柴達木盆地北緣下侏羅統(tǒng)含油氣系統(tǒng)烴源巖成藏期次劃分

柴達木盆地北緣下侏羅統(tǒng)含油氣系統(tǒng)烴源巖成藏期次劃分

柴達木盆地北緣發(fā)現(xiàn)了冷湖3號、4號、5號和南八仙等油氣田。油氣沉積層系統(tǒng)（下侏羅統(tǒng)和第三系分布）的空間分布表明該層的含油氣系統(tǒng)的劃分和范圍為確定含油氣系統(tǒng)的劃分和范圍提供了直接依據(jù)。據(jù)烴源巖生烴潛力分析,第三系不具生烴條件或生烴條件差;油氣均來自下侏羅統(tǒng)烴源巖。柴北緣(冷湖、南八仙)的天然氣主要特征是甲烷、乙烷、丙烷和丁烷等碳同位素相對偏重,δ13C1變化在-22‰至-39‰之間,一般重于-30‰;天然氣組分中甲烷含量較高,主要來自下侏羅統(tǒng)含煤烴源巖2。因此,下侏羅統(tǒng)含油氣系統(tǒng)包括下侏羅統(tǒng)烴源巖、下侏羅統(tǒng)及第三系儲集層和蓋層、第三系和第四系上覆巖層等四大地質(zhì)要素,是一已知的、確定的含油氣系統(tǒng)。煤-炭質(zhì)泥巖儲集層和上覆層相結(jié)構(gòu)下侏羅統(tǒng)含油氣系統(tǒng)烴源巖為下侏羅統(tǒng)煤系地層,而儲集層既有下侏羅統(tǒng)儲集層又有新生代儲集層,生儲條件較為有利,能夠形成多套有利生儲蓋組合。烴源巖:下侏羅統(tǒng)烴源巖包括暗色泥巖、煤和炭質(zhì)泥巖。J1中、上段暗色泥巖是下侏羅統(tǒng)烴源巖的主體,以Ⅱ2型和Ⅲ型干酪根為主,有機碳含量一般在1.5%左右;J1中段煤和炭質(zhì)泥巖以Ⅲ型干酪根為主。煤及炭質(zhì)泥巖不發(fā)育,有機碳含量一般相對較低,多為25%～30%。儲集層:系統(tǒng)內(nèi)發(fā)育有下侏羅統(tǒng)和第三系儲集層。下侏羅統(tǒng)儲集層為扇三角洲相和濱淺湖相砂巖;第三系下干柴溝組儲集層分布比較廣泛,屬于三角洲、沖積扇、辮狀河、河口沙壩、河漫灘、天然堤及濱、淺湖灘壩等;上干柴溝組儲集層,屬三角洲平原、三角洲前緣與濱淺湖相;下油砂山組和上油砂山組儲集層主要為三角洲前緣與濱淺湖相。蓋層:路樂河組和下干柴溝組上段(E2332)是柴北緣兩套區(qū)域性蓋層,而其它層位泥巖則視不同地區(qū)而有別,為局部性封蓋層。上覆巖層:包括中侏羅統(tǒng)、第三系和第四系,地層厚度分布不一,冷湖—南八仙構(gòu)造相對較薄,一般在3000～4000m;鄂博梁—鴨湖構(gòu)造帶、一里坪凹陷、昆特依凹陷和伊北凹陷相對較厚,一般在6000m以上。侏羅統(tǒng)烴源巖生油、氣階段柴達木盆地北緣下侏羅統(tǒng)烴源巖均已成熟。鄂博梁I號構(gòu)造北部,冷湖一、二、三號構(gòu)造和南八仙等地?zé)N源巖成熟度較低,一般小于1.0%,其它地區(qū)均進入成熟階段,大多地區(qū)(如冷湖六、七號構(gòu)造,鄂博梁Ⅱ、Ⅲ號構(gòu)造,伊北凹陷、昆特依凹陷、賽什騰凹陷等)處于過成熟階段,以生氣為主。通過盆地模擬研究,認為下侏羅統(tǒng)烴源巖在漸新世進入大量生油、氣階段。生油、氣高峰期是漸新世(見圖1)。流量勢和聚集特征1流體壓能計算哈伯特(Hubbert,1953)最早把流體勢的概念引入石油地質(zhì)學(xué),認為地下流體的滲流是一個機械運動的過程,將地下單位質(zhì)量流體所具有的總機械能定義為流體勢,并用下式表示:Φ=gz+∫podp/ρ+q2/2(1)Φ=gz+∫opdp/ρ+q2/2(1)式中Φ——流體勢,J/kg;g——重力加速度,m/s2;z——相對于基準面的海拔高程,m;p——地層流體壓力,Pa;ρ——孔隙流體密度,kg/m3;q——流體的流速,m/s。上式右邊第一項表示由重力引起的位能;第二項表示由壓力引起的壓能;第三項表示單位質(zhì)量流體流動時的動能。由于地下孔隙流體流動一般很緩慢,q2/2這一項往往忽略不計,所以地層條件下的流體勢可以簡單地用位能和壓能之和來表示,即Φ=gz+∫podp/ρ(2)Φ=gz+∫opdp/ρ(2)水可以認為是不可壓縮的流體,其密度不隨壓力變化而變化,因此水勢可以表示為Φ=gz+p/ρ(3)Φ=gz+p/ρ(3)用盆地模擬方法分別模擬了路樂河組在漸新世末期、上新世早期和現(xiàn)今的地層壓力,并通過(3)式求得各階段的流體勢(見圖2),地層流體(水)密度ρ取值1.03g/cm3。2柴北緣運聚體系演變目前的構(gòu)造格局可以劃分為三大構(gòu)造帶和兩大沉降帶,流體勢的變化也有相同的特點。從圖2看,漸新世末期地層流體勢由西南向東北逐漸減小,一里坪凹陷至鄂博梁—鴨湖構(gòu)造帶南坡、昆特依凹陷、伊北凹陷和賽什騰凹陷—巴龍馬海湖凹陷現(xiàn)今為高勢區(qū)。鄂博梁一號、冷湖—葫蘆山和馬?！习讼墒冀K是低勢分布區(qū),而鴨湖、鄂博梁二號、鄂博梁三號從漸新世開始逐漸成為相對低勢區(qū)。柴北緣運聚體系從漸新世開始到現(xiàn)今逐漸演變形成鄂博梁—鴨湖、冷湖—南八仙、平臺—魚卡三大運聚單元(見圖2c)。應(yīng)用含油氣系統(tǒng)理論則可將下侏羅統(tǒng)含油氣系統(tǒng)劃分為鄂博梁—鴨湖、冷湖和馬?！习讼?個運聚子系統(tǒng)。3每個云收集系統(tǒng)的貯藏特征(1)油氣藏成藏期及演化冷湖構(gòu)造帶在新生代具有持續(xù)活動特點,昆特依凹陷和伊北凹陷具有持續(xù)發(fā)育特征,槽谷線基本穩(wěn)定,控制子系統(tǒng)南部邊界。底部邊界為中生代區(qū)域不整合面。該子系統(tǒng)的西北側(cè)邊界向西北延至山前帶,受造山帶影響明顯,在冷湖三號北翼均存在明顯的地層削蝕導(dǎo)致該子系統(tǒng)油氣向上逸散,四號背斜地表油浸面積約1～7km2,頂部邊界局部破損。因此,該子系統(tǒng)具有半封閉特征,滲漏邊界出現(xiàn)在西北部和頂部。運聚期:用流體包裹體均一溫度法推測冷湖五號構(gòu)造J1油藏主要運聚期為E3末期,冷湖五號構(gòu)造N1油藏主要運聚期為N1—N1221。子系統(tǒng)的形成與演化特征(見圖3):E1+2末期下侏羅統(tǒng)已進入生烴門限,油氣向冷湖、葫蘆山等構(gòu)造運聚,形成原生油藏,該子系統(tǒng)初步形成。N1—N1221時期早期油藏保存;N2222時期構(gòu)造作用西北強東南弱,致使油氣藏破壞。N3223—Q時期,油氣向淺層運移形成淺層油氣藏,冷湖三、四、五號背斜油氣藏部分遭到破壞,油氣逸散。(2)油氣運聚期和構(gòu)造演化該子系統(tǒng)南北部分別以伊北凹陷、賽什騰凹陷流體勢分隔槽為界,西部邊界以冷湖七號和南八仙之間的槽谷線與冷湖運聚子系統(tǒng)分開。運聚流線組合具有匯聚特征。運聚期:根據(jù)這一地區(qū)烴源巖生排烴、流體勢變化和構(gòu)造發(fā)育特征分析,主要運聚期為E3和N1221時期。早期生成的油氣主要聚集在E1+2及E1331地層中,為原生油藏(如南八仙E1331油藏)。N2期構(gòu)造作用使伊北凹陷形成的油氣向各局部構(gòu)造運移。子系統(tǒng)的形成與演化特征(見圖4):下侏羅統(tǒng)于E1+2末期進入生烴門限,E3—N1進入生烴高峰期。油氣初次運移至路樂河組下部砂巖中,在馬仙低凸起南翼形成地層油藏,通過砂巖輸導(dǎo)層向北運移,子系統(tǒng)資源部分油氣逸散。N2時期,馬海構(gòu)造與南八仙構(gòu)造、北陵丘構(gòu)造分離;伊北凹陷烴源巖進入干氣階段。(3)油氣運聚期及演化階段該子系統(tǒng)內(nèi)主要包括鄂博梁Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號和鴨湖等正向構(gòu)造。北側(cè)邊界為昆特依凹陷、葫蘆山南—伊北凹陷分隔槽,南界為一里坪凹陷與鄂博梁—鴨湖構(gòu)造斜坡下侏羅統(tǒng)分布界線。油氣可從昆特依凹陷、一里坪凹陷和伊北凹陷3個高勢區(qū)沿斷層面以匯聚流形式向鄂博梁構(gòu)造高部位運聚;鴨湖構(gòu)造位于一里坪凹陷和伊北凹陷之間,流體運動以匯聚流為主。鄂博梁西側(cè)斜坡帶來自J1烴源巖的油氣進入E1+2下部砂巖輸導(dǎo)層后或在J1輸導(dǎo)層中以平行流形式向低流體勢區(qū)運移。運聚期:根據(jù)該區(qū)烴源巖的生排烴、流體勢變化和構(gòu)造發(fā)育特征分析,油氣主要運聚期為E3和N2—Q時期。子系統(tǒng)的形成與演化特征:E1+2末期昆特依、鄂博梁、伊北3個生烴中心進入以生油為主階段,E3是油氣大量生成階段,油氣初次運移至路樂河組下部砂巖中,通過砂巖輸導(dǎo)層及早期斷裂向鄂博梁Ⅰ號、鴨湖等構(gòu)造運移。N2末—Q時期鄂博梁Ⅱ、Ⅲ號構(gòu)造形成,強烈的表層褶皺使鄂博梁構(gòu)造帶遭受剝蝕,鄂博梁Ⅰ號構(gòu)造地表出露E3地層,同時油氣通過斷層向淺部運移,因此,它是深部油氣藏調(diào)整、淺部油氣藏形成時期。初始形成階段漸新世晚期是柴北緣下侏羅統(tǒng)含油氣系統(tǒng)生烴