东濮凹陷桥白地区天然气成藏期次研究

东濮凹陷桥白地区天然气成藏期次研究

近年来，基于成藏水流层内和层之间的多重非均质固井地球化学分析、液体包裹体分析和成岩矿物固态度的年度技术的改进，加强了油气充注过程的研究。油气成藏期次分析是现代油气地质研究的一个热点问题,成藏期次的确定有助于正确认识油气藏的形成规律。随着地质历史的演化及构造运动的发生,油气藏会遭到改造和破坏并在岩层中留下一些“痕迹”,应用一些新的方法对其进行研究和测定,就可以确定油气成藏期。1桥口构造单元东濮凹陷位于渤海湾盆地南缘,属新生代含油气盆地,盆地走向北北东,面积5300km2。研究区涉及桥口构造单元。桥口构造位于东濮凹陷中央隆起带中部,属于黄河南地区桥口-新霍-徐集亚二级构造带上的一个继承性发育的断背斜构造。受西倾黄河断裂控制,断背斜高点自基底到浅层由西向东迁移,浅层高部位在垂向上对应于基底东倾斜坡。2油气藏形成时期的确定考虑该地区油气藏形成历史的复杂性,在确定油气藏形成时期时,结合构造演化和沉积特征,利用自生伊利石测年法和包裹体测温法等方法来确定油气藏形成时期。2.1东实行沙几点及裂陷消失期期东濮凹陷的构造演化过程划分为古近纪裂陷阶段和新近纪以来坳陷阶段。依据古近纪不同时期断裂活动的特征,将古近纪进一步分为4个演化期次:初始裂陷期(沙四段沉积时期);主要裂陷期(沙三段沉积时期);继承发展期(沙二段-沙一段沉积时期);裂陷消退期(东营组沉积时期)。沙三段沉积时期是东濮凹陷最重要的构造定型时期,整个凹陷的“南北分区,东西分带”的构造格局于此时期基本定型。新近纪以后,东濮凹陷与整个渤海湾地区同步发生区域性坳陷,以西部次凹带南部为中心向北、西、东3个方向均匀减薄。这期间盆地内部的断块差异升降运动基本停止,但在盆地中区仍有一些近东西向小型盖层断层形成。新近系内部及新近系与第四系之间亦发育有几个轻微的平行不整合或局部微角度不整合,反映后裂陷阶段在区域整体沉降过程中间或发生短暂的沉积间断和局部隆起。2.2新生代生烃期岩相古地理古生代,受晋宁运动影响研究区与华北地台连为一体;中奥陶世至中石炭世,地台上升为陆地,处于剥蚀状态,缺失上奥陶统至中石炭统;晚石炭世至二叠纪,在下奥陶统之上,接受了一套海陆交互相-陆地煤沼相沉积,由上而下可划分为上二叠统石千峰组和上石盒子组、下二叠统下石盒子组和山西组、上石炭统太原组以及中石炭统本溪组。中生代早中三叠世,发育了一套干旱河流相的红色砂泥岩建造。中三叠世末,因埋深加大,热演化程度加深,石炭系-二叠系煤层进入了一次生烃阶段。晚三叠纪开始至中生代末,本区长期抬升,中生界地层普遍遭受剥蚀,古生界地层在局部地区遭受剥蚀,但凹陷内基本上保存完整。新生代时期,伴随着强烈的构造运动,华北地台解体,凹陷内沉积了巨厚的以下第三系碎屑岩沉积为主的地层,与渤海湾地区其他坳陷相比,下第三系沙河街组在凹陷北部以发育2套盐膏岩韵律层为特征,为典型的内陆盐湖相沉积。伴随着第三纪地层的沉积,埋深加大,热演化程度增高,在早第三纪,石炭系-二叠系以及寒武系-奥陶系先后又进入了二次生气阶段。新生代东营期末,凹陷再一次抬升剥蚀,天然气生成作用又一次趋于停滞状态;其后的晚第三纪和第四纪,虽然再次沉降,但由于沉降量小于剥蚀量,天然气生成作用依然趋于停滞状态。2.3油气成藏时间砂岩储集层中自生伊利石是烃类在充填富钾的水介质储层前最晚形成的自生矿物,油气进入储层后,其形成过程便会停止。伊利石同位素年龄给出了油气藏形成期的最大地质年龄。从国外油气盆地和国内成岩作用与油气藏关系研究结果来看,一般来说,油气成藏时间略滞后于伊利石同位素年龄或基本同步。首先进行自生伊利石矿物分离,对不同粒级的粘土进行X衍射和扫描电镜分析,了解矿物组成、大小、分布,选择出适合作同位素年代学分析的样品,通过实验确定<0.1μm粒级的丝发状的自生伊利石为同位素测年的对象,对22个样品进行了伊利石测年分析(表1)。测年结果表明,桥口断阶型断块群油气分3次注入储层,第1次时间为37.8Ma左右,相当于沙二段沉积时期;第2次时间为30.4～25.4Ma,相当于东营组沉积时期,第3次时间为24.4～18.4Ma,相当于馆陶组沉积时期。后两期的峰值最大,为最主要的油气成藏时期。2.4流体包裹体均一温度与深度及地层温度关系沉积盆地中的流体包裹体是在成岩、成矿过程中捕获的流体,是对当时成岩、成矿环境的精确反映,利用包体的均一温度可以对沉积岩进行成藏时间和古地温梯度的估算、成岩作用的推断以及成熟度的研究。测量与烃类包裹体同期形成的水包裹体的均一温度,依据此方法可以确定油气藏形成时间。系统选取桥口地区包裹体发育较好的样品进行了研究,进行了包裹体测温,包裹体主要为石英次生包裹体,生长在石英矿物颗粒之内的裂缝中,大小为4～7μm,主要为液烃、气液、气烃包裹体。桥口地区含油气层样品包裹体均一温度测试结果如表2。从所测包裹体均一温度与深度及现今地温关系来看,包裹体均一温度随深度增加而增高,早、中期包裹体均一温度普遍小于现今地温,晚期包裹体均一温度接近或高于现今地层温度。桥24井(井深4072m,沙三中亚段,Es中33中)、桥25井(井深4696.2m,层位沙三下亚段,Es下33下)的2块样品均见三期包裹体发育。桥24井Es中33中亚段早期包裹体均为液烃包裹体,中期油气包裹体赋存于碎屑矿物中,属次生包裹体,液烃包裹体占40%左右,气液烃包裹体占60%左右。同期次的含烃盐水包裹体均一温度在128～134℃之间,平均为131℃。晚期油气包裹体发育程度极高,赋存碎屑矿物及胶结物之中,液烃包裹体占10%左右,气液烃包裹体占70%左右,气烃包裹体占20%左右。同期次含烃盐水包裹体均一温度在148～153℃之间,平均为150℃。从以上包裹体分析来看,中、晚期包裹体均一温度高,特别是Es下33下亚段大于150℃,出现了气烃包裹体,随着深度加深,Es下33下亚段晚期包裹体中气烃包裹体增加,占到包裹体的70%。上述结果表明中、晚期油气包裹体形成时期代表了天然气两次注入时期。从现今地温与包体测温结果来看,晚期包裹体均一温度与现今地层温度较近,代表了晚期包体形成期较晚。桥口地区油气包裹体测温分析表明,桥口地区深层Es中33中亚段、Es下33下亚段中、晚期含烃盐水包裹体均一温度普遍大于150℃,且集中在150～160℃及170～180℃这2个区段,结合埋藏史及热史判定天然气注入储层时期主要分为2个大时期,早期为28～20Ma,晚期为2Ma以来,早期相当于东营晚期-馆陶早期,晚期相当于第四纪以来。2.5天然气晚期成藏时期以上2种方法原理不同,确定的油气藏形成时期有一定差异(表3),伊利石测年法确定是油气藏形成的最早时期,因此测定结果相对早一些。包裹体测温法确定了二期天然气注入时期,特别是晚期形成油气包裹体,判定天然气晚期成藏时期为第四纪以来。第四纪以来这期也表明天然气成藏时期晚,第四纪以来还在成藏。综合分析2种方法可以看出,桥口地区油气藏形成时期主要分为2个大的形成阶段,第一阶段大约在30.4～18.4Ma间,相当于东营期-馆陶早期,东营期与馆陶期之间剥蚀期对应27～17Ma,第一阶段天然气成藏时期年龄绝大部分落入了剥蚀期年龄段,少部分落入了东营组沉积时期,这说明东营组沉积时期及以后的剥蚀期,是天然气藏的最主要形成时期。第二阶段为第四纪以来,第一阶段形成的气藏的重新调整,二次生气的天然气继续向桥口构造运移,聚集成藏。3油气成藏期次及成藏阶段东濮坳陷是一个具有“多个生烃中心、多套生烃源岩、多期油气生成、多次改造调整”的叠合坳陷。对于此类坳陷或盆地,仅仅依靠传统的手段,从生、储、盖、运、聚、保各项参数有效配置出发,根据构造演化史、圈闭形成史与烃源岩生排烃史很难准确确定