（地质工程专业论文）东营凹陷南斜坡下第三系油气输导体系研究.pdf

东营凹陷南斜坡下第三系油气输导体系研究 高侠( 地质工程) 指导教师：宋全友副教授 摘要 盆地资源评价结果表明，东营凹陷南斜坡下第三系仍具有巨大的剩 余可探明储量。通过开展研究区输导体系研究，欲进一步认识该区油气 分布规律，从而指导油气勘探的挖潜增效工作。 本文以石油地质学为理论指导，运用了岩矿分析测试、有机地球化 学分析和数值模拟等多种资料及关键技术，最终完成了课题设计的所有 研究内容。具体研究内容包括：典型油藏解剖、油一源对比、油气成藏 动力系统分隔状况分析、描述输导体系构成要素及其空间组合样式、输 导体系有效性评价。研究结果表明，根据标志性地球化学特征可以将该 区原油可以三类五型，它们围绕生油洼陷近似呈环带状分布；研究区存 在着存成藏动力系统分隔，不同成藏动力系统内油气运移的主要驱动机 制和有效输导体系的控因存在着差异；尽管输导体系在空间上呈现“网 一格”状组合特征，但动力学条件决定了油气有效输导体系呈现“网一 脊”样式，从而“复式油气聚集带”得以形成；根据有效输导体系样式 分析，主力输导层的一些小型正向构造单元是该区今后一个重要勘探方 向。 关键词：“网一脊”输导体系，油气运移，油一源对比，成藏动力系统， 东营凹陷南斜坡 s t u d y o np a s s a g es y s t e mo fp a l e o g e n e i nt h es o u t h e r ns l o p eo fd o n g y i n gd e p r e s s i o n g a o x i a ( g e o l o g i c a le n g i n e r r i n g ) d i r e c t e db yp r o f e s s o rs o n gq u a n - y o u a b s t r a c t t h es t u d y i n ga r e al o c a t e si nt h es o u t h e ms l o p eo fd o n g y i n gd e p r e s s i o n w i t hm o r et h a n4 0y e a r se x p l o r a t i o nh i s t o r y , i tb e c o m e sd i f f i c u l tf u rf u r t h e r e x p l o r a t i o ni nt h i sa r e a , h o w e v e r , r e s o u r c ee v a l u a t i o ni n d i c a t e st h a tt h e r es t i l l a r e h u g er e m a i n i n g r e s e r v e st ob e e x p l o r e d i n o r d e rt o g e t f u r t h e r u n d e r s t a n d i n g o ft h e p e t r o l e u md i s t r i b u t i o n r u l e sa n dg u i d ef u r t h e r e x p l o r a t i o n ，p a s s a g es y s t e m o fp a l e o g e n ei nt h e s t u d y i n g a r e ai s s y s t e m a t i c a l l ys t u d i e di nt h e t h e s i s u n d e rt h e g u i d e o ft h e o r i e so fg e o c h e m i s t r y , h y d r o k i n e t i c sa n d p e t r o l e u mg e o l o g y , h y d r o c a r b o nm i g r a t i o np a t h w a ys y s t e m i s f u l l ya n d a c c u r a t e l ys t u d i e d i nt h et h e s i s ，a n ds o m er e s u l t sa n dc o n c l u s i o n sa r e a c q u i r e d t h ec o m e m o ft h er e s e a r c hi n c l u d e sd i s s e c t i o no fd y n a m i cs y s t e m o fp e t r o l e u ma c c u m u l a t i o n ，o i l s o u r c e c o r r e l a t i o n , d r i v i n g m e c h a n i s m i n v e s t i g a t i o nf u rp e t r o l e u mm i g r a t i o n ，d e s c r i p t i o no f t h ee l e m e n t so fp a s s a g e s y s t e m ，a n da n a l y s i so ft h ev a l i d i t y o ft h ep 嬲m g es y s t e m h y d r o c a r b o n m i g r a t i o n k i n e m a t i c si ss t u d i e dc o r r e s p o n d i n g l yw i t hd y n a m i c si nt h e s t u d y i n ga r e a ，b e c a u s ep e t r o l e u md y n a m i cs y s t e mi sv e r yc o m p l e x f i n a l l y t h et h e s i si l l u s t r a t e st h et y p eo fe f f e c t i v eh y d r o c a r b o nm i g r a t i o np a t h w a y s y s t e m ，a n dp o i n t so u tt h ef a v o r a b l ef o r e g r o u n df u r f u r t h e re x p l o r a t i o n k e yw o r d s p a s s a g es y s t e m ，o i l - s o u r c ec o r r e l a t i o n ，d y n a m i cs y s t e mo f p e t r o l e u ma c c u m u l a t i o n ，p e t r o l e u md i s t r i b u t i o nr u l e s ，s o u t h e r ns l o p eo f d o n g y i n gd e p r e s s i o n 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论 文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石油大 学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：j 蜀j 是2 卯7 年石月日 关于论文使用权的说明 本人完全了解石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅；学校可 以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保 存论文。特此说明。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 2 0 0 7 年石月j 同 仞咿年月日 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 第1 章前言 1 1 研究目的及意义 研究区位于东营凹陷南斜坡东段，勘探面积约6 5 0 k m 2 ，勘探程度中 等。胜利油田第三轮油气资源量评价结果显示：该区资源量3 3 x 1 0 8 t ， 剩余资源量为4 9 x1 0 8 t ，储量发现率为4 0 6 ，初步说明本区具有较大 的勘探潜力。但是，随着勘探程度的提高，油气勘探难度加大，近几年 储量发现率偏低，产能建设面临巨大挑战。东营凹陷南斜坡东段油气具 有“多源性、远源性和混源性”的复杂油源条件，油气运移和聚集规律 复杂，油气资源的空间赋存状况评价难度大，这成为制约该区油气勘探 的关键难点。 油气经过中、长距离运移在东营凹陷南斜坡东段聚集成藏，油气运 移的输导体系与该区油气分布规律密切相关。立足于已有勘探成果和油 气地质背景，本文通过开展油气运移的输导体系研究，可以找出该区油 气运移和聚集规律，以期指导该区整体部署、择优勘探。另外，缓坡带 是断陷盆地一个重要构造单元，本文不仅对研究区而言具有重要的实效 意义，而且对整个渤海湾盆地内多个凹陷缓坡带的油气勘探具有一定的 理论指导意义。 1 2 国内外研究现状及进展 “源控论”有效地指导了我国早期陆相盆地的油气勘探1 1 1 。早在6 0 年代大庆油田发现之后，对松辽盆地古龙坳陷和三肇坳陷油气分布规律 的研究萌生了“源控论”的思想，即大油田经常位于生油坳陷的油源充 沛部位。东营凹陷是一个“富生烃凹陷”，具有多套不同类型烃源岩叠合 的油源条件。对于东营凹陷缓斜坡而言，距离生烃洼陷中心较远，在“源 控论”指导下必须通过输导体系研究找出油气供给充沛部位。 当盆地处于中高勘探程度阶段时，以输导体系为核心，进行成藏组 合体研究，对油藏的预测精度超过复式油气聚集带理论，能够对不同构 造带上的圈闭的有效性作出评价【2 1 。耳前普遍把油气运移聚集的输导体 系组成概括为单一型输导体系( 骨架砂体、断层及不整合面) 和复合型 ( 三大类单一通道组成的复合体) 输导体系。国内外学者对油气的二次 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 运移过程进行了大量模拟实验( t h o m a s ，1 9 9 5 ) 和数值模拟研究 ( c a r r u t h e r s ，1 9 9 8 ) 。这些研究证明，油气二次运移只通过有限的优势 通道进行，油气运移空间可能只占据整个输导层的1 1 0 【3 l o 胜利油田 根据济阳坳陷油气运聚特征，提出了复式输导体系：网毯输导体系、“t - s ” 型输导体系和阶梯型输导体系，有效地指导了浅层油气勘探。 在一个含油气盆地，尤其是大型复杂的含油气盆地中，往往存在多 个流体动力系统，每个系统具有相对稳定的边界及相对统一的压力体系， 油气勘探思路和侧重点将有所不同1 4 1 。从渤海湾各个坳陷压力系统看， 异常流体压力系统普遍存在p 一。自1 9 6 1 年首次在东营凹陷营2 井沙河 街组三段碎屑岩超压地层中发现高产油流以来，异常压力的存在引起了 广泛的关注。郑和荣等( 2 0 0 0 ) 对东营凹陷下第三系异常高压体系进行 了研究，纵向上是由多个相对低压带分隔成的超压流体封存箱组合，异 常压实层位主要出现在e s 3 中亚段和e s 3 下亚段，从洼陷中心向斜坡带 异常压实层位下移。因此，由于在生油洼陷区存在着异常流体压力系统， 生油洼陷与研究区存在成藏动力系统分隔，这点在该区油气输导体系研 究中必须给予考虑。目前，输导体系研究主要局限于输导体系构成要素 ( 如主力砂岩层、断层和不整合面) 渗流特征和空间组合样式的研究， 而对成藏动力系统分隔特征考虑较少。事实上，输导体系对油气的有效 输导能力不仅仅与其自身物性有关，更与烃类物质所处的成藏动力系统 或动力学条件密切相关。 基于该学科研究现状和发展趋势，“多源、远源”的油气供给条件和 成藏动力系统分隔特征为东营凹陷南斜坡东段油气输导体系研究工作提 供了新思路。在东营凹陷南斜坡新的勘探形势下，需要继续深化“源控 论”指导思想，强化不同驱动机制下油气输导体系的控因分析，从而进 一步落实该区油气有效、优势输导体系。 1 3 主要研究内容 1 3 1 油一源对比 选取生油岩抽提物、原油样品，并进行色一质谱分析；根据地球化 学理论，对岩石抽提物及原油的标志性化合物进行分析和油一源对比工 作；找出研究区“同源”油气藏的空闻分布规律。 2 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 1 3 2 成藏动力系统划分及油气运移的主要驱动机制类型 根据超压盖层的发育特征和分布规律，对研究区下第三系成藏动力 系统进行划分；根据不同成藏动力系统内及系统间流体势场的构成特征， 建立油气运移的动力学和运动学模式；借助已有物理模拟试验，探讨不 同成藏动力系统内及系统间油气运移过程中优势输导体系的控制因素。 1 3 3 油藏解剖及其成因组合性分析 选取研究区典型油藏进行分类和解剖；根据下第三系油气运移的动 力学和运动学特征，认识该区各类油藏的平面和层间组合样式；进一步 结合源一藏关系研究成果，初步探讨研究区下第三系烃类物质的活动和 富集规律。 1 3 4 输导体系构成要素及其空间组合样式研究 选取典型断层进行解剖，开展断层输导性能综合评价；追踪研究区 主要不整合面发育特征，探讨不整合面与油气运聚过程的关系；追踪主 力砂体分布规律；在以上研究基础上，对输导体系构成要素的空间组合 样式进行分析。 1 3 5 落实研究区油气运移的优势输导体系 运用油气地球化学资料示踪研究区油气运移方向：结合该区油气分 布规律、油气藏层间和平面成因组合性，对输导体系的有效性进行评价； 根据不同驱动机制下油气输导体系的控因，对输导体系的输导能力进行 评价；最后开展综合研究。落实该区油气运移的有效、优势输导体系样 式。 1 3 6 勘探潜力分析 结合该区石油地质条件和油气勘探进展情况，根据该区油气优势输 导体系样式对研究区进行勘探潜力分析，落实勘探目标。 1 4 技术路线 应用石油地质学和成藏动力学的新理论新方法，以“源控论”为指 导，成藏动力系统分隔特征为基本框架，油气运移路径为主线，通过油 气输导体系的有效性和输导能力评价，最终落实该区油气运移的优势输 导体系，并进一步提出该区有利勘探目标。研究技术流程见图1 1 ： 3 中国石油大学( 华东) 硕十论文第1 章前言 1 5 取得的成果和认识 1 、根据油气地球化学特征，可以将研究区石油及油砂抽提物分为三 种类型：i 类石油主要源于e s 4 s 生油岩，i i 类石油主要源于e s 3 x 生油 岩，而i i i 类石油与现今下第三系已发现生油岩在地球化学特征差异明显， 依此推断i 类石油可能来自一套尚未落实的生油岩。自牛庄洼陷至南斜 坡东段地区，三种类型原油大体呈环带状分布，在层间也具有明显的分 布规律。 2 、由于超压盖层的存在，导致研究区存在着成藏动力系统分隔，超 压成藏动力系统与常压成藏动力系统纵向叠置。在斜坡带低部位下第三 系深层存在超压成藏动力系统，而中、浅层为常压成藏动力系统。 图1 - 1 研究技术路线图 3 、浮力驱动、超压驱动和水动力驱动是研究区油气运移的主要驱动 机制，并且在不同驱动机制下油气优势输导体系的控因差异较大。在超 4 中国i 油人学( 华东) 硕十论文第1 章前言 压驱动下，油气优势运移方向与超压成藏动力系统的泄流泄压位置有关； 在浮力驱动下，油气优势运移路径受到“古地形”和输导体系渗流能力 的共同决定：而在水动力驱动下，油气优势运移路径受折算水压头的控 制，在低折算水压头地区易于油气聚集。 4 、在南斜坡东段下第三系，油气的高渗流通道( 主力砂岩层、断层 和不整合面) 纵、横交错，具有“网格式”空间组合特点，但油气并不 是遍靠整个“网格式”输导体系内运移。输导体系有效性和输导能力评 价表明，研究区有效输导体系呈“网一脊”展布特征。“脊”涵盖深部输 导层构造“脊”和浅部输导层构造“脊”，是烃类物质侧向运移、动态聚 集及圈闭内聚集的主要场所；“网”主要是由新近系尚活动的断裂体系构 成，成为深、浅部输导层之间或输导层与超压生烃系统间沟通网络。 5 、以优势输导体系为纽带，认识到“复式油气聚集带”不仅表现出 油气藏类型及其层问组合的“复式”特点，同时也是“复式”成因。在 斜坡带低部位，油气藏层间表现为间接成因组合，深、浅层油气来源不 同，油气也不是由深层直接充注到浅层圈闭内，中间经历了运移方式转 换；在斜坡带中高、部位，油气藏层问具有直接成因组合的特点，油气 以游离相经断层输导直接充注中、浅层圈闭，无需经历驱动机制的转换， 并且深、浅层油气来源一致。 6 、根据上述认识，认为该区下第三系存在着以下几个重要勘探方向： ( 1 ) 在大型鼻状构造带上，两翼展开、层系拓展和走向延伸来寻找一些 隐蔽性油气藏比较现实( 2 ) 由于主力输导层的小型鼻状构造带同样处于 油气优势运移路径上，通过主力输导层精细构造成图和整体评价有望在 该区下第三系发现一批小规模的含油区块。 5 中国t 瑚人学( 华东) 硕十论文第2 章油气地质概况 第2 章油气地质概况 2 1 研究区位置 研究区位于渤海湾翁地济阳坳陷东营凹陷南斜坡东段，西临纯化构 造，东接八面河油用及广利油田，北至牛庄洼陷，南抵乐安油田，勘探 面积约6 5 0 k i n 2 ( 图2 一1 ) 。该区主要由牛庄洼陷南斜坡、陈官庄断裂带、 王家岗鼻状断裂带和王家岗东南断裂带( 王家岗与八面河接合部) 共四 个次级构造单元构成，整体构造较为简单，主要表现为单斜和鼻状构造， 但局部断裂系统非常复杂。 图2 1 研究区位置及次级构造单元分布图 2 2 下第三系地层发育特征 由于地层有多少种属性，就可以有多少种划分方法。因此，目前研 究区存在着多种划分方案，本次主要运用了地质分层方案。下第三系由 下向上可细分为孔店组( e k ) 、沙河街组的沙四段( e s 4 ) 、沙三段( e s 3 ) 、 沙二段( e s 2 ) 、沙一段( e s l ) 和东营组( e d ) 地层。 6 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章油气地质概况 i 、孔店组 孔店组与下伏地层呈不整合接触，自下而上可分孔二段和孔一段现 今从岩性组合和剖面结构来看，沉积具有红一黑两分性。 孔二段中下部岩性主要以灰色、深灰色泥岩及部分灰紫色泥岩为主， 夹灰色及浅灰色含砾砂岩、粉砂岩，视电阻率曲线呈低平小锯齿状，自然 电位曲线近于平直，上部为紫红色和褐色及灰色泥岩夹细粉砂岩沉积， 视电阻率曲线呈微齿状，自然电位曲线较为平直。孔二段孢粉化石以喜 湿热的杉粉属为主，并含有较高比例的无口器粉属和榆粉属，表明气候 较为湿热。 孔一段则主要为红色岩性沉积，沉积厚度变化较大，由南坡向北部 洼陷逐渐加深心。孔一段岩性为棕红色砂岩与紫红色泥岩不等厚互层， 底部发育一套l o 8 0 m 厚度不等的紫红色砂砾岩沉积，有自下而上逐渐 变细，砂岩厚度减薄的趋势，孔一段上部岩性为厚层紫红色泥岩夹细粉 砂岩沉积，视电阻率曲线呈较高而明显的锯齿状，孔一段中部出现中高 阻尖峰。自然电位线上见成组的负异常，其幅度自下而上逐渐降低。孔 一段介形类及腹足类缺乏，在该段红色粉细砂岩以及泥岩中发现含潜江 扁球轮藻，表明该时期沉积主要为水上河流冲积平原沉积环境，孔一段 沉积孢粉组合主要为希指蕨孢属、无口器粉属、三孔沟类、杉粉属等。 2 、沙河街组沙四段( e s 4 ) 沙四下亚段以灰色、紫红色泥岩为主，夹砂岩、粉砂岩、含砾砂岩及 薄层碳酸盐岩，视电阻率曲线变化较大，盐岩石膏和碳酸盐岩层多为高阻 尖峰，自然电位曲线在对应砂岩层为明显负异常。介形类主要为火红美星 介，还有淡水和半咸水的真星介属、金星介属和拟星介属的分子；腹足 类为滨县椎实螵、东营琥珀螺；藻类为潜江扁球轮藻，孢粉组合与孔一 段相似。 沙四上亚段以褐灰色泥岩与深灰色油页岩不等厚互层，是该区主要生 油层，夹油薄层砂岩、白云岩、灰岩和生物灰岩，局部见块状砂岩和礁灰 岩。自然电位曲线多呈平缓基线，局部有较低的异常幅度，电阻率曲线 一般以低幅尖峰状和锯齿为特征，地层较薄。介形类以产南星介属为标 志，主要为光滑南星介组合。腹足类有中国中华扁卷螺，滨县椎实螺， 7 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章油气地质概况 轮藻有新店扁球轮藻潜江变种和江陵滨海轮藻，沟鞭藻主要是德弗兰藻 属，以德弗兰藻科的分子为主，渤海藻属的一些小个体类型也可经常出 现。这种藻类组合体现了沙四段水进期的沉积。孢粉主要为凤尾蕨孢属、 精致瘤纹四孢、小栎粉、三孔脊榆粉，杉粉属、麻黄粉属、雪松粉属、 小亨氏栎粉、小榆粉、单束松粉属和双束松粉属。 3 、沙河街组沙三段( e s 3 ) 沙三段以湖相沉积的暗色砂、泥岩为特征，岩性主要为灰色及深灰 色泥岩夹砂岩、油页岩及炭质泥岩，油页岩集中出现于下部，假整合或 不整合于沙四段之上，凹陷边缘常因超覆沉积而缺失部分底部地层，凹 陷中部最厚可达1 2 0 0 m 以上，可分为三个亚段，自下而上分别为沙三下亚 段、沙三中亚段、沙三上亚段。沙三下亚段岩性主要为灰黑色油页岩，褐 灰色、深灰色泥岩与灰色粉砂岩、细砂岩不等厚互层，厚度一般1 0 0 2 5 0 m ， 向凹陷边缘逐渐变薄或缺失，底部油页岩特征明显，视电阻率曲线上可 见两组高峰，下组基值成丘状，为幅度不太高的尖峰状锯，上组为密集 的高阻尖峰，自然电位曲线，除对应砂岩处见负异常；一般较平直；沙 三中亚段岩性以灰色、深灰色泥岩夹油页岩为主，夹不规则砂岩透镜体， 厚度一般为3 0 0 - - - 5 0 0 m ，最厚可达5 0 0 米以上，向南部斜坡减薄，电阻率 曲线呈现出高值特征，自然电位曲线近于低平，对应砂层为指状或箱状负 异常。含有脊刺华北介和小拟星介等介形化石；沙三上亚段以中一厚层细 砂岩为主，与深灰色泥岩、少量灰绿色泥岩互层，夹薄层白云质砂岩、灰 质砂岩。顶部深灰色泥岩加粉砂岩、细砂岩，泥岩稳定局部含紫斑。自然 电位曲线为钟状和弧形负异常。 沙三段介形类以华北介属、玻璃介属及坨庄介属为代表，腹足类有 扁平高盘螺，高升前壮螺等。轮藻以产地方性的广饶轮藻属为特征。由 该时期水生生物化石组合可以说明沙三段深湖相沉积广布，水介质环境 主要为咸水环境。孢粉组合显示沙三段沉积时期裸子植物大为减少，麻 黄粉属个别出现，被子植物中亚热带成分占优势，而旱生植物含量普遍 小于2 ，较少说明该时期气候较为湿润，湖泊水体的加深有利于烃源 岩的生成。 4 、沙河街组沙二段( e s 2 ) 8 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章油气地质概况 沙二段为河流一三角洲沉积，本段可分为两部分。沙二下部岩性为紫 红色、灰色泥岩与砂岩、含砾砂岩互层，夹炭质泥岩，主要特点是发育 紫红色泥岩，一般凹陷中部与下伏沙三段呈整合接触，视电阻率曲线基 值较低，夹部分中低阻尖蜂：沙二上部岩性为灰绿色、紫红色泥岩与中 厚层状浅灰色灰质砂岩、含砾砂岩互层，电阻率曲线基值较下部略高，呈 锯齿状，夹中、低阻尖峰。东营凹陷沙二段分布范围较小，分布不稳定， 多出现在各凹陷中部，厚度0 2 5 0 m ，最大厚度不超过4 5 0 m ，向南部边 缘凸起和隆起逐渐缺失，局部有火成岩侵入，自然电位曲线为指形，漏斗 形，箱形，钟形，和低幅齿形。 沙二段沉积时期东营凹陷生物群淡水类型的发展比较突出。介形类 常见种有椭圆拱星介，博兴假玻璃介等；腹足类常见属种有黑螺属、中 华扁卷螺等；沟鞭藻类衰退，而以淡水生的绿藻及疑源类为主，轮藻以 似轮藻属为主。该生物组合说明该时期主要为水退过程，湖相沉积范围 缩小，陆上淡水沉积分布范围增大。孢粉组合显示蕨类植物较多，主要 有水龙骨单缝孢属，风尾蕨孢属和繁瘤孢属，裸子植物以麻黄粉属为主， 被子植物仍以亚热带类型居多，如栎粉属和芸香粉属，但常出现旱生类 型，如唇形三沟粉属、拟白刺粉属和青海粉属。由孢粉组合特征表明， 沙二段沉积时期植物成份以亚热带为主，并出现半干旱一千旱气候下旱 生植物类型，环境分析属南亚热带半干旱气候。 5 、沙河街组沙一段( e s l ) 沙一段与沙二段为连续沉积。岩性主要由灰色、深灰色、灰褐色泥 岩、碳酸盐岩和油页岩组成，可分为三部分，沙一下部岩性为灰色、深 灰色、灰绿色泥岩夹中厚层状细粉砂岩、灰质砂岩及白云质灰岩，视电阻 率曲线为低平小锯齿状，自然电位曲线较平直；沙一中部岩性为灰色、 深灰色泥岩夹粉砂岩、生物灰岩、鲕状灰岩及白云岩等，视电阻率曲线 总的为高阻尖峰，自然电位曲线略呈小突负异常：沙一段上部岩性主要 为灰至浅灰色厚层块状粉砂岩、含砾砂岩、中一细砂岩，夹有中薄层灰 色生物灰岩、灰绿色泥岩及灰质粉砂岩，视电阻率曲线为中低锯齿状尖 峰，自然电位曲线近于平直，局部地区见指状或箱状。沙一段全区分布 广泛，且较稳定，是重要的对比标志层段，地层厚度一般为1 0 0 2 9 0 m ， 9 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章油气地质概况 为湖泊相沉积。 沙一段沉积时期古生物化石，介形类特征属种有广北介属、洼星介 属、明亮丽星介、坨庄玻璃介、沙河街似玻璃介等；腹足类常见种有均 匀狭口螺，上旋脊渤海螺、短匮恒河螺，粒状渤海螺等；沟鞭藻及疑源 类有双饰薄球藻菱球藻属，疏管藻属和棒形棒球藻等。表明该时期进 入新的湖泊水进阶段，湖泊水体加深，深湖相暗色泥岩大量发育。孢粉 组合显示被子植物占优势，其中又以亚热带成分居多，裸子植物中松科 及麻黄粉属仍有一定数量，尤其本段下部较多，蕨类植物很少，旱生植 物唇形三沟粉属、拟白刺粉属及菊科都有出现，但含量较沙二段减少。 这种孢粉组合显示该沉积时期，其气候以亚热带为主，植物成份以暖湿 带至亚热带为主，而广温性的半干旱和干旱气候下的麻黄粉属减少，表 明气候又趋湿热，环境分析属南亚热带湿润期，有利于有机质的生成。 6 、东营组( e d ) 前人的研究表明，东营凹陷内东营组和沙一段之间为连续沉积，沙 一段沉积晚期，湖水一度加深，之后随盆地的构造抬升，湖盆收敛，陆 源物质大量注入，在此背景下发育了东营组。东营凹陷南坡东营组厚度 变化较大，一般在1 0 0 5 4 0 m 之间，东营组可分为三段，东三段( e d 。) 岩性主要为厚层块状棕红色泥岩、中一厚层粗一含砾一砾状砂岩与泥岩 互层，底部夹少量石英质页岩薄层，东二段( e d ：) 岩性以杂色、暗红色、 灰绿色泥岩及砂质泥岩和细一粗砂岩、含砾一砾状砂岩互层，向下砂岩 单层加厚，下界划在紫红色泥岩顶，俗称老“k ”泥岩，东一段( e d 。) 岩性为棕红色、紫红色泥岩，砂质泥岩夹灰白色粉细砂岩。 东营组古生物化石，介形类有长脊东营介、广饶小豆介、辛镇华花 介等，腹足类有兴隆台田螺、旋饰具肩狭口螺，旋脊底脊螺等标志化石； 轮藻极为丰富，主要有中华梅球轮藻、张巨河克氏轮藻、细粒冠轮藻和 有盖轮藻属等；东一段介形类及腹足类稀少，轮藻为东三、二段延续的 属种。水生生物组合表明，东营组沉积时期湖泊范围逐渐减小，由沙一 段水进演化为东营组沉积时期的水退阶段。孢粉组合显示东三、二段被 子植物中榆粉属增加，而亚热带植物栎粉属减少，单束松粉属和双束松 粉属含量增加，而到东一段沉积时期裸子植物开始占有优势，被子植物 l o 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章油气地质概况 中主要为温带成份榆粉属及胡桃科，而亚热带植物栎粉属含量仅占少数。 孢粉组合特征说明：单、双束松粉属的大量出现证实了该时期东营凹陷 造山运动强烈，凹陷周围山地普遍抬升，造成山地植物的大量增加，喜 冷的桦科分子增加，表明气温开始逐渐转凉，环境分析该沉积时期为降 温期，属北亚热带气候。 2 3 构造样式 东营南坡东段属典型的凹陷缓坡带构造，缓坡带是指陆相断陷盆地 以斜坡形式与凸起相连的超、剥单斜带，通常以一条较大规模的盆倾断 层与洼陷带相连。缓坡带的边缘部位翘起较高，受到较强烈剥蚀，形成 宽窄不一的剥蚀带。不同于济阳坳陷其它缓坡带，东营凹陷南坡东段的 显著构造特征是具有两套相反的断裂系统，一套我们称之为基底断层， 主要切割沙四段以下地层，以南掉为主；另一套称为盖层断层，主要切 割沙四段以上地层，以北掉为主。大部分基底断层活动至下第三系，但 未切穿下第三系，断距也较小，因此没有形成明显的地垒、地帮构造， 种类型的缓坡带我们将它定义为半地堑式缓坡带，东营凹陷南斜坡西段 与东段具有较大差别。南坡西段为断阶式缓坡，主要特征是基底断层未 断至第三系，第三系主要为顺向盆倾断层。 东营南坡东段构造演化分为三个大的阶段：第一阶段是基底同向倾 斜断层形成多米诺式构造阶段( 大致相当于中生代和孔店组、沙四段沉 积时期) ；东营凹陷基底断层主要是在中生代形成的，具有多米诺构造特 征，是中生代时期剪切伸展作用的结果，反映当时尚未形成控制上地壳 构造统一变形的拆离断层；第二阶段是主干边界断层控制的斜坡构造形 成及次级调节断层发育阶段( 大致相当于沙三段一东营组沉积时期) ；盖 层断层主要是主干边界断层伸展位移引起的上盘调节断层，是盆地区伸 展拆离断层形成的标志；第三阶段是盆地的拗陷作用阶段( 大致相当于 新近纪和第四纪) ，部分盖层断层继续活动，但强度已大大减弱。总之， 构造斜坡的形成和发展受多期伸展作用影响，基底面的倾斜主要受主干 边界与深层拆离断层连锁之后的断层位移控制，而早期发育的基底断层 则是主干边界断层与深层拆离断层连锁之前形成的，在后期构造演化过 程中部分断层又有小规模的继承性活动。 l l 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章油气地质概况 2 4 油气勘探现状 东营凹陷南斜坡东段在1 9 6 5 年首钻预探井通3 井和通4 井，自东营 组到沙河街组沙四段，均见到不同程度的油气显示，揭示了该区具有巨 大的油气勘探潜力；1 9 7 4 年后，该区进入了详探阶段，发现了通6 1 、王 1 0 2 、官7 、王1 0 9 、王1 0 7 和王斜1 1 9 等含油区块：近几年来，相继又 在深层潜山、缓坡带南缘及牛庄洼陷东侧沙四段取得重大突破。经过4 0 年的油气勘探工作，目前整个研究区基本被三维覆盖，已完钻探井5 0 0 余口，已发现太古界、下古生界、上古生界、中生界、新生界各个层系 共1 1 套含油单元，在其中9 套层系中获工业油流，7 套层系上报探明储 量，但探明储量主要来自沙河街组。 下第三系已探明储量主要集中在构造油气藏、断层岩性油气藏、岩 性油气藏和地层油气藏4 大油藏类型内，但都与断层存在着密切的联系。 例如，构造油藏主要以断鼻、断块油气藏为主；断层一岩性油藏及岩性 油藏主要分布在有利断裂带附近：地层油气藏通常需要配合有大型断鼻 构造背景，整体表现为地层油藏，实际上局部表现为断块油藏及断层一 岩性油藏。 东营凹陷南斜坡东段已历经4 0 年的勘探开发，处于较成熟勘探阶 段，但仍具有较大的勘探潜力。近几年来在深层潜山、王7 3 和王5 8 井 沙四段取获得了工业油流，这充分说明“满凹含油”内找油无禁区。 首先，从区带资源量来看，油气勘探具有雄厚的物质基础。近年来， 随着地质认识和资源评价技术的提高，对东营凹陷资源量的评价也不断 发展。第三次资评的研究成果东营凹陷的油气资源总量约为3 8 4 x1 0 3 t ， 与第二次资源评价结果( 3 1 3 x l o s t ) 相比，增加了约7 i 1 0 8 t 。据测算 南斜坡东段资源量为8 4 x1 0 s t ，目前已探明储量3 4 x1 0 8 t ，储量发现率 为4 0 6 ，剩余资源量为5x1 0 8 t ；如果把孔店组孔二段的资源量供给能 力考虑在内，该区剩余资源将更大。因此，按7 0 的最终可探明程度， 南斜坡东段按最终探明程度7 0 进行计算，该区最终可探明储量5 8x 1 0 s t ，今后还可以找到2 2 x1 0 8 t 的探明储量。 其次，不同区带、不同层系、不同类型油藏的勘探程度存在严重的 不均衡。在平面上，几个大型鼻状构造带高部位探明程度高，而鼻状构 1 2 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章油气地质概况 造带的翼部及鼻状构造带间的广泛区域探明程度低；在层系上，中、浅 层具有较高的勘探程度，而深部层系勘探程度较低；在油藏类型上，目 前已探明储量主要集中在构造油气藏中，随着勘探理论及技术的飞跃发 展，相对勘探程度低的中、小型隐蔽油气藏将为今后该区油气勘探带来 巨大的活力。 总之，目前该区勘探程度中等，具有巨大的剩余储量和广阔的挖潜 空间。在充分利用已有勘探经验的前提下，开拓思路，联合运用多种先 进的地质实体描述技术，相信该区油气勘探工作将会继续取得重大突破。 1 3 中国石油大学( 华东) 硕十论文第3 章油一源对比 第3 章油一源对比 油一源对比是依靠地质和地球化学证据，确定石油和生油岩间成因 联系的工作。油一源对比实际上包括了油( 气) 与生油岩之间以及不同储层 中油气之间的对比两个方面。通过该项研究可以明确含油气盆地中石油、 天然气、生源岩之间的成因系，确定油气在输导体系内主要运移方向和 距离。 3 1 油源对比的原理 生油岩中的干酪根在一定条件下裂解形成石油和天然气，其中一部 分运移到储集层中，其余部分则保留在生源岩之中。因此，生油岩中的 干酪根，沥青与来自该层系的油气有着亲缘关系，在化学组成上也必然 有着某种程度的相似性。来自同一源岩的油气在化学组成上也应该具有 相似性，而非同源的油气则会表现出较大的差异。这种相似性就是我们 进行油源对比的基本依据。然而，由于油气形成的漫长性和本身的可流 动性，在运移、聚集甚至储层中都会经历系列的变化。这样就会模糊 甚至完全掩盖这些原生的相似性。从而大大增加了对比的多解性和复杂 性。 影响油源对比的潜在因素主要有：( 1 ) 生油岩样品中可能含有运移 来的石油，它们不代表原生烃类，这点可以通过研究生油岩残留沥青与 生油岩中于酪根的成熟度、同位素组成及热解生物标志物的相关性加以 确认；( 2 ) 大多数油源对比要求生油岩中沥青与石油样品在热成熟度上 相同或相似，但石油的次生热蚀变、烃类运移和源岩的继续埋深都会掩 盖这一特征：( 3 ) 石油通常是厚层源岩生成并运移出的混合物，厚层源 岩的非均一性使得提取的生油岩样品不能代表该生油岩的混合特征，这 就会导致错误的结论；( 4 ) 运移可能贯穿石油生成的整个过程，所以即 使同一储层中的石油成分在不同位置可能也不同；( 5 ) 多套烃源岩层的 存在也会给对比带来困难。 成功的油源对比，必须了解石油的成因、排出、运移和圈闭的过程， 以及石油分子在此过程的组成变化。油源对比是用地球化学方法解决地 质问题，它涉及盆地演化历史和盆地构造特征，为此一个油源对比项目 1 4 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章油一源对比 的完成，需要地质学家和地球化学家密切合作。 油源对比的基础是受地质资料支持的化学相关性。为此，合理地选 用对比参数，并综合各种地质及有机地球化学资料是十分必要的。油源 对比中需要研究的三个主要对象是生油岩中不溶的干酪根，可溶的沥青 以及聚集在圈闭中的烃类物质。石油和生油岩间的成因联系依赖于上述 研究对象的相关性。尽管在对比中可能使用多种技术，但基本前提假设 是一样的，即对比指标在所有非成因过程中保持不变，换句话说某一特 定参数只与成因有关，对于有相同起源的有机物具有唯一性，且容易测 定。这是解释油源对比资料的理论基础，一旦忽略，必将造成源岩判断 的错误。所以参数选择必须确定成因与非成因参数。 有四种基本的作用影响石油的化学组成。第一种是母源的输入，第 二种是成熟度，第三种是运移，第四种次生交化，其中第一种的影响是 成因性的，其它是非成因性的。为此对比参数主要选择既可反映母源输 入和成熟度水平，又在运移和次生变化中保持稳定的参数。 生物标记化合物是指存在于现代沉积物、沉积岩以及石油中的来源 于生物体，并记载了原始生物母质的特殊分子结构信息的复杂有机化合 物，这类化合物由碳、氢和其它元素组成，在漫长的地质历史演化过程 中具有一定的稳定性，基本保存了原始生化组分的碳骨架。由于这些化 合物具有原始结构信息特征，故称为“生物标记化合物”，可以有效地追 索油气来源。相同环境下形成的同一生油母质，具备相同的有机物质成 分，在生物标记化合物方面表现出同一特征。不同环境下形成的烃源岩 层，由于生油母质成分的不同，表现出差异性。因此，研究不同环境下 形成的烃源岩中所具有的特殊的生物标记化合物，确认这些烃源岩层中 的生物标记化合物的存在及其含量变化，就成为油源对比的重要手段。 3 2 主力生油岩的有机地球化学特征 目前已知该区可能存在的烃源岩层有孔店组孔二段、沙四上亚段、 沙三下亚段和沙三上亚段。实验室内对几套生油岩中的残留烃进行抽提， 然后对抽提物进行饱和烃气相色谱和色质谱等地球化学分析试验。 1 、孔店组烃源岩地球化学特征 目前，东营凹陷只有王4 6 井钻遇了较好的孔店组组生油岩石。以王 1 5 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章油一源对比 4 6 井为代表，p 胛h 变化在0 4 3 0 5 5 之间。萜类生物标志化合物组成 具有y 蜡烷含量较高，4 y 蜡烷c 3 1 + 3 2 藿烷变化在1 0 1 3 之间，升藿 烷曲线具有规则变化特征。成熟度参数t s ( t s + t m ) 为o - 3 6 o 4 2 ，c 3 l 升 藿烷2 2 s ( 2 2 s + 2 2 r ) 变化在o 5 5 - 0 5 7 。甾烷类孕甾烷、升孕甾烷、重排 甾烷和4 甲基甾烷含量较低，规则甾烷为主，甾烷异构化作用不明显， nnq2 0 r c 2 7 、daq 2 0 r c 2 8 、aoa2 0 r c 2 9 呈“v ”型分布，在m e 2 3 1 质量色谱图中可以看到，4 甲基甾烷中aqq2 0 r c 2 8 、da2 0 r c z 9 和 naa2 0 r c 3 0 三个分子含量通常依次增大( 图3 1 ) 。成熟度参数c 2 9 甾 烷2 0 s ( 2 0 s + 2 0 r ) 和c 2 9 甾烷bb ( 1 3b + na ) 变化在0 2 9 0 3 7 。 成熟度参数显示其具有相对低的成熟度，这与其3 7 0 0 4 2 0 0 m 的埋 藏深度不相一致，在这个深度的生油岩成熟度应处于生烃高峰或高成熟 初期，这可能是由于生油岩中无机矿物导致了粘土矿物对生物标志化合 物异构化的催化作用较弱。 2 、沙四段烃源岩地球化学特征 沙四上烃源岩广泛发育，暗色泥页岩累计厚度最大可达3 5 0 m ，一般 2 0 0 3 0 0 m 左右。沙四上以深灰色泥岩、灰褐色钙质页岩为主，夹薄层白 云岩、泥质白云岩等，靠近顶部夹有薄层褐灰色油页岩，在下部发育有 条带状膏盐等蒸发岩沉积，总体上是浅湖半深湖咸水或盐湖沉积环境。 水体具有明显的分层结构，强还原环境使得沉积有机质得到了最大限度 的保存，有机碳丰度在l 5 之间，从干酪根显微组分和可溶有机质组 成来看，水生生物是烃源岩有机质的主要来源，干酪根以i 型为主。目 前除洼陷边缘外沙四上烃源岩均已成熟。因此沙四上烃源岩是东营凹陷 一套主力烃源岩。 沙四段上部烃源岩有机质来自盐湖或半咸水沉积环境的特征十分明 显，正构烷烃中具有偶碳优势、植烷优势，在t i c 图中可以看到植烷几 乎在所有样品中都是含量最高的烷烃，这是沙四段有别于其他烃源岩的 一个特征。萜类生物标志化合物组成具有y 蜡烷含量高，4 y - 蜡烷c 3 1 + 3 2 藿烷变化在2 0 1 2 之间，升藿烷曲线具有不规则变化特征，部分样品 中具有c 3 5 藿烷 c 3 4 藿烷 c 3 3 藿烷的“翘尾特点或其他异常分布( 图3 - 2 ) 。 甾烷类孕甾烷、升孕甾烷、重排甾烷和4 甲基甾烷含量较低，规则甾烷 1 6 ! 里互垫奎堂! 兰奎! 堡主堡奎苎! 童塑二堡型堕 i _ ：= 一4o 尘。 * 纥 上u 一“k“捌 l慵 圳州 扎一a洳心_ _ a j j l l 。 ， m e 1 9 1 - 1 一l j i l l止妣 嘎 图3 - i 孔店组烃源岩的色质谱图( 王4 6 井) 卜p i l ；2 厶藿烷；3 厶藿烷；4 - t m ；5 一y 蜡烷；6 氏藿烷( 2 2 s 、2 2 r ) ；7 一aa o2 0 r c 口甾烷： 8 一a a2 0 r c n 甾烷；9 一aa a2 0 r c 口, 甾烷；1 0 - 4 一甲基ado2 0 r c n 甾烷；1 1 - 4 一甲基dad2 0 r c _ 甾烷；1 2 4 - 甲基o d2 0 r 甾烷 1 7 中国石油大学( 华东) 硕+ 论文第3 章油源对比 _ 土4 t i e ， 。h 1 止l 川 lj -j出乩一一u 4 图3 - 2 沙四段烃源岩的色质谱图 卜p h ；2 - c , 藿烷；3 屯藿烷；4 - t m ；5 - y 蜡烷；6 藿烷( 2 2 s 、2 2 r ) i7 - ona2 0 r 白警烷； 8 - ad a2 0 r 甾烷；9 - ao a2 0 r 艮甾烷： 为主，甾烷异构化作用不明显，aqd2 0 r c 2 7 、aan2 0 r c 2 8 、ac l d 2 0 r c 2 9 呈“v ”或反“l ”型分布，4 甲基甾烷中aaq2 0 r c 2 9 、aa q2 0 r c 2 9 和daq 2 0 r c 3 0 呈倒“v ”字型。 3 、沙三下亚段烃源岩地球化学特征 沙三下烃源岩的生物标志化合物组成具有如下特征：正构烷烃中具 有奇数碳优势、弱的姥鲛烷或植烷优势，p r p h 分布在o 6 1 6 之间。 萜类生物标志化合物组成具有y 蜡烷含量低，4 + y 蜡烷c 3 l + 3 2 升藿烷小 1 8 中国石油大学( 华东) 硕士论文 第3 章油一源对比 于0 4 ，升鏊烷曲线具有规则变化特征( 图3 - 3 ) 。甾烷类孕甾烷、升孕甾 烷、重排甾烷和4 一甲基甾烷含量比沙四段明显升高。规则甾烷异构化作 用明显，aaa2 0 r c 2 7 、qaa2 0 r c 2 s 、aoa2 0 r c 2 9 呈v 型分布， 4 - 甲基甾烷中qqa2 0 r c 2 s 、aon2 0 r c 剪和ada2 0 r c 3 0 呈“v ”型 分布，通常以qda2 0 r c 3 0 含量最高。 兑“l 3 4 j 娃i l 。6 9 1 1i 图3 - 3 沙