丰富的烃源岩为油藏的形成提供了大量的物质基础

2024年11月20日 08:43
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前人的研究成果表明,鄂尔多斯盆地内延长组的油气聚集具有短距离运移和就近聚集的特点,因此延长组油藏的发育都遵从“源控论”。另外,整个延长组的大量生烃、运移和聚集成藏基本上是一次完成。为此,我们引入“生烃灶”的概念,来解释盆地内油藏的分布与生烃灶之间的关系。生烃灶是一个对有效烃源岩评价更形象的表述,是指能够生成油气并运聚形成工业价值油气藏的所有岩石。对于生烃灶的评价主要有两个方面:一是形成生烃灶的“原材料”(包括烃源岩厚度、有机质丰度和类型);另一个就是有机质的成熟度。我们将烃源岩的厚度与有机碳含量的乘积(即生烃灶的有机碳数量)作为评价生烃灶的指标。

鄂尔多斯盆地中生界延长组属于大型内陆湖泊沉积,在沉积过程中形成的一套以深湖-半深湖相泥岩为主、富含有机质的暗色泥岩。有机质类型为腐植-腐泥型,烃源岩展布呈北西—东南向倾斜的葫芦状。发育多套烃源岩,其中长7段烃源岩分布面积最广、有机质丰度最高、生烃潜力最大、有机质热演化最高、生烃强度最大等特点。长7段烃源岩最大生烃灶主要有3个带(图7.1):一个是定边—姬塬—吴起一带;第二个是华池—志丹—甘泉所围范围的中间较小部分;第三个是正宁—黄陵—富县一带。这3个带的分布与盆地的最大沉降中心基本吻合,其深湖-半深湖相泥岩厚度都在60m以上。从目前已发现的油田分布可以看出,盆地内延长组油藏围绕最大生烃灶呈环带状或半环带展布,这可能是由于延长组烃源岩排烃压力不高,无较大断裂影响油气运移,使得油气只能聚集在伸入或者接近烃源岩层的砂岩中,而且油田主要分布最大生烃灶的凹陷方向,这可能是与烃源岩的生油最佳聚集趋势有关。

图7.1 鄂尔多斯盆地中生界延长组最大生烃灶与油田分布

赵重远等人(1993)利用盆地不同地区不同层位19块流体包裹体分析测试结果,认为盆地的古地温梯度为(33~45)℃/km。赵孟晋等(1996)曾对庆36井三叠系分散有机质镜质体反射率进行系统分析后,推测盆地中生代的古地温梯度可达(35~57)℃/km。研究结果表明古地温梯度都明显高于现今盆地平均地温梯度28℃/km。

利用镜质体反射率、磷灰石裂变径迹和包裹体测试等手段对盆地热史分析.可将盆地中生代以来古地热场演化划分为4个阶段(表7.1):①三叠纪期间,经历了印支运动,构造活动很弱,主要以深变质作用为主,属正常地热场,古地温梯度为(22~30)℃/km;②早、中侏罗世,经历了燕山早期运动,华北地区构造分异作用开始加剧,盆地内部构造活动不明显,总体属于正常地热场,主要以深成变质作用为主,局部叠加有异常地热场;③晚侏罗世—早白垩世末,处于燕山运动中期,构造活动强烈,存在多期岩浆活动,属于异常高古地温场,古地温梯度增至(35~55)℃/km;④晚白垩世至第四纪,经历了燕山晚期和喜马拉雅期构造运动,盆地整体抬升遭受剥蚀,古地热场恢复正常,古地温梯度为(24~31)℃/km。

表7.1 鄂尔多斯盆地中生代以来古地热场发育模式

利用上述古地温场演化模式,采用EASY-Ro法模拟计算的有机质热演化史显示(图7.2):延长组地层沉积后至三叠世末,盆地构造活动稳定,延长组的长8段—长(4+5)段烃源岩层上覆地层连续沉积,沉积厚度北薄南厚,总体不超过1000m。该阶段地层温度普遍低于50℃,有机质均处于未成熟阶段(Ro<0.5%)。

三叠世末至早-中侏罗世末,盆地整体处于抬升和沉积相间的波动沉降阶段。罗晓容等(2004)对西61井—庆深1井—陕21井剖面温度压力演化模拟结果表明,此阶段地层埋深小于2000m,长8段—长(4+5)段地层温度已在60℃~80℃。由于受构造分异作用的影响,盆地古地温除受深成变质作用控制外,热异常事件对局部古地温已有所影响,表现在盆地东南部富县—葫芦河一带的有机质已开始进入低成熟阶段(Ro> 0.5%)。

图7.2 鄂尔多斯盆地晚三叠世延长组烃峰岩成烃热演化图

晚侏罗世至早白垩世末,盆地处于异常高古地温场、异常高古压力场,此阶段盆地地温场受深成变质作用和燕山中期构造热事件的双重控制作用。罗晓容等(2004)研究表明,延长组长8段—长(4+5)段地层温度在早白垩世处于60℃~90℃,此时的地温梯度约在(31~35)℃/km,地层压力出现超压,大约在0.5MPa~1.0MPa.至早白垩世末,延长组地层埋深几乎都超过2100m,地温也达到高峰,在100℃~120℃,此阶段整个延长组都处在异常压力范围内,最高处在盆地中部的长7段—长10层段。在早白垩世末,有机质成熟度在盆地中南部大部分地区已达到成熟阶段(Ro>0.6%),其中吴起—庆阳—富县广大地区已进入成熟晚期(Ro>0.8%),有机质成熟度最高的富县—葫芦河一带已开始进入高成熟阶段(Ro> l.0%),早白垩世末有机质成熟度与现今基本一致。

早白垩世之后,盆地抬升遭受剥蚀,前期异常高古地温开始下降,罗晓容等(2004)研究认为,在65Ma时延长组地层温度降低到70℃~100℃。此阶段有机质热演化基本处于停止状态,古地温场逐渐演变为现今东低西高的分布格局,有机质成熟度基本维持了早白垩世末的分布特点。

对延长组烃源岩的干酪根镜质体反射率和碳优势指数(OEP)研究得出(表7.2),延长组长8段~长6段烃源岩已达到大量生烃的成熟演化阶段(Ro为0.75%~1.1%),长(4+5)段烃源岩为低熟—成熟阶段(Ro为0.58%~0.96%)。张润和等(2002)研究认为在盆地的甘泉—洛川—宜君一线东南部Ro<0.6%,尚未进入生油窗;盆地西北部的成熟度最高,定边—环县一线西北部Ro> 0.9%,进入了生油高峰;盆地中部和北部的广大地区,包括陇东地区东部和黄陵—铜川地区西部的深湖相、浅湖相沉积区Ro在0.6%~0.8%之间,达到成熟阶段。因此盆地内大部分地区烃源岩均达到成熟或高成熟阶段。

表7.2 鄂尔多斯盆地三叠统延长组有机质成熟期计算表

(据自中国实用地质志(卷十二)——长庆油田)

鄂尔多斯盆地中生界延长组烃源岩累计厚度140m~240m,有效烃源岩厚度达20m~120m,平均有机碳含量2.54%,平均氯仿“A”达0.311%,总烃含量(391~5754.45)×10-6,平均2445.7×10-6,最大生烃强度300×104t/km2,总生烃强度达407.1×104t/km2。根据生油强度及其烃源岩发育的面积,计算出了盆地生油总量(表7.3),盆地烃源岩总分布面积为77139.7 km2,生油量为2251.17×108t。根据盆地模拟产烃率法以及前期勘探经验,按排油系数可取48.5%计算,盆地中生界延长组烃源岩排油量为1091.82×108t,取聚集系数9%计算,总资源量为98.26×108t.这都为盆地内石油富集成藏奠定了雄厚的物质基础。

表7.3 鄂尔多斯盆地延长组烃源岩生排油量计算

(引自何自新,2003,略有修改)