间分布的差异受同沉积期古构造、古地理格局的控制。保存状况则与中、新生代断块活动和裂陷作用有关,其现今埋深可相差数千米(表 2—2)。表 2—2 渤海湾盆地上古生界主要生烃层系基础数据表(据胜利油田研究院)渤海湾盆地各坳陷达到好生油岩的煤系烃源岩一般少于 20%,以中一差生油岩为主。总的看,黄骅与冀中两坳陷的 C~P 烃源岩最好。从镜质体反射率(布来看,C~P 煤系烃源岩有机质成熟度以济阳坳陷最高,多变化在 间处于高成熟阶段。在临清坳陷 变化在 在冀中坳陷和黄骅坳陷煤系烃源岩的 也变化在 间,反映出它们的有机质演化主要处于成熟阶段,由于 C~P 煤系烃源岩受多期构造运动和热演化作用的影响,据其热演化程度和热演化史,可将 C~P 煤系烃源岩划分为二种类型。一是现今埋深小于 3000m 左右的烃源岩,现今的成熟度大多是印支期构造运动造成抬升剥蚀前,受到深埋而产生的热降解作用形成的。至今成熟度一直维持原状。但在局部地区,由于随后燕山运动的岩浆活动,叠加了岩石的热变质和热液变值作用,造成局部地区的成熟度异常;二是喜山期的大幅度沉降和大套的断陷沉积,使原有的 C~P 煤系烃源岩再度深埋,超过先前的最大埋深,造成烃源岩热变质作用程度的进一步增加。该类烃源岩的现今理深一般大于3000合分析上述各方特征,C~P 最有利的成烃区位于沧县隆起两侧及东濮坳陷。(2)上古生界储集岩特征在本溪组至山西组主要发育三角洲砂体、潮坪砂体、潮汐水道砂体及滨岸砂体。下石盒子组至石千峰组主要发育砾质河流砂体和砂质河流砂体,上古生界储集岩厚度一般大于16100m,主要地区包括黄骅、冀中、临清、德州及临清坳陷的西部边缘区。C~P 储层的储集物性,从黄骅地区来看,孔隙类型基本上以次生溶蚀孔隙为主。孔隙度一般变化在 10%左右,但仍存在若干相对高值区。地层大部分处于晚成岩 A 期,少数进入晚成岩 B 期。石盒子组河道亚相砂岩和山西组三角洲分支河道一河口坝砂体各好的有利相带。石炭一二叠系顶面不整合在中生界抬升期间的抬升剥蚀幅度是影响次生孔隙形成的关键。一般低于剥蚀面附近80~150 米内的砂岩储集物性被明显改善。因此,石炭一二叠系顶面不整合面与有利砂体相带的配置是寻找有利储集带的首选特性。(3)封盖层特征本溪、太原及山西组是以泥岩、煤及炭质泥岩为主的地层,传统的认识是可以做为区域性盖层。但这套地层微裂缝及层理非常发育。古生界储集岩的区域性盖层主要是本溪组厚度30m 左右的铝土岩、上石盒子组上段及石千峰组大套泥岩( 厚度达 100 多米)。采集的地面铝土岩样实验表明:纯铝土岩的渗透率较低,排替压力较高。石炭系底部的富铁铝土岩和连续沉积的泥岩具有较强的封盖能力,是下古生界各类储层的良好的区域性盖层,对马家沟组或峰峰组古风化壳型油、气藏而言,则是理想的直接盖层,对下古生界天然气的聚集、成藏应具有重要意义。全区展布的上、下石盒子组和石千峰组的厚层泥、页岩是良好的区域性盖层。(三)中生界生储盖条件早、中侏罗世沉积为一套河湖沼泽相暗色碎屑岩含煤建造。在渤海湾盆地,己在武清、黄骅、渤海海域,临清和济阳等地区发现下一中侏罗统,为一套砂砾岩、砂岩与泥岩互层夹煤层及煤线。下面以辽河为例,展示中生界的生储条件。(1)烃源岩特征在辽河宋家地区,中生界有三套生烃层系,即下白里统九佛堂、沙海和阜新组。九佛堂组为一套灰、深灰色沉火山角砾岩夹深灰、灰黑色泥岩和炭质泥岩,厚 710m;沙海组为一套浅灰色厚一中厚层砂岩,含砾粗砂岩和深灰、灰黑色泥岩,顶底见有油页岩、灰质泥岩和白云质泥岩,厚 新组为一套浅灰、深灰色及灰绿色中一厚层砂砾岩、细砂岩与深灰、浅灰色泥岩互层,夹煤层,厚 905m。宋 1 井中生代地层为微咸水弱氧化一弱还原的陆相沉17积。宋 1 井中生界各层的有机质丰度列于(表 2—3) ,沙海组的生烃性最好,九佛堂组的生烃性次之,两者均为好生油岩,阜新组生烃性较差,下部属较差生油岩,其它为非生油岩。表 2—3 宋家地区生油岩有机质丰度表(据胜利油田研究院)(2)储集岩特征中生界储集岩主要包括河道亚相砂体以及火山岩储集岩体。以大港探区为例,中生界砂体属于辫状河砂坝沉积,出油段岩性以中粒砂岩为主,砂砾岩次之。砂岩成份成熟度较低,以长石岩屑砂岩或岩屑长石砂岩为主,有利于成岩期次生溶孔的形成。砂体埋藏较浅、压实程度低,或埋藏中深部并有欠压实带,利于原生孔隙的保存: 若砂体埋藏较深,则依赖于次生孔隙发育带,来改善储集物性。在辽河东部凹陷三界泡地区中生界储层以火山岩和砂砾岩为主,小岭组为火山岩建造,据界 3 井 10 块样品分析,火山岩孔隙度变化在 渗透率小,多为裂缝含油。梨树沟组储层岩性多为薄层粉砂岩、细砂岩和含钙砂岩,累计厚度一般在 20~60m 之间,最厚的在界 12 井附近,为 90m,单层厚度一般为 m。界 1、界 3 井实测砂岩孔隙度一般在6%~间。(四)新生界生储盖条件(1)孔店组孔店组沉积时期,渤海湾盆地以滨、浅湖和冲(洪) 积相为主,分隔性强,沉降中心主要集中分布于盆地的中、南部,较深水湖区沉积了一定厚度的灰色、深灰色泥岩。在冀中地区南部等地区普遍发育膏盐沉积并成为孔店组良好的封盖层。在济阳坳陷暗色泥岩有机碳含量多在 %之间,为中等生油岩。黄骅坳陷南部有机碳含量大于 1%,为中等一好生油岩有机质类型以 I~为主。冀中坳陷中部也为中等生油岩。为差生油岩。孔店组储集岩 主要为冲积相砂砾岩和滨浅湖相细砂岩和粉砂岩,深部的储集物性普遍低孔低渗,但黄骅南区孔店组冲积扇砂岩体埋深均小于 3000m,储集物性多属18高孔中一高渗型,成为该区的主要含油层系。(2)沙四段沙四段沉积时期,湖区面积扩大、沉降中心集中于盆地东侧,此时济阳坳陷、冀中坳陷南部和黄骅坳陷膏盐沉积发育。后期气候变暖变湿,沙四段有机碳含量以 2%为主,多属中等一好生油岩。有机质类型以 I~为主,属差生油岩。储集岩主要为冲积扇、三角洲、河流相和滨浅湖相等砂体。(3)沙三段沙三段沉积时期,是盆地发展的深陷期和主要生油岩发育期。除冀中坳陷南部地区外,各坳陷湖泊几乎连片。此时期控制各坳陷的主干断裂活动强烈,湖盆大幅度沉降,非补偿深水环境分布范围广泛。最常见和最具特色的沉积相类型是各类浊积扇体,包括近岸水下扇、远岸沉积扇和三角洲前方的滑塌沉积扇等。沉积后期,盆地扩张和裂陷大为减弱,加之大量碎屑物质的不断进积、充填,使盆地水体变浅、水域变小,三角洲相和河流冲积平原相较为发育。沙三段暗色泥岩在济阳坳陷、黄骅坳陷和辽河坳陷有机碳含量多为 1%~2%,凹陷深部多为 2%~3%,但在冀中坳陷和东濮凹陷有机碳含量要低得多,冀中坳陷多在 1%,中等生油岩较多。东濮凹陷有机碳含量大多小于 1%,为中一差生油岩。有机质类型以 I~为主,同时沙三段大套的暗色泥岩也为盆地良好的区域性盖层。(4)沙二段至东营组沙三段沉积末期,盆地发生普遍抬升。沙二段湖泊沉积面积大大缩小,水体变浅。剖面上沙三段上部与沙二段呈明显不整合接触。不同坳陷其沉积体系有所不同,主要发育河流一冲积相,三角洲相以及滨浅湖相等砂体。至沙一段沉积时期,湖盆面积又大大扩展,整个盆地基本上连为一片开阔浅湖,但渤中坳陷及邻近凹陷存在半深湖或深湖区,基本由深灰色泥岩、灰褐色油页岩、泥灰岩和生物碎屑灰岩等组成,构成了继沙三段之后的又一套重要烃源岩层。东营组沉积时期,湖泊开始萎缩,沉降沉积中心向渤中坳陷转移,边缘物源区的水系较发育,向湖盆输入大量碎屑物质,是河流三角洲沉积广泛发育的阶段,此时的深水区主要展布于渤海海域及现今的滩海地区。东营组呈反旋回的基本特征,属高位及水退体系域,大套的深灰色泥岩主要分布于下部。因此,东营组暗色泥岩在海域及滩海地区也构成了良好的烃源岩。19第三节 生储盖组合样式盆地中生储盖组合的展布与特征受构造和沉积双重作用的控制。复合型盆地发育演化的阶段性和多旋回性,造成垂向上的多套生储盖组合。结合各层系生储盖组合的特点及油气成藏的实例,可以总结出渤海湾盆地 11 种主要的生储盖组合样式(图 2—2)。图 2—2 渤海湾盆地生储盖组合样式 (据胜利油田研究院)古封盖组合: 此类组合中,奥陶系上马家沟组和峰峰组灰色泥晶石灰岩、藻石灰岩和泥灰岩为最有利烃源岩。而奥陶系顶面的古风化壳则是最有利的储集层。同时风化形成的铝土层及泥质层可作为良好的盖层。上古生界上石盒一上段和石千峰组大套泥岩与页岩( 厚度达 100 多米)则是最好的区域性盖层。例如,孔古 3 井在峰峰组 个层段的灰岩中发现油流。经地化油源对比,确认原油源于奥陶系烃源岩。储层为奥陶系顶部风化壳储层,主要为峰峰组白云岩,孔隙度 封盖层为石炭20系底部的铝土质泥岩和暗色泥岩。综合分析认为,印支一燕山期为油气第一次成藏期。喜山期的强烈断裂作用,使原生油气藏遭受调整与重新聚集。同时,印支一燕山期抬升后的两次深埋产生的二次生烃作用进一步向圈闭供给油气(图 2—3)。图 2—3 孔古 3 井奥陶系原生油藏剖面(据胜利油田研究院) 生一中、古生界储的组合该组合中,石炭一二叠系本溪组、太原组和山西组的煤层和暗色泥岩为主力烃源岩。奥陶系顶部古风化壳、二叠系石盒子组河道亚相砂体和山西组三角洲分支河道一河口坝砂体以及中生界河道亚相砂体和火山岩为该类组合的有利储集岩。本溪组铝土岩和上石盒子组上段至石千峰组大套泥岩仍是主要的区域封盖层。中生界的河流相杂色泥页岩与暗色泥岩也具一定的封盖作用。、新生界储的组合该组合中,中、下侏罗统河湖沼泽相暗色泥岩和煤层以及下白至统含煤岩系暗色泥岩等为主要烃源岩。中生界河道亚相砂体和火山岩体为主要储集岩。覆于中生界之上的新生界河湖相砂体也可成为其主要的储集岩体。中生界泥岩具有一定的封盖能力。而上覆的新生界泥岩层则为其主要的区域封盖层。其是潜山型油气藏。潜山地层包括中生界、古生界、中上元古界和太古界,其中下古生界和中上元古界为主要储集层系。从孔店组至东营组21各层系生烃岩系可直接披覆于规模和幅度不等的古地貌潜山山头之上。据披覆层系的不同,可将潜山分为以下几种类型(图 2—4)。①k 披盖型潜山 ②盖型 ③d 披盖型潜山 ④上第三系披盖型潜山。图 2—4 渤海湾盆地不同层系披盖型潜山油藏模式图(据胜利油田研究院)目前,在渤海湾盆地中发现的潜山油田以 盖型潜山占多数,因为这类潜山被沙三段生油层覆盖后具有十分优越的成藏条件,如任丘大型潜山油田、千米桥潜山油田等。其次为 d 披盖型潜山,也有较好的成藏条件,发现较多的潜山油田,但是丰度和规模都不及 盖型潜山油田。上第三系披盖型潜山发现的油田较少,一般形成残丘潜山的次生油藏。被孔店组生油层覆盖的 d 披盖型潜山目前在渤海湾盆地仍未发现油气田。这类潜山是渤海湾盆地下步潜山油气勘探的重要领域。三段暗色泥岩为主要生烃层,孔店组冲积相砂砾岩和滨浅湖相砂岩以及沙四段下部砂砾岩为主要储集体。除孔店组泥岩具备一定的封盖能力外,盆地中部沙四段下部发育的膏盐沉积具良好的封盖作用。沙四段膏盐层对油气起着极佳的封盖作用,仅有少量油气沿切割膏层的断层或通过膏盐层缺失区,进入浅部层系聚集(图 2—5)。图 2—5 大港枣园油田油气藏剖面图(据胜利油田研究院)四段地层构成了一套完整的生、储、盖组合。例如,在辽河西部凹陷,沙四段发育厚层暗色泥岩,扇三角洲砂体大面积分布,地化研究表明沙四段原油与沙四段生油岩各项指标都具有很好的可比性。其中的曙光油田杜家台油层为三角洲前缘相沉积,为一套中薄层砂岩与灰绿色、褐灰色、黑灰色泥岩呈不等厚互层,厚 50~250m,上、下分别为上特殊岩性段和下稳定泥岩段,为一典型的自生自储型油藏(图 2—6)。图 2—6 辽河西部凹陷西斜坡油气藏剖面图(据胜利油田研究院)类浊积扇体(包括近岸水下扇、远岸浊积扇和三角洲前缘滑塌沉积扇等) 为独特的主要储集体。沙三段发育的优质烃源岩直接向包裹其中的扇体排烃,形成岩性油气藏或构造一岩性油气藏,构成一个完整的生储盖组合。在有的地区,沙四段烃源岩排出的油气也可通过断层向沙三段砂体供给。三段暗色泥岩为其主要的烃源岩层。沙二段发育的河流一冲积相、三角洲相及滨浅湖相砂体为其主要储集层。同时构成了盆地的主要含油层系。而沙一段分布广泛的泥质岩则为该组合的良好封盖层。例如,在河口地区,詹 1 井的钻探在 3500m 以下的沙二段砂砾岩层试油获高产凝析油气流。该区沙二段主要发育扇三角洲前缘亚相水下分支河道和深水浊积扇河道砂体,砂岩孔隙度变化在 上覆的沙一段地层则构成了完好的封盖层(图 2—7) 。23图 2—7 河口地区油气藏剖面图(据胜利油田研究院)一段发育的大套暗色泥岩为主力烃源岩。被包裹或穿插之中的滨、浅湖相砂体和扇三角相等砂体成为其主要储集体。形成完整的生储盖组合。些地区的东营组和上第三系沉积厚度均较大,东营组下部地层中的烃源岩全部进入成熟阶段,广泛发育的河流三角洲相砂体成为该组合中的主力储集岩体,东营组中部往往代表东营组沉积时期的最大水侵期,沉积了厚度较大的泥岩段,起着廊的生烃作用和较好的封盖作用。力烃源岩除 源岩外,还包括 部的暗色泥岩。据南堡、渤中和辽东湾北部油样和泥岩地化对比研究,油样与 岩具亲缘关系。上第三系地层总体上为山麓堆积、冲积平原相一流河平原相的粗碎屑岩为主。但在渤海海域却存在滨浅湖相砂泥岩互层沉积。从而上第三系地层在滩海与海域地区构成良好的储盖组合,充足的下第三系油源与上第三系良好的储盖组合相配置,易形成亿吨级油藏,盆地中油气分布第一节 油气藏类型及其在构造带上的分布渤海湾盆地沿着主要断裂带分布的下第三系凹陷共有五十多
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