油氣勘探理論與方法

1、地球科學學院油氣勘探理論與方法讀書報告姓名：康成學學號：9201161101專業(yè)：礦產(chǎn)普查與勘探導師：朱建偉教授2012年2月北黃海盆地含油氣系統(tǒng)與勘探前景1研究區(qū)概況研究區(qū)北黃海盆地（盆地東部朝鮮海域稱西朝鮮灣盆地）北以海 洋島隆起、南以劉公島隆起為界，盆地構(gòu)造十分復雜I1-3】。研究區(qū)研究 程度低,構(gòu)造上屬中朝地臺。5必地分布iy至 代為主的盆地；3.主要斷裂 測的主斷層；5.造山.帶；6.藍片巖高壓變質(zhì)帶=5必地分布iy至 代為主的盆地；3.主要斷裂 測的主斷層；5.造山.帶；6.藍片巖高壓變質(zhì)帶=安州盆地、北黃海盆地和萊陽盆地都是以中生代為主的盆地。周 邊的渤海灣盆地是中國含油氣性較豐

2、富的盆地之一，它與南黃海盆地 以新生代為主，分布面積比較大（圖1）。一般來說，位于大陸架上的中一新生代沉積盆地具有有利的油氣 生成與儲聚條件，如渤海盆地及以南的眾多含油氣盆地。同樣，北黃 海盆地也具有良好的油氣生成、運移與保存條件土研究區(qū)具有油氣生成能力與排驅(qū)能力充分的沉積容量與大小。前 人認為該區(qū)沉積層厚度只有2 0003 000 m6。但最新重力、磁力、 地震以及鉆井資料顯示,研究區(qū)中一新生代地層的總厚度可達8 000 m 以上，中生代地層比新生代地層更厚（圖2）,其分布范圍較大。圖2北黃海盆地東部新生代地層等厚線在盆地的中生界與下第三系沉積層內(nèi)，發(fā)育了比較好的幾套生油泥 巖層，其厚度達1

3、 500 m以上。主要生油層是上侏羅統(tǒng)黑色泥巖與下白 堊統(tǒng)及下第三系泥巖地層。上侏羅統(tǒng)黑色泥巖的有機質(zhì)含量比較高， 根據(jù)地球化學分析資料,這些泥巖埋藏深,已達到成熟階段，是北黃海 盆地東部最重要的生油巖（表1）。表1北黃海盆地東部源巖有機質(zhì)地球化學分析數(shù)據(jù)生油巖時代有 機 成有機質(zhì)成熟度有機質(zhì)有機眠氯彷瀝青“A 生油潛能Jp 用心就彩址高熱都類型%熱心數(shù)峰溫g漸新III:n x JO- 3， 0. 20.6卜 2 430II 111早白堊世n x Q- iH. 5、1. 6, 0 1 或11晚佻羅世4 V M 0 二1*2.180.3 - 2.30.50- 662- 4430- 470| 或I

4、II)式中 n 為：Oc HL由于盆地水域部分的地殼厚度薄且地幔隆起，地溫梯度比其周邊要 高,平均地溫梯度值為25C/km7,中生代地層為35C/km,下第三系地 層為(3032)C/km。因此,研究區(qū)具備了有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的熱條件。研究區(qū)內(nèi)有3種類型的圈閉。第一種是下第三系碎屑巖地層中的孔 隙型儲集巖,物性好，孔隙度為18%35%,滲透率(8004 200)X10-3 Mm2,地層中砂巖的比率很大,可達50%；第三種類型是中生界碎屑巖中 的裂縫一孔隙型儲集層,上侏羅統(tǒng)一下白堊統(tǒng)砂巖儲層物性不好，但斷 層附近的碎屑巖裂縫發(fā)育，滲透率與孔隙度等物性較好，具裂縫一孔隙 型儲集層的下白堊統(tǒng)地層，在鉆井過程

5、中見到了油流；第三種類型是下 古生界與上元古界碳酸鹽儲集層，流體的儲集性能較好、排驅(qū)量較大的 儲集層在碳酸鹽地層內(nèi)發(fā)育,干酪根類型屬混合型(III型)，成熟度也比 較好。北黃海盆地是復合式沉積盆地，含油組合可以劃分3種類型。第一 種是“自生自儲型”，第三種是“新生古儲型”，第三種是在老地層中 生成的原油進入較新地層的“古生新儲型”。有希望的圈閉類型是構(gòu) 造圈閉與地層圈閉。災領運動與安州運動結(jié)果導致盆地內(nèi)廣泛發(fā)育斷 層一半背斜構(gòu)造，這些構(gòu)造圈閉具有捕集油氣的充分空間。2含油氣系統(tǒng)分析2.1生油條件在研究區(qū)鉆探揭示的中新生代地層中，可能存在4套烴源巖，分別 發(fā)育于上侏羅統(tǒng)、下白堊統(tǒng)、始新統(tǒng)和漸新統(tǒng)

6、。下白堊統(tǒng)的泥質(zhì)沉積 巖貧有機質(zhì),有機碳平均含量為0.9%,主要含III型富鏡質(zhì)組干酪根，氫 指數(shù)(IH)為2162 mg/g，表明生烴潛力較低，因此認為是非生油巖,但 具有一定的生氣潛力。始新統(tǒng)含富有機質(zhì)的湖相泥巖，有機碳可達7%, 含有偏向生油的I型富無定形干酪根和偏向生氣的I型干酪根的混合 物,生烴潛力中等(220mg/g),是良好的生油巖,但由于目前在海上的鉆 井中尚未發(fā)現(xiàn)該層系地層，其分布范圍可能較局限，在研究區(qū)東部近海 地區(qū)的深埋藏區(qū),有可能存在達到生油窗的該套層系。漸新統(tǒng)褐煤包含 有偏向生油的富觸酶的類脂組，在一定條件下也能生油。上侏羅統(tǒng)為盆 地內(nèi)最具潛力的生油層系，各類無定形有

7、機質(zhì)均為偏油型，主要組成為 湖成I型干酪根,有機碳的變化范圍在0.41%6.87%,平均為1.6%,S1+ S2所代表的生油潛量平均達3.32kg/t,為中等豐度。根據(jù)目前掌握的地 震資料，上侏羅統(tǒng)地層在盆地內(nèi)分布面積較大，且有一定的厚度，應為 盆地內(nèi)的主要生油層系。熱史、生烴史過程的模擬結(jié)果顯示研究區(qū)具有良好的生油條件。熱史、生烴史模擬反映了盆地演化過程中不同深度與不同時間構(gòu) 造一地層的特征關(guān)系。在熱力學條件控制下，模擬得到了晚侏羅世地層與早白堊世地層中的生油巖隨時間變化的成熟演化過程，結(jié)果揭示，中 央凹陷中晚侏羅世地層的生油巖分別在89 Ma進入生油門限,Ro值達 到0.6%以上,現(xiàn)在為0

8、.75%1.35% （圖3）。這時期在盆地最深處的斷 陷沉降中心，晚侏羅世地層埋深達到2 5003 300 m,地溫為104.5 133C（圖4）,晚侏羅世地層孔隙度模擬達到7%21%,模擬Ro值達到 0.75%以上,進入生烴期。1 OOD20000,00-0.15-0.900.901.051.05-1.20泥巖泥用牯土 砂海巖Lzt-ferZzr七上妙 A* H 攔 Mt 1 OOD20000,00-0.15-0.900.901.051.05-1.20泥巖泥用牯土 砂海巖Lzt-ferZzr七上妙 A* H 攔 Mt r I * 礦 , 1 Ir律, n n x mm nn-b 土 rN十Q

9、巳E2An.Mz3 0005C-14圖3北黃海盆地東部生油巖成熱度模擬&6 51?-76.00 76.00-85.5095.0095.OD-HM-50 14.00114.00 &6 51?-76.00 76.00-85.5095.0095.OD-HM-50 14.00114.00 -123.50133.00砂匝音灰?guī)r 泥質(zhì)砂巖50L4r/r瞞 OT.SU9 5HMD19.00-28.3028.3038.0054.0D-47.5047.5D-57.OO57* 50呂呂呂泥巖泥覽牯土砂泥巖AnMz圖4 北黃海盆地東部地層溫度模擬早白堊世地層的模擬Ro值為0.65%,地溫為85.5-105(實際勘

10、探 Ro 值達 0.73%1.66%)?，F(xiàn)在,早第三紀地層的模擬Ro值達到0.45%以上,地溫在85.5 95C,埋深達到2 300 m。2.2儲蓋層條件研究區(qū)最主要的儲集巖是硅質(zhì)碎屑巖，特別是砂巖，目前在上侏 羅統(tǒng)、下白堊統(tǒng)和第三系層序內(nèi)均發(fā)現(xiàn)了較厚的河流和三角洲相砂巖 段。含有大量高嶺石膠結(jié)物的分選好的侏羅系細粒砂巖一般滲透率較 低,為(0.31.4)X103p m2,但孔隙度中等,平均可達10.8%。含大量 高嶺石膠結(jié)物的下白堊統(tǒng)細一粗砂巖及砂質(zhì)礫巖，平均滲透率較高，為 7.3X10-3p m2,但僅具中等孔隙度,平均11%?？紫犊臻g內(nèi)大量的高嶺 石看來是影響侏羅系和白堊系砂巖儲集品質(zhì)的

11、主要因素，加之盆地中 侏羅系和白堊系的砂巖通常與成巖作用無關(guān)，大大降低了它們的儲集 性能。第三系硅質(zhì)碎屑巖儲集層位于漸新統(tǒng)一中新統(tǒng)剖面中，由伴有礫 巖的細一中粒砂巖組成，由于剖而中粘上含量低，所以砂巖是好的儲 層，物性優(yōu)于上侏羅統(tǒng)和下白堊統(tǒng)儲層，平均孔隙度為22.6%，滲透 率為1.125 X103Mm2;但是由于該層序內(nèi)構(gòu)造不多，圈閉評價前景 較差。根據(jù)地震資料，沿第三紀半地塹的緩坡可能發(fā)育有儲集性能良 好的生物礁，所以第三系地層中應有史廣泛的勘探領域。此外，較好 的儲集層是二桑系和石炭系的碳酸鹽巖，它們具有原生或次生的孔隙， 但目前對其分布規(guī)模尚不清楚，而且迄今為止的鉆探中還未有過油氣 顯

12、示的記錄。目前僅有的碳酸鹽巖中的油氣顯示來自上奧陶統(tǒng)高裂縫 性原生灰?guī)r，據(jù)認為下奧陶統(tǒng)和寒武系的粘土巖、粉砂巖和灰?guī)r互層 剖而中的碳酸鹽巖也是可能的儲集層，且普遍被錯斷，但目前仍未發(fā) 現(xiàn)有油氣顯示。目前己有的油氣顯示主要在漸新統(tǒng)、下白堊統(tǒng)、上侏羅統(tǒng)和上奧陶 統(tǒng)。盡管缺少詳盡細致的研究，目前一般認為研究區(qū)最有希望的發(fā)現(xiàn) 是在侏羅系和白堊系地層中，但迄今為止己發(fā)現(xiàn)的砂巖儲層的物性較 差，成為該類遠景區(qū)的主要問題。此外，第三個好的目標是大量破裂 的碳酸鹽巖儲層，但目前發(fā)現(xiàn)的僅僅是少量的油氣顯示，表明可能發(fā) 生了油氣散失，而且目前對前中生界地層存在的規(guī)模和范圍尚不清楚， 也影響了對其勘探遠景的評價9。

13、在中生界和第三系剖而中遍布的泥 巖，對鉆井所測試的砂巖段捕集的烴類可能起著蓋層的作用。據(jù)研究區(qū)鉆井資料分析，下白堊統(tǒng)上部的泥質(zhì)巖段為盆地內(nèi)良好的 區(qū)域性蓋層。2.3油氣藏類型根據(jù)研究區(qū)現(xiàn)有的勘探資料，采用既能反映圈閉成因和形態(tài)、又比較簡便實用的方法，將預測的油氣藏分為構(gòu)造型油氣藏與非構(gòu)造型 油氣藏。構(gòu)造型油氣藏又分為擠壓背斜油氣藏、繼承性背斜油氣藏、 滾動背斜油氣藏、斷鼻油氣藏及斷塊油氣藏；非構(gòu)造型油氣藏包括不 整合油氣藏、地層超覆油氣藏、潛山油氣藏和生物礁油氣藏11-14。預測研究區(qū)內(nèi)的油氣藏類型仍以背斜型油氣藏為主，其中第三紀 盆地中多為擠壓背斜油氣藏，部分為斷層型油氣藏和地層超覆油氣藏。

14、有研究者認為第三紀半地塹的緩坡往往發(fā)育有生物礁，如果達到 一定的規(guī)模，也可望形成生物礁油氣藏。中生代盆地中擠壓背斜油氣 藏可能仍占優(yōu)勢，但由于存在下第三系與白堊系及白堊系與侏羅系之 間2個區(qū)域性不整合而，中生界盆地內(nèi)不整合型油氣藏可能占有重要 的地位NF。此外斷鼻油氣藏和斷塊油氣藏也是重要的油氣藏類型， 而且在有古生界地層分布的局部地區(qū)，有可能形成繼承性背斜油氣藏。古生代盆地中最有希望的就是潛山油氣藏。對研究區(qū)的勘探也證 實古生界潛山型油氣藏具有一定的遠景，但目前古生界分布的范圍、 規(guī)模尚不清楚，影響了對其的評價。油氣藏類型的分布與箕狀斷陷及 其伸展有直接關(guān)聯(lián)。斷層型油氣藏、地層超覆油氣藏和不

15、整合油氣藏 局部分布在箕狀斷裂的緩傾斜帶（圖5）。至今在研究區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的大部分斷層型油氣藏都分布在中部斷塊與北 西及大同江斷塊區(qū)的緩傾斜帶，具有一定的分布規(guī)律，即局部構(gòu)造在 縱向上互相疊置，在平面上與沉積同生斷層對應分布（圖6）。地層超覆油氣藏與巖性圈閉油氣藏分布在斷陷的傾斜帶，其原因是從坳陷向傾斜帶巖相變化、地層厚度減薄和超覆。而由基底斷裂造成 的基底斷層圈閉構(gòu)造及由中生代地層斷裂形成的古潛山油氣藏也分布 在緩傾斜帶。因此可以說，箕狀斷陷的緩傾斜帶是盆地中局部構(gòu)造集 中分布的區(qū)域，地層巖性的圈閉分布在很深的凹陷，潛山油氣藏與斷 塊型油氣藏多分布在箕狀坳陷的主斷層下盤陡傾斜帶。此外，非構(gòu)造 型油

16、氣藏分布在基底碳酸鹽巖地層與不整合面之下。圖5北黃海盆地東部箕狀斷陷構(gòu)造劃分圖6 北黃海盆地東部與主斷層平行分布的斷鼻構(gòu)造和斷階帶3北黃海盆地東部油氣勘探前景通過盆地模擬來看，北黃海盆地東部具有油氣生成能力與排驅(qū)能力 充分的沉積容量與大小，含油性前景較大。如上所述，研究區(qū)沉積層 厚度較大，生油條件較好，由于斷裂構(gòu)造廣泛發(fā)育，運移、儲集及圈 閉條件較好，所以有進一步勘探的價值。目前經(jīng)勘探證實的含油層系有4套，即下第三系漸新統(tǒng)、中生界 下白堊統(tǒng)和上侏羅統(tǒng)、古生界上奧陶統(tǒng)。在盆地的中生界與第三系沉 積層內(nèi)，比較好的生油泥巖層發(fā)育，其厚度達2 500 m以上。主要生 油層是上侏羅統(tǒng)黑色泥巖、下白堊統(tǒng)與

17、下第三系泥巖地層。上侏羅統(tǒng) 黑色泥巖的有機質(zhì)含量比較高10。研究區(qū)內(nèi)中生界烴源巖無論從地層 的分布，還是烴源巖豐度和成熟度分析，均為良好的生烴層系。盆地 模擬結(jié)果表明，中生界源巖目前均己進入生烴窗，各凹陷均有一定的 生烴量，但主要集中在東部坳陷的中央凹陷，推測東經(jīng)1240以西地區(qū) 中生界厚度可能加大，為東部坳陷的沉積沉降中心，生烴遠景可能史 好。根據(jù)地球化學分析資料，這些中生界泥巖是生成油氣的生油層， 具有充分的物質(zhì)基礎。模擬結(jié)果也表明盆地具有形成油氣的充分的熱 力學條件，成熟度與地溫條件也比較好，在盆地的很深處，己達到成 熟階段。研究區(qū)下第三系漸新統(tǒng)廣泛分布，但由于埋藏淺，故第三系源巖的 生

18、烴量較小。然而在局部構(gòu)造發(fā)育的很深位置，具有充分的生油條件， 故預測漸新統(tǒng)地層中的局部構(gòu)造形成原生油氣藏的概率較小，若有深 達中生界的繼承性斷層提供油氣運移的良好通道，也完全具有成藏的 可能性。此外，盆地具有良好的保存條件，由于晚新生代泥巖層較厚 且泥質(zhì)含量較高，可成為研究區(qū)內(nèi)含油氣組合良好的蓋層。實際上，在研究區(qū)內(nèi)有些鉆井的中一新生代地層中，見有良好的油 氣顯示與油氣流。原油為典型的甲基族原油，物理性質(zhì)及成分組成與 鄰區(qū)含油盆地的陸相原油相同。另外，上奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖地層中的油氣顯示，為研究區(qū)的油氣勘探 提供了新的領域，但因目前對古生界地層的分布范圍和規(guī)模尚不清楚， 很難估計這種發(fā)現(xiàn)具有多大的

19、商業(yè)價值。從其它地區(qū)的勘探經(jīng)驗來看， 碳酸鹽巖潛山在有充足油源保證的前提下，往往能形成高產(chǎn)油氣藏， 所以研究區(qū)鉆遇的上奧陶統(tǒng)高裂縫性原生灰?guī)r應引起注意，該套地層 可能是一個潛在的油氣勘探遠景領域。4 結(jié)論1）據(jù)最新物探資料與鉆井資料證實，北黃海盆地東部具有8 000 m 厚的中一新生代地層，沉積容量較大，生油層與儲集層都很發(fā)育，油 氣勘探遠景較大。2）北黃海盆地是復合型沉積盆地，發(fā)育多種類型的含油組合。根據(jù) 油氣的生成、運移與儲集條件，含油組合可以劃分為3種類型，一是“自生自儲型”，二是“新生古儲型”，三是在老地層中生成的原油 進入較新地層的“古生新儲型”。3）北黃海盆地東部具有很好的油氣保存

20、條件，由于晚新生代泥巖層 較厚且泥質(zhì)含量較高，可成為良好的區(qū)域性蓋層。4）研究區(qū)主要的勘探對象是深部生油窗附近的斷層一半背斜構(gòu)造， 其中中央斷塊傾斜帶附近的斷塊型圈閉是有效的圈閉構(gòu)造。第三系地 層內(nèi)的局部構(gòu)造與上奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖地層也是有希望的勘探對象。參考文獻蔡乾忠.橫貫黃海的中朝造山帶與北、南黃海成盆成烴關(guān)系J.石油與天然氣地 質(zhì)，2005,26(2):185 196余和中，呂福亮，郭慶新等.華北板塊南緣原型沉積盆地類型與 構(gòu)造演化J.石 油實驗地質(zhì),2005,27(2):111- 117吉讓壽，高氏林.秦嶺一大別造山帶兩側(cè)中新生代構(gòu)造變格與 成盆作用J.石 油實驗地質(zhì),2005,27(5)

21、:449- 454Haughton P D W.Developments in sedimentary provenance StudiesM.London: Oxford University Press, 1991,1370Gong ,Jian Ming. Geologic characteristics and hydrocarbon generating potential Of Mesozoic strata in the North Yellow Sea BasinJ.Marine Geology & Quaternary Geology, 2000, 20(2): 6978Mas

22、soud M S. Oil source rock potential of the Lacustrine Jurassic Sin Uy Ju formation,West Korea Bay Basin. Part 1:Natune of the organic matter and hydrocarbon generation historyJ.Journal of Petroleum Geology, 1993,16(3):265- 284費 琪.成油體系分析與模擬M.北京:高等教育出版社，2001, 425446蔡 峰.北黃海盆地基本石油地質(zhì)條件分析J.海洋地質(zhì)動態(tài)，1998,(4):710 范小林，陳浙春.東秦嶺一大別造山帶兩側(cè)盆地深部過程及古生界油氣前景J.石油實驗地質(zhì),2005,27(4):338- 345蔡 峰.北黃海海域地質(zhì)構(gòu)