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负压地层形成机制及其对油气藏的影响

关 键 词:
地层 形成 机制 及其 油气藏 影响
资源描述:
© 1994 “ 百 色 盆 地 油 气 地 质 综 合 评 价 ” 项 目 资 助 。改 回 日 期 :200125221 ;责 任 编 辑 :宫 月 萱 。第 一 作 者 :曾 治 平 ,男 ,1977 年 生 ,在 读 硕 士 生 ,中 国 地 质 大 学 (武 汉 )研 究 生 院 硕 200024 石 油 地 质 专 业 ; 263. ① 郝 芳 ,陈 建 渝 ,叶 宗 仁 等 . 1999. 大 民 屯 凹 陷 油 气 系 统 研 究 地 层 形 成 机 制 及 其 对 油 气 藏 的 影 响曾 治 平 1)   蔡 勋 育 2)   邹 华 耀 1)( 1)中 国 地 质 大 学 ,武 汉 ,430074 ;2)滇 黔 桂 石 油 勘 探 开 发 研 究 院 ,云 南 昆 明 ,650111)摘   要   具 异 常 压 力 场 特 征 的 盆 地 在 我 国 比 较 普 遍 ,但 更 多 的 是 研 究 超 压 体 系 ,对 于 异 常 低 压 体 系 的 成 因 与 机 制 在 国 内 还 没有 很 好 的 解 释 。 盆 地 内 的 广 泛 沉 积 造 成 的 巨 厚 沉 积 地 层 ,并 在 随 后 的 地 层 抬 升 过 程 中 造 成 的 严 重 剥 蚀 ,导 致 剥 蚀 反 弹 现 象 ,从 而 形 成 负 压 区 。 由 于 地 层 的 温 度 或 其 他 因 素 的 影 响 ,也 会 造 成 局 部 的 负 压 现 象 。 根 据 百 色 盆 地 的 负 压 现 象 ,从 其 成 因 着手 ,分 析 其 形 成 过 程 及 其 对 该 地 区 油 气 藏 的 影 响 。 负 压 造 成 流 体 的 局 部 回 流 ,形 成 低 压 封 隔 窗 ,促 使 油 气 二 次 运 移 ,从 而 改 造油 气 藏 的 分 布 ,形 成 一 些 与 负 压 有 关 的 油 气 藏 。关 键 词   低 压 体 系   剥 蚀 反 弹   回 流   低 压 封 隔 窗     1) W 430074 ;2) et x R Y 650111) up on to in of of to of as It is to in an in of of of 百 色 盆 地 构 造 运 动 简 介成 藏 动 力 学 是 综 合 应 用 地 质 、 地 球 物 理 、 地 球 化学 手 段 和 计 算 技 术 ,在 盆 地 演 化 历 史 中 和 输 导 格 架下 ,通 过 能 量 场 演 化 及 其 控 制 的 化 学 动 力 学 、 流 体 动力 学 和 运 动 学 过 程 分 析 ,研 究 沉 积 盆 地 油 气 生 成 、 演化 、 运 移 和 聚 集 规 律 的 综 合 性 学 科 ① 。 成 藏 动 力 学研 究 的 基 础 是 盆 地 演 化 历 史 和 流 体 输 导 格 架 ,研 究的 核 心 是 能 量 场 (包 括 温 度 场 、 压 力 场 、 应 力 场 )演 化及 其 控 制 的 化 学 动 力 学 和 流 体 动 力 学 过 程 。 从 而 得出 其 压 力 场 特 征 及 其 对 油 气 藏 的 影 响 。研 究 烃 源 岩 的 形 成 与 分 布 及 埋 藏 演 化 史 、 断 裂发 育 史 及 其 对 烃 源 岩 排 烃 以 及 断 裂 对 油 气 运 移 通 道的 作 用 是 研 究 负 压 地 层 的 关 键 。 百 色 盆 地 的 沉 积 受边 界 断 层 的 控 制 ,在 盆 地 断 陷 及 坳 陷 早 期 ,北 部 边 界断 裂 强 烈 活 动 ,沉 积 中 心 位 于 坳 陷 北 部 ,沉 积 了 以 淡水 半 深 湖 2深 湖 相 泥 质 岩 为 主 的 陆 源 碎 屑 岩 层 系 ,形成 了 2 套 烃 源 岩 层 系 :那 读 组 和 百 岗 组 (图 1) 。 此 2第 23 卷   第 3 期2002206/ 2552258                  地   球   学   报                23     3J 2002/ 2552258© 1994 ,烃 源 岩 有机 碳 含 量 平 均 达 1. 15 % ,干 酪 根 以 Ⅱ 2 型 为 主 ,自 北部 洼 陷 向 南 部 斜 坡 带 烃 源 岩 厚 度 减 薄 、 有 机 质 丰 度与 类 型 变 差 。 烃 源 岩 在 早 第 三 纪 末 达 到 最 大 埋 深 ,是 烃 源 岩 生 排 烃 的 最 高 峰 。百 色 盆 地 断 裂 主 要 发 育 于 张 裂 期 2断 陷 期 ,其 次是 坳 陷 期 。 坳 陷 末 期 断 裂 活 动 基 本 停 止 ,此 后 盆 地进 入 整 体 抬 升 期 (高 智 ,1995) 。 那 读 组 断 裂 最 发 育 ,少 部 分 断 裂 在 百 岗 组 继 承 性 发 育 (图 1) 。 断 裂 发 育方 向 主 要 有 2 组 ,一 组 为 ,与 盆 地 走 向 基本 一 致 ;另 一 组 为 ,后 一 组 断 裂 切 割 前 一 组断 裂 。 断 层 以 正 断 层 为 主 ① 。 烃 源 岩 的 排 烃 作 用 与断 裂 发 育 程 度 关 系 研 究 成 果 表 明 ,盆 地 的 油 气 丰 度与 断 裂 的 发 育 程 度 成 正 比 ,断 裂 活 动 对 中 低 熟 烃 源岩 ( R° ≤ 0. 8)的 排 烃 作 用 起 到 关 键 作 用 (邹 华 耀 等 ,1998a ,b) 。断 层 在 油 气 二 次 运 移 中 的 研 究 表 明 ,断 层 活 动期 对 油 气 运 移 起 着 通 道 作 用 ,停 止 期 起 封 闭 作 用( 1991 ;王 平 ,1994) 。 因 此 ,对 于 百 色 盆 地 中低 熟 烃 源 岩 的 油 气 初 次 运 移 、 油 气 二 次 运 移 ,在 早 第图 1   线 构 造 演 化 史1   of 末 烃 源 岩 达 到 最 大 成 熟 度 时 是 油 气 运 移 与 聚 集的 主 要 时 期 。 即 盆 地 坳 陷 发 展 末 期 (25 是 百 色盆 地 田 东 凹 陷 油 气 系 统 成 烃 、 成 藏 的 关 键 时 刻 。 此后 盆 地 整 体 抬 升 阶 段 为 该 油 气 系 统 的 保 存 阶 段 和 后期 剥 蚀 过 程 中 的 改 造 阶 段 。 从 以 上 论 述 表 明 ,构 造的 抬 升 对 地 层 孔 隙 的 改 造 产 生 很 大 的 影 响 ,即 孔 隙度 的 增 大 ,最 后 形 成 局 部 负 压 。2   地 层 低 压 的 发 育 机 理 与 分 布东 部 坳 陷 部 分 钻 井 压 力 系 数 ,除 仑 35 井 百 岗 组( E2 b)压 力 系 数 超 过 1. 0 外 ,其 它 钻 井 那 读 组 ( E2 n)(包 括 个 别 E2 b)与 潜 山 ( 压 力 系 数 均 小 于 1. 0 ,表 现 为 负 的 压 力 特 征 。 另 外 从 东 部 坳 陷 的 压 力 系 数等 值 线 图 表 明 ,东 部 坳 陷 上 法 、 仑 圩 、 花 茶 和 雷 公 油田 都 普 遍 存 在 负 压 低 异 常 现 象 。2. 1   沉 积 剥 蚀百 色 盆 地 东 部 坳 陷 ,那 读 组 沉 积 厚 度 为 1 400~1 600 m , 主 要 以 泥 岩 为 主 , 砂 岩 占 百 分 率 小 于10 %。 巨 厚 的 泥 岩 在 区 域 上 稳 定 分 布 ,成 为 有 效 的封 隔 。 自 晚 第 三 纪 以 来 ,百 色 盆 地 经 历 了 持 续 至 今的 构 造 抬 升 作 用 ,剥 蚀 厚 度 在 盆 地 中 心 北 部 洼 陷 区域 为 500 m ,盆 地 边 缘 为 1 200 m (图 2) ② 。 区 域 上持 续 稳 定 的 抬 升 作 用 以 及 较 厚 的 剥 蚀 量 可 引 起 那 读组 巨 厚 泥 岩 的 剥 蚀 反 弹 ,从 而 形 成 那 读 组 中 砂 岩 储层 的 负 压 异 常 。图 2   百 色 盆 地 地 层 视 剥 蚀 厚 度 图2   of 边 界 ;22断 层 ;32地 震 测 线 ;42等 厚 线 ;52推 测 等 厚 线 ;62井 位122232425262   球   学   报 2002 年①② 陆 明 强 ,张 博 全 . 1992. 广 西 百 色 盆 地 下 第 三 系 泥 岩 压 实 、 油 气 运 移 与 资 源 量 (内 部 报 告 ) 沃 ,姚 正 安 ,冯 恩 源 等 . 1987. 广 西 百 色 盆 地 东 部 地 区 构 造 发 展 史 研 究 报 告 (内 部 报 告 ) .© 1994   地 层 水 矿 化 度 与 离 子 分 析地 下 水 ,特 别 是 油 田 水 的 化 学 组 成 是 其 与 围 岩 、有 机 物 及 油 气 ,甚 至 与 地 表 水 等 各 种 因 素 在 地 质 历史 时 期 内 综 合 作 用 的 结 果 。 水 动 力 场 影 响 了 地 层 水化 学 场 的 分 布 ,同 时 水 化 学 场 也 反 映 了 水 动 力 场 的分 布 规 律 。 水 动 力 场 及 水 化 学 场 随 着 地 质 历 史 的 发展 而 不 断 变 化 ( ,1984) 。 在 盆 地 发 育 的 不同 阶 段 ,地 下 水 的 形 成 以 及 水 化 学 的 演 化 过 程 都 不相 同 。 一 般 可 将 沉 积 盆 地 中 水 文 地 质 及 水 文 地 球 化学 的 演 化 过 程 分 为 4 种 类 型 :沉 积 作 用 形 成 的 同 生沉 积 水 、 淋 滤 作 用 造 成 的 溶 滤 淡 水 、 埋 藏 作 用 形 成 的蒸 发 浓 缩 水 和 构 造 热 液 作 用 形 成 的 强 烈 浓 缩 水 。按 苏 林 分 类 , 水 为 深 成 水 ,指 示 地 下 水经 较 强 的 深 部 作 用 形 成 ; 水 ,多 数 人 认 为有 后 生 水 的 加 入 ,大 多 数 深 成 水 经 淡 化 作 用 而 形 成 ; 水 介 于 二 者 之 间 。 水 中 的 、 K+ 、 等 离 子 含 量 丰 富 , 3 是 油 气 聚 集 的 间 接 指 标 ,因 为 地 下 水 中 的 3 离 子 是 在 脱 硫 作 用 中 形 成的 ,3 离 子 含 量 越 大 ,4 离 子 含 量 越 少 ,保 存条 件 就 越 好 ,而 4 反 映 有 淡 水 侵 入 ;离 子 比 值 如 / 、 2 / 等 可 指 示 出 局 部 地 带 地层 水 的 迁 移 方 向 ;沿 流 体 迁 移 的 方 向 , / 值 由大 变 小 ,而 2 / 值 则 由 小 变 大 。从 地 层 水 化 学 组 分 来 看 ,东 部 坳 陷 油 田 水 基 本上 为 。 总 矿 化 度 与 3 、 、 K+ 呈线 性 相 关 ,而 与 关 系 不 明 显 。 从 潜 山 地 层 水 总矿 化 度 的 平 面 分 布 特 征 可 知 ,总 矿 化 度 的 总 体 趋 势是 自 南 部 斜 坡 向 北 部 洼 陷 或 自 盆 地 边 缘 向 洼 陷 中 心增 加 ,表 明 矿 化 度 主 要 受 深 度 (温 度 )的 影 响 ,其 次 在盆 地 边 缘 受 地 表 重 力 水 的 侵 入 淡 化 的 影 响 。 北 部 洼陷 区 域 较 高 的 矿 化 度 ,即 较 高 的 3 含 量 反 映 了较 好 的 油 气 保 存 条 件 或 地 层 水 的 封 闭 性 较 好 。另 据 / 比 值 的 平 面 等 值 线 趋 势 分 析 (图3) ,地 层 水 总 体 自 南 部 斜 坡 向 北 部 洼 陷 区 域 减 小 。反 映 了 地 层 水 具 有 自 南 部 流 动 的 趋 势 。 这 一 流 体 流动 趋 势 主 要 发 生 在 盆 地 南 部 斜 坡 抬 升 的 E2 2图 3   东 部 坳 陷 E2 n 与 层 水 / 比 值 等 值 线3   / 2 n 2 of 力 驱 动 的 浅 层 水 动 力 系 统 。 深 部 流 体 受 E2 剥 蚀 反 弹 驱 动 ,具 有 向 洼 陷 泥 岩 中 心 方 向 运 移的 趋 势 。3   异 常 低 压 对 油 气 藏 的 影 响3. 1   低 压 造 成 的 影 响相 对 于 静 水 压 力 ,沉 积 盆 地 可 出 现 异 常 低 压 和超 压 , 二 者 统 称 为 异 常 压 力 。 当 孔 隙 流 体 压 力 低 于静 水 压 力 时 称 为 异 常 低 压 ,这 种 现 象 主 要 发 现 于 某些 致 密 砂 岩 和 遭 受 较 强 烈 剥 蚀 的 盆 地 ( 1992 ; ,1977) ① 。百 色 盆 地 东 部 坳 陷 流 体 驱 动 机 制 与 流 动 样 式 在早 第 三 纪 与 晚 第 三 纪 截 然 不 同 。 早 第 三 纪 以 压 实 驱动 机 制 为 主 的 洼 陷 中 心 深 部 向 浅 部 及 坳 陷 东 南 的 上752第 3 期                           曾 治 平 等 :负 压 地 层 形 成 机 制 及 其 对 油 气 藏 的 影 响① M ,J K L B L M 1998. of to in S. © 1994 ,使 早 第 三 纪 未 达 到最 大 埋 深 的 烃 源 岩 生 成 的 油 气 向 浅 层 及 上 法 至 林 蓬方 向 运 移 ,形 成 了 浅 层 百 岗 组 与 上 法 潜 山 及 林 蓬 油田 。晚 第 三 纪 随 着 盆 地 整 体 抬 升 剥 蚀 ,断 裂 活 动 微弱 ,断 裂 以 封 闭 为 主 ,不 能 成 为 油 气 运 移 的 有 效 通道 ;深 部 那 读 组 ( E2 n) 厚 层 泥 岩 的 剥 蚀 反 弹 引 起 流体 向 内 驱 动 力 的 影 响 ,洼 陷 中 心 深 部 那 读 组 油 田 处于 封 闭 体 系 下 ,具 有 很 好 的 保 存 条 件 ,使 该 部 分 油 藏自 抬 升 以 来 没 有 遭 受 破 坏 及 微 生 物 降 解 和 水 洗 作 用而 得 以 保 存 ,形 成 一 些 低 压 封 存 箱 类 型 的 油 气 藏 。浅 部 油 藏 ,即 坳 陷 边 缘 浅 层 及 洼 陷 区 域 部 分 百 岗 组油 层 则 受 抬 升 剥 蚀 及 重 力 驱 动 水 的 影 响 ,部 分 油 气藏 受 到 破 坏 及 微 生 物 降 解 与 水 洗 变 质 作 用 。3. 2   地 温 场 的 证 据烃 源 岩 的 生 烃 演 化 史 的 关 键 因 素 是 温 度 和 时间 。 目 前 模 拟 热 史 的 方 法 比 较 多 。 其 中 最 常 见 的 是用 热 成 熟 参 数 法 ,尤 其 是 镜 质 体 反 射 率 ( R° )法 。百 色 盆 地 具 有 中 国 东 部 断 陷 型 盆 地 演 化 的 特征 ,假 设 该 断 陷 盆 地 热 史 演 化 模 式 为 :45 ℃ / 60 裂 2断 陷 期 ) 、 42 ℃ / 45 陷 期 ) 、 37℃ / 0 升 期 ) ;取 恒 温 层 为 30 m ,年 平 均 温度 为 17 ℃ ,温 度 与 深 度 的 关 系 为 : t = 17 + 3. 7 ( H 。 应 用 镜 质 体 反 射 率 化 学 动 力 学 模 式 ,即 式 计 算 烃 源 岩 层 的 R° 值 ,并 将 计 算 值 与测 定 值 进 行 比 较 。 由 此 而 确 定 百 色 盆 地 地 层 内 镜 质体 反 射 率 计 算 值 与 测 定 值 吻 合 关 系 ,推 测 前 面 假 定的 热 演 化 模 式 可 以 代 表 百 色 盆 地 田 东 凹 陷 的 热 历 史(表 1) 。表 1   百 色 盆 地 古 地 温 梯 度 演 化 模 拟 结 果   of in 演 化 阶 段 张 裂 2断 陷 期(67~ 45 坳 陷 期(45~ 25 抬 升 期(25~ 0 温 梯 度 / ℃ · 1 45~ 42 42~ 37 37对 比 图 1 和 表 1 ,在 盆 地 的 演 化 阶 段 :构 造 断 裂 2断 陷 期 ,地 温 梯 度 最 高 ,主 要 受 地 质 热 事 件 的 影 响 ,地 热 流 向 上 传 导 ,同 时 为 沉 积 的 主 要 时 期 ;演 化 到 坳陷 期 ,地 温 梯 度 开 始 下 降 ,沉 积 的 巨 厚 地 层 和 同 生 断裂 是 该 时 期 的 主 要 特 征 ,此 时 ,有 机 质 开 始 进 入 成 烃阶 段 ,随 着 构 造 坳 陷 的 发 育 ,盆 地 进 入 了 后 期 的 抬 升阶 段 ,此 时 地 温 梯 度 降 到 37 ℃ / 由 于 严 重 的 剥蚀 和 地 温 的 下 降 ,有 机 质 的 演 化 逐 渐 缓 和 ,未 能 进 入生 烃 高 峰 。4   结 语负 压 是 沉 积 盆 地 的 一 种 动 态 演 化 现 象 ,虽 然 沉积 盆 地 演 化 过 程 中 的 很 多 物 理 2化 学 过 程 可 对 负 压产 生 一 定 的 贡 献 ,但 剥 蚀 反 弹 造 成 压 力 的 减 小 是 产生 大 规 模 负 压 的 主 要 机 制 。 异 常 低 压 造 成 的 低 压 封存 箱 和 流 体 的 回 注 是 负 压 盆 地 流 体 流 动 的 最 重 要 特征 ,负 压 的 发 育 机 制 、 负 压 系 统 的 内 部 结 构 和 演 化 过程 在 很 大 程 度 上 控 制 地 层 流 体 的 流 动 样 式 。 低 压 系统 可 发 育 多 种 类 型 的 油 气 藏 ,有 效 的 压 力 分 布 预 测和 油 气 充 注 强 度 、 充 注 速 率 分 析 有 助 于 降 低 低 压 系统 对 油 气 勘 探 的 风 险 。参 考 文 献高 智 . 1995. 百 色 断 陷 式 盆 地 层 序 地 层 充 填 格 架 及 油 气 控 制 因 素 . 滇黔 桂 油 气 ,8 (3) :18~ 耀 ,吴 智 勇 . 1998a. 烃 源 岩 埋 藏 史 2生 油 史 与 石 油 初 次 运 移 的 关系 [J ] . 石 油 学 报 , (3) :22~ 耀 ,吴 智 勇 . 1998b. 镜 质 体 反 射 率 在 重 建 盆 地 古 地 温 中 的 应 用[J ] . 沉 积 学 报 , (2) : F , M. 1992. in 97 (:7203~ A , C. 1977. in 61 (12) :2134~ A. 1984. of a 1.   球   学   报 2002 年
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