摘要
渤海湾盆地是中国东部重要含油气盆地。2018年中国东部最大整装凝析气田—渤中19‑6气田的发现,一举打开了渤海湾盆地深层天然气勘探的新领域,展现了油型盆地天然气勘探的巨大潜力。渤中19‑6构造带具有上油下气的分布特征,为了研究该构造带油气的成藏机理,从烃源岩生排烃史、构造热演化史、岩浆活动、流体包裹体显微荧光与测温技术等方面系统分析渤中19‑6构造带油气成藏史,深入研究其形成机理,认为:渤中19‑6构造带凝析气田不同深度的包裹体具有相似的盐度和均一温度分布范围,且不同深度的均一温度主峰温度相同,均表现为高于地层的温度,显示了油气充注属于事件性成藏,具有穿层、瞬时、高温的特征;渤中19‑6构造带岩浆活动发育,岩浆侵入加速了有机质的成熟,促进了烃源岩生排烃作用,烃源岩在短时间内大量形成凝析油气;渤中19‑6潜山构造带早期形成的古油藏,受新构造运动的影响,向上调整为渤中19‑4油田,同时构造活动造成岩浆上涌,伴随的超临界状态幔源CO2液体,加速了油气运移过程,凝析油气快速充注进入渤中19‑6潜山圈闭,形成现今的渤中19‑6凝析气田。
渤海湾盆地是中国东部重要含油气盆地,经历半个多世纪的勘探,发现的大部分含气构造带主要以产油为主,前人也认为渤海湾盆地主要为油型盆
前人对渤中19-6凝析气田成因及来源多有研
总结前人的认识,基本都是认为地层快速埋藏引起烃源岩快速熟化,没有探讨岩浆活动等异常热事件对成藏的影响。但是从构造发育特征及已钻井情况来看,渤中19-6构造带所处区带深大断裂发育,新构造运动期断层活化,岩浆活动普遍,从钻井中普遍见到火山岩等。在成藏方面更多的是对独立的包裹体样进行分析,同时结合埋藏史进行判断;缺乏对包裹体系统性、整体性的分析,对油气成藏没有整体性的认识。鉴于此,本文立足渤中19-6凝析气田所处的构造带,从微观、宏观两方面探讨油气成藏:微观方面主要对包裹体进行系列取样,从纵向上多层位、多深度的进行对比,结合包裹体赋存矿物、包裹体盐度、温度等信息对油气充注特征进行综合对比和判断分析;宏观方面从地质角度分析岩浆活动及其发育特征,同时分析岩浆活动对烃源岩生烃及油气成藏的影响。以期从岩浆等异常热事件的角度,探讨渤海海域中深层潜山油气成藏特征。本文对深入认识渤中凹陷深层潜山油气成藏与分布规律具有重要的科学理论和现实意义。
渤中凹陷位于渤海湾盆地中东部,面积近1×1

图1 渤中19-6凝析气田区域位置图
Fig.1 Location of Bozhong 19-6 condensate gas field
渤中19-6构造带浅部为渤中19-4中型油田,原油赋存于馆陶组、明化镇组中,构造带北部、西部和东部分别为沙垒田凸起、埕北低凸起和渤南低凸
4 000 m,最大埋深可超过10 000 m。其中东营组烃源岩整体处于成熟阶段,沙河街组烃源岩属于高—过成熟阶段。烃源岩丰度较高、类型以混合型为主以及较高的热演化程度,是该区得以形成大油气田的基础。
选取渤中19-6构造带A井进行系列取样,样品深度从3 800 m~4 400 m,涉及孔店组及基岩潜山,选取四个深度段进行包裹体取样和分析。油气包裹体发育丰度高(GOI为5%±~50%±),包裹体大多为沿切穿砂岩石英颗粒及其加大边的成岩期后微裂隙成线状或成带分布。从油气包裹体发育丰度来看,所选取的包裹体均属于代表油气运移的有效包裹体。镜像观察显示微裂隙中成线状或成带分布的包裹体主要为淡黄色—灰色轻质油包裹体,显示蓝绿色荧光,气烃呈灰色,无荧光显示。部分包裹体中含有沥青,与烃类包裹体伴生的是广泛分布的淡褐色含烃盐水包裹体(

图2 渤中19-6构造带包裹体特征
Fig.2 Characteristics of inclusions in Bozhong 19-6 structure belt
包裹体世代划分与盐度及测温数据相结合的统计分期是确定包裹体宿主岩层油气充注期次和时间的重要途径。油气运移充注过程中,如果是同一流体充注,包裹体具有相同的盐度分布区间,不同流体充注,盐度分布则具有不同的分布特征。多期次油气成藏过程形成的不同世代的包裹体均一温度往往具有多峰态的分布特征,单一“峰温”基本代表了特定油气充注成藏时期所捕获流体包裹体,不同总体的“峰温”往往指示不同充注成藏期
从A井不同深度的包裹体赋存体系来看(

图3 渤中19-6构造带A井包裹体盐度、均一温度、地层温度纵向分布特征
Fig.3 Longitudinal distribution characteristics of inclusions salinity, homogenization temperature and stratum temperature in Well A of Bozhong 19-6 structure belt
利用钻井测试过程中获得的静井温度,统计计算A井的地层温度分布特征,并将不同深度的包裹体均一温度主峰温度与相应深度的地层温度进行对比(
岩浆活动与构造运动密切相关,断裂的活动强度和位置控制了岩浆活动的规模和火成岩的分布。前人普遍认为郯庐断裂带附近火山活动活跃,火山岩主要呈NE 向展布,且对构造活动区的熔岩样品进行了分析,Mg’分布在0.65~0.75之间,主要为幔源型原生岩

图4 渤中19-6构造带侵入岩体分布特征
Fig.4 Distribution characteristics of intrusive magmatic rocks in Bozhong 19-6 structure belt
岩浆侵入带来的异常热力对烃源岩的影响是最直接的,在烃源岩生烃的不同阶段,具有不同的效应,它几乎影响了烃源岩演化的全过程。岩浆侵入提高了盆地的地温梯度,加速了有机质的热演化程度,使生油门限变浅,促进生烃作用进程,加速烃源岩的热成
渤中19-6构造带烃源岩在岩浆高温作用下,热演化加快,生排烃作用明显。从渤中19-6构造带A、B、C三口井的Ro演化图来看(

图5 渤中19-6构造带烃源岩Ro随深度变化
Fig.5 Relationship between reflectance of source rock and depth in Bozhong 19-6 structure belt
渤中19-6构造带Ro的突变和跳跃表明岩浆对烃源岩的生烃演化具有明显的影响,在岩浆作用下,烃源岩在短时间内快速成熟到高熟(
以渤中19-6构造带A井为例,表征烃源岩生排烃特征的有机地球化学参数随着岩浆侵入体与烃源岩的接触距离远近呈现出规律性变化(

图6 渤中19-6构造带A井烃源岩地球化学剖面图
Fig.6 Geochemical profile of source rock in Well A of Bozhong 19-6 structure belt
从这些参数的变化来看,岩浆侵入体对烃源岩的影响显著,不仅加速了有机质的成熟和生烃,同时导致烃源岩排烃作用显著。与上部没有受到侵入体热影响的烃源岩相比(
岩浆活动不仅带来大量的热,加速烃源岩的生排烃进程,同时岩浆热流体中还伴有H2O、CO2和H2S等气体。渤中凹陷火山活动比较活跃的地区已发现的天然气藏中,CO2含量普遍较高,最高可达90.61%,通过分析认为CO2气体为幔源的无机成因
渤中19-6凝析气田中已取的5个天然气样品成分含量,CO2含量介于7 %~20 %之间,CO2的碳同位素分布在-7 ‰~2.5 ‰之间,属于典型的无机成因天然气,结合周边的CO2气藏成因,认为渤中19-6构造带中CO2属于幔源成因气。渤中19-6构造带包裹体中可见深灰色的天然气包裹体,主要沿石英斑晶微裂隙成带分布,拉曼测试为CO2气体和CH4气体(

图7 渤中19-6构造带天然气包裹体特征
Fig.7 Characteristics of natural gas inclusions in Bozhong 19-6 structure belt
岩浆热液流体在地下深处通常具有较高的温度和压力,并富含CO2,是其能溶解携带油气、促使油气向浅部运移的决定性因素。CO2的临界温度和压力分别为30.98 ℃和7.38MPa,超临界状态下,CO2密度接近于液体、黏度接近于气体、对有机物质的溶解能力非常
渤中19-6构造带位于构造活动区,地温梯度为36 ℃·k
渤中19-6构造带3 500 m以深的潜山部位富集凝析油气,即现今的渤中19-6凝析气田;构造带上部浅层馆陶组、明化镇组富集原油,形成现今的渤中19-4油藏;油藏与凝析气藏之间发育巨厚的东营组、沙河街组地层,形成渤中19-6构造带上油下气的分布格局。
对比深层和浅层的原油地球化学参数,可以发现在表征母质来源的参数C27/C29甾烷、aaaC27/C29甾烷分布范围一致,均分布在1.0~1.4之间(
注: C30DH:C30重排藿烷;C29Ts:C29降新藿烷;G:伽马蜡烷;C30H:C30藿烷;F1:甲基菲指数
综合深浅层原油的母源、环境、成熟度进行对比,认为深层和浅层的原油来源相似,生成阶段不同,深层原油为烃源岩高熟阶段生成,而浅部原油为烃源岩成熟阶段形成。
在考虑岩浆对烃源岩烘烤作用的基础上,利用斯伦贝谢公司的PetroMod软件Easy%Ro模型,对渤中19-6构造带渤中南次洼烃源岩进行热成熟度模拟,并利用渤中19-6构造带的烃源岩实测Ro进行热演化标定;同时选取渤中凹陷中岩浆岩不发育的次洼烃源岩进行成熟度模拟,两者进行对比。
烃源岩成熟度演化史表明(

图8 渤中19-6构造带烃源岩热成熟度演化史
Fig.8 Source rocks maturity history in Bozhong 19-6 structure belt
渤中19-6凝析气田主要赋存于太古界潜山中,潜山之上直接覆盖古近纪沉积地层。对于基岩潜山储层的形成具有重要作用的主要是印支运动和燕山运动,强烈挤压、走滑作用,造成渤中19-6构造带褶皱隆升,遭受剥蚀,下古生界剥蚀殆尽,太古界变质岩出露地表,风华淋滤作用强

图9 渤中19-6构造带潜山油藏成藏演化史过程
Fig.9 Process recovery of buried hill oils accumulation history in in Bozhong 19-6 structure belt
新近纪时期,馆陶组沉积初期(24 Ma左右),渤中19-6构造带周缘次洼烃源岩成熟度达到0.7 %及以上,开始生排烃,油气沿着断层及风化壳向潜山圈闭中运移;20 Ma左右烃源岩演化程度达到1.0 %左右,大量生排烃,形成成熟原油,进入断层及风化壳等疏导体系中快速二次运移,在持续的正常成熟原油的充注作用下,渤中19-6潜山圈闭中形成原生正常成熟油藏;中新世新构造运动发育,断裂等构造活跃,潜山圈闭被断层切割,赋存于潜山圈闭中的成熟原油沿着圈闭向上运移,进入浅层明化镇组,形成现今的渤中19-4中型油藏,现今在渤中19-6潜山圈闭顶层中可见到沥青等,沥青等效反射率为0.9 %左
(1)渤中19-6构造带凝析气田不同深度的包裹体具有相似的盐度和均一温度分布范围,且不同深度的均一温度主峰温度均表现为高于地层的温度,显示了油气充注属于事件性成藏,具有穿层、瞬时、高温的特征。
(2)渤中19-6构造带岩浆活动发育,以辉绿岩等侵入岩为主,岩浆侵入对烃源岩的影响显著,加速了有机质的成熟,促使烃源岩在短时间内大量形成凝析油;伴随岩浆侵入的大量超临界状态幔源CO2流体,与渤中凹陷烃源岩所生成的原油迅速融合,降低原油黏度及油水界面张力,改善了原油二次运移条件,加速了运移过程。
(3)渤中19-6潜山构造带在新近纪早期24 Ma左右开始形成古油藏,新近纪晚期,受新构造运动的影响,形成大量断层,古油藏被破坏,向上运移调整形成现今的渤中19-4油田;同时在新构造运动的影响下,断层沟通岩浆房,岩浆上侵,产生大量异常热量,对烃源岩进行烘烤,极大的加速了烃源岩的成熟进程,短时间内大量形成凝析油气,充注进入渤中19-6潜山圈闭,形成现今的渤中19-6凝析气田。
作者贡献声明
邓运华:负责学术指导,论文审阅。
李威:负责论文撰写、图件绘制。
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