黄骅坳陷古生界含油气系统勘探突破及其意义

近年来在大港油田探区内歧北潜山、乌马营潜山多口井石炭系-二叠系、奥陶系获得油气重大发现,潜山勘探重大突破揭示渤海湾深层古生界为新的含油气系统,通过重新评价黄骅坳陷古生界烃源岩、储盖组合及圈闭,发现油气源以来自石炭系-二叠系煤系烃源岩为主。研究表明,黄骅坳陷中南部古生界保留较完整,发育上古生界碎屑岩及下古生界碳酸盐岩两类储集体,与石炭系-二叠系煤系烃源岩形成有利的源储组合。石炭系-二叠系煤系烃源岩丰度高,干酪根以Ⅱ2—Ⅲ型为主,局部发育Ⅱ1型;多期构造运动造成煤系烃源岩具有两期生烃过程,其中孔店组沉积期至今为二次生烃期,该期大规模的油气充注、有利储盖组合与稳定构造的匹配关系决定油气富集程度。按照古生界含油气系统新一轮综合评价,渤海湾盆地古生界原生油气资源规模超万亿立方米,黄骅坳陷古生界含油气系统尤其是石炭系-二叠系含油气系统的勘探突破对渤海湾盆地相似领域的油气勘探具有启示意义。图12表4参29     

渤海湾盆地济阳、临清坳陷上古生界烃源岩生烃史分析

建立在盆地叠加改造分析基础上的TSM盆地模拟,揭示了渤海湾盆地上古生界多套不同类型烃源岩的生烃演化。济阳、临清坳陷上古生界烃源岩在中三叠世末之前大体进入生烃门限,印支运动造成区域性生烃停滞,中新生代盆地演化差异导致了坳陷内不同凹陷上古生界源岩"二次生烃"过程的差异,从而也影响了对上古生界生烃潜力的评价。模拟结果表明,济阳坳陷上古生界源岩经历了燕山期、早喜山期2个"二次生烃"过程,早喜山期生烃量最大,并且生烃中心随时间呈迁移变化;东濮凹陷在早喜山期开始"二次生烃"过程,平均生烃强度较高。     

济阳坳陷石炭系—二叠系烃源岩的生烃演化

济阳坳陷石炭系—二叠系煤系烃源岩在多期构造运动的影响下发生过多次生烃演化.对石炭系—二叠系煤系烃源岩在不同地质时期生烃过程的动态分析表明,研究区石炭系—二叠系有机质具有阶段性成熟演化特征和多次生烃过程,其中燕山期和喜山期是济阳坳陷石炭系—二叠系煤系烃源岩最重要的生烃期.利用镜质体反射率对济阳坳陷次级凹陷的石炭系—二叠系烃源岩的再次生烃门限进行了划分,确定了再次生烃门限深度约为3 900～4 500 m.按照不同地区的石炭系—二叠系煤系烃源岩的生烃—埋藏历史,将其生烃演化过程分为4种类型,并指出了济阳坳陷石炭系—二叠系煤系烃源岩再次生烃的有利地区.     

济阳坳陷上古生界烃源岩二次生烃特征

渤海湾盆地济阳坳陷上古生界自形成以来,由于经历了印支期、燕山期和喜马拉雅期复杂的构造运动,其烃源岩的生烃演化具有不连续性和多期性。结合济阳坳陷构造沉积演化史和受热史,运用现代油气地质理论对该坳陷上古生界烃源岩做了研究,认为其具有明显的二次生烃特征,初次生烃发生在中三叠世末,最重要的二次生烃期发生在早第三纪末,此时烃源岩处于高成熟-过成熟阶段,而且二次生烃演化有4种类型,即“中、新生代持续深埋型”、“中生代浅埋、新生代深埋型”、“中生代深埋、新生代浅埋型”和“中、新生代持续浅埋型”。     

临清坳陷东部构造演化及对上古生界烃源岩生烃的控制作用

目前渤海湾盆地的勘探形势良好,在上古生界陆续发现多个煤成气气田,但在盆地西南部的临清坳陷东部尚未有大的勘探突破。为提高天然气勘探效率,从构造演化方面入手,结合埋藏史和流体包裹体的分析结果,对研究区上古生界煤系烃源岩的生烃作用进行了深入研究。结果表明:临清坳陷东部的构造演化主要受华北板块与其周围板块的相互运动及其运动方式所控制,三叠纪以来经历了5期演化过程;上古生界煤系烃源岩的成熟演化主要受构造演化所控制,共经历了5次生烃作用,以喜马拉雅早中期和喜马拉雅晚期2次生烃作用最强,并且与圈闭形成时间匹配良好,生成的油气能得到有效的保存。     

渤海湾盆地黄骅坳陷深部煤系地层油气成藏机理与模式

煤系地层中往往包含了源内成藏、调整成藏等多种类型油气藏,特别是在经历多期构造活动的盆地中,煤系地层油气成藏类型多、成藏机制复杂。为揭示深部煤系地层油气成藏机制,以渤海湾盆地黄骅坳陷古生界含油气系统为例,从区域构造演化史出发,通过岩心观察、煤系烃源岩地球化学测试、镜下薄片观察、包裹体测试及典型油气藏剖面解析等多种手段,结合地层埋藏史和热史,明确了煤系地层油气成藏机制,建立了成藏模式。研究结果表明：黄骅坳陷古生界含油气系统存在源下、源内、源上3种成藏组合;区域构造演化控制了烃源岩早、晚2次生烃过程,呈现“早油晚气”的生烃特征;油气2期成藏,第一期成藏发生于中白垩世,低熟原油和少量天然气主要储集于粒间孔及溶蚀孔隙中,晚白垩世的构造抬升使古油藏遭受破坏。第二期成藏发生于古近纪中期至今,大量天然气和高熟原油主要储集于溶蚀孔隙和构造裂缝中;烃源岩成熟演化、储层改造及构造活动共同控制了黄骅坳陷煤系油气成藏。基于上述认识,提出煤系油气“中转站”成藏模式,即油气优先在源内或近源储集体中聚集,后期由于构造活动改造,油气由“中转站”向其他油气低势区调整。     

济阳坳陷上古生界天然气资源潜力评价

济阳坳陷上古生界煤系烃源岩经历多次演化和生烃,天然气资源潜力大小成为勘探方向选择的关键。通过煤系烃源岩与热演化史等综合研究,评价了济阳坳陷上古生界天然气资源潜力。结果认为：石炭-二叠系煤层属于好的烃源岩、暗色泥岩为中等烃源岩;二次生烃是其显著特征,经历印支期一次生烃、燕山期部分烃源岩二次生烃和喜山期二次生烃,喜山期二次生烃属于晚期生烃,有利于晚期成藏。坳陷内东营南坡、惠民南坡和沾化凹陷孤北地区等具有较好的二次生烃条件和较大的资源潜力,是下一步天然气勘探突破的有利区带。     

黄骅坳陷乌马营潜山二叠系砂岩凝析气藏的发现及其地质意义

黄骅坳陷乌马营潜山二叠系砂岩获高产油气流,展示出上古生界良好的勘探前景。针对黄骅坳陷上古生界煤系烃源岩、储集层系、圈闭条件、充注特征等方面进行深入分析,明确了二叠系砂岩凝析气藏的优势成藏条件及其地质意义。研究认为黄骅坳陷石炭系—二叠系煤系地层稳定分布,生烃潜力大,热演化程度高,提供了充足的油气来源;二叠系下石盒子组发育巨厚的砂岩储层,遭受埋深后依然可保持较高的孔隙度,是油气富集层系;逆冲推覆构造形成了多个大型背斜、断鼻构造,提供了有利的成藏空间;乌马营潜山新构造运动时期断层活动趋于停止,晚期油气大规模充注有利于油气藏保存。黄骅坳陷二叠系砂岩凝析气藏的发现,证实了石炭系—二叠系煤系烃源岩巨大的生烃潜力,指明了二叠系下石盒子组这一重点勘探层系,将古生界砂岩储层的有效勘探深度拓深至5000m,大大拓展了潜山内幕油气资源的勘探空间。     

华北地区东部寒武系—奥陶系沉积相特征及其对烃源岩的控制作用

华北地区东部下古生界寒武系-奥陶系发育潮坪相、局限碳酸盐台地、开阔碳酸盐台地、浅海陆棚、鲕粒滩和风暴沉积等沉积相类型；同时发育下寒武统的泥质烃源岩及中、下奥陶统的碳酸盐岩类烃源岩。这些烃源岩在纵向演化上受沉积相带变迁的控制，即在不同的沉积相带中烃源岩的发育不同，泥质烃源岩主要形成于浅海陆棚相；碳酸盐岩类烃源岩中的自云岩类烃源岩形成于云坪环境，灰岩类烃源岩形成于局限碳酸盐台地环境。研究区烃源岩分布特征分析表明，泥质烃源岩主要分布于合肥盆地，白云岩类烃源岩的分布则以东濮坳陷和临清坳陷为最好，灰岩类烃源岩的分布以黄骅坳陷和冀中坳陷为最好。     

鄂尔多斯盆地热动力演化史及其对油气成藏与富集的控制作用

鄂尔多斯盆地热演化史及热岩石圈厚度恢复表明,中生代晚期早白垩世存在构造热事件及深部热岩石圈减薄的动力学过程,盆地南部岩石圈厚度薄,热流值及地温梯度高。不同层位烃源岩在盆地南部热演化程度高,热异常明显。烃源岩热模拟实验以及盆地深部热动力演化史研究表明,早白垩世热事件及形成的热异常使烃源岩生烃量明显增加,是盆地油气富集的重要原因之一。不同层位烃源岩在早白垩世大规模生油、生气及成藏,主要受早白垩世岩石圈减薄的深部热动力学过程及构造热事件控制。古生界和中生界不同层位的油气田分布主要受烃源岩、热演化程度及储层控制。从烃源岩发育层系及热演化程度来看,盆地南部延长组7段致密油、页岩油热演化程度高,分布面积广,勘探潜力巨大;石炭系-二叠系煤系烃源岩全盆地大面积分布,天然气勘探前景广阔;深层下古生界奥陶系碳酸盐岩层系具有形成大气田的条件,需要进一步明确烃源岩生烃潜力;深层中-新元古界值得进一步勘探,关键是明确规模断陷分布及烃源岩的生烃规模。     

渤海湾盆地冀中坳陷上古生界煤系烃源岩地球化学特征与生烃演化

为深化渤海湾盆地冀中坳陷上古生界煤系烃源岩地质认识,以有机地球化学实验作为研究手段,分析了上古生界煤系烃源岩有机地球化学特征及其生烃能力,利用埋藏史—热史分析,探讨了生烃演化过程。研究结果显示,霸县凹陷的文安地区、武清凹陷和大城凸起上古生界烃源岩有机质丰度最高,其次是廊固凹陷北部地区,深县凹陷、束鹿凹陷相对较低;冀中坳陷东北部上古生界煤层显微组分以文安地区壳质组含量为最高,平均达29.1%,壳质组含量大于20%的样品数占样品总数的80%以上;生烃热演化经历了低成熟阶段、二次成熟阶段、高成熟凝析油湿气阶段和过成熟干气阶段;在白垩纪末,煤系烃源岩埋藏深度约为1 200~2 000 m,R_O值为0.5%~0.7%,达到一次生烃状态;在古近纪末,煤系烃源岩最大埋深>7 000 m,超过中生界最大古埋藏深度或古温度,开始二次生烃,资源潜力较好。     

中国石化东部探区古生界原生油气藏勘探前景

中国石化东部探区下古生界烃源岩以海相碳酸盐岩为主，有机质丰度较低。渤海湾盆地南部下古生界烃源岩于中三叠世末进入生油高峰，中生代发生二次生烃，新生代埋深虽然可达万米，但富有机质干酪根绝大部分已转化，生烃潜力有限；南华北地区下古生界烃源岩在晚三叠世达到早成熟阶段，新生代基本未发生二次生烃作用。上古生界是一套海陆交互相的煤系地层，煤层及暗色泥岩在晚三叠世末期和早白垩世末期两次发生深成变质作用。在系统分析前人研究成果的基础上，指出渤海湾盆地南部是上古生界烃源岩二次生烃最有利的地区，油气保存好，原生油气藏勘探前景广阔，有利勘探区为东濮凹陷、临南洼陷、德州凹陷南部、莘县凹陷北部；下古生界的原生油气藏勘探风险较大，渤海湾盆地南部具有一定的勘探前景。图5表4参30     

中国中西部燕山期构造特征及其油气地质意义

中国中西部地区燕山期构造运动具有普遍性,首先表现在白垩系与侏罗系呈不整合接触,甚至第三系直接与侏罗系呈不整合接触;其次,中西部地区各盆地均具有燕山期的古构造;再次,晚侏罗世到早白垩世,拉萨地体和羌塘地体沿班公湖-怒江缝合带发生碰撞挤压,地壳抬升,在羌塘盆地和拉萨地块沉积了一套红色磨拉石建造,白垩系与侏罗系形成明显的角度不整合。燕山期构造运动的特征为:区域性构造抬升,盆地沉积范围收缩,构造变形相对较为微弱;在造山带前缘普遍发育大套的砂砾岩粗粒沉积;以及造山带内部局部地区的岩浆活动。燕山期构造运动对油气成藏的意义主要是①加速烃源岩热演化作用,致使中、西部地区发育的晚古生界和上三叠统-早中侏罗统两套主要的煤系烃源岩,分别在燕山晚期进入生、排烃高峰期,或开始生烃;②燕山期古构造与烃源岩生、排烃适时配置,有利于油气早期聚集成藏;③经喜山期构造运动对油气重新调整后,在邻近燕山期古油(气)藏的新圈闭中利于重新聚集成藏,形成次生油气藏;④燕山期的构造抬升,以低水位体系域沉积的粗粒碎屑物质形成良好的储集砂体,有利于油气聚集成藏。     

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）。     

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.     

黄骅坳陷上古生界古构造恢复

针对黄骅坳陷油气预探对古构造恢复的需求,结合盆地演化特点及相关资料,在对古构造恢复方法进行系统分析、优选的基础上,利用高分辨率三维地震数据,采用古水平面恢复法对黄骅坳陷上古生界进行古构造恢复,证实古水平面恢复方法是断陷盆地地震覆盖区快速开展古构造恢复、研究构造演化的有效手段。通过古构造恢复,认识到黄骅坳陷中生代末期的古构造表现出大型帚状雁列的特点,该巨型帚状构造由乌马营-官西、徐扬桥-孔西-大中旺两个近南北向右阶雁列背向斜带与其东侧一系列北东向撒开的背向斜带组成;除徐西、沧东断裂外,盆内二级断层均产生于渐新世以后,且新生代大规模断裂改造作用也主要发生在渐新世以后,孔店组沉积早、中期的古构造形态与中生代末具有很大相似之处;侏罗纪期间,在南皮至东光一带以及古盐山地区存在古凹陷,凹陷带轴向南北,其间夹持的隆起构造是古生界原生油气一次生烃期间油气运聚的主导方向。该研究成果对古构造恢复方法的选择及研究黄骅坳陷古构造具有重要指导意义。     

大港油田上古生界煤系烃源岩地球化学特征与二次成烃

大港油田上古生界煤系地层主要分布于中南部,分布面积近10 000 km²。烃源岩包括煤层、碳质泥岩和泥岩3种类型,总厚度100~450 m,纵向上主要分布在太原组和山西组,本溪组少量发育。煤层有机质丰度高,85%以上属于好-极好烃源岩类型,而泥岩丰度各地区之间差异较大。烃源岩显微组分构成中以镜质组含量占优势,50%以上,成熟阶段具有良好的生气条件,同时受成煤环境的影响,主要成煤中心的煤系地层也富含一定的富氢组分,在低熟-成熟阶段具有良好的生油能力。上古生界在地史演化中经历了多期构造活动的改造,煤系源岩也随之经历了两次生烃过程,其中二次生烃范围分布广,资源规模大,是潜山勘探的重要区域。按照构造演化分类,油田内发育4种埋藏史类型,即早埋晚抬型、早抬晚埋型、持续深埋型与稳定埋藏型。除早埋晚抬型之外,其他3类均具有二次生烃条件。经多年的勘探,在二次生烃范围内,相继在孔西“古生中储型”和乌马营潜山、埕海潜山、王官屯潜山“古生古储型”原生油气藏实现了潜山勘探的重大突破。     

大庆探区煤系烃源岩的生烃条件研究

大庆探区主要包括松辽及其外围盆地，勘探实践证实这些盆地在晚侏罗系、早白垩系和第三系广泛发育的煤层和煤系烃源岩层是油气生成的潜在物质基础。探讨这套烃源岩的生烃潜力对指导各研究区块的煤成烃勘探具有现实的参考价值。因此，应用有机地球化学、有机岩石学和热模拟实验技术并结合地层的沉积史和热演化史分析，系统研究了大庆探区煤系烃源岩的生烃特征及其勘探潜力。结果表明，煤系烃源岩的生油潜力分为好、中、差、非4种类型，各类煤系烃源岩的生烃特征、有机质结构和成烃模式均存在明显差异，从而影响了煤成油气的勘探方向。地质与地球化学综合研究表明，海拉尔盆地煤成油的勘探前景相对较好；汤原断陷煤成油的勘探以低熟油为主；鸡西盆地煤成油的勘探以寻找次生油藏为主：松辽盆地煤成油的勘探前景不大．以寻找煤成气为主。