東濮凹陷橋白地區(qū)天然氣成藏期次研究

東濮凹陷橋白地區(qū)天然氣成藏期次研究

近年來(lái)，基于成藏水流層內(nèi)和層之間的多重非均質(zhì)固井地球化學(xué)分析、液體包裹體分析和成巖礦物固態(tài)度的年度技術(shù)的改進(jìn)，加強(qiáng)了油氣充注過(guò)程的研究。油氣成藏期次分析是現(xiàn)代油氣地質(zhì)研究的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題,成藏期次的確定有助于正確認(rèn)識(shí)油氣藏的形成規(guī)律。隨著地質(zhì)歷史的演化及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的發(fā)生,油氣藏會(huì)遭到改造和破壞并在巖層中留下一些“痕跡”,應(yīng)用一些新的方法對(duì)其進(jìn)行研究和測(cè)定,就可以確定油氣成藏期。1橋口構(gòu)造單元東濮凹陷位于渤海灣盆地南緣,屬新生代含油氣盆地,盆地走向北北東,面積5300km2。研究區(qū)涉及橋口構(gòu)造單元。橋口構(gòu)造位于東濮凹陷中央隆起帶中部,屬于黃河南地區(qū)橋口-新霍-徐集亞二級(jí)構(gòu)造帶上的一個(gè)繼承性發(fā)育的斷背斜構(gòu)造。受西傾黃河斷裂控制,斷背斜高點(diǎn)自基底到淺層由西向東遷移,淺層高部位在垂向上對(duì)應(yīng)于基底東傾斜坡。2油氣藏形成時(shí)期的確定考慮該地區(qū)油氣藏形成歷史的復(fù)雜性,在確定油氣藏形成時(shí)期時(shí),結(jié)合構(gòu)造演化和沉積特征,利用自生伊利石測(cè)年法和包裹體測(cè)溫法等方法來(lái)確定油氣藏形成時(shí)期。2.1東實(shí)行沙幾點(diǎn)及裂陷消失期期東濮凹陷的構(gòu)造演化過(guò)程劃分為古近紀(jì)裂陷階段和新近紀(jì)以來(lái)坳陷階段。依據(jù)古近紀(jì)不同時(shí)期斷裂活動(dòng)的特征,將古近紀(jì)進(jìn)一步分為4個(gè)演化期次:初始裂陷期(沙四段沉積時(shí)期);主要裂陷期(沙三段沉積時(shí)期);繼承發(fā)展期(沙二段-沙一段沉積時(shí)期);裂陷消退期(東營(yíng)組沉積時(shí)期)。沙三段沉積時(shí)期是東濮凹陷最重要的構(gòu)造定型時(shí)期,整個(gè)凹陷的“南北分區(qū),東西分帶”的構(gòu)造格局于此時(shí)期基本定型。新近紀(jì)以后,東濮凹陷與整個(gè)渤海灣地區(qū)同步發(fā)生區(qū)域性坳陷,以西部次凹帶南部為中心向北、西、東3個(gè)方向均勻減薄。這期間盆地內(nèi)部的斷塊差異升降運(yùn)動(dòng)基本停止,但在盆地中區(qū)仍有一些近東西向小型蓋層斷層形成。新近系內(nèi)部及新近系與第四系之間亦發(fā)育有幾個(gè)輕微的平行不整合或局部微角度不整合,反映后裂陷階段在區(qū)域整體沉降過(guò)程中間或發(fā)生短暫的沉積間斷和局部隆起。2.2新生代生烴期巖相古地理古生代,受晉寧運(yùn)動(dòng)影響研究區(qū)與華北地臺(tái)連為一體;中奧陶世至中石炭世,地臺(tái)上升為陸地,處于剝蝕狀態(tài),缺失上奧陶統(tǒng)至中石炭統(tǒng);晚石炭世至二疊紀(jì),在下奧陶統(tǒng)之上,接受了一套海陸交互相-陸地煤沼相沉積,由上而下可劃分為上二疊統(tǒng)石千峰組和上石盒子組、下二疊統(tǒng)下石盒子組和山西組、上石炭統(tǒng)太原組以及中石炭統(tǒng)本溪組。中生代早中三疊世,發(fā)育了一套干旱河流相的紅色砂泥巖建造。中三疊世末,因埋深加大,熱演化程度加深,石炭系-二疊系煤層進(jìn)入了一次生烴階段。晚三疊紀(jì)開(kāi)始至中生代末,本區(qū)長(zhǎng)期抬升,中生界地層普遍遭受剝蝕,古生界地層在局部地區(qū)遭受剝蝕,但凹陷內(nèi)基本上保存完整。新生代時(shí)期,伴隨著強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng),華北地臺(tái)解體,凹陷內(nèi)沉積了巨厚的以下第三系碎屑巖沉積為主的地層,與渤海灣地區(qū)其他坳陷相比,下第三系沙河街組在凹陷北部以發(fā)育2套鹽膏巖韻律層為特征,為典型的內(nèi)陸鹽湖相沉積。伴隨著第三紀(jì)地層的沉積,埋深加大,熱演化程度增高,在早第三紀(jì),石炭系-二疊系以及寒武系-奧陶系先后又進(jìn)入了二次生氣階段。新生代東營(yíng)期末,凹陷再一次抬升剝蝕,天然氣生成作用又一次趨于停滯狀態(tài);其后的晚第三紀(jì)和第四紀(jì),雖然再次沉降,但由于沉降量小于剝蝕量,天然氣生成作用依然趨于停滯狀態(tài)。2.3油氣成藏時(shí)間砂巖儲(chǔ)集層中自生伊利石是烴類(lèi)在充填富鉀的水介質(zhì)儲(chǔ)層前最晚形成的自生礦物,油氣進(jìn)入儲(chǔ)層后,其形成過(guò)程便會(huì)停止。伊利石同位素年齡給出了油氣藏形成期的最大地質(zhì)年齡。從國(guó)外油氣盆地和國(guó)內(nèi)成巖作用與油氣藏關(guān)系研究結(jié)果來(lái)看,一般來(lái)說(shuō),油氣成藏時(shí)間略滯后于伊利石同位素年齡或基本同步。首先進(jìn)行自生伊利石礦物分離,對(duì)不同粒級(jí)的粘土進(jìn)行X衍射和掃描電鏡分析,了解礦物組成、大小、分布,選擇出適合作同位素年代學(xué)分析的樣品,通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定<0.1μm粒級(jí)的絲發(fā)狀的自生伊利石為同位素測(cè)年的對(duì)象,對(duì)22個(gè)樣品進(jìn)行了伊利石測(cè)年分析(表1)。測(cè)年結(jié)果表明,橋口斷階型斷塊群油氣分3次注入儲(chǔ)層,第1次時(shí)間為37.8Ma左右,相當(dāng)于沙二段沉積時(shí)期;第2次時(shí)間為30.4～25.4Ma,相當(dāng)于東營(yíng)組沉積時(shí)期,第3次時(shí)間為24.4～18.4Ma,相當(dāng)于館陶組沉積時(shí)期。后兩期的峰值最大,為最主要的油氣成藏時(shí)期。2.4流體包裹體均一溫度與深度及地層溫度關(guān)系沉積盆地中的流體包裹體是在成巖、成礦過(guò)程中捕獲的流體,是對(duì)當(dāng)時(shí)成巖、成礦環(huán)境的精確反映,利用包體的均一溫度可以對(duì)沉積巖進(jìn)行成藏時(shí)間和古地溫梯度的估算、成巖作用的推斷以及成熟度的研究。測(cè)量與烴類(lèi)包裹體同期形成的水包裹體的均一溫度,依據(jù)此方法可以確定油氣藏形成時(shí)間。系統(tǒng)選取橋口地區(qū)包裹體發(fā)育較好的樣品進(jìn)行了研究,進(jìn)行了包裹體測(cè)溫,包裹體主要為石英次生包裹體,生長(zhǎng)在石英礦物顆粒之內(nèi)的裂縫中,大小為4～7μm,主要為液烴、氣液、氣烴包裹體。橋口地區(qū)含油氣層樣品包裹體均一溫度測(cè)試結(jié)果如表2。從所測(cè)包裹體均一溫度與深度及現(xiàn)今地溫關(guān)系來(lái)看,包裹體均一溫度隨深度增加而增高,早、中期包裹體均一溫度普遍小于現(xiàn)今地溫,晚期包裹體均一溫度接近或高于現(xiàn)今地層溫度。橋24井(井深4072m,沙三中亞段,Es中33中)、橋25井(井深4696.2m,層位沙三下亞段,Es下33下)的2塊樣品均見(jiàn)三期包裹體發(fā)育。橋24井Es中33中亞段早期包裹體均為液烴包裹體,中期油氣包裹體賦存于碎屑礦物中,屬次生包裹體,液烴包裹體占40%左右,氣液烴包裹體占60%左右。同期次的含烴鹽水包裹體均一溫度在128～134℃之間,平均為131℃。晚期油氣包裹體發(fā)育程度極高,賦存碎屑礦物及膠結(jié)物之中,液烴包裹體占10%左右,氣液烴包裹體占70%左右,氣烴包裹體占20%左右。同期次含烴鹽水包裹體均一溫度在148～153℃之間,平均為150℃。從以上包裹體分析來(lái)看,中、晚期包裹體均一溫度高,特別是Es下33下亞段大于150℃,出現(xiàn)了氣烴包裹體,隨著深度加深,Es下33下亞段晚期包裹體中氣烴包裹體增加,占到包裹體的70%。上述結(jié)果表明中、晚期油氣包裹體形成時(shí)期代表了天然氣兩次注入時(shí)期。從現(xiàn)今地溫與包體測(cè)溫結(jié)果來(lái)看,晚期包裹體均一溫度與現(xiàn)今地層溫度較近,代表了晚期包體形成期較晚。橋口地區(qū)油氣包裹體測(cè)溫分析表明,橋口地區(qū)深層Es中33中亞段、Es下33下亞段中、晚期含烴鹽水包裹體均一溫度普遍大于150℃,且集中在150～160℃及170～180℃這2個(gè)區(qū)段,結(jié)合埋藏史及熱史判定天然氣注入儲(chǔ)層時(shí)期主要分為2個(gè)大時(shí)期,早期為28～20Ma,晚期為2Ma以來(lái),早期相當(dāng)于東營(yíng)晚期-館陶早期,晚期相當(dāng)于第四紀(jì)以來(lái)。2.5天然氣晚期成藏時(shí)期以上2種方法原理不同,確定的油氣藏形成時(shí)期有一定差異(表3),伊利石測(cè)年法確定是油氣藏形成的最早時(shí)期,因此測(cè)定結(jié)果相對(duì)早一些。包裹體測(cè)溫法確定了二期天然氣注入時(shí)期,特別是晚期形成油氣包裹體,判定天然氣晚期成藏時(shí)期為第四紀(jì)以來(lái)。第四紀(jì)以來(lái)這期也表明天然氣成藏時(shí)期晚,第四紀(jì)以來(lái)還在成藏。綜合分析2種方法可以看出,橋口地區(qū)油氣藏形成時(shí)期主要分為2個(gè)大的形成階段,第一階段大約在30.4～18.4Ma間,相當(dāng)于東營(yíng)期-館陶早期,東營(yíng)期與館陶期之間剝蝕期對(duì)應(yīng)27～17Ma,第一階段天然氣成藏時(shí)期年齡絕大部分落入了剝蝕期年齡段,少部分落入了東營(yíng)組沉積時(shí)期,這說(shuō)明東營(yíng)組沉積時(shí)期及以后的剝蝕期,是天然氣藏的最主要形成時(shí)期。第二階段為第四紀(jì)以來(lái),第一階段形成的氣藏的重新調(diào)整,二次生氣的天然氣繼續(xù)向橋口構(gòu)造運(yùn)移,聚集成藏。3油氣成藏期次及成藏階段東濮坳陷是一個(gè)具有“多個(gè)生烴中心、多套生烴源巖、多期油氣生成、多次改造調(diào)整”的疊合坳陷。對(duì)于此類(lèi)?ài)晗莼蚺璧?僅僅依靠傳統(tǒng)的手段,從生、儲(chǔ)、蓋、運(yùn)、聚、保各項(xiàng)參數(shù)有效配置出發(fā),根據(jù)構(gòu)造演化史、圈閉形成史與烴源巖生排烴史很難準(zhǔn)確確定