柴达木盆地北缘下侏罗统含油气系统烃源岩成藏期次划分

柴达木盆地北缘下侏罗统含油气系统烃源岩成藏期次划分

柴达木盆地北缘发现了冷湖3号、4号、5号和南八仙等油气田。油气沉积层系统（下侏罗统和第三系分布）的空间分布表明该层的含油气系统的划分和范围为确定含油气系统的划分和范围提供了直接依据。据烃源岩生烃潜力分析,第三系不具生烃条件或生烃条件差;油气均来自下侏罗统烃源岩。柴北缘(冷湖、南八仙)的天然气主要特征是甲烷、乙烷、丙烷和丁烷等碳同位素相对偏重,δ13C1变化在-22‰至-39‰之间,一般重于-30‰;天然气组分中甲烷含量较高,主要来自下侏罗统含煤烃源岩2。因此,下侏罗统含油气系统包括下侏罗统烃源岩、下侏罗统及第三系储集层和盖层、第三系和第四系上覆岩层等四大地质要素,是一已知的、确定的含油气系统。煤-炭质泥岩储集层和上覆层相结构下侏罗统含油气系统烃源岩为下侏罗统煤系地层,而储集层既有下侏罗统储集层又有新生代储集层,生储条件较为有利,能够形成多套有利生储盖组合。烃源岩:下侏罗统烃源岩包括暗色泥岩、煤和炭质泥岩。J1中、上段暗色泥岩是下侏罗统烃源岩的主体,以Ⅱ2型和Ⅲ型干酪根为主,有机碳含量一般在1.5%左右;J1中段煤和炭质泥岩以Ⅲ型干酪根为主。煤及炭质泥岩不发育,有机碳含量一般相对较低,多为25%～30%。储集层:系统内发育有下侏罗统和第三系储集层。下侏罗统储集层为扇三角洲相和滨浅湖相砂岩;第三系下干柴沟组储集层分布比较广泛,属于三角洲、冲积扇、辫状河、河口沙坝、河漫滩、天然堤及滨、浅湖滩坝等;上干柴沟组储集层,属三角洲平原、三角洲前缘与滨浅湖相;下油砂山组和上油砂山组储集层主要为三角洲前缘与滨浅湖相。盖层:路乐河组和下干柴沟组上段(E2332)是柴北缘两套区域性盖层,而其它层位泥岩则视不同地区而有别,为局部性封盖层。上覆岩层:包括中侏罗统、第三系和第四系,地层厚度分布不一,冷湖—南八仙构造相对较薄,一般在3000～4000m;鄂博梁—鸭湖构造带、一里坪凹陷、昆特依凹陷和伊北凹陷相对较厚,一般在6000m以上。侏罗统烃源岩生油、气阶段柴达木盆地北缘下侏罗统烃源岩均已成熟。鄂博梁I号构造北部,冷湖一、二、三号构造和南八仙等地烃源岩成熟度较低,一般小于1.0%,其它地区均进入成熟阶段,大多地区(如冷湖六、七号构造,鄂博梁Ⅱ、Ⅲ号构造,伊北凹陷、昆特依凹陷、赛什腾凹陷等)处于过成熟阶段,以生气为主。通过盆地模拟研究,认为下侏罗统烃源岩在渐新世进入大量生油、气阶段。生油、气高峰期是渐新世(见图1)。流量势和聚集特征1流体压能计算哈伯特(Hubbert,1953)最早把流体势的概念引入石油地质学,认为地下流体的渗流是一个机械运动的过程,将地下单位质量流体所具有的总机械能定义为流体势,并用下式表示:Φ=gz+∫podp/ρ+q2/2(1)Φ=gz+∫opdp/ρ+q2/2(1)式中Φ——流体势,J/kg;g——重力加速度,m/s2;z——相对于基准面的海拔高程,m;p——地层流体压力,Pa;ρ——孔隙流体密度,kg/m3;q——流体的流速,m/s。上式右边第一项表示由重力引起的位能;第二项表示由压力引起的压能;第三项表示单位质量流体流动时的动能。由于地下孔隙流体流动一般很缓慢,q2/2这一项往往忽略不计,所以地层条件下的流体势可以简单地用位能和压能之和来表示,即Φ=gz+∫podp/ρ(2)Φ=gz+∫opdp/ρ(2)水可以认为是不可压缩的流体,其密度不随压力变化而变化,因此水势可以表示为Φ=gz+p/ρ(3)Φ=gz+p/ρ(3)用盆地模拟方法分别模拟了路乐河组在渐新世末期、上新世早期和现今的地层压力,并通过(3)式求得各阶段的流体势(见图2),地层流体(水)密度ρ取值1.03g/cm3。2柴北缘运聚体系演变目前的构造格局可以划分为三大构造带和两大沉降带,流体势的变化也有相同的特点。从图2看,渐新世末期地层流体势由西南向东北逐渐减小,一里坪凹陷至鄂博梁—鸭湖构造带南坡、昆特依凹陷、伊北凹陷和赛什腾凹陷—巴龙马海湖凹陷现今为高势区。鄂博梁一号、冷湖—葫芦山和马海—南八仙始终是低势分布区,而鸭湖、鄂博梁二号、鄂博梁三号从渐新世开始逐渐成为相对低势区。柴北缘运聚体系从渐新世开始到现今逐渐演变形成鄂博梁—鸭湖、冷湖—南八仙、平台—鱼卡三大运聚单元(见图2c)。应用含油气系统理论则可将下侏罗统含油气系统划分为鄂博梁—鸭湖、冷湖和马海—南八仙3个运聚子系统。3每个云收集系统的贮藏特征(1)油气藏成藏期及演化冷湖构造带在新生代具有持续活动特点,昆特依凹陷和伊北凹陷具有持续发育特征,槽谷线基本稳定,控制子系统南部边界。底部边界为中生代区域不整合面。该子系统的西北侧边界向西北延至山前带,受造山带影响明显,在冷湖三号北翼均存在明显的地层削蚀导致该子系统油气向上逸散,四号背斜地表油浸面积约1～7km2,顶部边界局部破损。因此,该子系统具有半封闭特征,渗漏边界出现在西北部和顶部。运聚期:用流体包裹体均一温度法推测冷湖五号构造J1油藏主要运聚期为E3末期,冷湖五号构造N1油藏主要运聚期为N1—N1221。子系统的形成与演化特征(见图3):E1+2末期下侏罗统已进入生烃门限,油气向冷湖、葫芦山等构造运聚,形成原生油藏,该子系统初步形成。N1—N1221时期早期油藏保存;N2222时期构造作用西北强东南弱,致使油气藏破坏。N3223—Q时期,油气向浅层运移形成浅层油气藏,冷湖三、四、五号背斜油气藏部分遭到破坏,油气逸散。(2)油气运聚期和构造演化该子系统南北部分别以伊北凹陷、赛什腾凹陷流体势分隔槽为界,西部边界以冷湖七号和南八仙之间的槽谷线与冷湖运聚子系统分开。运聚流线组合具有汇聚特征。运聚期:根据这一地区烃源岩生排烃、流体势变化和构造发育特征分析,主要运聚期为E3和N1221时期。早期生成的油气主要聚集在E1+2及E1331地层中,为原生油藏(如南八仙E1331油藏)。N2期构造作用使伊北凹陷形成的油气向各局部构造运移。子系统的形成与演化特征(见图4):下侏罗统于E1+2末期进入生烃门限,E3—N1进入生烃高峰期。油气初次运移至路乐河组下部砂岩中,在马仙低凸起南翼形成地层油藏,通过砂岩输导层向北运移,子系统资源部分油气逸散。N2时期,马海构造与南八仙构造、北陵丘构造分离;伊北凹陷烃源岩进入干气阶段。(3)油气运聚期及演化阶段该子系统内主要包括鄂博梁Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号和鸭湖等正向构造。北侧边界为昆特依凹陷、葫芦山南—伊北凹陷分隔槽,南界为一里坪凹陷与鄂博梁—鸭湖构造斜坡下侏罗统分布界线。油气可从昆特依凹陷、一里坪凹陷和伊北凹陷3个高势区沿断层面以汇聚流形式向鄂博梁构造高部位运聚;鸭湖构造位于一里坪凹陷和伊北凹陷之间,流体运动以汇聚流为主。鄂博梁西侧斜坡带来自J1烃源岩的油气进入E1+2下部砂岩输导层后或在J1输导层中以平行流形式向低流体势区运移。运聚期:根据该区烃源岩的生排烃、流体势变化和构造发育特征分析,油气主要运聚期为E3和N2—Q时期。子系统的形成与演化特征:E1+2末期昆特依、鄂博梁、伊北3个生烃中心进入以生油为主阶段,E3是油气大量生成阶段,油气初次运移至路乐河组下部砂岩中,通过砂岩输导层及早期断裂向鄂博梁Ⅰ号、鸭湖等构造运移。N2末—Q时期鄂博梁Ⅱ、Ⅲ号构造形成,强烈的表层褶皱使鄂博梁构造带遭受剥蚀,鄂博梁Ⅰ号构造地表出露E3地层,同时油气通过断层向浅部运移,因此,它是深部油气藏调整、浅部油气藏形成时期。初始形成阶段渐新世晚期是柴北缘下侏罗统含油气系统生烃