刘萍,马建英 (中石油大港油田分公司勘探开发研究院,天津300280)
罗涛 (中石油大港油田分公司原油运销公司,天津300280)
任仕超,王昌丽,白晶 (中石油大港油田分公司勘探开发研究院,天津300280)
通过对板桥凹陷油气富集规律分析,发现纵向上,沙三段上部 ()以油藏为主,中下部()为气藏,出现 “上油下气”的油气倒置分布的特征。笔者主要针对板桥次凹成藏研究存在的复杂问题,展开成藏机理分析。明确油气来源,确定油气充注时期,建立源储关系及输导体系,总结成藏模式,指导该区的评价。
板桥凹陷北起塘沽-长芦潜山,南至沈青庄,西自沧东断裂,东至滨海断裂系,勘探面积700km2。整体上板桥次凹形态呈长条状,与沧东断裂平行,凹陷以北为陡坡,以南为凹陷向正向构造单元过渡的大型斜坡构造,砂体与斜坡背景相配置,形成了多种类型的岩性油气藏。截止目前累计探明石油储量4066×104t,天然气储量218.08×108m3,依据第3次资源评价结果,板桥次凹计算天然气总资源量为1038.8×108m3,已探明储量仅占21.06%,由此可见,该区深层还蕴藏着丰富的天然气资源。
板桥次凹整体上被沧东断层与大张坨断层所夹持,依附于大张坨断层下降盘的大型鼻状构造,东西向以增福台浅鞍相隔,西侧为沈青庄构造,东侧为大张坨断鼻构造,并沿断层伸向歧口主凹,完整的构造背景利于天然气成藏。
从宏观沉积环境来看,研究区发育以小站物源为主的扇三角洲砂体,C5井钻遇扇三角洲根部,砂层厚度达80m,主体A3井仅揭开Es3顶部,就见到35m厚油层,并且发育裂缝、粒间、粒内等多种孔隙类型,孔隙度达13%~16%。位于三角洲前缘的C1井,砂层变薄,岩性变细,颗粒之间充填大量泥质。板桥次凹主体北侧为长芦油田,南侧为板南含油气构造,均发育大套厚油层,油层厚度达20~40m,产量10~30t,那么该区则位于2大含油区之间,沉积相带有利,进一步证实了深层具有一定勘探潜力。
根据干酪根H/C和O/C原子比的统计,板桥次凹烃源岩干酪根主要以Ⅱ-Ⅲ型为主,Es3热解资料统计看出,Es13烃源岩干酪根以Ⅱ1-Ⅱ2型,偏腐泥型为主;而Es23、Es33烃源岩干酪根以Ⅱ2-Ⅲ型为主,偏腐殖型,有利于天然气藏的形成 (图1)。
通过对板桥次凹暗色泥岩有机碳质量分数w(TOC)数据统计分析表明[1],板桥凹陷沙一段 (Es1)w (TOC)主要 集 中 在 0.5% ~1.5%,平 均 为 0.9%;氯仿沥青 “A”质量分数大于0.1%仅占13%。沙二段 (Es2)w (TOC)偏低,平均为0.75%,主要集中分布在0.5%~1.0%区域;氯仿沥青“A”质量分数大于0.1%占44%;Es3烃源岩w(TOC)平均值为1.15%, 大 于 1.0% 的样品达54%;氯仿沥青 “A”质量分数大于0.1%达到58%。综合认为,Es3烃源岩为板桥主力烃源层,而Es1、Es2具备了生烃能力的良好烃源层。
在有机质丰度和类型确定之后,有机质成熟度就成为烃源岩能否生成大量石油或天然气的关键[2]。从分析情况来看,研究区烃源岩埋深在3000m左右,镜质体反射率Ro达到0.5%,烃源岩开始进入生烃门限;当埋深近4000m时,Ro超过0.7%,源岩进入成熟阶段,达到生油高峰期;在深度大于4800m时,烃源岩进入高成熟阶段,有机质进入热裂解生湿气阶段,并伴生凝析油;埋深超过5500m时,Ro大于2.0%,有机质演化进入过成熟阶段,开始高温生成干气。
图1 干酪根母质类型评价
1)原油类型划分及油-源对比 该区天然气主要为油溶气 (原油伴生气),油溶气遍布各个含油层位。为了确切了解油气来源,必须进行油-油、油-岩对比,确定它们之间的亲缘关系。综合运用板桥地区原油生物标志物特征,将该区原油划分为2大类——低成熟型 (B1)、成熟型 (B2),其中B1类原油Pr/Ph值一般大于1.5;一般Ts丰度低于Tm;伽马蜡烷含量较低;规则甾烷呈 “L”形;C29规则甾烷的异构化指数低。说明其对应源岩沉积时的环境偏氧化,水体较淡,原油成熟度较B2类原油低。B2类原油Pr/Ph值一般大于1.5;一般Ts丰度高于Tm;伽马蜡烷含量较低;规则甾烷呈 “L”形;C29规则甾烷的异构化指数高,原油成熟度较B1类原油高 (图2)。B1、B2类原油生标参数差异较小,二者仅在成熟度上差异明显,B1类原油C29甾烷ααα-20S/(20S+20R)小于0.4,B2类原油该值大于0.4,表明二者同源不同期。
图2 原油类型划分及油-源对比
从坐标特征来看,B1、B2类原油的生标特征和Es3源岩的生标特征相似,与沙一下亚段 (EsL1)的源岩差别很大,应该来自于Es3源岩 (图2),B2类原油的成熟度比B1类原油的高,说明B1类原油是Es3源岩早期生成的原油,在构造演化过程中沿着断层向上运移在上覆地层中成藏;而B2类原油生成时间比B1原油晚,为Es3晚期所生。
2)天然气成因类型及气-源对比 利用碳同位素与气源岩成熟度关系对比 (表1),进行气源对比。依据戴金星、国建英等不同类型天然气回归方程计算相应烃源岩的Ro值。油型气:δ13C1=15.8×lgRo-42.2;混合气和煤型气:δ13C1=18.009×lgRo-44.36。
通过计算结果表明:板桥凹陷混合型气、油型气Ro值为0.68%~1.22%,较板桥凹陷Es1烃源岩成熟度稍高,与板桥凹陷Es3源岩Ro相近,为成熟阶段原油伴生气 (图3)。
表1 板桥次凹天然气成因类型划分
图3 实测烃源岩Ro与计算Ro比较
A7井为板桥次凹钻遇Es33的唯一重要的深探井,通过对A7井Es33细砂岩储层样品,进行包裹体的测温实验[3~5],流体包裹体的均一温度主要分布在115~155℃,大部分在125~155℃之间。均一温度的分布主要有2个峰值区,一个是130~135℃,另一个是145~155℃,说明油气流体具有2期充注的特征。根据已测定的流体包裹体数据,结合沉积埋藏史、热史资料,初步认为油气充注有2期:第1期是沙河街组-东营组 (Es1-Ed)沉积时期,对应的流体包裹体均一温度为125~140℃;第2期为明化镇组 (Nm)沉积时期至现今,对应的流体包裹体均一温度为145~155℃ (图4)。
图4 A7井埋藏史与热史模拟
从A7井的压力演化可以看出,存在2个超压区域,一是Es3地层在Es1-Ed沉积末期出现超压。二是深层Es3和Es2在Nm开始沉积时期,产生超压,压力系数较大。超压的形成推测与烃源岩生烃导致的流体热增压有关,2期超压分别对应2次生排烃过程,其中Nm沉积初期产生的超压对应着生排烃高峰期。
图5 板桥次凹成藏模式
综合利用相关资料,建立近源-断裂输导-多期充注成藏模式[6,7]。Es1-Ed沉积时期Es3烃源岩开始排烃,导致的流体热增压,此时大张坨及板桥断裂活动较强,在超压动力下沿断裂垂向运移至Es1、Ed成藏只在自身形成小规模油气聚集;Nm沉积时期,该区接受沉积并快速埋深,Es3烃源岩在主凹带进入生气门限,生成大量油气导致地层普遍出现超压,此时大张坨、板桥断裂不活动,存在流体压力封存系统,促使天然气进入岩性砂体内,形成晚期的天然气藏,早期形成岩性油藏发生气侵,形成凝析气藏。
在建立板桥凹陷成藏模式基础上,总结出了该区油气富集三大主控因素[8]:近源、优相、超压。①近源:靠近烃源岩生烃中心,Ro大于1.2%烃源岩进入高成熟演化阶段,开始大量生气,天然气短距离运移就近成藏。②优相:有利的沉积相带控制着储层的物性。③超压:油气运聚动力,同时Es3的超压形成流体封存箱。而板桥次凹Es3烃源岩演化程度高,具有超压特点,发育扇三角洲大型砂体,叠合3种控制因素,因此板桥凹陷Es3可作为勘探有利区带。
结合油气富集主控因素分析,证实板桥次凹深层还蕴藏着丰富天然气资源,通过地震剖面砂体识别,明确了受控于小站物源,3支砂体带相互叠置,东部主砂体带分布稳定,面积大。沿板桥次凹长轴方向地震剖面表现出,Es2+33内幕反射西部沈青庄向凹陷区逐渐呈楔形收敛特征,在板桥东翼沿沧东断层发育多个具有丘状反射外形的异常体,相位不连续,为低频强振幅特征,优选板桥凹陷东部主砂体区为首选目标。
1)母质类型好,Es2+33以腐植型有机质为主,对天然气的形成有利,并且Es3烃源岩有机质丰度高,演化程度高,资源丰富。
2)该区油气主要来自Es3烃源岩,分2期充注,早期以低熟油为主,在中浅层富集成藏,晚期以成熟-高熟天然气为主,在深层岩性圈闭聚集成藏。
3)建立近源-断裂疏导-多期充注成藏模式,为深层天然气勘探提供部署依据。
4)叠合近源、优相、超压3种控制因素,优选板桥凹陷Es2+33深层天然气作为勘探有利区带。
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