湖相烃源岩生排烃机制及生排烃效率差异性——以渤海湾盆地东营凹陷为例

湖相断陷盆地所形成的烃源岩具有强烈的非均一性,而东营凹陷作为该类盆地的典型代表,其主力烃源岩是古近系沙河街组四段上亚段(Es^4(上))、沙河街组三段下亚段(Es^3(下))和沙河街组三段中亚段(Es^3(中)),它们来自于咸水和淡水两种沉积环境。在沉积相与有机质特征研究的基础上,对比了3套地层中普通烃源岩[有机碳含量(TOC)<2%]和优质烃源岩(TOC>2%)残留液态烃产率、生烃潜力指数的演化特征,分析了排烃机制和排烃效率的差异性。由于沉积环境和埋深的不同,3套烃源岩的生排烃潜力、效率均有明显不同,相比较而言,各自的优质烃源岩是供烃成藏的主要贡献者,体现在该类烃源岩不但能形成更充足的物质基础,而且其多层理的结构也利于排烃。此外,针对不同的沉积环境总结了排烃模式。咸水环境烃源岩存在低熟和成熟两个生烃阶段,其排烃周期长、排烃效率高;而淡水环境烃源岩只存在成熟生烃阶段,其排烃周期短、排烃效率较低。沙河街组四段上亚段对资源量的贡献最大,沙河街组三段下亚段次之,而沙河街组三段中亚段最小。     

东营凹陷沙三段烃源岩生烃模式研究

为了进一步明确分散有机质(一般烃源岩)与有机质富集层(优质烃源岩)生烃过程的差异,采用东营凹陷沙三段中、下亚段烃源岩岩心进行生排烃模拟实验。结合地质剖面分析,认为沙三段中、下亚段烃源岩的生烃特征有明显的不同。沙三段中亚段主要生烃阶段为Ro大于0.5%;沙三段下亚段在Ro为0.4%-0.5%时可生成少量低熟油,当Ro大于0.5%时进入成熟阶段,具有较高的油气产率。沙三段下亚段烃源岩比中亚段明显具有更高的生烃潜力,且生烃区间较大。这取决于其特定的沉积环境所形成的烃源岩在有机质类型、富集程度等方面的差异。     

东营凹陷古近系沙三段异常高压及成藏响应

通过对东营凹陷古近系异常高压分布和砂岩透镜体成藏响应特征分析后认为:岩性油气藏发育的沙三段主要处于下部异常高压体系中;平面上,该高压体系的分布基本上与生油洼陷一致――北部陡坡带压力系数较高,南部缓坡带压力系数相对较低,这与欠压实发育带分布规律具有很好的一致性,也就证实了欠压实和泥岩成熟生烃作用是导致东营凹陷沙三段普遍超压的重要因素;包围在异常高压泥岩中的透镜体处于低势区,在泥岩和砂岩流体压力差异作用下,泥岩破裂,发生幕式排烃作用;砂体在烃类充注之后,也形成与烃源岩平面分布规律相似的较高的流体压力。     

东营凹陷古近系烃源岩超压特征及分布规律

统计分析1307口探井实测压力系数和83l口探井使用的钻井液密度数据，发现东营凹陷古近系沙三段、沙四段普遍存在异常超压，超压(压力系数1．1-1．5)主要出现在2100-3500m深度，强超压(压力系数大于1．5)主要出现在2800-3500m深度。东营凹陷沙三段、沙四段主力烃源岩超压平面分布具有北高南低、东高西低的总体特点，超压主要分布在洼陷带、断裂构造带和中央背斜带上。烃源岩压力系数等值线北部陡坡带比较密集，南部缓坡带相对稀疏。生油洼陷中心附近异常高压带的分布与生油洼陷基本一致，洼陷深陷区压力系数很大，向周围斜坡和构造高部位呈辐射状逐渐减小至正常，压力分布带与洼陷、边缘斜坡和构造较高部位的欠压实与压实带发育、分布规律的一致性很好。图3表l参9     

烃源岩生烃潜力恢复与排烃特征分析——以辽河西部凹陷古近系烃源岩为例

根据排烃门限理论,对生烃潜力法进行了改进,建立了生烃潜力指数恢复模型,并对辽河西部凹陷各类型有机质的排烃特征分别进行了详细分析。研究表明,研究区不同类型有机质烃源岩排烃特征存在很大差异,有机质类型越好,排烃门限深度越浅,Ⅰ型和ⅡA型有机质的排烃门限深度为2 200 m,ⅡB型为2 700 m,Ⅲ型为2 900 m;相同埋深条件下,有机质类型越好,烃源岩单位有机碳排烃量越大,达到排烃高峰期越早,排烃效率也越高。研究区排烃期主要有2期,第一期为东营组沉积期(主要为东营组抬升遭受剥蚀前);第二期为明化镇组沉积期至现今。研究区烃源岩总排烃量为156.23×108t,其中沙三段和沙四段烃源岩分别占61.5%和21.2%,是西部凹陷的主力排烃源岩。图4参14     

东营凹陷烃源岩排油机理

东营凹陷主力烃源岩生成的油气主要以油相形式从烃源岩中排出,水溶相是未熟油-低熟油初次运移的主要形式,在高成熟阶段,气溶相则为主要运移形式.幕式排油是烃源岩系统演化过程中的一种重要排油方式,此时烃类以混合相形式运移.虽然东营凹陷烃源岩系统在一定时间和空间内具有相对滞排特征,但滞排使超压得到积累和"幕式"释放,因而厚层烃源岩仍具有较高的排油效率,其滞排系数(残留烃与生烃量比值)基本小于0.4.     

渤海湾盆地东营凹陷烃源岩生烃动力学研究

大量研究已经证明,将干酪根生烃热模拟实验结果直接应用于含油气盆地烃源岩评价存在很大风险性。生烃动力学方法可将实验生烃数据外推地质过程,因而具有较高的应用价值。本研究采用金管 高压釜封闭体系对渤海湾盆地东营凹陷1块Es⁴⁽²⁾褐色页岩进行了生烃动力学研究,对热模拟产物4种组成C₁、C_1-5、C_6-12及C₁₃⁺生成动力学参数,采用Kinetics动力学软件进行计算,并模拟了具体地质条件下的成烃规律。将本研究结果与早期研究结果以及实际地质资料进行了对比,结果表明,烃源岩生烃动力学模型可较好吻合地质条件下生烃过程,在油气勘探中具有广泛应用前景。     

东营凹陷沙河街组烃源岩结构对排烃成藏的控制作用

东营凹陷主力烃源岩沙四段上亚段及沙三段下亚段具有多种岩性结构形式,为考察不同岩性结构的烃源岩排烃作用及成藏特征,对其地质地球化学特征进行了研究。通过对钻井取心物理特征的观察及不同结构烃源岩地质地球化学特征的比较,认为沙四段上亚段及沙三段下亚段下部主要发育纹层状泥页岩,油气以远距离侧向运移为主;沙三段下亚段上部及沙三段中亚段主要发育块状泥岩,油气以垂向运移为主,存在透镜体充注式排烃、顶部泥岩向下伏砂岩排烃及底部泥岩向上覆砂岩排烃三种方式。东营凹陷不同结构的烃源岩的排烃方武造成了油气分布的差异,沙四型原油分布于凹陷外围,沙三型原油分布于凹陷内围,混合型原油分布于中间地带。     

用渗流法研究东营凹陷烃源岩压实排油特点

根据两相渗流原理,用实际资料研究了东营凹陷沙四上亚段和沙三下亚段烃源岩压实排液过程中排油浓度的变化特点,并建立了该烃源岩排油浓度变化剖面。排油浓度受烃源岩内原油黏度、油水相对渗透率、含油和含水饱和度等因素的控制,烃源岩排油临界饱和度也与上述参数有关。在早期阶段,尽管烃源岩含油饱和度较高,但排油浓度远低于烃源岩含油饱和度,为主要排水阶段。排油浓度随烃源岩埋深的增加而增加,当埋深达到一定深度时,含水饱和度接近束缚水饱和度,排油浓度接近于1,进入主要排油阶段。     

渤海湾盆地青东凹陷古近系烃源岩生烃潜力分析

通过分析已有样品的有机碳含量、生烃潜量、氢指数、最大热解温度及镜质体反射率Ro等参数,对青东凹陷古近系烃源岩有机质丰度、有机质类型和有机质成熟度进行研究。该区沙三段、沙四段为好-非常好的烃源岩,东营组、沙一段、沙二段烃源岩类型以腐殖型(Ⅲ型)和混合型(Ⅱ型)为主,而沙三段、沙四段烃源岩类型主要为腐泥型(Ⅰ型)和混合型(Ⅱ1型)。沙三段、沙四段烃源岩,已进入低熟-成熟期,具有较强的生烃能力。     

珠江口盆地惠州凹陷古近系烃源岩层序地层学和地球化学研究

为了更加准确地预测和评价珠江口盆地惠州凹陷古近系油气资源潜力，精细划分了该凹陷油气汇聚单元和成藏体系，并利用层序地层学和地球化学相结合的方法，分析了该凹陷古近系始新统一下渐新统恩平组和始新统文昌组6个三级层序烃源岩有机质丰度、有机质类型、生烃潜力大小和生物标志物组合特征，指出文昌组SQ2层序地层中一深湖相泥岩是主力烃源岩，恩平组SQ5和SQ6层序地层沼泽相、河流三角洲相和浅湖相煤系烃源岩是重要烃慊岩。     

查干凹陷巴二段烃源岩评价及排烃特征研究

根据烃源岩厚度、有机质丰度、类型和成熟度对查干凹陷白垩系巴音戈壁组二段烃源岩进行了评价,在此基础上,利用生烃潜力法对巴二段的排烃特征进行研究并对其排烃强度进行评价.研究发现巴二段烃源岩层厚度大,有机质丰度高、类型好,但东西部次凹差别较大;巴二段烃源岩的排烃门限和排烃高峰分别对应于1600m和2700m;平均排烃效率为55％,最大可达80％;平均排烃强度为200×104t/km2.展现了良好的资源勘探潜力.     

东营凹陷湖相盆地类型演化与烃源岩发育

对东营凹陷沙三段中、下亚段和沙四段上亚段3套主力烃源层的地层层序、岩性组合、微观结构特征和有机质丰度进行了分析,研究了湖相盆地类型与烃源岩发育的关系.东营凹陷在沙四段上亚段和沙三段下亚段沉积时期为均衡补偿盆地,受气候的影响显著,因而这两个层段岩性组合易于变化、非均质性强,表现为由纹层理发育的泥页岩与块状泥岩形成的不等厚互层沉积,有机质丰度整体较高,且频率分布曲线上呈现双峰形特征.相应地,在微观尺度上,固体颗粒有机质赋存方式以“富集有机质”为主.沙三段中亚段沉积时期,表现为过补偿盆地,受气候影响较小,烃源岩非均质性不明显,“富集有机质”含量低,有机质丰度低于前两个层段,且其频率分布呈现单峰形特征.分析结果表明,沙四段上亚段和沙三段下亚段是东营凹陷优质烃源岩形成的主要时期.     

用超压释放法确定烃源岩排烃期次——以古龙凹陷青山口组为例

为了研究松辽盆地古龙凹陷青山口组超压烃源岩排烃期次,在超压烃源岩排烃机制分析的基础上,利用声波时差建立的超压释放期次的研究方法,得到青山口组超压曾发生过3次释放,它们分别是嫩一段沉积末期,嫩四段沉积中后期和明水组沉积末期,目前正处于第4次演化过程中。经超压释放期与烃源岩生烃门限期的比较,认为古龙凹陷青山口组超压烃源岩的主要排烃期是明水组沉积末期,与大庆油田萨尔图、葡萄花、高台子等油气藏的圈闭形成期是同期的,这是大庆油田形成的重要条件之一。     

黄骅坳陷北塘凹陷古近系烃源岩特征与演化

根据大量有机地球化学分析资料,系统讨论了北塘凹陷古近系烃源岩有机质丰度特征、有机质类型、有机质演化以及油气勘探等方面的基础地质地球化学问题。认为始新世中晚期湖盆扩张期形成的沙河街组三段,尤其是沙河街组三段下部地层是北塘凹陷主要生油层,它具有有机质丰度较高,转化率较高的特点;渐新世湖盆稳定发育期和抬升期形成的沙河街组一段和东营组烃源岩为差一非生油层。沙河街组三段有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ型干酪根为主,沙河街组一段和东营组烃源岩则主要以Ⅲ型干酪根为主,其中的腐泥组和壳质组含量与烃源岩生烃潜力呈正相关关系,而镜质组含量则与烃源岩生烃潜力呈反相关关系,证实主要生烃母质为腐泥组和壳质组。研究区古近系烃源岩镜质体反射率为0.3%-1.1%,总体上处于低成熟-成熟演化阶段,烃源岩演化经历了低成熟和成熟两个演化阶段,有效生油层主要分布在凹陷南部新村、塘沽、新港地区,油气资源量约1.18×108t,新港构造是北塘凹陷下步油气勘探的有利地区。     

镜质体反射率抑制与烃源岩质量关系——以渤海湾盆地东营凹陷烃源岩为例

FAMM(fluorescence alteration of multiple macerals)技术是目前解决烃源岩镜质体反射率抑制问题的唯一有效方法。该文对渤海湾盆地东营凹陷不同类型烃源岩进行FAMM分析的同时,也进行了镜质体反射率测定。在此基础上,综合前人研究成果分析了镜质体反射率抑制与烃源岩质量的关系。研究结果揭示,东营凹陷烃源岩镜质体反射率抑制程度与烃源岩质量关系密切,烃源岩质量越好,其镜质体反射率抑制程度越大。Ⅰ型烃源岩镜质体反射率一般抑制0.20%～0.35%,平均为0.30%;Ⅱ₁型烃源岩镜质体反射率一般抑制0.15%～0.30%,平均为0.22%;Ⅱ₂型烃源岩镜质体反射率一般抑制0.10%～0.18%,平均为0.15%;而Ⅲ型烃源岩的镜质体反射率一般不抑制或抑制程度很低,为0.0%～0.05%。镜质体反射率受抑制的影响因素复杂,东营凹陷烃源岩镜质体反射率抑制程度与氢指数间具有显著的正相关性,表明东营凹陷烃源岩镜质体反射率受抑制主要与烃源岩富氢密切相关,这与烃源岩质量越好,镜质体反射率抑制程度越高相吻合。     

东营凹陷超压系统的幕式排烃

东营凹陷烃源岩具有沉积速度快、连续沉积厚及高热流、高地温、高有机质含量的特征;同时,主力烃源岩段(沙河街组三段、四段)发育大套的泥岩,烃源岩主要以砂岩嵌入式、泥包砂及纯泥岩形式存在。这些条件导致在成熟的烃源岩段超压系统十分发育,同时也使得幕式排烃成为东营凹陷烃源岩一个重要的排烃方式。东营凹陷超压体系幕式排烃分为"构造幕"和"压力幕"两种方式。"构造幕"的机制是外部构造活动的破坏,其排烃方式主要是沿着断裂面及构造裂缝运移;"压力幕"的机制是超压体系内部"剩余"能量的积累和释放,其排烃方式主要是沿着压裂形成的微裂缝排放。在发生幕式排烃作用的超压体系内,排烃效率、烃指数分别较上下层段明显增大和减小。幕式排烃具有的高能量、快运移的特征,使得其在油气勘探中具有重要的意义。     

东营凹陷烃源岩超压体系特征及勘探意义

东营凹陷下第三系烃源岩中普遍发育异常高压,根据对超压体系的地球化学行为分析后认为压实不均衡是形成沙三中异常高压的主要原因,生烃作用是形成沙四上超压的主要机制,而沙三下同时具备压实不均衡及生烃作用的双向增压效应断裂沟通的砂岩体及构造背斜等是有利的勘探目标,超压泥岩体周围的透镜状砂体是隐蔽油气藏的潜在目标     

珠江口盆地惠州凹陷古近系文昌组优质湖相烃源岩生烃动力学

基于两种升温速率下的玻璃管封闭体系烃源岩生烃模拟实验,最大程度排除烃类裂解的影响,揭示了珠江口盆地惠西南地区古近系文昌组半深湖相优质烃源岩的生油与生气的绝对产率及其与成熟度的理论共变模式。通过生烃模拟实验提供的精确产率数据,首次建立了该区文昌组优质烃源岩生成重烃（C₁₄₊）及降解气（C_1-5）的动力学模型参数。利用地质推演的手段重建了半深湖相烃源岩生成重烃-烃气转化率与地层温度的理论协变关系,结合生烃洼陷的埋藏史-热演化史,认为惠州26洼文昌组半深湖相优质烃源岩的生烃演化进程具有“早油晚气”的特点,早期石油快速生成,对应的地质年代跨度介于40～15 Ma,地温范围为95～160 ℃,而晚期主力烃源岩生成大量天然气,对应的地温范围为119～205 ℃,烃源岩现处于生气阶段的末期。     

三江盆地西大林子凹陷古近系烃源岩生烃条件评价

对三江盆地前进坳陷西大林子凹陷古近系烃源岩进行了系统的评价,并与依舒地堑古近系烃源岩进行了比较。结果表明,西大林子凹陷古近系泥岩发育,其中宝泉岭组泥岩最为发育;泥岩的有机质丰度从宝泉岭组二段—宝泉岭组一段—达连河组逐渐增大,有机质类型也有逐渐变好的趋势,但有机质热演化程度普遍较低,处于未成熟—低成熟热演化阶段;达连河组和宝泉岭组一段下部的泥质岩是西大林子凹陷的有效烃源岩。西大林子凹陷应具有一定的勘探前景。