建南构造志留系流体封存箱与油气运聚.pdf

石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 1 年 2 月第 3 3 卷第 2 期 J o u r n a l o f O i l a n d G a s T e c h n o l o g y J ． J P I F e b ． 2 0 1 1 V o 1 ． 3 3 N o ． 2 4 5 建南构造 志留 系流体封存箱 与油气 运聚 肖朝晖 成都理工大学资源学院， 四川成都6 1 0 0 5 9 李昌鸿 ，胡晓凤 中石化江汉油田分公司勘探开发研究院， 湖北潜江4 3 3 1 2 4 [ 摘要]建 南构造下 志留统龙马溪 组、小河 坝组，中志 留统韩家店 组具有层 层含 气的特 点，且 出现 明显的 压力分带特征，其中韩家店 组压力系数达 1 ． 6 3 ，为典 型的高压 流体 封存 箱。根据流体 封存箱 的 “ 构筑一 改 造一 定 型” 动态的研 究思路对 其进 行解剖，认为建南构造 志 留系 气藏具有 多套 盖层 叠置 ，其 中流体 虽然 经 历 了滞 留和幕 式排放过 程，但无异源流体 充注 ，油气保存 良好 ，其幕 式闭合／ 开启旋 回式 的封 闭机理诠 译 了志留系气藏层层含 气的特 点，有助 于志 留系这 一新产层 的扩 大勘探 ，从 而开 拓鄂 西渝东 区新 的勘探领 域 。 [ 关键 词]建南构造 ；志 留系 ；流体封存箱 ；流体轨迹 [ 中图分类号]TE l 2 2 ． 1 [ 文献标识码]A [ 文章编号] 1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 1 1 O 2 0 0 4 5 一O 5 Hu n t 根据世 界上 1 8 0多个 沉积 盆地 中异 常压 力 的分 布 ，提 出 了异 常压 力 流体 封 存 箱 Ab n o r ma l l y P r e s s u r e d F l u i d C o mp a r t me n t 概念 1 ] ，认 为异 常压 力 流体 封存 箱是 一个 在 三维 空 间被物 理屏 障 大多 是 渗透性 很低 的封 隔层或 断裂 带 包 围 的相 对 独立 的地 质 体 ，其 内部 的物 质 通 常 是 以 流 体 为 主要 形 式 、能量 通 常是 以温度 、压力 、流体 势来 表 达 与外 界 没 有 明显 交 换 ，交 界 处 的物 态 和 能 态 变化 比 较 急剧 ；当 内部 、外 部条 件变 化 到一 定 限度 时 ，物 质 和 能 量 的 交 换便 会 发 生 ，而 且 这种 过 程是 旋 回式 的 、幕式 的 。郝 石生 Ⅲ 2 ] 、张义纲 。 。 等将 其命 名 为异 常压 力封存 箱 。这 一概 念 的提 出 引起 了石 油学 界 的广 泛关 注 。勘探实 践表 明 ，封存箱 理论 是 一种重 要 的成 藏研 究方 法【 4 ] 。 建南 构造隶 属川 东 隔挡 式 滑 脱 褶 皱 带 石 柱 复 向斜 ，志 留系 自下 而 上 划 分 为 下 志 留统 龙 马 溪 组 S 1 、小 河坝 组 S x 、中志 留统 韩 家 店 组 S h 。建 南 构 造 上 的 建 深 1井 于 韩 家 店 组 获 得 日产 气 5 ． 1 3 1 0 m。 的高压 工业 气流 ，其 压 力 系 数 为 1 ． 6 3 ，具 有 龙 马 溪 组 、小 河 坝 组 、韩 家 店 组 地 层 层层 含 气的特 点 ，出现 明显 的压力 分 带 特 征 ，小 河 坝 组 含 气 层 压 力 系 数 达 1 ． 7 5 ，龙 马 溪 组 下 部 压 力 系 数 达 2 ． 2 O ，志 留系封存 箱被 分割 成 3 个 子 封存箱 。 志留系流体封存箱构成 志 留系流体 封存 箱 由 S I ～s h的一 套 砂 泥岩 互 层 组成 ，韩 家店 组 上 部 的 泥岩 不 但 是 一套 很 好 的烃 源岩 ，而且成为志留系流体封存箱顶板 ；龙马溪组下部巨厚的泥页岩成为了封存箱的底板。在该流体封 存箱 内可 以划分 3个 子封 存箱 上 部封 存箱 S h 、中部 封存 箱 S x 、下 部封 存 箱 S 1 。子封 存 箱 的顶板 为 志 留系 上部 泥岩 ，底 板分 别为 相邻 地层 的 泥质 岩 ，侧 向 隔板 为 太 平 镇 断层 。以建 深 1井 为例 ， 分割 3个子 封 存 箱 的顶 板 、底 板 均 由 泥 质 岩 类 组 成 ，其 厚 度 自上 而 下 分 别 为 6 4 ． 8 、2 1 9 ． 7 6 、3 4 9 ． 5 、 3 9 ． 1 m 。正是 由于 多套 泥质岩 类地 层 的 封 隔 ，泥浆 密 度 、烃 含 量 呈 现封 存 箱 内部 与 上 下 地 层 的不 一 致 表 1 ，具有 自生、 自储 、自盖 ，高压及层层含气的特点 。 1 ． 1 烃 源岩 志 留系 为一套 广海 陆 棚相 的砂 泥岩沉 积建 造 。烃 源岩 以炭质 页岩 、深 灰 色泥 页岩 为主 ，主要 发 育在 [ 收稿日期]2 O 1 O一0 71 0 [ 基金项目]国家科 技重大 专项 2 0 0 8 Z X 0 5 0 0 5 0 0 3 0 0 4 。 [ 作 者简介 ]肖朝晖 1 9 6 8一 ，女 ，1 9 8 9 年 大学毕业 ，硕士 ，高级工程师 ，现主要从事石油地质研究工作。 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 4 6 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 1 年 2月 s - l 底部 、S ， X中上部 以及 S z h上部 。建南地区志留系烃源岩分布较广 ，厚度较大，3套烃源岩累计可达 3 8 0 余 米 。 表 1 建深 1井志留系封存箱 内外流体差异一 览表 S l 泥岩厚 度基 本都 在 l O O m 以上 。 中上 部烃 源岩 有 机碳 含 量 低 ，集 中在 0 ． 1 ～0 ． 2 左 右 ，而 下 部 炭质 页岩 的有机 碳含量 高 。上部 烃 源 岩氯 仿 “ A” 的 含量 很 低 ，多 数 小 于 0 ． O 1 ，平 均 为 0 ． 0 0 5 。 烃 源岩 的干 酪根显 微组 分腐 泥组 占 6 9 ． 8 5 ％ 。龙 马 溪组 只测 试 了 中上 部样 品 ，其 干 酪 根 属 于 Ⅱ。型 ，通 过邻区研究资料表明，该组下部烃源岩的干酪根属于 Ⅱ 型 ，演化成度最高 ， R。 值 达到 4 ． 3 ，已经过 成 熟 。 S X泥岩 累计 厚度 一般在 5 0 1 5 0 m 左右 ，有 机碳 含量分 布 范 围广 ，平均 值 为 0 ． 9 7 ，顶 部烃 源岩 有机 碳 含量 多集 中在 0 ． 5 ～0 ． 8 ，中间一 些 泥 岩夹 层 有 机碳 含 量也 达 到 0 ． 8 ％左 右 。烃 源层 中氯仿 “ A” 含量 范 围为 0 ． 0 1 ～0 ． 0 9 ，干 酪根显 微组分 腐 泥组 占 6 1 。 中上 部烃 源岩 中干 酪根 属 于 Ⅱ。型 ， 烃源岩热演化成熟度高 ， R 。 值主要集 中在 2 ． 0 ～2 ． 5 之间。 S h厚 度 比较薄 ，一般 为 3 O ～7 0 m 之 间 ，烃 源 岩有 机 碳 含 量在 0 ． 4 1 ～4 ． 5 5 ，上部 烃 源 岩 有机 碳含量一般大于 1 ，顶部达到 4 ． 5 5 。烃源岩氯仿 “ A”含量主要集中在 0 ． O 1 ％～o ． 0 3 ，个别达到 0 ． 1 。干酪根显微组分腐泥组 占 7 2 ． 3 9 ％，上部烃源岩 中的干酪根属于 Ⅱ 型 ，烃源岩热演化成熟度较 下 部低 ， R。 值 主要集 中在 2 ． 0 42 ． 5 之 间 。 总之 ，建 南地 区志 留系烃 源岩 具有分 布广 ，厚度 大 ，有机 质丰 度高 ，热演 化成 熟度 高 ，生气量 巨大 的特点 ，为志留系气藏提供了充足的气源条件 ] 。 1 ． 2储 层 建南地区志留系发育大面积连片分布的低孔 、低渗砂岩储层 ，单层厚度不大 ，累计厚度较大 ，粉、 细砂岩厚度 l O 0 2 0 0 m。建南地区志留系储层具有以下特点以Ⅳ类储层为主 ，工类 、Ⅱ类、Ⅲ类储层 所 占比例较少 ； I类、Ⅱ类储层物性相对较好 ，是研究区勘探的主要 目的层；Ⅲ类储层为有效储层 ，在 建 深 1 井 测井 解释 为含气 层 ，与 I 类 、 Ⅱ类储 层 的沉 积相 带相 同 ，岩石类 型相 似 ，其分 布较 I类 、 Ⅱ类 储层 更 为广泛 ，也 是研究 区勘 探 的主要 目的层 ； 自上 而 下 ，随储 层 物性变 好 ，储 层 类型相 应变 好 ，Ⅳ类储层 厚 度逐渐减少 ，I类 、Ⅱ类和 Ⅲ类储层厚度逐渐增加 。其 中 ，建 深 1井志 留 系砂 岩 类储 层 总厚 1 8 4 ． 9 m，其 中 Ⅳ 类储层累厚 1 3 7 ． 3 m，占砂岩类储层总厚的 7 4 ． 2 ； 1 I 类 和 Ⅲ类 储 层 较 少 ，分别 占 1 2 ． 7 和 1 3 ． 1 ；测 井 解 释 无 I 类 储层 表 2 。 1 ． 3顶 板 盖层 、底 板 表 2建深 l井志留系剖面碎屑岩储层评价结果 对 志 留系而 言 ，存 在 两套 盖层 ，分 别 为 志 留系 内 部 的 泥质 岩 类 直 接 盖 层 、中 三叠 统 一 侏 罗 系 区域 盖 层 。 建南气田志留系气藏的盖层具有多层位，封闭性好的特点。例如 S X中上部泥页岩十分发育 ，不仅 作为直接盖层 ，而且是内部发育一套较好的烃源岩。S h具有相似的特点 ，S 。 h上部泥质岩的厚度达一 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 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 1 年 2月 2 ． 2 印 支期 ～早燕 山早 期 三叠 纪 ，构 造应 力逐 渐转 为挤 压 ，构造 圈闭雏 型形 成 。同 时烃源 岩热 演化 史表 明 ，志 留系烃 源岩 主 体部 分大致 从 晚 三 叠 世 开 始 大 量 生 油 ，储 层 中主 要 捕 获 含 烃 包 裹 体 ，包 裹 体 均 一 温 度 范 围 在 1 0 0 ～ 1 2 0 ℃ 。随着志 留 系源岩 不断 成熟 ，至早 侏 罗世 ，志 留系 烃源 岩 进 入湿 气 阶 段 ，形 成 大量 的天然 气 ，储 层中捕获大量含烃包裹体 ，含烃包裹体与共生包裹体均一温度为 1 4 5 ～1 5 5 ℃。该时期封存箱 内一方面 由于志留系快速埋深 ，孔隙不断减小 ，封闭能力增强 ；另一方面，泥岩的成岩阶段蒙脱石向伊利石转化 而产 生脱 水 ，以及 地温 升高 生成 的油气 越来 越多 ，导致 箱 内压 力也越 来越 大 ，油气 向上 突破 ，以致 于形 成裂缝，建深 1 井志留系岩心可以观察到大量的垂直裂隙可以证实。随着压力的释放，裂缝闭合，然后 再随着压力的聚集 ，再次突破[ 8 ] 。如此幕式开启／闭合旋 回形成了封存箱内 s l 、S X 、S h层层含气 的 特点 。 2 ． 3早 燕 山中 、晚期 志 留系封存 箱 内部 ，由于晚侏 罗世 的挤 压使得 砂 泥岩互 层 中砂岩 层 系和一 些薄 泥页 岩层 系形成 大量 的裂 缝 ，为天 然气 的聚集 提 供 了空 间 ，志 留系埋 深继续 加大 ，孔 隙进 一步 缩小 ，封 闭能力 增强 ，而且晚 三叠 世 的挤压 作用 形成 大 的背斜体 使 天然气 的聚 集更 为有利 。随着箱 内压 力 的增加 ，封存 箱 又进入 下一 次幕 式 开启／ 闭合 。这样 如 此 反 复 ，志 留系封 存 箱 的 顶板 部 分 发 生 破裂 ，顶 、底 板 封 油 、气 指数 下 降 ， 致使 S 。 h天然 气 外泄 至上部 其他层 位 ，从而 S h气层 的压力 系数 比下 部小 。 2 ． 4晚 燕 山期 ～喜 山期 白垩纪 以后 ，受强 烈挤 压造 山作 用 的影 响 ，在先 有构造 处 发生应 力集 中，形成 现在 的川 I 东 隔挡 式和 两翼 不 对称 的高 陡构造 格局 ，为 天然 气的 聚集成 藏提供 更好 的条 件 。喜 山期 阶段供烃 强 度为零 ，有 少量 脱 附 出来 的气 体 ，根据 计 算 结 果 ，S l 累 积 可供 聚集 烃 强 度 进 一 步 降 低 为 1 8 ． 5 5 1 0 m。 ／ k m ，S X为 2 5 ． 1 3 1 0 。 m。 ／ k m。 ，S 2 h为 2 1 ． O 5 1 0 。 m。 ／ k in 。 喜山期在鄂西渝东区不具备明显 的水平运动 ，亦未能 形 成一 定规模 的构造 形迹 。喜 山晚期 ，因印度板 块 向亚洲板 块俯 冲 ，其产 生 的强烈 挤压 应力越 过龙 门 山 经过 四川盆 地弱 波及研 究 区 ，叠 加在早 燕 山期先 形成 的构造 上 ，使早 期 构 造在 强 度 上得 到一 定 的强 化 。 喜 山期 最 主要 的构造 事件 在 区内表 现为垂 直 隆升作用 ，并 且在 横 向上 具有 一定 的差 异性 ，在鄂 西渝 东不 同地区导致 了差异性的剥蚀作用 ，但对建南地区志留系气藏影响较小 ，顶、底板封油、气指数基本保持 上一 构造 时期特 征 ，是志 留 系气 藏得 以保存 下 来 的因素之 一 。 3 流体 流动轨迹分析 同位 素地球 化 学特征 研究 表 明 ，飞仙 关组 T f 中的 流体 极 可 能来 自于下 三 叠 统 ，但从 区域 上来 看 ，由于 T f 本身并不具有生烃的潜力 ，说 明充填于裂 隙中的液态甲烷应 当是来 自 T f以外的其他地 层 。如果排除了烃类流体来 自于下三叠统的可能性 ，则说明其 中的有机部分是来 自于下伏更老的层位。 实钻 表 明 ，飞 仙关 组三段 T f 。 3 1 5 1 ． 4 2 ～ 3 1 5 3 ． 2 m 井 段 正是 所 解 释 的气 层层 位 。下 部 层位 的栖 霞组 P 。 q 和茅 口组 P m ，向上 至长兴 组 P c 均有 明显 的气 显 示 ；T f 和嘉 陵江 组 T1 j 中为气 藏 ； 由下至 上含气 丰度 总 的是呈 增加趋 势 。由于 在下伏 早二 叠世 地层 和晚二 叠世 地层 中均有 天然 气显 示 ，说 明 T f 气 藏 中的天 然气 可能来 自下伏 二 叠 系或 更 老地 层 图 2 。二 叠 系本 身 是较 好 的 烃源 岩 ，所 赋存 于二叠 系 中的天 然气 可能 主要来 自于本 身地 层 ，少量来 自下 伏 志留系烃 源 岩 。值 得注 意的是 ，所 研究 的 T f 地层 中缺少 下伏古 生 界油 藏 或 气 藏 中 的盐 水 流体 ，这说 明下 伏 古 生 界 地层 具 有相 对 较 好 的 保 存条 件，说明建南构造志留系流体是相对封闭的。 4 结 论 1 志 留系流体 封存箱 由 s 1 ～s h的一套 砂泥 岩互层 组成 ，流 体封存 箱 内可 以划分 3个子 封存箱 。 2 志 留系 封存 箱 的演 化经 历 4个阶段 ，印支期及 以前志 留系泥 质 岩类 沉 积为 封 存 箱 的形成 奠 定 了 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 第 3 3卷第 2期 肖朝晖等 建南构造志留系流体封存箱与油气运聚 4 9 g 涨 圈天 然 气 运 移 方 向 日盐 水 流 体 运 移 方 向 图 2 柱 复向斜 带内流体 运移 轨迹模式图 基 础 ，印支期 ～早 燕 山早期 志 留系构 筑成 型 ，早 燕 山 中 、晚期 得 到改造 ，晚燕 山期 ～喜 山期 重建 。 3经过 流体 流动 轨迹 分析 ，下伏 古生 界地 层具 有相 对较 好 的保 存 条件 ，建 南 构造 志 留系流 体是 相 对 封 闭 。 [ 参考文献] [ 1 ]Hu n t J ．Ge n e r a t io n a n d mi g r a t i o n o f p e t r o l e u m f r o m a b n o r ma l l y p r e s s u r e d f l u i d c o mp a r t me n t s E J ]．AAP G B u l l e t i n ，1 9 9 0 ，7 4 1 1～ 12． ， E 2 ]郝石 生 ．封存箱 E J ]．中国海上油气 地质 ，1 9 9 3 ， 1 6 1 ～6 9 ． E 3 ]张义纲 ．天然气的生成 、聚集和保存[ M]．南京 河海大学出版社，1 9 9 1 ． 1 4 9 ～1 5 4 ． E 4 ]罗啸泉 ．四J I I 盆地西部流体封存箱与天然气成藏的关系 [ J ]．特种油气藏 ， 2 0 0 5 ，1 2 6 1 8 ～2 2 ． E 5 3盛 贤才 ，王韶华 ．鄂西渝东地区石柱古 隆起构造沉积演化 l J ]．海相油气地质 ，2 0 0 4 ，9 1 2 4 3 ～5 2 ． [ 6 ]付孝悦 ，王津义 ，张汉荣 ．南方海相天然气保存机理及保存条件初探 口]．海相油气地质 ，2 0 0 2 ，7 2 4 4 ～4 7 ． [ 7 ]L o s h S ， Wa i t e r I ，Me u l b r o e k P，e t a 1 ． R e s e r v o i r f l u i d s a n d t h e i r mi g r a t i o n i n t o t h e S o u t h Eu g e n e I s l a n d B l o c k 3 3 0 r e s e r v o i r s ，o f f s h o r e L o u i s i a n a[ J ]． AA P G B u l l e t i n ，2 0 0 2 ，8 6 8 1 4 6 3 ～1 4 8 8 ． [ 8 3徐 国盛 ，刘树根 ．川西上三叠统高压封存箱与天然气成藏关系研究[ J ]．成都 理工学 院学报 ，1 9 9 9 ，2 6 4 4 1 1 ～4 1 7 ． E 9 ]蒋有 录，张一伟 ，冉隆辉 ，等 ．川 I 东地 区志 留系一 石炭系含气 系统天然气运移聚集机理 [ J ]．石油学报 ， 2 0 0 1 ，2 2 1 2 5～3 O ． [ 1 0 ]徐 国盛 ，刘树根 ．四川 I 盆地 天然气成藏动力学 [ M]．北京 地质出版社 ， 2 0 0 5 ． [ 编辑] 宋换新 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