中国南方中、古生界海相碳酸盐岩成藏多样性探讨

中国南方经历了多期构造运动的强烈改造,导致了中、古生界油气演化的复杂性,产生了成因多样、成藏规律复杂的油气藏。按成因分析角度出发,可将南方中、古生界油气藏分成原生油气藏、次生油气藏和再生烃油气藏。储集空间类型有孔隙型(鲕滩和生物礁)、裂缝型、裂缝—孔隙型和孔隙—裂缝型,各储集类型主要受特殊的沉积成岩相带和构造所控制。有效的保存条件及成藏要素在时间及空间的良好匹配关系对南方中、古生界海相碳酸盐岩成藏具有重要意义。指出了未来勘探方向:寻找具有次生、再生烃气源和早期成岩作用过程中遭受淡水淋滤而形成的次生孔隙或海水与淡水混合作用而成的白云石化储层及微裂缝储层,寻找加厚的生储盖组合区域。     

南方中-古生界油气勘探的若干地质问题及对策

中国南方海相盆地经历了多旋回运动的叠加改造,导致各地区油气保存状况存在较大差异。因此,须探索此类盆地独特的油气成藏规律。研究过程中,应注重突出重点、以点带面,针对不同地区的特点,总结出各自的成藏模式。目前,南方海相研究应重点放在重点区块构造评价、烃源岩重新确定和保存条件再评价等方面。通过解剖典型油气藏的成藏条件,了解成藏要素的有利匹配,优选出近期的勘探目标。     

扬子地块中、新生代构造演化对海相油气成藏的制约

扬子地块中、新生代宏观构造演化和动力学的差异制约着中、古生界海相油气成藏。通过对扬子地块印支期以来构造演化的分析和扬子地块不同段典型油气藏的解析,显示差异的构造演化造成扬子地块不同段的主要烃流体源、保存环境和成藏演化的不同。上扬子地块的烃流体源以油裂解气和干酪根裂解气为主,海相地层中整体封闭环境发育,存在古油藏-早期气藏-晚期气藏的成藏演化系列,具有早期成藏、后期转化、晚期聚气的成藏模式。中、下扬子地块的烃流体源主要为二次生烃和海相早期原生油气源,在陆相地层与海相地层中均存在封闭体系,具有反复的成藏、改造、成藏、破坏的成藏演化过程,在断陷反转区具有下生上储、原生残余油气藏以及二次生烃等成藏模式,而在反转断块区可能的成藏模式包括原生残余成藏和晚期次生成藏。     

多旋回构造变动区的油气系统

油气系统(Petroleum System)是90年代石油地质学的重要进展,但在多旋回构造变动区,国外盛行的油气系统定义及成因分类法多不适用,必须修正,应该考虑多期成藏、晚期成藏、纵向混源等特点.根据中国南方海相地层发育区的多旋回构造变动特点,创立了油气系统的历史-成因分类法,既要从成因角度划分原型盆地的油气系统,也要从历史演化角度分析油气系统形成后的动态变化,最后根据实际区域地质特点确定出可操作的油气系统类型.并以中国南方志留系-石炭系油气系统为例说明之.     

江汉平原区构造演化对中、古生界油气系统的影响

江汉平原区中、古生界经历了加里东、海西-早印支、晚印支-早燕山、晚燕山-喜山期等多旋回沉积构造发展阶段,纵向上构成了震旦系-志留系及志留系-侏罗系两套油气系统。每一个构造运动期都是一次油气的大规模运聚期。构造运动所产生的构造裂缝对区内储层的储集性能具有明显的改善作用,构造运动形成的风化壳是储层发育的有利层段。加里东、海西-早印支、晚印支-早燕山以及晚燕山-喜山期4次主要构造活动,使得4套油气保存单元经历了形成-改造、破坏-残存或重铸的演变过程。印支期以来的构造运动是江汉平原区中、古生界油气系统形成和演化的主要动力和影响因素。印支期区内构造格局以大隆大坳为特征,是区内烃源岩的生烃高峰期,形成了隆起区早期的油气富集。早燕山期是区内中、古生界内幕构造的主要形成期,同时,也是油气运聚和油气藏形成的主要时期。晚燕山-喜山期则是油气藏改造和调整期,不同类型的油气藏最终定型于喜山期。区内仙桃-戴家场和当阳次级深坳陷是原生改造型油气藏勘探的有利地区,沉湖-土地堂复向斜北部麻洋潭构造带是晚期生烃型油气藏勘探的有利地区,丫新和万城潜山带是次生多源型油气藏勘探的最有利地区。     

中新生代构造运动在南方海相油气勘探中的意义

中新生代构造运动对现今南方古生代盆地的油气聚集有重大影响。从构造运动观点出发,探讨了中新生代构造运动对古生代盆地的改造,构造运动决定了盆地性质及油气的保持。中新生代构造运动影响了海相古生代盆地油气的再分配,对川西、川东北、湘鄂西等地区的构造形变进行了典型分析,认为川西龙门山山前带主要勘探目标为推覆体下盘古生界"准原地油气系统";大巴山前及其东延地带的推覆构造地区古生界是潜在的油气勘探领域;大巴山山前构造带的冲断带前沿深层断片背斜构造是有利勘探区;雪峰—江南推覆带西北缘盆地构造与油气分布复杂化地区可以作为进一步油气勘查的目的区。     

南黄海盆地海相中、古生界油气资源潜力研究

在对南黄海盆地海相中、古生界烃源条件和后期保存条件研究的基础上,运用盆地模拟手段并结合前人研究成果,对海相地层烃源岩的排烃史进行了模拟,计算了海相地层油气资源量,从而进行了海相油气资源潜力的分析;同时通过对海相上构造层和下构造层两套含油气系统成藏条件的研究,预测了盆地内海相油气资源的有利运聚区,进而指出南黄海盆地海相油气勘探的有利区,为下一步南黄海盆地的勘探部署提供了依据。研究表明,南黄海盆地海相下构造层和海相上构造层栖霞组、龙潭组—大隆组烃源岩推测为好的烃源岩,海相上构造层青龙组烃源岩推测为中等—好的烃源岩;盆地海相地层具有一定的油气资源潜力,油气资源总量为35.37×108t,且在纵向上,油气资源主要来自海相下构造层烃源岩系,在平面上主要分布于南部坳陷;盆地海相地层存在两类油气资源勘探有利区,其中,最有利区位于中部隆起区南部、南部坳陷区和勿南沙隆起区北部。     

以构造地层学分析中国东部中、新生代构造-沉积特征

根据构造地层学的原理和方法,将中国东部中、新生界划分为六个构造-沉积旋回,认为侏罗纪末幕运动是中、新生代最重要的、具有划分构造发展阶段意义的构造幕,从而把中、新生代构造演化史划分为三叠-侏罗纪、晚白垩世-第三纪两个阶段和早白垩世过渡阶段,并概述了每个阶段的基本构造特征。     

四川盆地西北部前陆盆地构造演化对古生界海相油气成藏的影响

针对四川盆地西北部古生界海相油气成藏的复杂性和平面分带性,研究梳理了古生界油气成藏特征,探讨了不同构造背景下油气聚集的差异化特征,揭示了前陆盆地构造演化对古生界海相油气成藏的影响。研究认为四川盆地西北部地区前陆盆地构造运动在纵向上促进了古生界烃源岩的热演化进入高成熟—过成熟阶段,在横向上对逆冲推覆带—坳陷带烃源岩热演化具有一定的延迟效应。前陆盆地构造深埋作用造成储层具有低孔低渗特征,挤压运动使储层孔隙度呈现逐渐降低的趋势。逆冲断裂破坏了前陆冲断带地区盖层的封盖能力,降低了圈闭的有效性,前缘隐伏带和坳陷带发育断块圈闭和构造—岩性圈闭,保存条件较好。综合分析认为逆冲推覆带受不整合面—断层疏导体系影响,古生界油气藏具有“早油晚气、后期调整、保存控藏”的特征,前缘隐伏带受渗透层—断层组合的阶梯状疏导体系控制,具有“多源充注、多期运聚、通源断裂控藏”成藏特征,而坳陷带主要受层间断裂垂向疏导体系控制,气藏具有“近源充注、持续供烃、层间断裂控藏”成藏特征。综合分析认为,前缘隐伏带是川西海相深层油气突破的有利地区。     

苏北-南黄海南部叠合盆地构造演化与海相油气勘探潜力

从板块作用机制入手,基于构造应力场、构造形迹和沉积建造等综合分析,把晚三叠世华南板块和华北板块碰撞以来苏北-南黄海南部叠合盆地的构造演化划分为4个阶段:1)晚三叠世-中侏罗世古特提斯洋关闭机制下的前陆盆地发育阶段;2)晚侏罗世-早白垩世伊佐奈歧板块斜向俯冲机制下的逆冲推覆构造体系发育阶段;3)晚白垩世-古近纪太平洋板块俯冲机制下的伸展盆地发育阶段,包括晚白垩世坳陷盆地发育阶段和古近纪断陷盆地发育阶段;4)新近纪喜马拉雅造山作用机制下的坳陷盆地发育阶段。关于古近纪箕状断陷(群)的发育过程,强调了NWW向基底断裂左行走滑拉分和NE向逆冲推覆体系分别对盆地形成和箕状断陷发育的控制作用,从建造-改造-保存的角度指出了海相油气系统赋存的有利地区。     

晚新生代青藏高原构造挤出及其对中国东部裂陷盆地晚期油气成藏的影响

基于青藏高原东部地区走滑-冲断变形系统的运动学和年代学分析以及华北地区新构造变形特征研究,提出了青藏高原东部晚新生代3阶段向东构造挤出的运动学模式,论述了每一个挤出阶段构造形变图像和块体运动方式,讨论了构造挤出对中国东部裂陷盆地油气晚期成藏的控制作用。研究结果表明,第一阶段构造挤出发生在中新世中晚期的12～5Ma期间,最显著的构造形变特征是鲜水河断裂带强烈的左旋走滑运动、红河断裂右旋走滑运动和川滇地块向东挤出。这期构造挤出使整个华南地块发生逆时针旋转,在南海北部大陆架产生右旋拉伸剪切应力场,引起珠江口盆地近东西向伸展断裂系统的复活。第二阶段构造挤出发生在上新世-早更新世的青藏运动时期(约4～08Ma),最显著的构造变形特征包括昆仑-秦岭断裂系和海原断裂强烈的左旋走滑运动、华北地区次级地块的逆时针旋转、鄂尔多斯地块周缘地堑系的引张变形、大渤海湾盆地内部北北东向断裂右旋剪切活动和郯庐断裂右旋走滑活动等。这期构造挤出使华南地块发生顺时针旋转。第三阶段挤出作用发生在中晚更新世以来,川滇地块围绕喜马拉雅东构造带发生顺时针涡轮状旋转;岷山-龙门山构造带以走滑运动为主,地壳缩短作用较弱;华南地块向东挤出作用减弱。     

中国南方海相油气勘探前景

对南方海相构造-层序-油气系统的综合研究表明,南方海相地层发育5套区域性主力烃源岩和多套局域性烃源岩(下寒武统、下志留统、中二叠统、上二叠统、下三叠统),烃源岩热演化程度的不均一性决定了南方下古生界以天然气勘探为主,上古生界为油气勘探兼顾.印支及其以后的改造运动对南方海相及中新生代盆地的含油气性控制起到主要作用,叠合盆地中、晚期形成的油气系统最具勘探潜力.原生及次生油气藏的分布主要受生烃有利相带和古隆起、古斜坡的控制.环扬子陆块叠合盆地群、苏北-南黄海南部盆地以及江南隆起北缘冲断推覆体下海相地层保存区将是南方海相油气勘探的重点.     

南海北部第三系海相烃源岩

孢粉组合及有机质组成等分析表明,南海北部第三系海相烃源岩的有机质主要来源于陆生高等植物,其形成与河流-三角洲和海岸平原等利于陆生高等植物发育的环境密切相关。平面上,盆地或凹陷边缘发育的海相烃源岩有机质丰度较高,而盆地或凹陷沉积中心的海相烃源岩有机质丰度较低。层序地层格架中的海侵体系域能够形成还原的沉积环境,有利于陆生高等植物来源的有机质保存及海相烃源岩的发育。珠江口盆地白云凹陷深水区已发现的原油明显存在珠海组海相烃源岩的贡献,海相烃源岩可能是南海北部深水区外围盆地的主要烃源岩。     

南方海相深层页岩气储集空间差异化发育及保持机理探讨

我国南方海相深层(主体埋深大于3 500 m)页岩气具备良好的地质条件,资源潜力巨大,但由于埋深大,研究程度低,不同位置的水平井之间产能差异比较明显,勘探开发面临诸多挑战。在调研国内外深层页岩气现状及发展动态的基础上,重点梳理我国南方海相深层页岩气储集空间差异化发育、石英等刚性矿物抗压保孔和储层流体超压保孔等研究进展和存在问题。就川东南上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组深层页岩气而言,储集空间差异化发育及其是否有效保持是控制含气量、产能和单井EUR的主要原因之一,但差异化发育特征及保持机理并不明确,储层近深层原位条件下的差异化响应过程及机理仍需要深入研究;石英等刚性矿物在抗压保孔过程中具有重要的作用,但关于“石英抗压保孔”对不同储集空间类型的差异化作用仍不十分明确;“储层流体超压”作用对于深层页岩气储集空间保持具有重要的意义,但对“储层流体超压”究竟如何作用于深层页岩储集空间了解甚微。解决上述问题的关键在于研究典型富有机质页岩处于近深层原位状态下(多重应力加载和高温)不同类型储集空间类型差异化发育、响应及保持特征和作用机理。     

中国南方海相页岩孔隙结构特征

我国南方古生界页岩成熟度高,页岩储层孔隙、裂隙类型多样,微米—纳米级孔隙发育。正确认识页岩孔隙特征是研究上述地区页岩气赋存状态,储层性质与流体间相互作用,页岩吸附性、渗透性、孔隙性和气体运移等的基础。为此,采用观察描述和物理测试两类方法对南方海相页岩孔隙特征进行了研究:前者通过手标本、光学显微镜、扫描电镜、核磁共振光谱学法、小角度X射线散射法等手段直观描述页岩孔隙的几何形态、连通性和充填情况,统计孔隙优势方向和密度,拍摄照片等,以确定页岩成因类型;后者通过He孔隙率测定、压汞实验、低温液氮吸附、低温CO2吸附等方法定量测试页岩孔容、孔径大小及其分布、孔隙结构、比表面积等,以评价页岩含气性。结果表明:该区古生界页岩储层中纳米级孔隙以干酪根纳米孔、颗粒间纳米孔、矿物晶间纳米孔、溶蚀纳米孔为主,喉道呈席状、弯曲片状,孔隙直径介于10～1 000nm,主体范围为30～100nm,纳米级孔隙是致密储层连通性储集空间的主体;按孔径大小,将页岩储集空间分为5种类型:裂隙(孔径大于10 000nm)、大孔(孔径介于1 000～10 000nm)、中孔(孔径介于100～1 000nm)、过渡孔(孔径介于10～100nm)、微孔(孔径小于10nm)。     

中国南方古生界海相烃源岩的主变形期

中国南方海相碳酸盐岩层系中发育了多套烃源岩,它们在沉积之后经历了多期构造事件。在野外观测和地震剖面解释的基础上,对中国南方海相烃源岩的变形序列进行了剖析,甄别出4个变形期,分别为早古生代晚期(421～441 Ma)、晚三叠世(215～230 Ma)、晚侏罗世-早白垩世和早白垩世-第三纪,并指出中生代中晚期为主变形期,形成了不同尺度的叠加构造。     

中国南方海相油气藏破坏类型及其时空分布

依据对中国南方古油藏、沥青点、油气苗点和钻井显示的统计,从油气成藏与破坏的基本地质因素出发,总结了南方海相油气藏破坏的基本类型及其可能的分布范围。南方海相油气藏的破坏类型主要分为6种,即断裂切割破坏型、油藏抬升破坏型、深埋裂解破坏型、岩浆作用破坏型、褶皱变动破坏型和流体冲洗破坏型,其中前4种类型分布最为广泛。该区油气藏破坏主要由构造变动引起盖层剥蚀或盖层有效性变差所造成,加里东末期的构造运动造成了下组合油气藏第一次规模性破坏;燕山期以来扬子周缘强烈的构造挤压,是四川盆地以外海相油气藏破坏的主要因素;燕山期发生在中下扬子、江南雪峰隆起以及滇黔桂地区广泛的岩浆侵入,是引起这些地区油气藏破坏的重要因素。     

中国南方海相页岩吸附特征及其影响因素

我国南方古生界主要发育下寒武统、下志留统富含有机质的暗色海相泥页岩,是我国页岩气勘探的首要战略选区。我国南方古生界页岩成熟度高,大部分地区埋藏较深,经历了复杂的构造热演化作用,地层抬升对页岩含气性产生了直接影响,尤其对页岩吸附能力和含气饱和度有着重要的影响。为此,选取中国南方海相下志留统龙马溪组页岩样品进行了页岩吸附能力测试,利用实验结果开展了不同温度条件下页岩吸附能力的对比和构造抬升对吸附能力的影响分析。结果认为：温度、总有机碳含量是影响页岩吸附能力的关键因素;构造抬升作用强度对页岩含气性具有重要的影响,进而影响到页岩气的富集成藏。该成果可用于指导正在进行的中国页岩气地质选区工作。