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，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)研究的一個熱點(diǎn)問題,成藏期次的確定有助于正確認(rèn)識油氣藏的形成規(guī)律。隨著地質(zhì)歷史的演化及構(gòu)造運(yùn)動的發(fā)生,油氣藏會遭到改造和破壞并在巖層中留下一些“痕跡”,應(yīng)用一些新的方法對其進(jìn)行研究和測定,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-徐集亞二級構(gòu)造帶上的一個繼承性發(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應(yīng)于基底東傾斜坡。2油氣藏形成時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期時,結(jié)合構(gòu)造演化和沉積特征,利用自生伊利石測年法和包裹體測溫法等方法來確定油氣藏形成時期。2.1東實(shí)行沙幾點(diǎn)及裂陷消失期期東濮凹陷的構(gòu)造演化過程劃分為古近紀(jì)裂陷階段和新近紀(jì)以來坳陷階段。依據(jù)古近紀(jì)不同時期斷裂活動的特征,將古近紀(jì)進(jìn)一步分為4個演化期次:初始裂陷期(沙四段沉積時期);主要裂陷期(沙三段沉積時期);繼承發(fā)展期(沙二段-沙一段沉積時期);裂陷消退期(東營組沉積時期)。沙三段沉積時期是東濮凹陷最重要的構(gòu)造定型時期,整個凹陷的“南北分區(qū),東西分帶”的構(gòu)造格局于此時期基本定型。新近紀(jì)以后,東濮凹陷與整個渤海灣地區(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個方向均勻減薄。這期間盆地內(nèi)部的斷塊差異升降運(yùn)動基本停止,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)動影響研究區(qū)與華北地臺連為一體;中奧陶世至中石炭世,地臺上升為陸地,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)開始至中生代末,本區(qū)長期抬升,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。新生代時期,伴隨著強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動,華北地臺解體,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油氣成藏時間砂巖儲集層中自生伊利石是烴類在充填富鉀的水介質(zhì)儲層前最晚形成的自生礦物,油氣進(jìn)入儲層后,其形成過程便會停止。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。從國外油氣盆地和國內(nèi)成巖作用與油氣藏關(guān)系研究結(jié)果來看,一般來說,油氣成藏時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,對不同粒級的粘土進(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,通過實(shí)驗(yàn)確定<0.1μm粒級的絲發(fā)狀的自生伊利石為同位素測年的對象,對22個樣品進(jìn)行了伊利石測年分析(表1)。測年結(jié)果表明,橋口斷階型斷塊群油氣分3次注入儲層,第1次時間為37.8Ma左右,相當(dāng)于沙二段沉積時期;第2次時間為30.4～25.4Ma,相當(dāng)于東營組沉積時期,第3次時間為24.4～18.4Ma,相當(dāng)于館陶組沉積時期。后兩期的峰值最大,為最主要的油氣成藏時期。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、成礦過程中捕獲的流體,是對當(dāng)時成巖、成礦環(huán)境的精確反映,利用包體的均一溫度可以對沉積巖進(jìn)行成藏時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。測量與烴類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)行了包裹體測溫,包裹體主要為石英次生包裹體,生長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試結(jié)果如表2。從所測包裹體均一溫度與深度及現(xiàn)今地溫關(guān)系來看,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期代表了天然氣兩次注入時期。從現(xiàn)今地溫與包體測溫結(jié)果來看,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個區(qū)段,結(jié)合埋藏史及熱史判定天然氣注入儲層時期主要分為2個大時期,早期為28～20Ma,晚期為2Ma以來,早期相當(dāng)于東營晚期-館陶早期,晚期相當(dāng)于第四紀(jì)以來。2.5天然氣晚期成藏時期以上2種方法原理不同,確定的油氣藏形成時期有一定差異(表3),伊利石測年法確定是油氣藏形成的最早時期,因此測定結(jié)果相對早一些。包裹體測溫法確定了二期天然氣注入時期,特別是晚期形成油氣包裹體,判定天然氣晚期成藏時期為第四紀(jì)以來。第四紀(jì)以來這期也表明天然氣成藏時期晚,第四紀(jì)以來還在成藏。綜合分析2種方法可以看出,橋口地區(qū)油氣藏形成時期主要分為2個大的形成階段,第一階段大約在30.4～18.4Ma間,相當(dāng)于東營期-館陶早期,東營期與館陶期之間剝蝕期對應(yīng)27～17Ma,第一階段天然氣成藏時期年齡絕大部分落入了剝蝕期年齡段,少部分落入了東營組沉積時期,這說明東營組沉積時期及以后的剝蝕期,是天然氣藏的最主要形成時期。第二階段為第四紀(jì)以來,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具有“多個生烴中心、多套生烴源巖、多期油氣生成、多次改造調(diào)整”的疊合坳陷。對于此類坳陷或盆地,僅僅依靠傳統(tǒng)的手段,從生、儲、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