三塘湖盆地马朗凹陷二叠系油气运移机制与页岩油富集规律.pdf

第 3 4卷第 6期 专天然乞北 o I L＆ G A S G E O L O G Y 2 0 1 3年 1 2月 文章编号 0 2 5 3 9 9 8 5 2 0 1 3 0 6 0 7 2 5 0 6 三塘 湖盆 地马 朗凹陷二叠 系油气 运移机 制与页岩 油富集规律 d o i 1 0． 1 1 7 4 3 ／ o g g 2 0 1 3 0 6 0 2 柳 波 ， 迟亚 奥 ， 黄志 龙 ， 罗 权生 ， 吴红 烛 ， 陈 旋 ， 申 英 1 东北石油大学 非常规油气成藏与开发省部共建国家重点实验室培育基地 ，黑龙江 大庆 1 6 3 3 1 8 ； 2 ． 中国石油大学 油气资源与探测国家重点实验室， t L g ．．1 0 2 2 4 9 ； 3 ． 中国石油 吐哈油田分公司 ，新疆 哈密 8 3 9 0 0 9 摘要 三塘湖盆地马朗凹陷发现的二叠系芦草沟组页岩油， 具有较好的油气资源潜力 ，其形成与富集机理与常规油气藏有很大差 异。页岩油运移机制是页岩油形成机理的重要部分， 在岩心观察、 薄片鉴定结合地球化学分析化验及地质条件综合分析的基础之 上， 重点研究了页岩油运移的动力、 通道、 方向、 距离和效率等方面。结果表明， 页岩油在源内的运移效应不明显 ，油气 的富集非 源 内规模性运移聚集结果； 油气垂向向源外的运移效应较为显著， 活动的大规模断裂会降低源内页岩油丰度 。页岩油的初次运移以 生烃造成的地层超压为动力， 通过干酪根网络、 纹层间及微裂缝发生了小尺度的运移， 油-E大部分滞留原地 ，运移效率极低。在输 导断裂发育的地区， 泥页岩生成的油气发生了垂向向上的二次运移， 在芦草沟组上覆地层聚集成藏。页岩油的这种运移机制决定 了页岩油连续分布、 油水分异差、 油气聚集不受构造控制及断裂活动区油气丰度较低的特点。 关键词 运移效应； 运移通道； 页岩油； 二叠系； 马朗凹陷； 三塘湖盆地 中图分类号 T E 1 2 2 ． 1 文献标识码 A M i g r a t i o n m e c h a ni s m o f t he Pe r mi a n hy d r o c a r bo n a n d s h a l e o i l a c c umul a t i o n i n M a l a ng S a g， t he Sa n t a n g h u Ba s i n L i u B o ， C h i Y a a o ， H u a n g Z h i l o n g ， L u o Q u a n s h e n g ， Wu H o n g z h u ， C h e n X u a n ， S h e n Y i n g 1 ． A c c u mu l a t i o n a n d D e v e l o p m e n t o f U n c o n v e n t i o n a l O i l a n d G a s ， S t a t e K e y L a b o r a t o r y C u l t i v a t i o n B a s e J o i n t l y c o n s t r u c t e d b y H e i l o n g fi a n g P r o v i n c e a n d t h e n ofS c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， N o r t h e a s t P e t r o l e u m U n i v e r s i t y ， D a q i n g ， H e i l o n g j i a n g 1 6 3 3 1 8 ， C h i n a ； 2 ． S t a t e Key Lab o r a t o r y of P e t r o l e u m R e s o u r c e a n d P r o s p e c t i n g ， C h i n a U n i v e r s i t y of P e t r o l e u m， B e ij i n g 1 0 2 2 4 9 ， C h i n a ； 3 ． P e t r o C h i n a T u r p a n H a mi O i e l d C o m p a n y ， C h i n a N a t i o n a l P e t r o l e u m C o r o r a t i o n ， H a m i ， X i n j i a n g 8 3 9 0 0 9， C h i n a Abs t r a c t Th e s h a l e o i l p o t e n t i a l i s h i g h i n t h e P e r mi a n L u c a o g o u Fo rm a t i o n i n Ma l a n g S a g， S a n t a n g h u Ba s i n． I t s g e n e t i c m e c h a n i s m a n d a c c u m u l a t i o n p a t t e r n s a r e g r e a t l y d i f f e r e n t f r o m t h o s e o f c o n v e n t i o n a l r e s e r v o i r s ． M i gra t i o n i s a ma j o r c o m po n e n t o f g e n e t i c me c ha n i s m o f s h a l e o i l ． Ba s e d o n c o r e a n d t h i n s e c t i o n o bs e rva t i o n， a n d i n c o mb i n a t i o n wi t h g e o c h e mi c al da t a a n d g e o l o g i c a l c o n d i t i o n a n a l y s i s， t h i s p a p e r s t u d i e d t h e mi gra t i o n me c h a n i s m o f s ha l e o i l ， i n c l ud i n g d y n a mi c f o r c e， pa t h wa y， d i r e c t i o n， d i s t a n c e， e ffic i e n c y a nd s o o n． Mi gra t i o n e f f e c t o f s h a l e o i l wi t h i n s o u r c e r o c k s i s i n s i g n i fic a nt ， t h u s s hale o i l r e s e rvo i r s a r e n o t t h e r e s u l t o f o i l mi gra t i o n a n d a c c u mu l a t i o n wi t h i n s o u r c e r o c ks ． I n c o n t r a s t ， v e r t i c a l mi gra t i o n e f f e c t o f s h a l e o i l o u t o f s o u r c e r o c k s i s s i g n i fi c a n t ． T h e e x i s t e n c e o f l a r g e a c t i v e f a u l t s ma y l o we r t h e a b u n d a n c e o f s h a l e o i l i n s o u r c e r o c k ． Hi g h f o rm a t i o n p r e s s u r e c a u s e d b y h y d r o c a r b o n g e n e r a t i o n i s t h e ma i n d y n a mi c f o r c e o f p rima r y mi gra t i o n ． t e r s ma l l s c a l e mi gra t i o n t h r o u g h k e r o g e n n e t wo r k， i n t e r l a mi n a t i o n a n d mi c r o f r a c t u r e s ， mo s t o f t h e o i l g e n e r a t e d r e t a i n i n p l a c e， a n d t h e mi gra t i o n e ffi c i e n c y i s v e r y l o w． On t h e c o n t r a r y， i n are a s wh e r e c a r r i e r f a u l t s a r e we l l d e v e l o p e d， t h e o i l c a n mi gra t e v e r t i c a l l y alo n g t h e f a u l t s an d a c c u mu l a t e i n t h e o v e r l y i ng r e s e rvo i r s o f t h e L u c a o g o u Fo r ma t i o n． Th i s mi gra t i o n me c h a n i s m o f s h a l e o i l d e t e r mi n e s t h e c h a r a c t e ri s t i c s o f s h a l e o i l p l a y s u c h a s c o n t i n u o u s d i s t ri b u t i o n， n o o b v i o u s o i l w a t e r c o nt a c t ， n o i n flu e n c e o f s t r u c t u r e o n o i l a c c u mu l a t i o n， a nd l o w a b u n d a n c e o f o i l i n a r e a s wi t h a c t i v e f a u l t s ． Ke y wor ds mi g r a t i o n e f f e c t ， mi g r a t i o n p a t h wa y， s h a l e o i l ， P e r mi a n， Ma l a n g S a g， S a n t a n g h u Ba s i n 页岩油气是一类极为重要 的非常规油气资源 ， 页 岩气是烃源岩 中未运移出去 的以吸附、 游离或水溶方 式存在 的连续烃类聚集 ， 当烃源岩处于生油窗时 ， 页岩 中赋存 的烃类为液态 ， 称为“ 页岩油” 。目前 已有大量 收稿 日期 2 0 1 21 0 3 0； 修订 日期 2 0 1 3 0 9 2 0 。 第一作者简介 柳波 1 9 8 3 一 ， 男， 博士、 副教授， 油气成藏地质学、 非常规油气地质与勘探。E - ma i l L i u b o 6 8 6 9 1 6 3 ． c o n 。 基 金项 目 国家青年 自然科学 基金项 目 4 1 2 0 2 1 0 1 ； 国土资源部全 国油气资源战略选 区调查与评价专项 2 0 0 9 G Y XQ I 5 ； 中国博士后科学基金面 上资助项 目 2 0 1 3 M 5 4 1 3 3 8 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 3 0 石 油 与 天 然 气 地 质 第 3 4卷 晚侏罗世开始大量成烃 ； 芦草沟组上覆地层以断层、 裂 缝与连通性地层为运移通道 ， 具有早 白垩世末期和晚 白垩世末期两次成藏关键时期。在断裂带附近的上覆 岩层发现芦草沟组生成的石 油聚集 ， 说 明由于断裂作 用 以及与之相伴生 的裂缝 ， 可 以导致烃源岩生成的石 油 向外排运 ， 对页岩油保存条件不利。除此之外的大 部分地 区， 芦草沟组烃源岩无 向外大量排烃 的明显证 据。这说明芦草沟组油气 以源 内聚集为主 ， 有利于页 岩油的富集。 5 结论 1 油气运移效应表明 ， 芦草沟组页岩油初次运移 不 明显 ， 油气通过 断裂 的垂 向向外 的二 次运移 明显。 这种运移机制使页岩油具有连续分布、 油水分异差、 油 气聚集不受构造控制的特点。 2 芦草沟组页岩油 的初次运移是 以生烃造成的 较高的异常压力为动力 ， 较强的毛管压力为阻力 ， 微裂 缝及干酪根网络为主要运移通道 ， 初次运移效率较低 。 3 芦草沟组生源油 的二次运移是在烃源岩厚度 较大、 处于生油窗 ， 并 发育有输导 断裂的前提下发 生 的， 不利于源内页岩油的富集。 参考文献 [ 1 ] R o d r i g u e z N D， P a u l P h i l p R． G e o c h e mi c a l c h a r a c t e ri z a t i o n o f g a s e s f r o m t h e Mi s s i s s i p p i a n B a r n e t t S h a l e ， F o r t Wo r t h B a s i n ，T e x a s [ J ] ． A A P G B u l l e t i n ， 2 0 1 0， 9 4 1 1 1 6 4 11 6 5 6 ． [ 2 ] 邹才能， 张光亚， 陶士振， 等． 全球油气勘探领域地质特征、 重大发现 及非常规石油地质[ J ] ． 石油勘探与开发， 2 0 1 0 ， 3 7 2 1 2 9 1 4 4 ． Z o u Ca i n e n g ， Z h a n g Gu a n g y a， T a o S h i z h e n， e t a 1 ． Ge o l o g i c a l f e a t u r e s ， m a j o r d i s c o v e ri e s a n d u n c o n v e n t i o n al p e t r o l e u m g e o l o g y i n t h e g l o b a l p e t r o l e u m e x p l o r a t i o n [ J ] ． P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p m e n t ， 2 0 1 0 ， 3 7 2 1 2 91 4 4 ． [ 3] 李明诚 ． 石 油与天然气运移 [ M] ． 北京 石油工业 出版社 ， 1 9 9 4 ． L i Mi n g c h e n g ． O i l a n d g a s mi g r a t i o n [ M] ． B e ij i n g P e t r o l e u m I n d u s t r y Pr e s s， 1 9 9 4． [ 4] 李明诚 ． 石 油和天然气运移 、 聚集 的特 征 [ J ] ． 地球物理学 进展 ， 1 9 9 4 ， 9 1 1 2 01 2 4 ． L i Mi n g c h e n g ．Oi l a n d g a s mi gra t i o n，a c c u mu l a t i o n c h a r a c t e ris t i c s [ J ] ． P r o gre s s i n G e o p h y s i c s ， 1 9 9 4， 9 1 1 2 01 2 4 ． [ 5] 梁世君 ， 黄 志龙 ， 柳波 ， 等． 马朗凹陷芦草沟组页岩油形成机理 与 富集规律 [ J ] ． 石油学报 ， 2 0 1 2 ， 3 3 4 5 8 8 5 9 4 ． L i a n g S h ij u n ， H u a n g Z h i l o n g ， L i u B o ， e t a 1 ． F o r ma t i o n m e c h a n i s m a n d e n r i c h me n t c o n d i t io n s o f L u c a o g o u F o r ma t i o n s h a l e o i l f r o m Ma l a n g s a g ， S a n t a n g h u B a s i n [ J ] ． A c t a P e t role i S i n i e a ， 2 0 1 2 ， 3 3 4 5 8 8 5 9 4 ． [ 6 ] 黄志龙 ， 郭小波 ， 柳波 ， 等． 马朗凹陷芦草 沟组源 岩油储集空 间特 征及其成因 [ J ] ． 沉积学报 ， 2 0 1 2， 3 0 6 1 1 1 51 1 2 2 ． Hu a n g Z h i l o n g ， Gu o Xi a o b o， L i u Bo， e t a 1 ． T h e r e s e r v o i r s p a c e c h a r ． a c t e r i s t i c s a n d o ri g i n s o f L u c a o g o u Fo r ma t i o n s o u r c e roc k o i l i n t h e Ma l a n g S a g[ J] ．A c t a S e d i me n t o l o g i c a S i n i c a ， 2 0 1 2 ， 3 0 6 】 】 】 5 1 1 2 2 [ 7 ] 柳波 ， 吕延防 ， 赵荣 ， 等． 三塘湖盆地马朗凹陷芦草沟组泥 页岩系 统 地质超 压与页岩 油富集 机理 [ J ] ． 石油勘 探与开 发 ， 2 0 1 2， 3 9 6 6 9 97 0 5 ． L i u Bo ， L a Ya n f a n g ， Z h a o Ro n g， e t a 1 ．F o r ma t i o n o v e r p r e s s u r e a n d s h a l e o i l e n r i c h me n t i n t h e s h ale s y s t e m o f Lu c a o g o u F o r ma t i o n， Mal a n g S a g ， S a n t a n g h u B a s i n， N W C h i n a [ J ] ． P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p m e n t ， 2 0 1 2 ， 3 9 6 6 9 9 7 0 5 ． [ 8 ] 苏传国， 王志勇， 金颖， 等． 三塘湖盆地原油成因类型及油源分析 [ J ] ． 吐哈油气 ， 2 0 0 4， 4 5 1 5 ． S u Ch u a n g u o， Wan g Zh i y o n g， J i n Yi n g， e t a1． S a n t a n g h u Ba s i n g e n e t i c t y p e s o f c r u d e o i l a n d 0 i 1 一 s o u r c e a n a l y s i s 『 J ] ． T u h a O i l a n d G a s ， 2 0 0 4， 4 5 1 5 ． [ 9] 田世澄 ， 孙 尚如． 油气初次运移 的地球化学效应及排烃类型 [ J ] ． 地球科学 中国地质大学学报 ， 1 9 9 0， 1 5 1 7 5 8 6 ． Ti a n S h i c h e n g， S u n S h a n g r u ．P rima r y migra t i o n o f o i l a n d g a s g e o - c h e m i c a l e f f e c t a n d h y d r o c ar b o n e x p u l s i o n t y p e [ J ] ． E a rt h S c i e n c e J o u r n al o f C h i n a U n i v e r s i t y o f G e o s c i e n c e s ， 1 9 9 0 ， 1 5 1 7 58 6 ． [ 1 O ] 黄福喜， 陈洪德 ， 王茂显 ， 等． 新疆马朗凹陷油气二次运移模式及其勘 探意义[ J ] ． 成都理工大学学报 自然科学版 ， 2 0 0 9 ， 3 6 4 3 7 93 8 6 ． H u a n g F u x i ， C h e n Ho n g d e ， Wa n g Ma o x i a n ． X i n j i a n g Mala n g d e p r e s s i o n s e c o n d a ry mi gra t i o n p a t t e r n s o f o il a n d g a s e x p l o r a t i o n s i g n i fi c a n c e [ J ] ． J o u r n al o f C h e n g d u U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o gy N a t u r al S c i - e n e e E d i t i o n ， 2 0 0 9 ， 3 6 4 3 7 93 8 6 ． [ 1 1 ] 张枝焕， 关强． 新疆三塘湖盆地二叠系油源分析[ J ] ． 石油实验地 质 ， 1 9 9 8 ， 2 0 2 1 7 41 8 1 ． Z h a n g Z h i h u a n ， G u a n Q i a n g ． X i n j i a n g S a n t a n g h u P e rmi a n B a s i n o i l s o u r c e a n a l y s i s [ J ] ． P e t r o l e u m E x p e ri m e n t G e o l o gy， 1 9 9 8 ， 2 0 2 1 7 4 1 8 1 ． [ 1 2 ] 罗晓 容． 油 气初 次 运移 的动 力 学背 景 与条 件 [ J ] ． 石油 学 报 ， 2 0 0 1 ， 2 2 6 2 4 2 9 ． L u o Xi a o r o n g ． P rima r y mi g r a t i o n o f o i l a n d g a s d y n a mi c b a c k gro u n d and c o n d i t i o n s [ J ] ． A c t a P e t rol e i S i n i c a ， 2 0 0 1 ， 2 2 6 2 4 2 9 ． [ 1 3 ] 王新洲 ， 周迪贤 ， 王学军． 流体间歇压 裂运移石油初 次运 移 的重要方式之一[ J ] ． 石油勘探与开发， 1 9 9 4 ， 2 1 1 2 0 2 6 ． Wa n g X i n z h o u ， Z h o u D i x i a n ， Wang X u e j u n ． I n t e rmi t t e n t f r a c t u r i n g fl u i d m i gra t i o n --p ri m a r y mi gra t i o n o f o i l i s o n e i mp o rt a n t w a y [ J ] ． P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p me n t ， 1 9 9 4， 2 1 1 2 O一2 6 ． [ 1 4 ] 张卫彪 ， 钟 宁宁 ， 任 德贻． 三塘 湖盆 地侏 罗系 煤成 油初 次 运移 [ J ] ． 中国矿业大学学报 ， 2 0 0 0 ， 2 9 6 6 2 36 2 7 ． Z h an g W e ibia o， Zh o n g Ni n g n i n g， Re n De y i ． S a n t a n g h u J u r a s s i c c o a 1 ． o i l p r i m a ry mi gra t i o n [ J ] ． J o u rna l o f C h i n a U n i v e r s i t y o f Mi n i n g a n d T e c h n o l o gy， 2 0 0 0， 2 9 6 6 2 36 2 7 ． [ 1 5 ] 康德江． 碎 屑岩 中油气初次运移 输导体 系分类 及特征 [ J ] ． 石油 实验地质 ， 2 0 0 9， 3 1 5 4 5 5 4 6 1 ． K a n g D e j i ang ． C l a s t i c r o c k s i n t h e p r i ma r y m i gra t i o n o f o i l a n d g a s t r a n s p o r t i n g s y s t e m c l a s s i f i c a t i o n a n d c h a r a c t e ri s t i c s [ J ] ． P e t r o l e u m E x p e ri m e n t G e o l o gy， 2 0 0 9， 3 1 5 4 5 5 4 6 1 ． [ 1 6 ] 李传亮 ， 张景廉 ， 杜志敏． 油气初次运移理论新探 [ J ] ． 地学前缘 ， 2 0 0 7， 1 4 4 1 3 21 4 1 ． Li Ch u a n l i a n g ， Z h a n g J i n g l i an ， Du Z h i mi n ． Ne w t h e o ry o f p rima ry mi ． gra t i o n o f o i l and g a s e x p l o r a t i o n [ J ] ． E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s ． 2 0 0 7． 1 4 4 1 3 21 4 1 ． [ 1 7 ] 张枝焕 ， 关强． 新疆三塘 湖盆地侏罗系油源分析[ J ] ． 石油 大学学 报 自然科 学版 ， 1 9 9 8， 2 2 5 3 7 4 1 ． Z h a n g Z h i h u a n ， G u a n Q i a n g ． X i n j i a n g S a n t a n g h u J u r a s s i c o i l ． s o u r c e a n a l y s i s [ J ] ． C h i n a U n i v e r s i t y o f P e t r o l e u m N a t u r al S c i e n c e E d i t i o n ， 1 9 9 8 ， 2 2 5 3 7 4 1 ． 编辑董 立 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m