从有机质生烃角度分析北大港构造带东翼深层天然气勘探潜力

路俊刚,陈世加,肖敦清,张纪智,文彦春

(1.西南石油大学资源与环境学院,四川成都 610500; 2.大港油田集团有限责任公司勘探开发研究院,天津300280)

从有机质生烃角度分析北大港构造带东翼深层天然气勘探潜力

路俊刚1,陈世加1,肖敦清2,张纪智1,文彦春1

(1.西南石油大学资源与环境学院,四川成都 610500; 2.大港油田集团有限责任公司勘探开发研究院,天津300280)

北大港构造带东翼紧邻歧口凹陷,是歧口凹陷油气运移的有利指向区.岐口凹陷有机质类型主要为腐泥型,埋深大,演化程度高,凹陷中心沙三段烃源岩成熟度达到2.5%,已到高—过成熟阶段,应有大量的高熟天然气和原油裂解气生成.北大港构造带东翼目前发现的油气都是成熟阶段的产物,后期高—过成熟阶段的产物没有运移到中浅层.分析烃源岩特征、油气成熟度、天然气类型及构造特征.结果表明:烃源岩成熟阶段生成的原油在构造深层聚集,后因断裂沟通,一部分运移到浅层成藏,另一部分继续在深部储集物性较好的构造和砂体中富集,随演化程度不断加深,原油裂解成气.

北大港构造带;深层天然气;烃源岩;有机质生烃;原油裂解气

0 引言

目前,北大港构造带东翼已发现马东、马西、港东、白水头、唐家河等油气田,主要集中在中浅层(小于3500m),深层(大于3500m)勘探程度较低[1].深层勘探成本较高,具有较大风险,且因埋深大,演化程度高,根据生烃理论,主要以天然气勘探为主.天然气既可来源于干酪根的降解气,也可来源于原油的裂解气[2].对于腐泥型有机质,原油裂解气量占天然气总生成量的70%～80%,只有少量天然气来源于干酪根的裂解气[3-4].

北大港构造带东翼紧邻歧口凹陷,是油气运移的有利指向区.歧口凹陷有机质类型较好,属于典型的以生油为主的腐泥型有机质;随演化程度增加,这种腐泥型有机质天然气的产生数量及天然气的演化阶段关系到整个区域的勘探前景.

以有机质生烃理论为基础,以油气“分段捕获”原理[5]为指导,分析歧口凹陷烃源岩有机质类型、丰度、成熟度及北大港构造带东翼油气地化特征,并结合构造、储层等石油地质特征,认为北大港构造带东翼深层天然气源充足,勘探应以高—过成熟阶段生成的原油裂解气为主要目标.

1 烃源岩特征

歧口凹陷位于黄骅坳陷的中央(见图1),是第三纪以来长期继承发育的大凹陷,各层系有机质丰度都很高(见表1),属于好烃源岩.有机质类型总体较好(见表1),主要为Ⅱ1-Ⅰ型.

图1 歧口凹陷地理位置

表1 歧口凹陷各层有机质丰度、类型参数

盆地模拟结果显示,凹陷中心埋深大,最大可达8km,深层烃源岩成熟度(Ro)达到2.5%,已到高—过成熟阶段(见图2),有大量的凝析油气和干气生成,原油也可裂解成气.这是后期深层断裂封闭或受高压影响后期产物未向上运移,只能在深部聚集.

2 油气成熟度

2.1 天然气

歧口凹陷周缘北大港构造带东翼的天然气甲烷体积分数较低,重烃体积分数较高,干燥因数较低,小于0.90(见表2).甲烷碳同位素较轻,来自凹陷边缘较差类型有机质的白水头、唐家河和港东地区的天然气主要为低成熟的腐殖型气;来自较好类型有机质的马东和马西地区天然气主要属于成熟阶段的腐泥型气(见表3).目前歧口凹陷周缘没有发现高—过成熟阶段的天然气,表明深层高—过成熟阶段的产物没有运移到中浅层,还在深部聚集.

表2 北大港构造带东翼天然气组分体积分数

图2 歧口凹陷深层烃源岩成熟度等值线

表3 北大港构造带天然气碳同位素数据

2.2 原油

ThompsonKFM[6]对凝析油烷基化进行定量分析,提出用庚烷值和异庚烷值研究原油与凝析油的成因及原油成熟度分类,庚烷值、异庚烷值越大,原油成熟度越高.本区原油轻烃庚烷值为19.19～31.07、异庚烷值为0.81～2.07,根据文献[6]提出的分类标准,属于低成熟—成熟阶段的产物.

3 天然气类型判识

BeharE等进行封闭体系下的热解实验[7].结果表明:低温和短时间模拟条件导致干酪根初次裂解;较高温度和较长时间模拟条件导致已生成石油和天然气重烃二次裂解.根据实验,天然气组分C2/C3值在干酪根初次裂解和烃类二次裂解过程中有着截然不同的变化趋势.在初次裂解中C2/C3值基本不变,甚至减小,但在二次裂解中C2/C3值迅速增大;C1/C2值在初次裂解中逐渐增大,在二次裂解中基本不变. JamesAT[8-9]指出,生成气体的Δδ13C2-3‰值(乙烷碳同位素与丙烷碳同位素之差)随着成熟度的增大而趋向于0.PrinzhoferA等[10]通过Δδ13C2-3‰与ln(C2/ C3)关系,验证不同地区天然气的成因,并指出干酪根初次裂解产生的天然气在Δδ13C2-3‰(y轴)与ln(C2/ C3)(x轴)关系图中呈近乎垂直分布,由原油二次裂解产生的天然气在图中呈近水平展布(见图3).这种现象的原因是干酪根裂解气的碳同位素分馏范围较宽,Δδ13C2-3‰变化较大;原油裂解气的碳同位素分馏范围较窄,乙烷、丙烷碳同位素差值变化较小[11-12].

歧口凹陷周缘天然气样品点群分布与图版中干酪根裂解气基本一致(见图3),说明目前在歧口凹陷周缘发现的天然气是干酪根裂解气,不是原油裂解气.

图3 干酪根裂解气和原油裂解气的区分

4 深层地质条件

如果深层不存在较好的构造和储层条件,那么深层烃源岩成熟阶段生成的原油在深部不会聚集成藏,到高—过成熟阶段时没有足够烃类来裂解成气.因此,深部具有较好的构造和储层条件是后期原油裂解气勘探的主要地质条件.

歧口凹陷深层发育较完整的低幅度同沉积背斜构造,且存在连续砂体分布(见图4和图5).歧口凹陷存在4个次生孔隙发育带,分别为2400～2600,2900～3200,3700～4000,4500～4800m.其中,在3 700～4000m深度段孔隙度最大为25%,平均为14%;部分地区在4000m以下孔隙度可达15%～20%.因此,歧口凹陷深层存在有利构造和物性较好的砂体,成熟阶段生成的油可以在深部聚集,这为后期高—过成熟阶段原油裂解成气提供烃类保障.由于存在断层和高压封隔[13-14],后期生成的原油裂解气也可以在深层聚集成藏.

5 勘探前景

歧口凹陷深层烃源岩有机质类型较好,为Ⅱ1-Ⅰ型,在成熟阶段以生油为主,成熟度达到2.5%(见图2),具备原油裂解生气的条件.北大港构造带深层有较好的构造和砂体分布,一方面,可以较好地保存成熟阶段生成的、没有运移到浅层的原油;另一方面,随演化程度的增加,得到较好保存的原油裂解成气.再加上沙一中亚段区域性泥岩盖层和沙二段高压层的阻挡作用[13-14],使其可以在深层砂体中富集成藏.对于腐泥型源岩,天然气勘探的主力是原油裂解气(占天然气总生气量的70%～80%).歧口凹陷深层具有丰富的气源、良好的储层及优越的圈闭条件,所以深层具有很大的勘探潜力.

图4 歧口凹陷深层沙三段古构造等值线图(单位:m)

图5 歧口凹陷深层有利砂体分布状况

6 结论

(1)歧口凹陷烃源岩有机质类型主要为腐泥型,在高—过成熟阶段原油裂解气占烃源岩总生气量的70%～80%,是歧口凹陷深层天然气勘探的主要气源.

(2)歧口凹陷深层源岩成熟度达到高—过成熟阶段,如沙三段达到2.5%,应该有大量高成熟油气及原油裂解气生成,但是目前中浅层发现的油气是成熟阶段的产物,未发现高成熟油气及原油裂解气.这是后期深层断裂封闭或受高压影响后期产物未向上运移,只能在深部聚集.因此,深部勘探潜力巨大.

(3)深层沙三段发育不同大小、成因的砂体,构造较完整,源岩在成熟阶段生成的油气一部分沿断裂运移到中浅层聚集成藏,另一部分进入深层砂体及构造形成岩性油气藏及构造油气藏,晚期油藏中的原油大量裂解成气在深部形成气藏.

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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;审稿人:张云峰;编辑:任志平,张兆虹

国家“973”重大基础研究项目(2006CB202305);四川省重点学科项目(SZD0414)

路俊刚(1980-),男,博士,讲师,主要从事石油天然气地质与地球化学方面的研究.