（地球化學(xué)專(zhuān)業(yè)論文）瓊東南盆地崖南凹陷烴源巖生烴動(dòng)力學(xué)和油氣成藏研究.pdf

瓊東南盆地崖南凹陷烴源巖生烴動(dòng)力學(xué)和油氣成藏研究 摘要：崖南凹陷是瓊東南盆地重要的油氣源區(qū)，但對(duì)該凹陷生烴與成藏機(jī)理仍有一 些關(guān)鍵性問(wèn)題未完善解決。本研究應(yīng)用生烴動(dòng)力學(xué)及碳同位素動(dòng)力學(xué)方法 對(duì)崖南凹陷2 塊典型烴源巖生烴特征進(jìn)行了深入的研究，獲取了其生烴動(dòng) 力學(xué)參數(shù)。結(jié)合該區(qū)埋藏史與古地溫史，建立起了不同類(lèi)型烴源巖在地質(zhì) 條件下的生氣模式與生油模式，及甲烷氣生成的碳同位素動(dòng)力學(xué)模型。這 兩種逼近地下條件的生氣及其碳同位素動(dòng)力學(xué)模型和與熱模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果存 在較大差別，其更加適合于地質(zhì)條件。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合流體包裹體研究 成果，對(duì)崖1 3 1 氣田有效氣源區(qū)、氣藏充注時(shí)間、運(yùn)聚效率等問(wèn)題進(jìn)行了 研究。結(jié)果表明：崖1 3 1 氣藏成藏時(shí)間較晚，天然氣主成藏期出現(xiàn)在2 m a 以后；有效氣源區(qū)是崖南凹陷斜坡帶崖城組含煤巖系，現(xiàn)埋深范圍4 0 0 0 5 5 0 0 m ；天然氣為累積聚集氣，天然氣最大成熟度r o = 1 2 2 2 o ，目前天然 氣仍在有效的充注階段；崖南凹陷油氣勘探應(yīng)注重斜坡帶氣源區(qū)生成的天 然氣及較早形成的圈閉構(gòu)造。本研究方法及建立起的成藏模式對(duì)于瓊東南 盆地天然氣勘探具有重要指導(dǎo)意義。 關(guān)鍵詞：崖1 3 1 氣田，瓊東南盆地，有效氣源區(qū)，成藏運(yùn)聚模式，生烴動(dòng)力學(xué) s t u d y o np e t r o l e u mg e n e r a t i o nk i n e t i c so f s o u r c er o c k sa n dg a s p o o lf o r m a t i o ni nt h ey a n a nd e p r e s s i o no ft h eq i n g d o n g n a nb a s i n a b s t r a c t ：t h ey a n a nd e p r e s s i o ni sa ni m p o r t a n tg a ss o u s ea r e ai nt h eq i n g d o n g n a n b a s i n m u c hw o r kh a sb e e nd o n er e c e n t l yo nt h ec o n d i t i o n so fp e t r o l e u mp o o l f o r m a t i o n h o w e v e r ，t h e r ea r es t i l ls o m ep r o b l e m so nt h eg a ss o u r c ea r e aa n d g a sp o o lf o r m a t i o ni nt h i sa r e a i nt h i sp a p e r ，m e t h a n eg e n e r a t i o nk i n e t i c sa n d c a r b o ni s o t o p i cf r a c t i o n a t i o nk i n e t i c sw e r ea p p l i e dt oi n v e s t i g a t es o m et y p i c a l s o u r c er o c k t h ek i n e t i c sp a r a m e t e r sf r o mt w os a m p l e sf r o mt h ey a c h e n g f o r m a t i o ni n c l u d i n gad a r km u d s t o n ea n dac o a lw e r eo b t a i n e d w i t h c o m b i n a t i o no ft h eb u r i a la n dp a l e o g e o t h e r m a lh i s t o r yo ft h ey a n a nd e p r e s s i o n ， t h eg e o l o g i c a lm o d e l so fb o t hg a sg e n e r a t i o na n dm e t h a n ei s o t o p i cf r a c t i o n a t i o n w e r ee s t a b l i s h e d t h e s em o d e l sa r eq u i t ed i f f e r e n tf r o mt h em o d e l sd i r e c t l y b a s e do nt h e r m a ls i m u l a t i o nt e s t o nt h eb a s i so ft h i s ，t h ek i n e t i c sm o d e l sw e r e c o m b i n e dw i t hf l u i di n c l u s i o nt oi n v e s t i g a t et h ee f f e c t i v es o u r c ea r e aa n dg a s m i g r a t i o na n da c c u m u l a t i o ne f f i c i e n c yo ft h ey a l 3 - 1g a sp 0 0 1 t h er e s u l t s i n d i c a t et h a tt h eg a ss o u s eo ft h eg a sp o o l i sas e to fc o a lm e a s u r ei nt h e y a c h e n gf o r m a t i o nf r o mt h ey a n a nd e p r e s s i o na n d t h eg a sp o o lw a sf o r m e d a f t e r2m a ，a n dt h ee f f e c t i v eg a ss o u r c er o c ka r e ai sl o c a t e di nt h es l o p ea r e ao f t h ey a n a nd e p r e s s i o n ，w i t hap r e s e n tb u r i a ld e p t ho f4 0 0 0 - 5 5 0 0m o nt h i s b a s i s ，am o d e ls h o w i n gt h eg a sg e n e r a t i o n ，m i g r a t i o na n da c c u m u l a t i o nf o rt h e y al3 1g a sp o o li ss u g g e s t e d ，t h i sm o d e li n d i c a t e st h a tt h eg a sf r o mt h es l o p e a r e ai sm u c hi m p o r t a n tt op r e s e n tg a sp o o la n dt h a tt h ee a r l i e r - f o r m e dt r a p s t m c t u r e sw o u l db em o r es u i t a b l et og a sp o o lf o r m a t i o n i ti sb e l i e v e dt h a tt h e m e t h o d sa n dt h em o d e l sd e v e l o p e di nt h i ss t u d ya r ei m p o r t a n tg u i d e st of u r t h e r r e s e a r c ha n de x p l o r a t i o nf o rn a t u r a lg a s e si nt h eq i n g d o n g n a nb a s i n k e y w o r d s ：q i n g d o n g n a nb a s i n ，y a l 3 1g a sp o o l ，e f f e c t i v es o u r c ea r e a ，g a sg e n e r a t i o n k i n e t i c s i 概述 1 概述 1 1 研究背景 1 1 1 生烴動(dòng)力學(xué)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 含油氣盆地?zé)N源巖油氣生成是一個(gè)非常復(fù)雜的地質(zhì)地球化學(xué)過(guò)程，涉及到地質(zhì) 過(guò)程與生烴母質(zhì)性質(zhì)兩個(gè)方面。為了研究與再現(xiàn)干酪根成烴作用，達(dá)到科學(xué)評(píng)價(jià)烴 源巖的目的，干酪根成烴作用的熱模擬實(shí)驗(yàn)與動(dòng)力學(xué)研究是非常有用的手段，國(guó)內(nèi) 外學(xué)者作了大量卓有成效的工作，較合理地解決了牛烴機(jī)理與評(píng)價(jià)等問(wèn)題，為建立 起現(xiàn)代干酪根成油理論提供了非常有價(jià)值的信息。 干酪根生烴動(dòng)力學(xué)研究是以熱解實(shí)驗(yàn)、熱模擬牛烴實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。這項(xiàng)研究 工作始于二十世紀(jì)六十年代，早期的工作豐要參考了煤或油頁(yè)巖熱解動(dòng)力學(xué)模型， 較有成效的工作實(shí)際上主要開(kāi)展于二十世紀(jì)八十年代以后的近二十年內(nèi)。大量研究 及油氣勘探已經(jīng)證明，將干酪根生烴熱模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果直接應(yīng)用于含油氣盆地?zé)N源巖 評(píng)價(jià)存在很大風(fēng)險(xiǎn)，在實(shí)驗(yàn)室短時(shí)間、高溫得到的干酪根成烴規(guī)律與地質(zhì)條件下干 酪根在低溫、極其緩慢條件下的生烴作用存在一些明顯的差別，熱模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果在 一般情況下不能直接應(yīng)用于地質(zhì)條件下烴源巖評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)，這種差別主要體現(xiàn)在生 烴量、油氣比、產(chǎn)率組成及生油、生氣門(mén)限等方面。解決此問(wèn)題的辦法是采用干酪 根生烴動(dòng)力學(xué)參數(shù)外推地質(zhì)過(guò)程。近年來(lái)，生烴動(dòng)力學(xué)的研究得到普遍重視，并廣 泛應(yīng)用于含油氣盆地?zé)N源巖評(píng)價(jià)與勘探中。綜述國(guó)外文獻(xiàn)資料，近年來(lái)，生烴動(dòng)力 學(xué)的研究主要有如下幾方面的發(fā)展： ( 1 ) 揭示出不同類(lèi)型干酪根存在不同的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，遵循不同的動(dòng)力學(xué)模式， 應(yīng)用生烴動(dòng)力學(xué)方法預(yù)測(cè)的成烴模式與地質(zhì)條件下干酪根生烴規(guī)律有相當(dāng)高的一致 性，生烴動(dòng)力學(xué)方法是對(duì)傳統(tǒng)熱模擬實(shí)驗(yàn)方法的根本性改進(jìn)，充分顯示了其廣泛的 應(yīng)用價(jià)值； ( 2 ) 不同類(lèi)型干酪根、甚至同種類(lèi)型干酪根生烴動(dòng)力學(xué)參數(shù)存在明顯差別，動(dòng) 搖了以典型干酪根類(lèi)型為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的傳統(tǒng)生烴模式，顯示出影響干酪根生烴作 瓊東南盆地崖南凹陷烴源巖生烴動(dòng)力學(xué)和油氣成藏研究 用的因素是地質(zhì)與地球化學(xué)兩方面，在一個(gè)盆地所獲得的生烴動(dòng)力學(xué)參數(shù)較難應(yīng)用 于其它盆地； ( 3 ) 為逼近地質(zhì)過(guò)程，干酪根生烴動(dòng)力學(xué)方法得到了改進(jìn)與完善。早期主要采 用r o c k - e v a l 方法研究總包干酪根生烴動(dòng)力學(xué)參數(shù)，在二十世紀(jì)九十年代發(fā)展起來(lái) 開(kāi)放體系多冷阱熱解氣相色譜儀及有壓力條件下封閉體系金管一高壓釜熱模擬體 系，可獲得總包干酪根牛烴動(dòng)力學(xué)參數(shù)及不同烴類(lèi)組成生烴動(dòng)力學(xué)參數(shù)，使得對(duì)干 酪根成烴作用的認(rèn)識(shí)大大深化了一步； ( 4 ) 拓寬了干酪根生烴動(dòng)力學(xué)研究的應(yīng)用范圍。目前，生烴動(dòng)力學(xué)參數(shù)不僅應(yīng) 用于牛烴規(guī)律預(yù)測(cè)，還應(yīng)用于盆地模擬、油氣藏成因，尤其是近年來(lái)在此基礎(chǔ)上發(fā) 展起來(lái)的碳同位素動(dòng)力學(xué)方法，可應(yīng)用于油氣形成過(guò)程、運(yùn)移與聚集、油氣資源量 預(yù)鋇l j ( t a n g ，e ta i ，2 0 0 0 ) 。 國(guó)內(nèi)干酪根生烴熱模擬實(shí)驗(yàn)及生烴動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)主要開(kāi)展于二十世紀(jì)八十年代， 在這一時(shí)期，較有代表性的工作有：黃第藩等( 1 9 8 4 ) 、王會(huì)祥等( 1 9 8 6 ) 、楊國(guó) 華等( 1 9 9 0 ) 、張大江等( 1 9 8 3 ) 、程克明等( 1 9 9 1 ) 、楊天宇等( 1 9 8 7 ) 、丁福 臣等( 1 9 9 1 ) 、盧雙舫( 1 9 9 6 ) ，主要研究的是不同類(lèi)型干酪根產(chǎn)烴率及總包動(dòng)力 學(xué)參數(shù)，而很少將動(dòng)力學(xué)參數(shù)應(yīng)用于地質(zhì)條件下的油氣評(píng)價(jià)。在九五攻關(guān)期間，加 強(qiáng)了國(guó)際合作，引進(jìn)了較先進(jìn)的動(dòng)力學(xué)軟件與實(shí)驗(yàn)技術(shù)，開(kāi)展了主要組分動(dòng)力學(xué)參 數(shù)研究。在十五攻關(guān)期間，生烴動(dòng)力學(xué)與碳同位素在我國(guó)得到了進(jìn)一步應(yīng)用，國(guó)家 設(shè)立了科技專(zhuān)項(xiàng)，開(kāi)展了塔里木盆地生烴動(dòng)力學(xué)研究。由于受實(shí)驗(yàn)條件及動(dòng)力學(xué)軟 件的限制，這方面工作并未普遍開(kāi)展，目前在許多含油氣盆地仍是空白。 另一方面，由于天然氣的化學(xué)組成較為簡(jiǎn)單，主要由甲烷、少量重?zé)N( c 2 + ) 和 非烴( c 0 2 、n 2 等) 構(gòu)成，并且所能應(yīng)用的地球化學(xué)資料比較有限，主要依靠其組 分組成和c l c 4 碳同位素?cái)?shù)據(jù)來(lái)研究。但是這些指標(biāo)受母質(zhì)特征及地質(zhì)條件等多方 面影響，因此天然氣的成因比原油更難確定。在一般情況下，根據(jù)天然氣的組分、 碳同位素資料及氣源巖資料，判別天然氣的母質(zhì)類(lèi)型、成熟度，研究不同類(lèi)型源巖 或干酪根的生氣規(guī)律，進(jìn)行氣氣、氣巖對(duì)比等方法確定天然氣的來(lái)源和成因，對(duì)于 氣源條件簡(jiǎn)單，地質(zhì)構(gòu)造不復(fù)雜的含油氣盆地而言，其應(yīng)用效果比較好，然而對(duì)于 地質(zhì)條件復(fù)雜的疊合型盆地，其應(yīng)用效果并不理想，常出現(xiàn)一些明顯的問(wèn)題。一組 2 1 概述 同位素?cái)?shù)據(jù)應(yīng)用于地質(zhì)條件，有時(shí)出現(xiàn)多解性，尤其是在天然氣后期生成階段，存 在有明顯運(yùn)移分餾效應(yīng)和擴(kuò)散分餾作用的情況下，根據(jù)不同學(xué)者建立的天然氣組分 61 3 c r o 相關(guān)模式，有時(shí)甚至出現(xiàn)矛盾的結(jié)論。理論與實(shí)踐均說(shuō)明影響天然氣組分 碳同位素組成的因素較多，它不僅取決于原始母質(zhì)的碳同位素繼承效應(yīng)和有機(jī)質(zhì)熱 演化過(guò)程的碳同位素分餾，而且它還與沉積構(gòu)造史、盆地增溫速率和天然氣聚集歷 史有關(guān)。 在這種背景下，國(guó)外地球化學(xué)家開(kāi)始研究天然氣牛成動(dòng)力學(xué)與碳同位素?cái)?shù)值模 擬，并注重綜合分析與評(píng)價(jià)天然氣的成因( a 1 1 r e d ，1 9 6 6 ；g a v e a u 等，1 9 8 7 ； g a l i m o v 等，1 9 8 8 ；c l a y t o n 等，1 9 9 1 ；b e r n e r 等，1 9 9 2 ，1 9 9 5 ；r o o n e y 等， 1 9 9 5 ) 。這些研究成果為碳同位素動(dòng)力學(xué)模擬研究打下了基礎(chǔ)。碳同位素動(dòng)力學(xué)模 擬研究已成為國(guó)際油氣地球化學(xué)界的前緣性研究方向。它將天然氣成份、碳同位 素、形成溫度( 或成熟度) 及烴源巖( 或干酪根) 類(lèi)型三者緊密結(jié)合，把天然氣生 成、運(yùn)移和聚集與盆地的古埋藏史、古熱史有效地結(jié)合起來(lái)，動(dòng)態(tài)地模擬與再現(xiàn)天 然氣的成藏過(guò)程。 由此可見(jiàn)，干酪根生烴動(dòng)力學(xué)和碳同位素動(dòng)力學(xué)研究為天然氣成因評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè) 研究提供了新的途徑，已發(fā)展成為油氣地球化學(xué)領(lǐng)域最有發(fā)展前景的技術(shù)方法。這 些研究已在東南亞、加拿大、美國(guó)、澳大利亞和中國(guó)等盆地的天然氣評(píng)價(jià)與勘探中 取得了良好的效果( t a n g 等，1 9 9 5 ，1 9 9 6 ，2 0 0 0 ；劉金鐘、唐永春，1 9 9 8 ；c r a m e r 等，1 9 9 8 ，2 0 0 1 ，肖賢明等，2 0 0 3 ) 。 1 1 2 瓊東南盆地研究背景 南海北部瓊東南盆地是一個(gè)新生代沉積盆地，巨厚的第三系沉積和豐富天然氣 資源吸引了中外勘探家的極大興趣。崖南凹陷是瓊東南盆地最富油氣資源與勘探程 度較高的凹陷。自1 9 8 3 年至今，相繼在該盆地崖南凹陷周?chē)l(fā)現(xiàn)了2 個(gè)氣田( 崖1 3 1 、崖1 3 4 ) 和3 個(gè)含氣構(gòu)造( 崖1 3 - 6 、崖1 9 1 、崖2 1 1 ) ，使瓊東南盆地成為目前我 國(guó)南方最大的天然氣區(qū)。在“七五 、“八五 、“九五期間瓊東南盆地天然氣 攻關(guān)研究中，中國(guó)海洋石油南海西部研究院以及國(guó)內(nèi)不同研究機(jī)構(gòu)對(duì)該區(qū)進(jìn)行了比 較系統(tǒng)的研究，這些工作主要是側(cè)重于天然氣成因來(lái)源及可能烴源巖的地球化學(xué)特 瓊東南盆地崖南凹陷烴源巖生烴動(dòng)力學(xué)和油氣成藏研究 征研究( 林壬子等，1 9 8 3 ：張泉興，1 9 8 9 ：陳偉煌，1 9 8 9 ；張泉興、黃保家，1 9 9 1 ； 胡忠良等，1 9 9 5 ；張國(guó)華、黃保家、潘賢莊，1 9 9 8 ；黃保家1 9 9 9 ) ，取得了一些重 要的成果。但由于地質(zhì)條件及天然氣的成因復(fù)雜，天然氣勘探中的一些關(guān)鍵性問(wèn)題 尚未完全解決，如： ( 1 ) 崖南凹陷烴源巖牛烴史，主要生氣期與圈閉形成的時(shí)空配置關(guān)系； ( 2 ) 崖1 3 1 天然氣的來(lái)源，氣源區(qū)位置，是斜坡帶還是盆地中部，氣藏充注時(shí) 間，氣藏運(yùn)聚模式是累積氣還是階段聚氣； ( 3 ) 崖南凹陷勘探前景與下一步勘探方向。 這些問(wèn)題既是理論問(wèn)題，又是生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題，在理論上涉及到高溫高壓氣藏成 藏運(yùn)聚動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，在勘探實(shí)踐上有助于更好地確定勘探靶區(qū)、降低勘探風(fēng)險(xiǎn)，從 而指導(dǎo)大中型氣田勘探。 1 2 研究?jī)?nèi)容 本研究主要研究區(qū)域是崖南凹陷及其北部的崖城【- i i 起油氣聚集區(qū)。針對(duì)上述問(wèn) 題，本研究所展如下幾方面研究： ( 1 ) 典型烴源巖生烴動(dòng)力學(xué)研究：擬選取瓊東南盆地崖城組泥巖和煤樣各一 塊，進(jìn)行時(shí)一溫雙控高溫高壓熱模擬實(shí)驗(yàn)，研究這些樣品天然氣生成過(guò)程中所有相關(guān) 反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)； ( 2 ) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)獲得的天然氣生成動(dòng)力學(xué)參數(shù)，結(jié)合研究區(qū)特定的地質(zhì)條件模 擬，建立典型烴源巖在地質(zhì)條件下的牛烴圖版： ( 3 ) 根據(jù)天然氣碳同位素模擬結(jié)果，結(jié)合地質(zhì)條件，建立地質(zhì)條件下的碳同位 素動(dòng)力學(xué)模型，確定已發(fā)現(xiàn)天然氣藏的氣源； ( 4 ) 典型氣藏成藏時(shí)間研究：對(duì)儲(chǔ)層流體包裹體進(jìn)行研究，結(jié)合根據(jù)計(jì)算所建 立起的天然氣碳同位素與天然氣充注歷史的關(guān)系，確定崖1 3 - 1 氣田主成藏期，進(jìn)一 步探討該氣田天然氣成藏方式； ( 5 ) 對(duì)崖1 3 1 氣藏構(gòu)造油氣運(yùn)聚成藏模式進(jìn)行研究與探討。 1 3 技術(shù)路線(xiàn) 本研究采取的技術(shù)路線(xiàn)見(jiàn)圖1 3 1 。其關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備包括： 4 l 概述 ( 1 ) 金管一高壓釜生烴動(dòng)力學(xué)裝置：中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所有機(jī)地球 化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)有技術(shù)； ( 2 ) 干酪根牛烴k i n e t i c s 動(dòng)力學(xué)軟件：美國(guó)l a w r e n c el i v e r m o r e 國(guó)家實(shí)驗(yàn)窒開(kāi) 發(fā)的專(zhuān)用軟件； ( 3 ) 天然氣碳同位素動(dòng)力學(xué)模擬軟件c a r b o ni s o t o p i ck i n e t i c s 。美國(guó)加州理工學(xué) 院能源與環(huán)境研究中心開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用軟件。 具體研究思路和豐要技術(shù)手段說(shuō)明如下： ( 1 ) 流體包裹體研究 研究區(qū)地質(zhì)地球化學(xué)資料調(diào)研 樣品的采集，對(duì)研究區(qū)典型探井儲(chǔ)層進(jìn)行系統(tǒng)采樣： 包裹體片制備，采用立體熒光顯微鏡對(duì)樣品進(jìn)行初步觀察； 用l e i c am zf l u i 立體熒光顯微鏡和d m r x ph c 高級(jí)研究顯微鏡進(jìn)行精 細(xì)的儲(chǔ)層包裹體觀測(cè)和微量?jī)?chǔ)層瀝青觀察分析。研究?jī)?nèi)容包括：豐度、 類(lèi)型、大小、產(chǎn)狀： 用l i n k a mt h m s g 6 0 0l n p 精細(xì)測(cè)定流體包裹體的t h ( 均一溫度) 、 t m ( 始熔溫度) ；用c l s m 共聚焦激光顯微鏡系統(tǒng)及d c 3 5 0 f 及 q w i ns t a n d a r d 精確測(cè)量石油包裹體與鹽水包裹體的氣液體積； 根據(jù)包裹體資料，劃分油氣充注期次；進(jìn)而結(jié)合儲(chǔ)層埋藏史及古地溫 史，限定油氣藏充注時(shí)間。 ( 3 ) 烴源巖生烴動(dòng)力學(xué)與碳同位素動(dòng)力學(xué)研究 研究區(qū)鉆獲油氣的特征分析、分析可能的烴源巖； 采集未成熟或低成熟的烴源巖樣品，要求樣品在類(lèi)型、分布、生烴性能 等方面具有代表性，分離干酪根； 對(duì)干酪根樣品進(jìn)行牛烴動(dòng)力學(xué)熱模擬實(shí)驗(yàn)及相應(yīng)的分析，測(cè)定烴源巖各 項(xiàng)熱解產(chǎn)物及碳同位素，應(yīng)用k i n e t i c s 專(zhuān)用軟件模擬計(jì)算牛烴動(dòng)力學(xué)參 數(shù)： 瓊東南盆地崖南凹陷烴源巖生烴動(dòng)力學(xué)和油氣成藏研究 應(yīng)用干酪根生烴動(dòng)力學(xué)參數(shù)，結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)地球化學(xué)背景，利用 k i n e t i c s 軟件對(duì)崖南凹陷進(jìn)行逼近地下條件的生烴模擬，建立生烴模 式； 應(yīng)用g o r i s o t o p e 同位素動(dòng)力學(xué)模擬軟件模擬計(jì)算碳同位素動(dòng)力學(xué)參 數(shù)，結(jié)合地質(zhì)參數(shù)模擬計(jì)算地質(zhì)條件下碳同位素分餾模型，建立起天然 氣的61 3 c l 一61 3 c 2 、r 曠61 3 c l 等相關(guān)圖版：根據(jù)天然氣碳同位素實(shí)測(cè) 資料，確定主要?dú)馓锾烊粴獾臍庠磶r，探討其聚集成藏模式和成藏時(shí) 間。 圖1 3 1 本研究技術(shù)路線(xiàn)圖 6 1 概述 1 4 完成的工作量 本研究工作重點(diǎn)有二個(gè)方面，一是生烴動(dòng)力學(xué)研究，二是地質(zhì)模型建立。生烴 動(dòng)力學(xué)研究在中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所有機(jī)地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成， 地質(zhì)模型的建立主要采用了南海西部石油公司研究院的資料。動(dòng)力學(xué)地質(zhì)模型的建 立采用了美國(guó)加州理工學(xué)院能源與環(huán)境研究中心專(zhuān)用軟件g o r i s o t o p e 。 本研究樣品實(shí)驗(yàn)分析完成情況見(jiàn)表1 4 1 。 表1 - 4 1 樣品實(shí)驗(yàn)分析與研究工作情況表 序號(hào) 具體分析項(xiàng)目已完成樣品數(shù) 1 干酪根分離與提純2 件 2 光片( 全巖、干酪根、模擬殘?jiān)鼧? 制備1 0 件 3干酪根組分鏡鑒2 件 4 r o 測(cè)定( 包括原樣、干酪根樣、模擬殘淹樣) 6 0 件 5 全巖有機(jī)組分定雖2 件 6有機(jī)元素c 、h 、o 、n 測(cè)定2 件 7黃金管封閉體系熱模擬實(shí)驗(yàn)2 件 8 氣體真空收集j 轉(zhuǎn)移 6 0 件 9 氣體產(chǎn)率定量6 0 件 1 0 氣體成份分析6 0 件 1 1 氣體單體碳同位素測(cè)定6 0 個(gè)溫度點(diǎn) 1 2 生烴動(dòng)力學(xué)模擬實(shí)驗(yàn) 2 件 1 3 有機(jī)碳測(cè)定5 2 件 1 4 r o c k e v a l 熱解5 2 件 1 5 生烴動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算2 個(gè)樣 1 6 碳同位素動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算2 個(gè)樣 1 7包裹體分析 1 5 個(gè) 1 8動(dòng)力學(xué)模擬4 個(gè)剖面1 2 個(gè)模擬點(diǎn) 7 瓊東南盆地崖南凹陷烴源巖生烴動(dòng)力學(xué)和油氣成藏研究 1 5 創(chuàng)新與特色 本研究不僅引進(jìn)新的理論、新方法，開(kāi)拓新的思路，而且對(duì)瓊東南盆地天然氣 評(píng)價(jià)與勘探中的一些關(guān)鍵性問(wèn)題進(jìn)行了綜合性研究，具有一定特色。具體表現(xiàn)在如 下兩個(gè)方面： ( 1 ) 采用了一系列先進(jìn)技術(shù)手段與方法，如：干酪根生烴動(dòng)力學(xué)的研究( 生烴 動(dòng)力學(xué)裝置與模擬軟件技術(shù)) ： 天然氣甲烷生成碳同位素動(dòng)力學(xué)的研究( 碳同位素動(dòng)力學(xué)模擬軟件技 術(shù)) ； 熱模擬實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物的高真空轉(zhuǎn)移與分離、定量分析及高精度g c i r m s 測(cè) 定； 有關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù)應(yīng)用于烴源巖生氣過(guò)程及天然氣成因評(píng)價(jià)的理論與方 法。 這三個(gè)方面在國(guó)內(nèi)所見(jiàn)報(bào)道不多，與國(guó)外研究同步。 ( 2 ) 提出與應(yīng)用了一些先進(jìn)的研究思路： 油氣地質(zhì)背景與油氣地球化學(xué)研究相結(jié)合。在烴源巖地質(zhì)模型建立方 面，采用了地質(zhì)埋藏史，古地溫史等地質(zhì)參數(shù)，在油氣成藏方面，生烴 動(dòng)力學(xué)研究成果結(jié)合了圈閉形成、構(gòu)造演化、蓋層與儲(chǔ)層、油氣運(yùn)移通 道等地質(zhì)背景，使得建立起的牛烴模型與碳同位素動(dòng)力學(xué)模型更加吻合 地質(zhì)實(shí)際情況。 儲(chǔ)層流體包裹體與生烴動(dòng)力學(xué)研究成果相結(jié)合應(yīng)用于油氣成藏期次與時(shí) 間及運(yùn)聚模式的研究。 這種綜合性的研究在國(guó)內(nèi)尚無(wú)報(bào)道，成為本研究的一個(gè)明顯特色。 天然氣生成的地質(zhì)背景 2 1 區(qū)域地質(zhì)概況 瓊東南盆地位于海南島與西沙群島之間海域，即東經(jīng)1 0 8 。5 0 一l ll 。5 07， 北緯1 6 。5 0 1 9 。0 0 ，海域面積約6 3 萬(wàn)平方公里。海水由西北向東南變深， 2 然氣嘏地質(zhì)背景 陸架區(qū)水深變化較小，9 0 - - 2 0 0 m ，陸坡往海槽( 西沙北海槽) 水體急劇加深，從 2 0 0 m 迅速加深至2 0 0 0 m 左右。它西面以l 號(hào)斷裂為界，與鶯歌海盆地分開(kāi)，北面以 5 號(hào)斷裂為界，與海南隆起區(qū)分開(kāi)，東南以l l 號(hào)斷裂為界，與明沙一中沙隆起區(qū)分 開(kāi)，東北以1 2 號(hào)斷裂為界，與珠江口盆地的珠_(kāi) 二坳陷分開(kāi)( 圖2 1 1 ) ，盆地總面 積約30 7 萬(wàn)平方公里。 圖2 1 1 瓊東南甕地構(gòu)造綱要圖 依據(jù)下第= 系的分布，凡具有相對(duì)獨(dú)立的沉降中心而f 第二系沉積又相對(duì)較 全、厚度較人的區(qū)域，劃歸為凹陷，下第三系沉積較薄或局部缺失崖城組的區(qū)域， 劃歸凸起或斜坡。這樣，瓊東南盆地內(nèi)部共劃分了松東凹陷、松西凹陷、崖北凹 陷、崖南凹陷、陵水凹陷、寶島凹陷、北礁凹陷等七個(gè)亞一級(jí)負(fù)向構(gòu)造單元和松東 斜坡、松濤i n j 起、崖城i ”i 起、陵西斜坡、南部 起等五個(gè)亞一級(jí)正向構(gòu)造單元( 圖 瓊東南盆地崖南口陷口巖k 動(dòng) 學(xué)自油氣成藏w r 2 - l - 1 ) 。由于南部( 原葉1 央坳陷帶) 基底埋藏太深，地震測(cè)剛過(guò)稀其構(gòu)造耐貌目 前尚難搞清，故暫時(shí)束劃分一級(jí)構(gòu)造單元。 22 盆地構(gòu)造演化特征 根據(jù)盆地演化發(fā)育史( 圖2 - 2 - 1 ) ，可將盆地分為早期裂陷和晚期裂后坳陷的兩大 演化階段。 刪r 嗨世 鑫 暑 22 1 早期裂陷期 圈2 - 2 一l 過(guò)崖甫崖北凹陷構(gòu)造剖面 早期裂隙期叉可分為二個(gè)時(shí)期： ( 1 ) 裂陷初始階段始于始新世，基底地層在拙張作用下開(kāi)始張裂。該時(shí)期盆地 的分割性根強(qiáng)，形成多個(gè)小隆和小凹盆地整體連通性差。沉積物以湖相為豐，但 t 要分布于盆地東部凹陷盆地西部的崖南凹陷和崖北凹陷西側(cè)缺少始新世沉積， 由于多凹多隆格局的存在，使得多物源特征十分突出。 ( 2 ) 裂陷巾期始于漸新世早期，即崖城期。此時(shí)，凹陷的分割性仍非常明顯， 但i i l l 起范圍有所縮小?？傮wl ，沉積環(huán)境有多水系、多隆、多凹的特點(diǎn)。早期沉積 物表現(xiàn)為非海相( 含海陸過(guò)渡相) 沉積，晚期則變?yōu)楹Ｏ喑练e為豐。 2 天然氣生成的地質(zhì)背景 ( 3 ) 裂陷第三階段始于漸新世晚期，結(jié)束于中新世早期，即主要發(fā)育于陵水 期。該時(shí)期整個(gè)盆地處于海相沉積之下，快速沉降是本階段的重要特征之一，早期 生長(zhǎng)斷層十分發(fā)育，北部坳陷帶、崖南、松東、松南等凹陷表觀尤為突出。生長(zhǎng)斷 層下降盤(pán)常見(jiàn)近源扇三角洲沉積，至晚期斷層活動(dòng)強(qiáng)度逐漸減弱。另外，陵水中晚 期，中央坳陷( 崖城一松濤i n j 起南部) 中心出現(xiàn)局部熱沉降，即出現(xiàn)了晚第三紀(jì)坳陷的 雛形，如松南、陵水凹陷等。 2 2 2 晚期坳陷期 晚期坳陷期可進(jìn)一步分為二個(gè)時(shí)期： ( 1 ) 坳陷早期開(kāi)始于早中新世中晚期，結(jié)束于中中新世末。在此之前，盆地曾 發(fā)生一次大規(guī)模的抬升，隆起部位受到強(qiáng)烈剝蝕，盆內(nèi)其它地區(qū)也受到不同程度剝 蝕作用的影響，形成了一個(gè)重要的界面- - t 6 0 破裂不整合。之后，盆地發(fā)生了整體下 沉。生長(zhǎng)斷層具有東強(qiáng)西弱的活動(dòng)特點(diǎn)，盆地西部基本上停止了活動(dòng)，盆地東部的 松濤f 幾l 起東傾末端及2 號(hào)斷裂帶一直持續(xù)到中中新世末。物源明顯變?yōu)閱蜗颍院?南島物源供給為主。盆地的南緣遠(yuǎn)離物源區(qū)，處于饑餓沉積狀態(tài)，而北緣則在坳陷 作用下，出現(xiàn)陸架、陸坡的雛形。 ( 2 ) 坳陷晚期開(kāi)始于晚中新世，持續(xù)至第四紀(jì)，沉積地層為黃流組、鶯歌海組 和第四系。在此期間，盆地以坳陷作用為主，構(gòu)造作用極弱，盆地的結(jié)構(gòu)變?yōu)楸粍?dòng) 大陸邊緣型，出現(xiàn)了明顯的陸架坡折形態(tài)。此間，沉積物供應(yīng)速度高，故高頻層序 發(fā)育。 綜上所述，瓊東南盆地是隨著板塊活動(dòng)，在南海盆地拉張的同時(shí)發(fā)生張裂，盆地 經(jīng)歷了裂陷和坳陷兩個(gè)發(fā)育階段，盆地范圍也由小到大，擴(kuò)展至今天的面貌。 2 3 盆地地層及沉積特征 2 3 1 地層及其分布特征 瓊東南盆地的基底由前第三系的火成巖、變質(zhì)巖及沉積巖組成。盆地的充填序 列則主要由第三系和第四系地層組成，從下往上依次為始新統(tǒng)，漸新世的崖城組和 瓊末南g 地崖南口陷女巖烴自女 目氣成藏研究 陵水組三、二段，中新i 址的段水組一段、二啞組、梅山組和黃流組，t 新世的鶯歌 海組以及第四系地層( 圖2 - 3 1 ) 。f 面對(duì)盆地的地層單元特征作一簡(jiǎn)述。 廈m站岸巖性 鋤儲(chǔ) i 0 秘始潮巖 卅t 代 罪mf m l削面 】層肝墻土饔分 。j 布舶 筑h ! 支 t蔭 新歌 曲 l i f l 流 n 1 新 _ 霄 取 內(nèi) * 梅 _ 盆 景 n n 警 地“ 陵 南 f 新 水b 2 l 乏 瓊 爾 訛 新 南 締 崖 髓 最 址 地 b i _ 鷙 散 海 婧 薹 _ ( 新 料 河第- 最麟 圍2 3 1 瓊東南盆地地層柱狀綜舍圖 ( 1 ) 前第三系 前第二系巖性辛要為火成巖、變質(zhì)巖及沉積巖，包括花崗巖、混合巖、角巖 凝灰?guī)r、集塊巖，安山玢巖、英安流紋巖、白云巖等。 ( 2 ) 下第三系 下第1 系豐要包括始新統(tǒng)、崖城組利陵水組地層。 始新統(tǒng) 2 天然氣生成的地質(zhì)背景 屬于非海相沉積，為斷陷早期的產(chǎn)物。盆地受早期斷裂格架控制，地層呈多凹 多i n l 的特點(diǎn)，凹與凸之間相互獨(dú)立，具有多物源的特征，隆起區(qū)物源均四處擴(kuò)散。 此時(shí)沉積面積較小，沉積中心多，巖性與巖相變化大，發(fā)育了多個(gè)斷陷湖盆，每個(gè) 湖盆中心有中一深湖相沉積，濱淺湖相在其外圍呈環(huán)帶狀展布( 呂明等，2 0 0 0 ) ，沉積 的最大厚度可達(dá)2 0 0 0 米。該套地層在北部灣盆地的鉆井則顯示，其頂、底部有白色 砂巖、砂礫巖，其大部分為深灰色、褐灰色等泥巖?？傮w上為河流一湖泊一扇三角 洲沉積體系的產(chǎn)物。 崖城組 崖城組可三分，屬于斷陷晚期的沉積，在該沉積的早期仍有海陸過(guò)渡環(huán)境的存 在，中、晚期已完全變?yōu)楹Ｏ喹h(huán)境，為濱淺海相沉積。崖三段底部為棕紅色砂礫巖 夾深灰色薄層泥巖；中上部為灰白色砂巖與深灰色泥巖的不等厚互層，且?jiàn)A煤層和 煤線(xiàn)。崖二段則以深灰色厚層泥巖為主，下部夾灰白色薄層砂巖。崖一段為灰白色 砂巖、深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖夾煤層和炭質(zhì)泥巖。崖城組地層在盆地西部的最大厚 度可達(dá)2 5 0 0 米，且呈北厚南薄的格架樣式。根據(jù)呂明等( 2 0 0 0 ) 所作的沉積相和沉 積體系的研究，本時(shí)期仍具有多水系、多r | 。i 起、多凹陷的特點(diǎn)，隆凹格局仍較明 顯，沉積體系豐富，多物源現(xiàn)象仍然存在，物質(zhì)從隆起區(qū)多方擴(kuò)散。本組為碎屑濱 岸( 含沼澤) 沉積體系的產(chǎn)物，是盆地重要的烴源巖層段。 陵水組 陵水組亦可三分。與崖城組類(lèi)似，地層仍呈北厚南薄之勢(shì)，屬于斷陷晚期的產(chǎn) 物。陵三段主要由灰白淺灰色礫巖、砂巖組成，夾深灰色泥巖，局部見(jiàn)生物灰?guī)r， 是盆地的重要產(chǎn)氣層；陵二段則以灰一深灰色泥巖為主，夾淺色薄層砂巖；而陵一 段為淺灰色砂礫、中粗砂巖與灰一深灰色泥巖呈不等厚互層狀產(chǎn)出( 其頂部的不整 合面特征明顯) 。該組下部為海陸過(guò)渡相沉積，中上部以海相沉積為主( 局部出現(xiàn) 了半深海相) 。因此，該組以濱岸碎屑沉積體系和半封閉淺海沉積體系為主體，是 主要的儲(chǔ)集層。 ( 3 ) 上第三系 上第三系主要包括三亞組、梅山組、黃流組和鶯歌海組地層。 三亞組 瓊東南盆地崖南凹陷烴源巖生烴動(dòng)力學(xué)和油氣成藏研究 三亞組是斷坳或坳陷早期( 盆地裂后充填初期) 的產(chǎn)物，屬于上構(gòu)造層最底部的沉 積，上、下二分，其底界為t 6 0 界面。下部以灰一深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖與灰白色 砂巖、砂礫巖互層沉積組成，頂部為塊狀泥巖。上部沉積物進(jìn)一步變細(xì)，顏色變 深。該組是淺海一深海沉積體系的產(chǎn)物( 早期發(fā)育有濱岸碎屑沉積體系) 。物源具 有海相單方向的特征，多凸、多凹的古地理背景已經(jīng)消失，但是陸架坡折不甚明 顯，盆地性質(zhì)可能與末端陡傾的緩坡類(lèi)似，該期物源方向主要為北西向。三亞組一 段物源方向明顯變?yōu)楸蔽?，水體較三亞組早期深，深海、半深海面積擴(kuò)大，其余特 征與三亞組二段相似。 梅山組 梅山組上下二分，其底界為t 5 0 ，頂界為t 4 0 。梅二段為褐色、灰白色砂巖、鈣 質(zhì)砂巖及鈣質(zhì)、白堊質(zhì)砂巖與灰?guī)r及深灰泥巖不等厚互層狀產(chǎn)出，梅一段為淺灰色 泥巖，夾薄層粉砂巖、細(xì)砂巖?？傮w上為淺海一半深海沉積體系( 其中以深水沉積為 主) 。該時(shí)期物源方向明顯變?yōu)楸币槐睎|向，同時(shí)在盆地中部偏出現(xiàn)了橫貫全區(qū)的海 底峽谷( 林暢松等，2 0 0 1 ) 。 黃流組 黃流組上下二分，底界為t 4 0 ，項(xiàng)界為t 3 0 ，為坳陷階段的產(chǎn)物。崖北凹陷缺失 黃流組，崖南凹陷鉆厚0 - 6 4 4 米。黃二段主要為淺灰色、灰白色細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖 夾薄層灰色、深灰色泥巖；黃一段主要為淺灰色、灰色砂質(zhì)灰?guī)r、灰黃色牛物灰?guī)r 與灰色、深灰色泥巖、淺灰色粉、細(xì)砂巖不等厚互層。主要為濱一淺海沉積體系的 沉積物。黃流組沉積期真正屬于被動(dòng)大陸邊緣盆地環(huán)境，陸架坡折容易識(shí)別，高頻 層序非常發(fā)育。在盆地中部偏南橫貫全區(qū)的海底峽谷依然存在，且在南西方向向廣 海伸展。 鶯歌海組 鶯歌海組則由大套淺灰色、深灰色厚層塊狀泥巖組成，夾薄層淺灰色粉砂巖、 泥質(zhì)砂巖，中部夾厚層塊狀細(xì)砂巖組成。整體上該組以淺海一半深海沉積體系為 主，物源主要為北西向，橫貫全區(qū)的海底峽谷漸趨擴(kuò)大，在南西方向分叉成兩條路 徑伸入廣海，高頻層序樣式非常典型，其重要特征是前積楔一斜坡扇非常發(fā)育。 ( 4 ) 第四系 1 4 2 天然氣生成的地質(zhì)背景 第四系地層主要由淺灰色、綠灰色粘土巖為主，夾薄層粉砂、細(xì)砂，富含牛物 碎屑未成巖。 2 4 烴源巖特征 2 4 1 始新統(tǒng)烴源巖 如前所述，瓊東南盆地始新世為封閉的湖盆沉積，有利于有機(jī)質(zhì)的保存，分布 局限，僅視為良好潛在烴源巖。但在崖南凹陷缺失。 2 4 2 崖城組烴源巖 總體為半封閉濱淺海( 局部可能為淺一半深海) 相沉積，厚度大、分布廣，特別是 崖城組，泥巖發(fā)育，局部尚發(fā)育較多薄煤層，有機(jī)質(zhì)豐度較高。在大部分地區(qū)均已 進(jìn)入成熟( 相當(dāng)部分已進(jìn)入高熟一過(guò)熟) 階段，以生氣為主，且在崖南凹陷已找到以煤 型氣為主的崖1 3 1 氣田。因此，總體看，崖城組是本區(qū)的豐力烴源巖。 目前，瓊東南盆地鉆井揭露的漸新統(tǒng)地層厚度4 8 4 - - 一1 7 2 6 m ，其中，崖城組最厚 可達(dá)4 8 2 6 9 1 0 m ，以崖二段和陵二段泥巖發(fā)育，已鉆井揭示的崖城組普遍含煤，但 煤層單層厚度較薄，累積厚度通常小于6 m ，且以亮煤型為主。崖1 3 1 2 井崖城組含 煤較多，計(jì)2 7 層總厚1 7 5 m ，占組厚7 5 8 。地化分析表明，崖城組泥巖有機(jī)碳豐 度為0 4 1 1 9 6 ，接近一般好烴源巖指標(biāo)。值得注意的是，煤及碳質(zhì)泥巖有機(jī)碳 含量高達(dá)8 5 5 - - - 6 5 9 ，s l + s 2 為1 4 3 1 4 2 8 m g g ，具有很好的生氣潛力( 圖2 - 4 - 1 ) 。 干酪根顯微組成分析結(jié)果表明，崖城組泥巖以鏡質(zhì)組和惰性組為主，占4 0 - - 一 8 0 ，無(wú)定形體為1 0 - - 一3 0 ( 董偉良，黃保家，2 0 0 1 ；h u a n ge ta l ，2 0 0 3 ) ，有機(jī)質(zhì) 類(lèi)型為1 1 2 一i i i ( 圖2 - 4 2 ) 。干酪根的碳同位素值為- - 2 7 3 一2 7 1 4 ，表明在崖城 組烴源巖的成烴母質(zhì)中有大量陸牛植物輸入( h u a n ge ta l ，2 0 0 3 ) 。崖城組煤以鏡質(zhì) 組與惰性組為主，含量達(dá)9 0 9 5 ，殼質(zhì)組少，一般不到1 0 ，為典型的i i i 型干酪 根。 # 袁南t 崖南口陷b 巖* 動(dòng) 學(xué)油氣m 藏女 243 睦水組烴源巖 崖南凹陷陵水耋 l 地層發(fā)育，最大厚度超過(guò)3 0 0 0 m 。這套地層中發(fā)育有少量暗色泥 巖。根據(jù)黃保家等( 1 9 9 4 ) 的研究，該組烴源巖t o c 為07 3 ，母質(zhì)類(lèi)型為i 卜i i i 型。f 于分布局限，這套地層為次牛烴源巖。 泥巖；碳質(zhì)泥囂i 煤 | r t r r 十 0o o1 0 0 圖2 _ 4 一】瓊東南盆地漸新統(tǒng)( s l + s 2 ) 與t o c 關(guān)系( 據(jù)h u a a g 2 0 0 3 ) + ：麓 t ! 篡 l ； + + 韶z + - “ 七2 叫0n 100 0 # 2 圖2 _ 4 2 瓊東南盆地?zé)N源巖干酪根冗索分類(lèi)圖 25 溫壓場(chǎng)特征 25 1 地溫場(chǎng)平面特征 瓊東南盆地現(xiàn)地層溫度隨埋深增加l 時(shí)卅高，譬。穩(wěn)定的直線(xiàn)帶狀對(duì)應(yīng)關(guān)系( 倒2 5 1 ) 。全區(qū)的地溫梯度l ：要集中在3545 c l o o m ，f 均地溫梯度為39 + c l o o m 明艟低于鶯歌海盆地，鶯歌海盆地甲均地 溫梯度為42 5 c i o o m ( 汪集呦、歲曉容 等，】9 9 6 ) 。 從璩東南盆地地溫梯度等值線(xiàn)分布圈 ( 圖2 - 5 - 2 ) 上可以看出：盆地的地溫梯 度等值線(xiàn)分布較均勻，集中于37 44 1 0 0 m 之間，但靠近l 號(hào)斷裂帶的西部地 溫梯度較高，東部地溫梯度較低昂大值 在崖1 3 1 氣田附近，梯度值達(dá)4 4 l o o m ，這豐要是來(lái)源于鶯歌海盆地的熱 流體活動(dòng)的影響結(jié)果( 張角明，胡忠良， 深 度 9 9 2 ) 。 圈2 - 5 i 瓊東南盆地地層溫度一深度戈系翻 瓊末南鹽崖南口陷烴薄巖烴動(dòng) 學(xué)# 油氣成藏* 究 圖2 - 5 2 瓊東南盆地地溫梯度等值線(xiàn)圖( 據(jù)張肩明，1 9 9 1 ) 252 壓力場(chǎng)特征 瓊東南盆地超壓現(xiàn)象也很普遍，從壓力深度交匯圖( 圖2 5 3 ) 上可咀看出， 黃流組以上地層豐要為正常壓力系統(tǒng)，底界深度在3 0 0 0 m 左右，從黃流組開(kāi)始普遍 發(fā)育地層異常高壓( 楊計(jì)海等，1 9 9 8 ：楊計(jì)海，胡忠良2 0 0 0 ) 。 從t 6 0 面深度等值線(xiàn)圖的形態(tài)看( 圖2 5 _ 4 ) ，近似于一個(gè)中央凹、南面和北面 往上翹的鞍形，全區(qū)沒(méi)有明顯的古構(gòu)造脊，油氣運(yùn)移沒(méi)有明顯的優(yōu)勢(shì)方向，而是呈 向南和向北就近運(yùn)移的態(tài)勢(shì)。北面壓力等值線(xiàn)密集帶( 壓力釋放帶) 是凹陷深部油 氣就近運(yùn)移的主方向( 圖2 - 5 5 ) ，從壓力剖面圖上也可容易看出，壓力向北面上傾 方向的壓力釋放帶是油氣運(yùn)移的手方向。所以崖城i ! l l 起和松濤凸起帶仍是目前勘探 的主方向。 2 * # 氣成白臼質(zhì)背精 度 地層壓力( m p a ) 圖2 - 5 - 3 瓊東南盆地地層壓力( 壓力系數(shù)) 一深度關(guān)系圖 圈2 5 _ 4 瓊東南盆地t 6 0 面深度等值線(xiàn)圖 瓊末南2 m 崖南口陷烴囂巖k 自 學(xué)自油氣成藏研究 圖2 - 5 5 瓊東南盆地t 6 2 面壓力等值線(xiàn)圖 用全頻帶的層速度資料的計(jì)算結(jié)果能更全面的反映地下壓力分布，在連井壓力 剖面上( 圖2 - 5 6 ) ，可以清楚看到三亞組( t 5 0 - t 6 0 ) 、陵水組三段( t 6 2 川o ) 是 壓力釋放帶。 1 e i * ：= ：j = 蓁 分 渺 崧，監(jiān)，趨兒 蘭氘 i ：址 ，m 二生二，一 瓣 ip 墊；瞎：= 2 = m _ 靛u 【i 逍 川 圖2 s _ 6 瓊東南盆地七e 1 井連井壓力對(duì)比圖 3 烴源巖生烴動(dòng)力學(xué)研究 瓊東南盆地上述溫壓場(chǎng)特征不僅影響到烴源巖生烴史( h i l le ta l ，1 9 9 4 ；c a r 1 9 9 1 ，1 9 9 9 ) ，而且在對(duì)油氣運(yùn)聚有重要影響( 楊計(jì)海，陳紅漢1 9 9 8 ；p r i n c ea n d w e n g e r ，1 9 9 2 ；胡忠良，2 0 0 0 ；楊計(jì)海，胡忠良，2 0 0 0 ) 。本研究在后面章節(jié)將對(duì)這一 問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)討論。 3 烴源巖生烴動(dòng)力學(xué)研究 3 1 模擬實(shí)驗(yàn)樣品 根據(jù)瓊東南盆地油氣地質(zhì)背境與大量地化分析資料，崖南凹陷豐要烴源巖層位 是崖城組，主要有二類(lèi)烴源巖：煤及暗色泥巖。本研究2 個(gè)樣品分別取自y a 8 2 1 井 崖城組泥巖( y c ) 與三亞組煤( s y ) ，均為巖芯樣品。研究樣品干酪根顯微組分特 征是初步評(píng)價(jià)其傾油氣性和牛烴能力的重要參數(shù)( 肖賢明，1 9 9 2 ) 。分析結(jié)果表明，泥 巖樣品與煤牛烴母質(zhì)相似，泥巖干酪根以鏡質(zhì)組、腐殖無(wú)定形體為主，含有少量殼 質(zhì)組與惰性組；煤樣以鏡質(zhì)組為主，含有大量惰性組及少量殼質(zhì)組，母質(zhì)類(lèi)型分別 為1 1 2 型與i i i 型。樣品成熟度較低，r o 在0 4 0 6 0 之間。由此可見(jiàn)，這兩個(gè)烴源巖 樣品具有較好的代表性。樣品地質(zhì)地球化學(xué)特征見(jiàn)表3 1 1 ，表3 1 2 。 表3 1 1 熱模擬樣品地化分析結(jié)果 深度 巖性全巖r o c k - e v a l 分析結(jié)果干酪根分析 樣號(hào)層位 干酪根 ( m )t o cs l + s 2 h ，ct o cv r o ( ) s l ( r a g g )( m g g )( ) ( ) y a 8 2 2 2 8 0 2 3 5 0s y 煤或碳 4 7 8 41 6 26 3 5 21 3 2 8o 9 04 80 4 0 1 ( 2 ) 質(zhì)泥巖 y a 8 - 2 - 3 3 7 2 3y c 粉砂質(zhì) 0 8 3o 0 71 2 31 4 8 21 1 24 9o 6 0 l ( 1 )泥巖心 表3 1 2 熱模擬樣品有機(jī)巖石學(xué)分析結(jié)果 顯微組分( ) 樣號(hào)孔號(hào)類(lèi)型 鏡質(zhì)組殼質(zhì)組惰性組藻類(lèi)組 a o r * y a 8 - 2 l ( 煤) y a 8 2 - l 7 462 000i y a 8 2 1 ( 干 y a 8 2 1 3 8 1 21 0o 5 0 ( 趴2 酪根) d ：菌解尤定形體d ；h ：腐殖尤定形體。 2 1 瓊東南盆地崖南凹陷烴源巖生烴動(dòng)力學(xué)和油氣成藏研究 3 。2 實(shí)驗(yàn)裝置 目前，生烴動(dòng)力學(xué)方法實(shí)驗(yàn)裝置有兩種：開(kāi)放體系與封閉體系。開(kāi)放體系實(shí)驗(yàn) 裝置以m c t p g c 儀器為代表，模擬地質(zhì)條件下邊生邊排的地質(zhì)過(guò)程，主要適應(yīng)于 成熟度不高無(wú)二次裂解的情況( t a n g 等，1 9 9 4 ，1 9 9 5 ) 。封閉體系有多種裝置可應(yīng) 用于生烴動(dòng)力學(xué)研究，它模擬的地質(zhì)情況是有二次裂解、尤其是高成熟度天然氣的 研究。黃金管高壓釜熱模擬裝置是目前封閉體系較好的實(shí)驗(yàn)裝置。也為本研究所采 用，本研究作重點(diǎn)介紹。 中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所有機(jī)地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室通過(guò)與美國(guó)加州 理工學(xué)院能源與環(huán)境研究中心的合作，改進(jìn)了原有的生烴熱模擬實(shí)驗(yàn)裝置，設(shè)計(jì)安 裝了一套高溫高壓的黃金管一高壓釜封閉熱模擬體系下牛烴動(dòng)力學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)設(shè) 備。該設(shè)備吸收美國(guó)c h e v r o n 石油公司與法國(guó)石油學(xué)院( i f p ) 兩家之所長(zhǎng)，性能達(dá) 到國(guó)際先進(jìn)水平。與此同時(shí)，還完善了微量氣體的高真空采集和g c i r m s 在線(xiàn)分析 系統(tǒng)。這為本研究獲取高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提供了可靠的保障。 與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置相比，該實(shí)驗(yàn)裝置具備如下優(yōu)點(diǎn)： 該實(shí)驗(yàn)裝置可