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孔南地区孔二段致密油生烃评价及有利区预测(PDF X页)

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地区 二段 致密 油生烃 评价 有利 预测 PDF
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0.3969/j.006—6535.2015.04.013 ;麓 孔南地区子清源 ,刘小平 ,张盼盼 ,李洪香 ,刘子藏 (1.中国石化石油物探技术研究院,江苏南京211103;2.中国石油大学,北京102249; 3.油气资源与探测国家重点实验室 中国石油大学,北京102249;4.中国石油大港油田分公司,天津300280) 摘要:孔南地区-~富有机质页岩是该区重要的烃源岩,勘探中发现了广泛的致密油显示。 在结合大量样品分析和勘探实践的基础上,探讨了孔南地区孔二段致密油的生烃潜力及有利 区分布。研究认为,研究区E 、E 优质源岩具有良好的致密油生烃基础,横向上广泛分 布,纵向上叠置连片,受构造、沉积因素影响明显。基于实验、盆地模拟、地质及地震资料分析, 综合考虑致密油形成的8类控制因素,建立了研究区致密油评价参数体系,预测了有利区的分 布,对研究区下一步勘探部署具有重要意义。 关键词:致密油;生烃评价;有利生烃区;孔二段;孔南地区;黄骅坳陷 中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1006—6535(2015)04—0051—05 0 引 言 近年来,随着油气勘探开发技术的不断进步, 世界各国加大了对致密油勘探开发的力度¨J。黄 骅坳陷孔南地区为一个半咸水一咸水的断陷湖盆, 该地区孔店组二段(E :)广泛分布湖相富有机质 泥页岩。2013年底,在孔南地区枣园一王官屯地 区,多口井在钻至孔二段页岩层系时发生油气侵, 气测显示异常,证明了研究区致密油具有一定的勘 探潜力。 结合致密油勘探思路和前人研究基础,充分运 用地球化学、沉积、构造、测井及地震资料,综合评 价了孔南地区孔二段的生烃潜力,精细分析了不同 油组优质烃源岩的分布特征,并结合致密油评价标 准,预测了孑为研究区下一步的致密油勘探部署提供了重要的 参考依据。 1区域地质背景 孔南地区为渤海湾盆地中部的一个坳陷型湖 盆,其中孔二段面积可达1 500 孔二段时期, 凹陷主要受盆内断层控制,发育有沧东、南皮2个 生油气凹陷及小集、孔店潜山、沧市、东光及乌马营 构造带等二级构造带 。 孔南地区孔店期盆地主要经历了早期断陷期、 坳陷期、断陷期和断陷充填期4个演化阶段。在坳 陷期主要发育了孔二段地层,自上而下可分为2个 完整的细一粗的沉积旋回。沉积相以深湖一半深 湖、滨浅湖、三角洲或扇三角洲沉积为主。岩性主 要为暗色泥页岩,并夹有粉一细砂岩、白云岩等隔 层,局部夹基性侵入岩,厚度较大(100~600 分 布面积广。孔二段自上而下划分为E : 、E 、 E 。和E : 四个油组,该研究主要针对的是E.j} 、 E , 和E 三套页岩层系 。 2烃源岩生烃评价 以孔南地区104口井近1100块样品的热解和 有机碳等地球化学实验数据为基础,结合地球化学 指标分析和生烃模拟,对孔南地区有机质丰度、类 型、成熟度、生烃能力等参数进行研究,确定孔二段 E 、E 和E 。 三套页岩层系形成致密油的能 力。 收稿日期:20150412;改回日期:20150601 基金项目:国家自然科学基金“湖相未熟一低熟页岩油形成与聚集机理”(41372144) 作者简介:董清源(1987一),男,助理工程师,2010年毕业于长江大学资源勘查工程专业,2013年毕业于中国石油大学(北京)矿产普查与勘探专业,获硕士 学位,现主要从事油气成藏地质学、地震综合解释研究工作。 通信作者:刘小平(1971一),男,副教授,1993年毕业于西南石油学院石油地质专业,2002年毕业于石油大学(北京)矿产普查与勘探专业,获博士学位,现 主要从事石油地质教学和研究工作。 特种油气藏 第22卷 2.1有机质丰度 通过对北美巴肯地区及中国济阳坳陷致密油 生烃评价的各项参数调研,把有机碳含量大于3% 作为划分孔南地区优质烃源岩标准的下限,并根据 有机碳含量、氯仿沥青“A”和其他地球化学参数的 关系,建立了相对合理的优质烃源岩划分标准(表 1)。 表1优质烃源岩的划分标准 根据统计分析,研究目的层l 075个泥页岩样 品5%~10.00%,平均为3.32%,整体较 高。从纵向上来看,E 的8%~ 7.43%,平均为2.69%;5%~ 9.39%,平均为3.20%;1%~ 10.00%,平均为3.62%。对比来看,E 烃源岩的 : 次之,E 最差。氯仿沥青“A”和 生烃潜量的统计结果也大致反映了机碳含量这一 规律。 对比标准综合分析E : 、E 及E 各项评 价参数,E : 、E 为优质烃源岩,E 仅为好烃 源岩,说明E 、E 页岩层系富集致密油的潜力 高于E , 。 2.2有机质类型 北美致密油产区均为海相地层,有机质类型以 型为主_4 J。结合研究区样品分析可 知,主要为Ⅱ 型,有机质以腐泥腐殖型为主, 类型较差;要为Ⅱ 一Ⅱ 型,有机质以腐殖 腐泥一腐泥腐殖型为主,富含藻类化石,类型较好; E 。主要为Ⅱ 一机质以腐泥一腐泥腐殖 型为主,富含藻类化石,类型很好。综合评价认为, E 、E : 为有机质类型较好一好的烃源岩,生烃 能力强,与北美致密油气产区有机质类型有较好的 可比性。 2.3有机质热演化程度 通过研究区257个样品数据分析可看出,孔二 段整体介于未熟一成熟阶段,其中E 、E : 和 E 具有一定差异。E 。的尺。主要为0.30%~ 0.60%,平均为0.47%,处于未熟一低熟阶段;R 主要为0.50%~0.90%,平均为0.63%,处于 低熟一成熟阶段;的尺。主要为0.50%~ 1.30%,平均为0.65%,处于低熟一成熟阶段。 通过分析可看出,E 成熟度低,部分至今还 未进入生油门限,难以大量生油;而成熟度较高的 E 、E 基本进入生油阶段,油大量生成,是研究 区致密油成藏的先决条件。 2.4生烃模拟 在孔二段地球化学指标综合分析的基础之上, 参考实际勘探过程中的致密油显示情况,确定 E 。、E 页岩层系为该区致密油研究的重点层 段。结合前人研究成果 J,运用反演模拟分析,定 量评价研究区烃源岩的生烃潜力(图l、2)。 压力/ 2O 40 6O 80 。 ’ f I E 、 系数为\28 岩石破裂压力——静水压 地层孔隙压力 b 图1 妇 卧 卧 [=]==========]===]=]f=== 力 O O 蕈 [=]==========j===j=]f=== 第4期 董清源等:孔南地区孔二段致密油生烃评价及有利区预测 53 1000 2000 3000 4000 5000 以/% 氯仿沥青“A”与s +生烃转化率/% 0.00.5L 01.52.02.5 0.0 0.2 0.4 0.6 0.0 0.5 1.0 0 50 100 。。~ ‘’ 。 ’ ▲◆ 、 . ● 2000 . 、 … ◆ 一 ’ 。。。 , - 4, \ ◆ 舅2 3 4 5 2孔二段烃源岩及威利斯顿盆地合盆地模拟可知:E : 、E :。的优质源岩在 常高压(压力系数大于1.2)(图与国外致密 始新世初期就已进入未熟阶段(尺。等于0.4%),开 油气产区源岩评价参数可比性高,具有优越的致密 始形成未成熟一低成熟油;在渐新世中期进入生油 油气形成基础和勘探潜力。 门限(R 等于0.5%),开始生烃,并发生明显的排 烃现象;馆陶末期进入低成熟一成熟阶段(R 等于 为0.65%),开始大量生排烃(图1a)。受后期构造 运动的影响,目前E : 、E 的优质源岩仍处于浅 埋藏阶段,长期生排烃,具有明显的早期生烃、晚期 成藏的特点。具体可以将其生烃划分为3个阶段, 第1阶段为未成熟生烃阶段( 小于0.5%),埋深 小于1 700 m,生烃转化率可达5%~15%;第2阶 段为低成熟一成熟生烃阶段(R 为0.5%~ 1.3%),埋深为1 700~3 500 阶段是孔二段烃 源岩的主要生烃阶段,生烃转化率达到20%~ 50%,产烃指数为10%~70%;第3阶段为高成熟 生烃阶段(R。大于1.3%)。由于目前孔二段富有 机质页岩大部分尚未进入该阶段,故而在演化剖面 上缺少样品点分布(图2a)。 由此可见,孔南地区E : 、E :。的优质源岩主 要经历了未成熟、低成熟、成熟生烃3个阶段,其中 低成熟一成熟阶段油气大量生成,生烃转化率较 高,最高可以达到50%。将其与北美威利斯顿盆 地的者的主生烃带 大致相当,但,最高可以达到80%以上(图2b)。初步认为,造 成一定差异的原因主要为优质陆相烃源岩质量相 对差于优质海相烃源岩;研究区E : 、E : 页岩层 成熟度相对较低。综合地球化学分析指标和生烃 模拟结果,整体认为孔南地区E 、E :。页岩层系 在中国陆相盆地中生烃条件相对突出,油气转化能 力强,且目前仍处于生烃高峰,近源聚集且发育异 3优质烃源岩发育的控制因素及致密油有 利生烃区预测 3.1构造背景对优质烃源岩发育的影响 孔南地区孔二段地层主要发育于湖盆坳陷期, 盆地构造形态主要受4条断层控制,分别为沧东、 徐西、孔东及孔西断层,其中沧东、徐西断层为孔南 地区的控盆断层,孔东及孔西断层为主要调节断 层,在断层分布及孔二段后期的构造反转综合作用 下,形成如今的“两断夹一隆”构造格局 J。该格 局下形成的孔东、孔西及南皮斜坡控制着优质烃源 的展布。通过对研究区岩心及地震资料分析,发现 孔二段时期的斜坡及深凹(现今为中央隆起带)是 优质烃源岩的主要分布区,存在页岩、泥质岩和油 页岩3类优质烃源岩,整体呈现连续、强的平行一 亚平行的反射结构特征,受“两断夹一隆”构造的 影响,中央隆起带成熟度较低,烃源岩多处于未成 熟一低熟阶段, 一般小于0.7%,埋深为1 000~ 2 000 孔东、孔西斜坡及南皮斜坡受到两侧断 层的控制,大幅度沉降,致使其成熟度相对较高,进 入低成熟一成熟阶段,尺 为0.7%~1.3%,埋深为 2 000~3 500 .2沉积环境对优质烃源岩发育的影响 研究区2、995井分别位于孔二段时 期孔南地区的斜坡及深凹部位,整体为一套前三角 洲一半深湖一深湖沉积环境,易发育优质源岩。结合 典型井纵向上层序分析可知,E 、E 。页岩层系为 第4期 董清源等:孔南地区孔二段致密油生烃评价及有利区预测 55 3.3.2有利生烃区预测 根据上述对E : 、E : 页岩层系分析及评价 结果,选取了影响研究区生烃区发育的构造背景、 沉积相、地球化学参数、优质烃源岩厚度、压力系数 等控制因素,建立了孔南地区孔二段有利生烃区评 价参数表(表2),综合预测了E 、E 页岩层系 致密油的有利生烃区和较有利生烃区。 对比评价标准可以看出,E 页岩层系优质烃 表2孔南地区子烃区 沉积相 构造背景S/ R%o/ 冬 篙 善 源岩生烃能力及资源储量相对优于E 油层组。 平面上,E 页岩层系致密油有利生烃区整体成 条带状分布,分别位于孔西斜坡(风化店一沈家 铺一肖官屯西侧一带)、孔东斜坡(东关西南缘一 带)、南皮斜坡(集北头西侧);较有利生烃区受有 机质成熟度、沉积、构造及压力系数等因素的制约, 仅呈环状分布于中央隆起带区域的肖官屯地区。 E : 页岩层系致密油有利生烃区的面积比E 页 岩层系大,分布区域较为相似,仅在孔东断层相关 区域具有一定差别;较有利生烃区为中央隆起区域 西侧,呈条带状分布(图4)。 针对致密油勘探的部署,需在充分认识有利生 烃区的分布范围基础上,综合考虑储层物性、含油 气饱和度及埋深等多方面因素 J。孔西斜坡2一东斜坡995井连片区域、南皮斜坡区域为E 、E 页岩层系有利生烃区,且相互 叠置,利于近源聚集;储层主要为三角洲前端沉积, 物性相对较好,埋深为2 000~3 500 中,致密 油井2、为30%~80%,整体致密油勘探潜力大、风险相 对较低。而中央隆起带较有利生烃区,主要分布于隆起区域,埋深较浅, 成熟度相对较低,油质相对较重,油气转化能力较 弱,且储集物性致密,其致密油勘探潜力相对较小, 勘探难度亦相对较大。 4结论与建议 (1)明确了黄骅坳陷孔南地区孔二段生烃潜 力,建立了研究区致密油优质烃源岩的评价标准, 优选了E 和E :。油层组为优质烃源岩。综合 分析认为,E : 、E 优质烃源岩具有双段式演化 特征,早期生烃、晚期成藏,发育异常高压,生烃效 率高,与北美资源潜力巨大。 (2)孔南地区E 、E 优质烃源岩层系叠 合连片,大面积分布,受构造背景及沉积环境影响 明显,横向上与油气密切共生,致使油气源内或近 源聚集。综合8类有利生烃区评价参数,认为 E : 、E 有利生烃区为风化店一沈家铺一肖官屯 西侧一带、东关西南缘一带、集北头西侧一带;较有 利生烃区主要为中央隆起带西一西南缘一带。 (3)在孔二段有利生烃区分布、油气显示、储 层物性及埋深条件认识下,建议以孔西斜坡12一东斜坡995井连片区域和南皮斜坡区域为孔南地区致密油勘探部署区域。 参考文献: [1]林森虎,邹才能,袁选俊.美国致密油开发现状及启示 [J].岩性油气藏,2011,23(4):25—30. 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